Neue Lebensmittelverpackungsfolie leuchtet unter UV-Licht, wenn Fleisch anfängt zu verderben
Die Forscher stellten den Film aus Milchprotein und Pigmenten her, die aus den Samenschalen schwarzer Sojabohnen gewonnen wurden.
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Der Verderb von Lebensmitteln führt zu chemischen Veränderungen, die allein anhand des Aussehens nicht immer leicht zu erkennen sind. Um einen deutlicheren Hinweis auf Frische und Qualität zu geben, haben Forscher der Kyushu-Universität eine intelligente Verpackungsfolie entwickelt, die ihre Farbe ändert und unter ultraviolettem (UV) Licht leuchtet, sobald Fleisch an Frische verliert. Bei Tests mit gekühltem Hammelfleisch reagiert die Folie auf Verbindungen, die beim Verderben freigesetzt werden, und bietet so zwei Möglichkeiten, Veränderungen der Lebensmittelqualität zu verfolgen. Die Ergebnisse wurden am 1. November 2026 im „Chemical Engineering Journal“ veröffentlicht.
Lebensmittelverpackungen sind im Allgemeinen so konzipiert, dass sie Lebensmittel vor äußeren Einflüssen und dem Verderben schützen, liefern jedoch in der Regel kaum Informationen über die Lebensmittelqualität. Bestimmte Lebensmittelbestandteile können als Frischeindikatoren dienen und zusätzliche Informationen über den Zustand der Lebensmittel liefern. Anthocyane beispielsweise sind natürliche Pflanzenfarbstoffe, die bei Veränderungen des Säuregehalts ihre Farbe ändern, wodurch sie sich zum Nachweis chemischer Veränderungen im Zusammenhang mit dem Verderb von Lebensmitteln eignen. Diese Farbveränderungen können jedoch in frühen Stadien kaum wahrnehmbar sein und durch die Lichtverhältnisse beeinflusst werden.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Fumihiko Tanaka und Associate Professor Fumina Tanaka von der Fakultät für Agrarwissenschaften der Kyushu-Universität machte sich daran, diese Herausforderung anzugehen. In Zusammenarbeit mit Partnern der Nanjing Agricultural University in China, der Universität Gent in Belgien und der Nguyen Tat Thanh University in Vietnam strebten sie die Entwicklung einer zuverlässigeren und empfindlicheren Methode zur Echtzeitüberwachung der Lebensmittelfrische an.
„Wir wollten Farbveränderungen mit Fluoreszenz kombinieren, um Anzeichen von Verderb leichter erkennbar zu machen“, sagt Xirui Yan, JSPS-Forscher an der Kyushu-Universität und Erstautor der Studie. „Die Farbe liefert einen einfachen visuellen Hinweis, während die Fluoreszenz unter UV-Licht ein deutlicheres Signal bietet, wenn Farbunterschiede schwer zu erkennen sind.“
Das Team verwendete Kasein, ein in Milch vorkommendes Protein, als Grundlage für die Folie. Damit diese auf Anzeichen des Verderbs reagiert, fügten sie Anthocyane hinzu, die aus den Samenschalen schwarzer Sojabohnen extrahiert wurden. Diese natürlichen Pigmente ändern ihre Farbe in Abhängigkeit vom Säuregrad, und durch die Behandlung mit Pyridin erhielten sie zudem eine Fluoreszenzreaktion. Die modifizierten Pigmente wurden anschließend mit Zeolith-Imidazolat-Gerüst-67 (ZIF-67), einem porösen metallorganischen Gerüstmaterial, kombiniert und in die Kaseinfolie eingebracht.
Die Forscher testeten drei Folienformulierungen mit steigendem ZIF-67-Anteil, um zu untersuchen, wie gut diese die Frische überwachen und zur Konservierung von gekühltem Hammelfleisch beitragen. Die zweite Formulierung, bezeichnet als Z2, bot insgesamt das beste Gleichgewicht zwischen Sensorleistung, Konservierungseigenschaften und Materialverbrauch. Die Folien zeigten zudem im Vergleich zu reinen Kaseinfolien eine verbesserte Wasserbeständigkeit, antioxidative Wirkung und antibakterielle Aktivität.
Im Verlauf des Verderbsprozesses setzte das Lammfleisch Ammoniak und andere flüchtige Verbindungen frei, die Veränderungen in der Folie auslösten. Die optimierte Z2-Formulierung zeigte ab etwa dem sechsten Tag unter 365-Nanometer-UV-Licht eine deutliche Fluoreszenzreaktion. Auch unter normalem Licht zeigten die Folien während der Lagerung allmähliche Farbveränderungen. Zusammen boten diese Signale zwei Möglichkeiten, Veränderungen der Frische zu verfolgen.
Darüber hinaus zeigten die Folien unter den getesteten Bedingungen – im Erdreich vergraben und in Meerwasser – einen erheblichen Zerfall und Massenverlust, was auf das Potenzial für Verpackungen hindeutet, die weniger langlebigen Abfall hinterlassen. Die Zerfallsergebnisse belegen jedoch weder eine vollständige Mineralisierung noch langfristige Umweltsicherheit. Zukünftige Studien werden erforderlich sein, um die Folien mit anderen Lebensmitteln und unter realen Bedingungen der Lieferkette zu testen sowie ihre Stabilität, Sicherheit, Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit zu bewerten.
Die Folien bieten potenziell Anwendungsmöglichkeiten im Bereich intelligenter Lebensmittelverpackungen und liefern Verbrauchern, Einzelhändlern und Händlern neben der herkömmlichen Datumsangabe einen zusätzlichen visuellen Hinweis auf die Frische. Indem Qualitätsveränderungen leichter erkennbar gemacht werden, hoffen die Forscher, die Lebensmittelsicherheit zu verbessern, unnötige Lebensmittelverschwendung zu reduzieren und nachhaltige Technologien für Lebensmittelverpackungen zu fördern.
„Da sich Lebensmittelverpackungen vom passiven Schutz hin zur intelligenten Sensorik entwickeln, bietet unsere Folie eine intelligente Sensorik, die letztlich die Smartphone-basierte und durch künstliche Intelligenz unterstützte Frischeüberwachung ermöglichen könnte“, fasst Fumihiko Tanaka zusammen.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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