Un sensor a base de almidón cambia de color para indicar la presencia de humedad en los envases de alimentos
Investigadores de la USP han desarrollado un cilindro de criogel biodegradable que utiliza cloruro de cobalto para indicar visualmente el aumento de los niveles de humedad.
Unos investigadores brasileños han desarrollado un sensor biodegradable a base de almidón que cambia de color cuando entra humedad en los envases de alimentos. Gracias a la incorporación de cloruro de cobalto, este dispositivo inteligente cambia de color, pasando de azul a rosa, a medida que los niveles de humedad aumentan o disminuyen. Esta tecnología permite a consumidores y fabricantes controlar fácilmente la calidad y la textura crujiente de alimentos, como las galletas, a simple vista o a través de la pantalla de un teléfono móvil, lo que elimina la necesidad de utilizar equipos complejos.
La investigación fue dirigida por científicos del Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IQSC-USP) y contó con el apoyo de la FAPESP a través de tres proyectos (23/10141-2, 20/08727-0 y 25/26623-1). Los resultados se publicaron en junio en la revista Food Chemistry.
Los autores comenzaron las pruebas utilizando galletas saladas, que son muy sensibles a la humedad y pierden rápidamente su textura crujiente cuando se almacenan en condiciones inadecuadas.
Los resultados mostraron que el cambio de color se correspondía con un aumento de la humedad, lo cual estaba estrechamente relacionado con una pérdida de textura en las galletas. Esto indica que el sensor refleja con éxito los cambios reales en las condiciones de almacenamiento.
En tan solo unos segundos, el pequeño cilindro a base de almidón situado cerca de las galletas cambia de color, pasando por diversos tonos de azul y rosa. Cuando la sal está seca, se vuelve azul. Cuando se hidrata, se vuelve rosa, lo que indica la presencia de vapor de agua. Esto ocurre porque el cloruro de cobalto se hidrata en presencia de agua, lo que provoca un cambio en su estructura química y, en consecuencia, un cambio de color.
«Lo que distinguió a este estudio fue disponer de una mayor superficie para el sensor, lo que lo hizo muy sensible y nos permitió observar diferentes condiciones de humedad en el interior del envase. Si lo coloco en un entorno muy seco, responde. Por el contrario, si lo coloco en un entorno muy húmedo, también responde», explica Bianca Maniglia, profesora del IQSC-USP y directora de la investigación.
Según datos recientes publicados por la Asociación Brasileña de Envases y Embalajes (ABRE), el sector del envasado genera actualmente unos 165 700 millones de reales brasileños al año en Brasil.
Se espera que, en el futuro, la industria y los consumidores puedan utilizar esta nueva tecnología para determinar el grado de frescura y el contenido de humedad de diversos productos.
Inspiración de los recuerdos de la infancia
La idea de utilizar cloruro de cobalto para crear el sensor surgió de un recuerdo de la infancia. Mientras desarrollaba el proyecto, Maniglia recordó el «gallo del tiempo», un adorno de cocina inspirado en el «Gallo de Barcelos», uno de los símbolos nacionales de Portugal. Este objeto, muy común en los hogares brasileños y portugueses en la década de los 80, cambiaba de color para indicar si llovería o haría sol.
Tras realizar varias pruebas, los investigadores decidieron recubrir el sensor con el mismo material que se utilizaba para recubrir los gallos. Sin embargo, lo adaptaron a otra tecnología que el grupo de investigación está desarrollando: el criogel, un material altamente poroso fabricado mediante la congelación de polímeros (de ahí el nombre «crio»).
«El gel de almidón se congela y se somete a liofilización [deshidratación]. Durante ese proceso, el agua congelada se elimina por sublimación, pasando directamente del estado sólido al de vapor. La eliminación de la fase acuosa conserva la estructura porosa formada durante la congelación, lo que da como resultado un material con una gran capacidad para interactuar con el entorno», explica el científico.
Aún es necesario realizar más estudios. «Para su uso comercial, habría que rediseñar los envases convencionales porque, por ahora, la presencia de cloruro de cobalto hace que el sensor sea tóxico y, por lo tanto, no puede entrar en contacto directo con los alimentos», señala Maniglia.
Según el científico, el grupo de investigación está evaluando diversos tipos de técnicas y materiales, incluido el uso de compuestos bioactivos derivados de frutas como la cáscara de jabuticaba. «Estos pigmentos naturales son sensibles a las variaciones de pH y presentan cambios de color que pueden utilizarse como indicadores visuales, además de poseer actividad antioxidante. En este caso, el objetivo es desarrollar un sistema capaz de monitorizar el proceso de descomposición de la carne, por ejemplo. La incorporación de estos compuestos naturales también es importante porque contribuye a añadir valor a los mismos», afirma el investigador.
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