Comment un emballage en hydrogel « intelligent » vous indique si vos aliments sont encore frais
La fraîcheur possède une signature chimique
Les morceaux de viande présentés dans les rayons d'un supermarché peuvent paraître parfaitement frais alors même que des bactéries se multiplient déjà à l'intérieur de l'emballage. Existe-t-il un moyen de s'en rendre compte avant de l'ouvrir ?
Des chercheurs de l’université de Kyushu estiment que c’est l’emballage lui-même qui devrait nous le révéler. Dans une étude publiée dans le Chemical Engineering Journal, ils ont mis au point un film souple et flexible contenant un pigment végétal naturel qui change de couleur à mesure que les aliments se détériorent, offrant ainsi aux consommateurs un signal visible sans avoir à ouvrir l’emballage. Ce matériau est également capable de se réparer lui-même en cas de déchirure, empêchant ainsi les bactéries de pénétrer pendant le transport et la manutention.
La fraîcheur possède une signature chimique. La viande, par exemple, présente initialement un pH légèrement acide. À mesure que les bactéries se multiplient, elles décomposent les protéines et libèrent des composés alcalins, ce qui fait que le pH de la viande augmente progressivement avant même que des signes visibles de détérioration n’apparaissent.
Les anthocyanines — les pigments à l’origine de la couleur des patates douces violettes et du chou rouge — suivent directement cette évolution. À mesure que le pH augmente, elles passent du rouge-violet au jaune-vert. Ce changement est visible à l’œil nu, et leur origine naturelle les rend également sans danger pour le contact alimentaire. Cependant, la lumière et la chaleur peuvent facilement perturber leur réponse chromatique, provoquant des mesures erronées et les rendant peu fiables en tant qu’indicateurs à long terme.
L’équipe a extrait ses anthocyanines de la patate douce violette, une culture abordable et largement disponible, puis les a broyées et lyophilisées pour obtenir une poudre. Pour assurer leur stabilisation, elle a eu recours à l’UiO₆₆-NH₂, un réseau métallo-organique (MOF) connu pour sa stabilité thermique et chimique.
« Les MOF ont suscité un vif intérêt en raison de leurs structures poreuses uniques et de leurs fonctions polyvalentes, et je me suis demandé s’ils pouvaient être utilisés pour des applications plus proches de la vie quotidienne, comme la conservation des aliments », se souvient Xirui Yan, auteur correspondant de l’étude et chercheur JSPS à la Faculté d’agriculture de l’Université de Kyushu. « Lors des rencontres HOPE avec les lauréats du prix Nobel, j’ai assisté à la conférence du professeur Susumu Kitagawa sur l’utilisation durable des matériaux poreux fonctionnels. Son point de vue m’a incité à réfléchir de manière plus large à la manière dont les MOF pourraient créer de la valeur dans les systèmes alimentaires. »
Dans leur conception, les molécules d’anthocyane s’adsorbent à la surface du MOF par le biais de multiples interactions chimiques, ce qui les ancrent en place. Fixées et moins mobiles, les molécules sont protégées de l’oxygène, de la lumière et de la chaleur qui favorisent leur dégradation, tout en restant sensibles au pH. Lors d’essais alimentaires menés sur de la viande de porc, le pigment protégé s’est révélé systématiquement réactif : à mesure que la viande se détériorait et que des gaz alcalins s’accumulaient, le matériau passait progressivement du rouge-violet au jaune-vert, fournissant un signal lisible à chaque étape.
L’équipe a ensuite incorporé le MOF chargé en anthocyanines dans un hydrogel, produisant ainsi un film souple et malléable, en grande partie d’origine végétale et biodégradable. Au-delà de la surveillance de la fraîcheur, ce matériau a également prolongé la durée de conservation de la viande de porc d’environ 12 heures par rapport aux échantillons non traités.
« Un autre aspect intéressant de ce matériau est qu’il ne se contente pas de protéger les aliments : il se régénère », note Fumihiko Tanaka, professeur à la Faculté d’agriculture de l’université de Kyushu. Lorsqu’il est coupé puis pressé pour être réassemblé, la lésion devient presque invisible en quelques minutes, et la résistance à la traction retrouve 99 % de sa valeur initiale en deux heures. « Dans les emballages classiques, toute fissure est permanente et devient un point d’entrée pour les bactéries. Ce matériau se reconstitue de lui-même. La fissure se referme, tout comme sa capacité à protéger son contenu, ce qui le rend plus durable et plus fiable dans la pratique. »
L’équipe travaille désormais sur une application pour smartphone associée, qui offrira aux fabricants, aux entreprises de logistique et aux consommateurs un moyen fiable et objectif d’évaluer la qualité des aliments en temps réel.
« Cela ne doit pas se limiter aux emballages alimentaires », ajoute Fumina Tanaka, professeure associée au sein de la même faculté. « Les matériaux intelligents élaborés à partir d’ingrédients naturels et de nanotechnologies pourraient avoir des applications que nous n’avons pas encore imaginées. Si quelqu’un voit un domaine où cela pourrait fonctionner, nous serions ravis d’en entendre parler. »
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
