Como as embalagens de hidrogel «inteligentes» indicam se os seus alimentos ainda estão frescos
A frescura tem uma assinatura química
Os pedaços de carne expostos no balcão de um supermercado podem parecer perfeitamente frescos, mesmo quando as bactérias já se estão a multiplicar dentro da embalagem. Haverá alguma forma de saber isso antes de a abrir?
Investigadores da Universidade de Kyushu consideram que a própria embalagem deve revelar essa informação. Num estudo publicado na revista «Chemical Engineering Journal», desenvolveram uma película macia e flexível com um pigmento vegetal natural incorporado que muda de cor à medida que os alimentos se deterioram, dando aos consumidores um sinal visível sem necessidade de abrir a embalagem. O material também consegue reparar os seus próprios rasgos, impedindo a entrada de bactérias durante o transporte e a manuseamento.
A frescura tem uma assinatura química. A carne, por exemplo, começa por ser ligeiramente ácida. À medida que as bactérias se multiplicam, decompõem as proteínas e libertam compostos alcalinos, pelo que o pH da carne aumenta progressivamente antes de se verificar qualquer deterioração visível.
As antocianinas — os pigmentos responsáveis pela cor da batata-doce roxa e do repolho roxo — acompanham essa alteração diretamente. À medida que o pH aumenta, passam de um tom roxo-avermelhado para um amarelo-esverdeado. Esta alteração é visível a olho nu e a sua origem natural torna-as também seguras para o contacto com alimentos. No entanto, a luz e o calor podem facilmente perturbar a sua resposta cromática, causando leituras erradas e tornando-as pouco fiáveis como indicador a longo prazo.
A equipa obteve as suas antocianinas a partir da batata-doce roxa, uma cultura acessível e amplamente disponível, tendo-as depois moído e liofilizado até se tornarem um pó. Para estabilização, recorreram ao UiO₆₆-NH₂, uma estrutura metal-orgânica (MOF) conhecida pela sua estabilidade térmica e química.
«As MOF têm atraído enorme atenção devido às suas estruturas porosas únicas e funções versáteis, e fiquei curioso para saber se poderiam ser utilizadas para algo mais próximo da vida quotidiana, como a conservação de alimentos», recorda Xirui Yan, autor correspondente do estudo e investigador da JSPS na Faculdade de Agricultura da Universidade de Kyushu. «Nas Reuniões HOPE com Laureados com o Prémio Nobel, assisti à palestra do Professor Susumu Kitagawa sobre a utilização sustentável de materiais porosos funcionais. A sua perspetiva inspirou-me a pensar de forma mais abrangente sobre como os MOFs poderiam criar valor nos sistemas alimentares.»
No seu design, as moléculas de antocianina adsorvem-se à superfície do MOF através de múltiplas interações químicas, fixando-se no local. Fixadas e menos móveis, as moléculas ficam protegidas do oxigénio, da luz e do calor que provocam a degradação, mantendo-se, no entanto, sensíveis ao pH. Em testes alimentares com carne de porco, o pigmento protegido revelou-se consistentemente sensível: à medida que a carne se deteriorava e os gases alcalinos se acumulavam, o material mudava continuamente de vermelho-púrpura para verde-amarelado, emitindo um sinal legível em cada fase.
A equipa incorporou então o MOF carregado com antocianinas num hidrogel, produzindo uma película macia e moldável que é, em grande parte, de origem vegetal e biodegradável. Para além da monitorização da frescura, o material também prolongou o prazo de validade da carne de porco em cerca de 12 horas, em comparação com amostras não tratadas.
«Outro aspeto interessante deste material é que não se limita a proteger os alimentos — ele repara-se a si próprio», observa Fumihiko Tanaka, professor da Faculdade de Agricultura da Universidade de Kyushu. Quando cortado e voltado a unir, o dano torna-se quase invisível em poucos minutos, e a resistência à tração recupera 99% do seu valor em duas horas. «Nas embalagens convencionais, qualquer fissura é permanente e torna-se um ponto de entrada para bactérias. Este material volta a unir-se por si próprio. A «ferida» cicatriza, tal como a sua capacidade de proteger o que está no interior, o que o torna mais durável e fiável na utilização prática.»
A equipa está agora a explorar uma aplicação complementar para smartphone, que proporcionará aos fabricantes, às empresas de logística e aos consumidores uma forma fiável e objetiva de avaliar a qualidade dos alimentos em tempo real.
«Isto não tem de se limitar às embalagens alimentares», acrescenta Fumina Tanaka, professora associada da mesma faculdade. «Os materiais inteligentes criados a partir de ingredientes naturais e nanotecnologia podem ter utilizações que ainda nem imaginámos. Se alguém vir uma área onde isto possa funcionar, adoraríamos saber mais sobre isso.»
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