Una nueva tecnología desarrollada por científicos brasileños promete revolucionar la forma en que identificamos los alimentos no aptos para el consumo: un empaque que cambia de color a medida que el alimento se deteriora. El sistema, que utiliza pigmentos naturales extraídos de la col púrpura, fue creado por investigadores de Embrapa Instrumentao (SP), en asociación con Embrapa Food Agribusiness (RJ) y la Universidad de Illinois, en Chicago, en Estados Unidos (UIC).
La innovación de la ciencia brasileña era emplear la ficción kon spinning en solución para producir mantas de nanofibras inteligentes utilizando pigmentos vegetales naturales. Las mantas, utilizadas como embalaje, son capaces de monitorear la calidad de los alimentos en tiempo real cambiando de color. El cambio en el envase se desencadena por la interacción química entre los compuestos liberados durante el deterioro y el material del envase.En pruebas en laboratorios, la manta presentó grandes resultados, cambiado de púrpura a blueoner ominitorando la frescura del filete merluza.
El color púrpura indicaba que el alimento era adecuado para el consumo (foto a la derecha). Pero después de 24 horas, el color se volvió menos intenso y después de 48 horas aparecieron tonos azules grisáceos. Después de 72 horas, el color azul señaló el deterioro del filete de pescado almacenado, sin necesidad de abrir el envase.
Para los investigadores de Embrapa, los resultados muestran que los látipos compuestos por nanofibras se comportan como materiales inteligentes, exhibiendo cambios visibles en el color durante el proceso de deterioro de los filetes de peces. Sin embargo, aunque esta característica apunta al uso potencial de mantas en el monitoreo de la frescura de los pescados y mariscos, los científicos dicen que es necesario ampliar los estudios para validar su aplicación en diferentes especies.
SBS es una alternativa a la técnica convencional
La técnica de la solución Blow Spinning (SBS), desarrollada en 2009 por investigadores de la Universidad Federal de Paraíba (UFPB), de Embrapa Instrumentation, en asociación con el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), es capaz de producir nanoestructuras micro y poliméricas, y tiene varias ventajas. Entre ellos, la velocidad en el desarrollo de nanofibras, que sólo dura dos horas.
La técnica también tiene escalabilidad, versatilidad, fácil manejo, además de ser de bajo costo y utilizar fuerzas aerodinámicas para la producción de nanofibras, lo que reduce mucho el consumo de energía. La técnica fue descrita por los autores en la revista Journal of Applied Polymer Science.
Las estructuras de nanofibrasión a la nanoescala que pueden formar tejidos no tejidos. Un nanómetro equivale a una milmillonésima parte de un metro. Los estudios previos sobre nanofipas inteligentes que contienen antocianinas extraídas de los alimentos se habían llevado a cabo exclusivamente utilizando la técnica de electroficción, dice Josemar Gon-alves de Oliveira Filho, quien desarrolló el proceso en su becario postdoctoral postdoctoral. Electro-spinning, utilizado tradicionalmente con nanofibras, tiene varias limitaciones, como baja escalabilidad, altos costos, bajo rendimiento, necesidad de 24 horas para la producción y uso de altas tensiones.
anta se refuerza con pigmentos naturales
El estudio de Oliveira Filho fue supervisado por el investigador de Embrapa Luiz Henrique Capparelli Mattoso, del Laboratorio Nacional de Nanotecnología para el Agronegocio (LNNA). Parte de la investigación se llevó a cabo en el Departamento de Ingeniería Mecánica e Industrial de la Universidad de Illinois, Chicago.
En el estudio, los investigadores utilizaron antocianinas y el polímero biocompatible y biodegradable, conocido como policaprolactona. Las antocianinas son pigmentos naturales que se encuentran en algunas plantas, frutas, flores y verduras, que exhiben una amplia gama de colores como rojo, rosa, azul, púrpura, gris, verde y amarillo.
Cambian de color según el pH (grado de acidez o alcalinidad) del medio en el que están. En la investigación, las antocianinas fueron extraídas de residuos de col púrpura. Debido a que la col roja es rica en antocianinas, se puede utilizar como indicador de pH. El estudio probó más de diez pigmentos, la mayoría de ellos vegetales. Las nanofibras demostraron la capacidad de monitorear el deterioro de los filetes de pescado en tiempo real, revelando el potencial como materiales de embalaje inteligente para la alimentación, dice Oliveira Filho.
El becario postdoctoral (en la imagen de la derecha) aclara que, aunque la investigación sobre el uso de antocianinas de desperdicio de alimentos en la producción de otros materiales inteligentes está documentada en la literatura, la información es escasa en la aplicación de estos extractos en la producción de nanofibras inteligentes.
Mattoso explica que la policaprolactona, un polímero biodegradable utilizado en el envase, tiene buena flexibilidad y resistencia mecánica, que es ventajoso para la protección de los alimentos. Además, tiene potencial de uso en una amplia gama de disolventes y baja temperatura de fusión, lo que facilita el procesamiento con menor consumo energético.
Por lo tanto, se considera una alternativa para el desarrollo de nanofibras para diversas aplicaciones. Cuando se combinan con antocianinas, las nanofibras tienen una capacidad notable para monitorear los cambios de pH, detectar la producción de amoníaco y aminas volátiles, e identificar el crecimiento de bacterias. Estos indicadores son esenciales para señalar el deterioro de productos como el pescado y el marisco, dijo.
El uso de residuos ayuda a reducir las pérdidas de alimentos
Oliveira Filho dice que la producción de la manta de nanofibras y comienza con una solución polimérica, obtenida por mezcla y agitación de policaprolactona, extracto de col y ácido acético. A continuación, esta solución se introduce en el equipo SBS, que se compone de una fuente de gas comprimido, un regulador de presión para controlar el flujo de gas, una bomba de inyección que dirige la solución a la matriz de giro con boquilla, y un colector con velocidad de rotación ajustable, donde se depositan las nanofibras para formar la manta. El proceso final resulta en fibras a nanoescala, similares a las fibras de algodón.
Mattoso recuerda que el uso de residuos del sector minorista para extraer antocianinas y aplicarlos como indicadores colorimétricos puede añadir valor a estos alimentos desechados, al tiempo que reduce el impacto ambiental negativo de la eliminación. Además, puede llevar seguridad a los alimentos almacenados detectando rápidamente su deterioro.
Los datos de la investigación se publicaron en el artículo “Producción rápida y sostenible de esteras de nanofibra inteligentes mediante el giro de solución para el monitoreo de la calidad de los alimentos: Potencial de policaprolactona y atotocios sudados de alimentos en la revista Food Chemistry.
La investigación contó con el apoyo de la Fundación de Investigación del Estado de Sao Paulo (Fapesp), Coordinación para el Mejoramiento del Personal de Educación Superior (Capes) y el Consejo Nacional para el Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) a través de Circularidad INCT en Materiales Polímeros, liderada por Embrapa Instrumentation.
https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/100260343/embalagem-inteligente-muda-de-cor-para-avisar-que-o-peixe-estragou
