Come le confezioni “intelligenti” in idrogel ti dicono se il cibo è ancora fresco
La freschezza ha una firma chimica
I tagli di carne esposti nei banchi dei supermercati possono sembrare perfettamente freschi anche se all’interno della confezione i batteri si stanno già moltiplicando. C’è un modo per saperlo prima di aprirla?
I ricercatori dell’Università di Kyushu ritengono che sia la confezione stessa a dover fornire questa informazione. In uno studio pubblicato su Chemical Engineering Journal, hanno sviluppato una pellicola morbida e flessibile contenente un pigmento vegetale naturale che cambia colore man mano che il cibo si deteriora, fornendo ai consumatori un segnale visibile senza dover aprire la confezione. Il materiale è inoltre in grado di riparare autonomamente eventuali tagli, impedendo ai batteri di penetrare durante il trasporto e la movimentazione.
La freschezza ha una firma chimica. La carne, ad esempio, è inizialmente leggermente acida. Man mano che i batteri si moltiplicano, degradano le proteine e rilasciano composti alcalini, quindi il pH della carne aumenta costantemente prima che compaiano segni visibili di deterioramento.
Le antocianine — i pigmenti responsabili del colore delle patate dolci viola e del cavolo rosso — rilevano direttamente tale variazione. Man mano che il pH aumenta, passano dal rosso-violaceo al giallo-verde. Questo cambiamento è visibile a occhio nudo e la loro origine naturale li rende inoltre sicuri per il contatto con gli alimenti. Tuttavia, la luce e il calore possono facilmente alterare la loro risposta cromatica, causando letture errate e rendendoli inaffidabili come indicatori a lungo termine.
Il team ha ricavato gli antociani dalla patata dolce viola, una coltura economica e ampiamente disponibile, per poi macinarli e liofilizzarli fino a ottenere una polvere. Per la stabilizzazione, si è ricorso all’UiO₆₆-NH₂, un reticolo metallo-organico (MOF) noto per la sua stabilità termica e chimica.
«I MOF hanno attirato enorme attenzione grazie alle loro strutture porose uniche e alle loro funzioni versatili, e mi sono chiesto se potessero essere utilizzati per qualcosa di più vicino alla vita quotidiana, come la conservazione degli alimenti», ricorda Xirui Yan, autore corrispondente dello studio e ricercatore JSPS presso la Facoltà di Agraria dell’Università di Kyushu. «In occasione degli incontri HOPE con i premi Nobel, ho assistito alla conferenza del professor Susumu Kitagawa sull’uso sostenibile dei materiali porosi funzionali. La sua prospettiva mi ha ispirato a pensare in modo più ampio a come i MOF potessero creare valore nei sistemi alimentari».
Nella loro struttura, le molecole di antocianina si adsorbono sulla superficie del MOF attraverso molteplici interazioni chimiche, fissandosi in posizione. Fissate e meno mobili, le molecole sono protette dall’ossigeno, dalla luce e dal calore che ne causano la degradazione, pur rimanendo sensibili al pH. Nei test alimentari condotti sulla carne di maiale, il pigmento protetto si è dimostrato costantemente reattivo: man mano che la carne si deteriorava e si accumulavano gas alcalini, il materiale passava continuamente dal rosso-viola al giallo-verde, fornendo un segnale leggibile in ogni fase.
Il team ha poi incorporato il MOF caricato con antociani in un idrogel, producendo una pellicola morbida e modellabile, in gran parte di origine vegetale e biodegradabile. Oltre al monitoraggio della freschezza, il materiale ha anche prolungato la durata di conservazione della carne suina di circa 12 ore rispetto ai campioni non trattati.
«Un altro aspetto interessante di questo materiale è che non si limita a proteggere il cibo, ma si autoripara», osserva Fumihiko Tanaka, professore presso la Facoltà di Agraria dell’Università di Kyushu. Una volta tagliato e ricomposto, il danno diventa quasi invisibile nel giro di pochi minuti e la resistenza alla trazione torna al 99% entro due ore. «Negli imballaggi convenzionali, qualsiasi crepa è permanente e diventa un punto di ingresso per i batteri. Questo materiale si ricompone da solo. La “ferita” si rimargina, così come la sua capacità di proteggere il contenuto, il che lo rende più durevole e affidabile nell’uso pratico».
Il team sta ora sviluppando un’app per smartphone di supporto, che offrirà a produttori, aziende di logistica e consumatori un modo affidabile e oggettivo per valutare la qualità degli alimenti in tempo reale.
«Questo non deve necessariamente limitarsi agli imballaggi alimentari», aggiunge Fumina Tanaka, professore associato presso la stessa facoltà. «I materiali intelligenti realizzati con ingredienti naturali e nanotecnologia potrebbero avere impieghi che non abbiamo ancora immaginato. Se qualcuno individua un ambito in cui questa tecnologia potrebbe funzionare, ci farebbe molto piacere saperlo».
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