Auf dem Weg zu einem vollständig essbaren Sensor, der anzeigt, ob gefrorene Lebensmittel zuvor aufgetaut wurden

17.10.2022 - USA

Wenn man im Tiefkühlregal steht, ist es fast unmöglich zu wissen, ob das Salisbury-Steak aufgetaut und wieder eingefroren ist - ein Prozess mit potenziell schädlichen Folgen. Daher haben Forscher, die in der Zeitschrift ACS Sensors berichten, ein lebensmitteltaugliches Gerät aus essbaren Materialien wie Kochsalz, Rotkohl und Bienenwachs entwickelt, das Ihnen dies anzeigt. Der Proof-of-Concept-Sensor zeigt farbig an, wenn er über eine bestimmte Temperatur erwärmt wird, die zwischen -58 und 32 Grad Celsius eingestellt werden kann.

Adapted from ACS Sensors 2022, DOI: 10.1021/acssensors.2c01280

Ein Proof-of-Concept-Sensor aus essbaren Materialien erzeugt eine sichtbare Farbänderung (im rechten Kreis zu sehen), wenn ein Stück gefrorenes Schweinefleisch auftaut.

Die Kühlung von Lebensmitteln während des Transports und der Lagerung ist wichtig, um ihren Geschmack und ihre Qualität zu bewahren, das Risiko von Lebensmittelvergiftungen zu verringern und den Abfall zu minimieren. Forscher haben zwar Geräte entwickelt, die Hersteller warnen, wenn kalte Produkte unerwünschten Temperaturen ausgesetzt werden, doch sie zeigen nur Veränderungen über dem Gefrierpunkt an. Um einen Sensor für gefrorene Produkte zu entwickeln, könnte eine Lösung darin bestehen, Materialien mit elektrischen Eigenschaften zu verwenden, die sich beim Schmelzen verändern. Ideal wäre es auch, wenn solche Veränderungen ein Signal erzeugen könnten, z. B. eine sichtbare Farbänderung. Darüber hinaus wäre ein essbares elektronisches Gerät, das nur aus Lebensmitteln und verzehrbaren Komponenten besteht, die sicherste Art der Lebensmittelüberwachung. Ivan Ilic, Mario Caironi und Kollegen machten sich also daran, den ersten vollständig essbaren, selbstversorgten Temperatursensor mit sichtbarem Farbindikator zur Verwendung mit Tiefkühlprodukten zu entwickeln.

Die Forscher begannen damit, ein Gerät zu bauen, das beim Auftauen einen elektrischen Strom erzeugt, indem sie Magnesium- und Goldelektroden durch eine Elektrolytlösung in einem Kunststoffbehälter verbinden. Sie testeten das Gerät mit Lösungen aus gefrorenen essbaren Elektrolyten, darunter Kochsalz und kalziumhaltige Salze, sowie mit natürlichen elektrolytreichen Lebensmitteln, darunter eine Weintraube, eine Melone und ein Apfel. Als die Lösungen auftauten, leiteten sie Strom zwischen -58 F und 32 F, was nach Angaben der Forscher je nach Menge und Identität des Salzes fein abgestimmt werden kann. Als Nächstes wurde dieses Gerät an ein Farbwechselsystem angeschlossen, das Zinn- und Goldelektroden und Rotkohlsaft enthielt und bei Stromzufuhr eine irreversible Verschiebung von rötlich-violett nach blau bewirkte.

In einem letzten Schritt fügte das Team alle Teile in einem Bienenwachsblock zusammen, der die temperaturaktivierten und die Indikatorlösungen in getrennten Kammern enthielt, und demonstrierte, dass das selbstversorgte Gerät zur Überwachung von Tiefkühlkost eingesetzt werden kann. Die Forscher sagen, dass ihr Proof-of-Concept-Sensor den Weg für die Verwendung essbarer Materialien in kostengünstigen, sicheren Technologien ebnet, die den Kunden über die Lagerungsgeschichte eines Tiefkühlprodukts informieren.

Die Autoren bedanken sich für die Finanzierung durch den Europäischen Forschungsrat, das Horizon 2020-Programm der Europäischen Union und die Nachhaltigkeitsaktivität des Istituto Italiano di Tecnologia.

Die American Chemical Society (ACS) ist eine gemeinnützige Organisation, die vom US-Kongress gegründet wurde. Die Aufgabe der ACS besteht darin, die Chemie im weiteren Sinne und ihre Fachleute zum Nutzen der Erde und aller Menschen zu fördern. Die Gesellschaft ist weltweit führend bei der Förderung von Spitzenleistungen in der wissenschaftlichen Ausbildung und bietet Zugang zu chemierelevanten Informationen und Forschungsergebnissen durch ihre zahlreichen Forschungslösungen, begutachteten Fachzeitschriften, wissenschaftlichen Konferenzen, eBooks und die wöchentliche Nachrichtenzeitschrift Chemical & Engineering News. Die ACS-Zeitschriften gehören zu den meistzitierten, vertrauenswürdigsten und meistgelesenen der wissenschaftlichen Literatur; ACS selbst betreibt jedoch keine chemische Forschung. Als führendes Unternehmen im Bereich wissenschaftlicher Informationslösungen arbeitet die CAS-Abteilung mit globalen Innovatoren zusammen, um Durchbrüche zu beschleunigen, indem sie das wissenschaftliche Wissen der Welt kuratiert, verbindet und analysiert. Die Hauptbüros von ACS befinden sich in Washington, D.C., und Columbus, Ohio.

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