ساخت ایروژل هوشمند برای تشخیص فساد مواد غذایی

به گزارش خبرگزاری صدا وسیما ؛ گروهی از پژوهشگران دانشگاه ارومیه، در دانشکده دامپزشکی این دانشگاه، موفق به طراحی و تولید ایروژل هوشمندی با قابلیت تغییر رنگ برای شناسایی فساد مواد غذایی شدند.

 این ایروژل از نانوالیاف کیتوسان، آنتوسیانین‌های گیاه Ixiolirion tataricum و نانوذرات نشاسته به‌عنوان عوامل کنترل‌کننده تخلخل استفاده کرده است.

ایروژل تولیدی با حساسیت بالا قادر به شناسایی تغییرات pH ناشی از فساد مواد غذایی بوده و تغییرات رنگی چشمگیری را در محدوده pH از ۲ تا ۱۲ نشان می‌دهد. این ویژگی‌ها می‌توانند به‌عنوان یک ابزار ساده و مؤثر برای نظارت بر فساد مواد غذایی به‌ویژه در محصولات پروتئینی مانند گوشت چرخ‌کرده مورد استفاده قرار گیرند.

در دنیای امروز، حفظ سلامت مواد غذایی به‌ویژه در برابر فساد‌های ناشی از تغییرات pH و رشد باکتری‌ها به یکی از اولویت‌های صنایع غذایی تبدیل شده است. استفاده از شاخص‌های هوشمند و حسگر‌هایی که به‌طور مستقیم بتوانند نشان‌دهنده تغییرات وضعیت تازگی یا فساد در مواد غذایی باشند، نه‌تنها به ارتقای کیفیت محصولات کمک می‌کند، بلکه موجب کاهش ضایعات غذایی نیز خواهد شد. در این راستا، طراحی و تولید ایروژل‌های هوشمند با قابلیت تغییر رنگ برای شناسایی فساد مواد غذایی یک دستاورد مهم به شمار می‌رود.

ساخت ایروژل‌های هوشمند با استفاده از نانوذرات نشاسته

هدف اصلی این پژوهش طراحی یک ایروژل هوشمند با تغییر رنگ بر اساس نانوالیاف کیتوسان (CHNF)، آنتوسیانین‌های گیاه Ixiolirion tataricum (ITA) و نانوذرات نشاسته (SNPs) به‌منظور نظارت بر تازگی مواد غذایی بود. برای کنترل اندازه و تخلخل نانوذرات نشاسته، دو نوع نانوذره با اندازه‌های مختلف (SNP-A به اندازه ۱۳۳٫۳ نانومتر و SNP-B به اندازه ۸۶٫۲ نانومتر) تولید شدند. این نانوذرات به‌عنوان عوامل کنترل‌کننده تخلخل ایروژل‌های ساخته‌شده استفاده شدند و تأثیر زیادی در بهبود ساختار و حساسیت ایروژل‌ها داشتند.

تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که با افزودن نانوذرات نشاسته، تخلخل ایروژل‌های هوشمند به‌طور قابل‌توجهی بهبود یافته و نانوذرات SNP-B توانسته‌اند اثرات منفی آنتوسیانین‌ها را بر شبکه سه‌بعدی ایروژل‌ها کاهش دهند. تحلیل‌های FT-IR نشان داد که پیوند‌های هیدروژنی بین مولکول‌های کیتوسان و آنتوسیانین‌ها تشکیل شده است و این پیوند‌ها به‌صورت فیزیکی نانوذرات نشاسته را درون ایروژل‌ها به دام انداخته‌اند. همچنین، آزمون‌های XRD و TGA نشان‌دهنده بهبود در بلورینگی و پایداری حرارتی ایروژل‌ها پس از افزودن نانوذرات نشاسته بود.

حساسیت ایروژل به تغییرات pH و آمونیاک

این ایروژل‌ها توانستند تغییرات رنگی قابل‌توجهی را از قرمز به سبز در محدوده pH بین ۲ تا ۱۲ نشان دهند. علاوه بر این، ایروژل‌هایی که نانوذرات SNP-B در آنها به کار رفته بود، حساسیت بالایی به بخار آمونیاک داشتند و تغییر رنگ معکوس نیز در آنها به‌راحتی قابل‌مشاهده بود. این ویژگی‌ها موجب می‌شود که این ایروژل‌ها به‌عنوان یک ابزار هوشمند برای پایش تازگی یا فساد مواد غذایی، به‌ویژه در مواد پروتئینی مانند گوشت چرخ‌کرده، بسیار مناسب باشند.

کاربرد ایروژل در نظارت بر فساد گوشت چرخ‌کرده

یکی از کاربرد‌های عمده این ایروژل‌های هوشمند در نظارت بر فساد مواد غذایی، به‌ویژه گوشت چرخ‌کرده است. پژوهشگران با استفاده از ایروژل CHNF/SNP-B/ITA موفق به شناسایی سه مرحله مختلف از فساد گوشت چرخ‌کرده شدند: تازه، نسبتاً تازه و فاسد. تغییر رنگ ایروژل به‌راحتی قابل‌مشاهده بود و به‌طور دقیق وضعیت تازگی یا فساد گوشت را مشخص می‌کرد. این امر می‌تواند به مصرف‌کنندگان و صنایع غذایی کمک کند تا با دقت بیشتری کیفیت مواد غذایی را ارزیابی کنند و از مصرف مواد غذایی فاسد جلوگیری نمایند.

پژوهش حاضر نشان داد که نانوذرات نشاسته می‌توانند به‌عنوان عوامل مؤثر در کنترل تخلخل ایروژل‌های کیتوسان-آنتوسیانین عمل کنند. ایروژل‌های ساخته‌شده با استفاده از این نانوذرات، به‌ویژه SNP-B، توانستند عملکرد عالی در تغییر رنگ و حساسیت به آمونیاک و تغییرات pH از خود نشان دهند. این ایروژل‌های هوشمند با توانایی نظارت بر فساد مواد غذایی، به‌ویژه در محصولات پروتئینی، می‌توانند ابزاری نوآورانه برای ارتقای کیفیت و سلامت مواد غذایی و کاهش ضایعات باشند.