Nişasta bazlı sensör, gıda ambalajındaki nemi belirtmek için renk değiştirir

Brezilyalı araştırmacılar, nem gıda ambalajına girdiğinde renk değiştiren, biyolojik olarak parçalanabilen, nişasta bazlı bir sensör geliştirdiler. Kobalt klorürün eklenmesiyle sensör, nem seviyeleri yükseldikçe maviden pembeye, düştükçe tekrar maviye dönüyor. Tüketiciler ve üreticiler bunu, kurabiye gibi gıdaların kalitesini ve gevrekliğini karmaşık ekipmanlar olmadan çıplak gözle veya cep telefonu kamerasıyla izlemek için kullanabilirler.

Araştırma, São Paulo Üniversitesi São Carlos Kimya Enstitüsü’ndeki (IQSC-USP) bilim adamları tarafından yürütüldü ve sonuçlar Haziran ayında dergide yayınlandı. Gıda Kimyası.

Araştırmacılar, neme karşı son derece duyarlı olan ve uygunsuz koşullar altında saklandığında gevrekliğini hızla kaybeden kremalı krakerlerle testlere başladı.

Sonuçlar, renk değişiminin nemdeki bir artışa karşılık geldiğini ve bunun da krakerlerdeki doku kaybıyla güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu gösterdi. Bu, sensörün depolama koşullarındaki değişiklikleri yansıttığını gösterir.

Krakerlerin yakınına yerleştirilen nişasta bazlı küçük silindir, yalnızca birkaç saniye içinde renk değiştirerek mavi ve pembe tonları arasında geçiş yapıyor. Kobalt klorür kuruduğunda maviye döner. Su buharını emdiğinde pembeye döner. Bunun nedeni hidrasyonun kobalt klorürün kimyasal yapısını ve dolayısıyla rengini değiştirmesidir.

IQSC-USP profesörü ve araştırma danışmanı Bianca Maniglia şöyle açıklıyor: “Bu çalışmayı diğerlerinden ayıran şey, sensör için daha geniş bir yüzey alanına sahip olması, onu son derece hassas hale getirmesi ve ambalajın içindeki farklı nem koşullarını gözlemlememize olanak sağlamasıydı. Eğer onu çok kuru bir ortama koyarsam tepki verir. Tam tersi, eğer onu çok nemli bir ortama koyarsam da tepki verir.”

Araştırmacılar, endüstrinin ve tüketicilerin sonunda teknolojiyi çeşitli ürünlerin gevreklik ve nem içeriğini belirlemek için kullanabileceklerini umuyor.

Çocukluk anılarından ilham

Sensörü oluşturmak için kobalt klorür kullanma fikri bir çocukluk anısından geldi. Maniglia, projeyi geliştirirken Portekiz’in ulusal sembollerinden biri olan “Barcelos Horozu”ndan ilham alan bir mutfak süsü olan “hava durumu horozunu” hatırlattı. 1980’lerde Brezilya ve Portekiz evlerinde yaygın olan süs, havanın yağmur mu yoksa güneşli mi olacağını gösterecek şekilde renk değiştiriyordu.

Birkaç test yaptıktan sonra araştırmacılar, sensörü horozları kaplamak için kullanılan malzemenin aynısıyla kaplamaya karar verdi. Bunu, araştırma grubunun geliştirmekte olduğu başka bir teknolojiye uyarladılar: polimerlerin dondurulmasıyla yapılan oldukça gözenekli bir malzeme olan kriyojel (bu nedenle “kriyo” adı).

Maniglia, “Nişasta jeli dondurulur ve dondurarak kurutmaya (dehidrasyon) tabi tutulur. Bu işlem sırasında donmuş su, doğrudan katı halden buhara geçerek süblimleşme yoluyla uzaklaştırılır. Sulu fazın çıkarılması, donma sırasında oluşan gözenekli yapıyı korur ve sonuçta çevre ile etkileşime girme kapasitesi yüksek bir malzeme ortaya çıkar” diye açıklıyor.

Daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır. Maniglia, “Ticari kullanım için, geleneksel ambalajın yeniden tasarlanması gerekir çünkü şimdilik kobalt klorürün varlığı sensörü toksik hale getiriyor ve bu nedenle gıdayla doğrudan temas edemiyor” diye belirtiyor.

Araştırma grubu, jabuticaba kabuğu gibi meyvelerden elde edilen biyoaktif bileşikler de dahil olmak üzere diğer teknikleri ve malzemeleri değerlendiriyor. Maniglia, “Bu doğal pigmentler, antioksidan aktiviteye sahip olmanın yanı sıra, görsel gösterge olarak kullanılabilecek renk değişiklikleri sergileyerek pH değişimlerine karşı duyarlıdır. Bu durumda amaç, örneğin etin bozulma sürecini izleyebilecek bir sistem geliştirmektir. Bu doğal bileşikleri dahil etmek de önemlidir çünkü onlara değer katmaya yardımcı olur” diyor.