Bao bì hydrogel thông minh đổi màu khi thực phẩm hư hỏng

Trên kệ siêu thị, miếng thịt trông vẫn tươi ngon trong khi vi khuẩn đang sinh sôi bên trong bao bì. Liệu có cách nào để nhận biết sớm hơn?

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Kyushu (Nhật Bản) tin rằng bao bì có thể tự phát tín hiệu. Trong một nghiên cứu công bố trên tạp chí Chemical Engineering Journal, họ đã phát triển một loại màng mềm dẻo có chứa sắc tố thực vật tự nhiên, đổi màu khi thực phẩm bắt đầu hư hỏng. Người tiêu dùng có thể nhận biết mà không cần mở bao bì. Đặc biệt, vật liệu này còn có khả năng tự lành vết cắt, ngăn vi khuẩn xâm nhập trong quá trình vận chuyển.

Cơ chế nhận biết hư hỏng

Độ tươi của thực phẩm có một dấu hiệu hóa học. Ví dụ, thịt ban đầu có tính axit nhẹ. Khi vi khuẩn phát triển, chúng phân hủy protein và giải phóng các hợp chất kiềm, làm tăng độ pH của thịt trước khi xuất hiện dấu hiệu hư hỏng nhìn thấy được. Anthocyanin – sắc tố tạo màu tím cho khoai lang tím và đỏ cho bắp cải đỏ – có thể phát hiện sự thay đổi này. Khi pH tăng, chúng chuyển từ màu đỏ tím sang vàng xanh, có thể quan sát bằng mắt thường. Nguồn gốc tự nhiên của chúng cũng an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm. Tuy nhiên, ánh sáng và nhiệt độ có thể làm gián đoạn phản ứng màu, gây sai lệch và khó sử dụng lâu dài.

Giải pháp ổn định bằng khung kim loại hữu cơ (MOF)

Nhóm nghiên cứu đã chiết xuất anthocyanin từ khoai lang tím, xay và đông khô thành bột. Để ổn định, họ kết hợp với UiO66-NH₂, một loại khung kim loại hữu cơ (MOF) có tính ổn định nhiệt và hóa học cao. TS. Xirui Yan, tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ: “MOF đã thu hút sự chú ý lớn nhờ cấu trúc xốp độc đáo và tính linh hoạt. Tôi muốn ứng dụng chúng vào các vấn đề đời sống như bảo quản thực phẩm. Cảm hứng từ bài giảng của GS. Susumu Kitagawa về vật liệu xốp đã thúc đẩy tôi nghiên cứu MOF tạo ra giá trị trong hệ thống thực phẩm.”

Trong thiết kế, các phân tử anthocyanin được hấp phụ lên bề mặt MOF, được bảo vệ khỏi oxy, ánh sáng và nhiệt gây phân hủy nhưng vẫn nhạy cảm với pH. Thử nghiệm trên thịt heo cho thấy màng cảm biến chuyển màu liên tục từ đỏ tím sang vàng xanh khi thịt phân hủy, phản ánh đúng mức độ hư hỏng. Ngoài ra, vật liệu còn giúp kéo dài thời gian bảo quản thịt heo khoảng 12 giờ so với mẫu không được bọc.

Tự phục hồi và bền bỉ

Điều thú vị là màng hydrogel này không chỉ giám sát mà còn tự lành vết cắt. GS. Fumihiko Tanaka giải thích: “Khi màng bị cắt rồi ép lại, vết cắt gần như biến mất trong vài phút, và độ bền kéo phục hồi 99% trong hai giờ. Với bao bì thông thường, vết nứt là điểm xâm nhập của vi khuẩn. Vật liệu này tự gắn kết, bảo vệ bên trong tốt hơn, tăng tính bền bỉ và đáng tin cậy trong sử dụng thực tế.”

Nhóm nghiên cứu đang phát triển ứng dụng điện thoại để nhà sản xuất, công ty logistics và người tiêu dùng có thể đánh giá chất lượng thực phẩm theo thời gian thực. PGS. Fumina Tanaka nhấn mạnh: “Vật liệu thông minh từ thành phần tự nhiên và công nghệ nano có thể ứng dụng rộng rãi hơn. Chúng tôi luôn chào đón mọi ý tưởng hợp tác.”

Nguồn tham khảo: Bài viết tham khảo từ trang news-medical.net (Nguồn gốc: Link gốc)

Hệ tiêu hóa khỏe mạnh giúp bạn hấp thu dinh dưỡng tối ưu và hỗ trợ sức khỏe toàn diện. Bổ sung men vi sinh đúng cách để duy trì hệ vi sinh đường ruột cân bằng. Tìm hiểu về Men vi sinh Enterbio Extra bổ sung 6 tỷ lợi khuẩn đường ruột.

---