LE “ETICHETTE INTELLIGENTI” STAMPATE IN 3D INIETTANO FRUTTA CON REGOLATORI DI CRESCITA A BASE DI CROSTACEI PER MANTENERLA FRESCA Gli scienziati della South China University of Technology e dell’Università di Warwick hanno sviluppato nuove etichette di frutta in grado di mantenere commestibili i prodotti freschi più a lungo.
Prodotti tramite stampa 3D coassiale, i tag del team presentano nanofibre di cellulosa caricate con estratti di crostacei e regolatori di crescita, che possono essere pre-programmati per essere rilasciati costantemente nei pori degli alimenti freschi.
Quando utilizzati per trattare i litchi, i ricercatori affermano che le loro etichette non solo hanno esteso la durata di conservazione del frutto, ma hanno permesso loro di monitorarne la freschezza con precisione, rendendo i dispositivi una base promettente per il “confezione intelligente” del futuro.
“[Le nostre] etichette a base di nanofibre di cellulosa (CNF) con doppia funzione di conservazione della freschezza della frutta e monitoraggio visivo, hanno prolungato la durata di conservazione dei litchi per sei giorni”. hanno detto i ricercatori nel loro articolo. “Le etichette integrate con CNF sviluppate in questo lavoro forniscono una nuova idea per lo sviluppo di ‘confezioni alimentari intelligenti’”.
A causa delle crescenti sfide come il riscaldamento globale, l’interruzione delle spedizioni indotta dal COVID e la burocrazia legata alla Brexit, non è mai stato così importante mantenere i prodotti freschi a lungo termine. Per soddisfare questa domanda, così come l’aumento degli standard alimentari dei consumatori, i cosiddetti “sistemi di imballaggio intelligenti” vengono quindi sempre più utilizzati per monitorare le condizioni e la qualità degli alimenti confezionati e impedirne il degrado.
In gran parte, tali involucri intelligenti monitorano eventuali variazioni del pH all’interno dei contenitori dei prodotti utilizzando coloranti chimicamente sensibili, come gli antociani, che cambiano colore per indicare che la frutta sta iniziando a degradarsi. Tuttavia, questi pigmenti naturali solubili in acqua sono solo in grado di monitorare la freschezza e non sono in grado di far durare più a lungo frutta o verdura.
Per aggirare questo problema, i ricercatori affermano che il regolatore di crescita sintetico delle piante “1-MCP” può essere abbinato a coloranti organici come il chitosano estratto dai crostacei, per ritardare la maturazione dei prodotti. Nella sua forma normale, tuttavia, l’1-MCP è troppo volatile per la miscelazione, quindi il team ha deciso di stampare in 3D una “struttura a guscio centrale”, in grado di rilasciare chitosano in modo controllato e impedire che gli alimenti si deteriorino prematuramente.
Prima di iniziare a stampare in 3D le loro etichette a base di CNF, gli scienziati hanno prima integrato i materiali della matrice di alginato di sodio (SA) e κ-carragenina (KC) nel loro bio-inchiostro, che ne avrebbe consentito la lavorazione senza compromettere la sicurezza alimentare, nonché come antocianina di mirtillo sensibile al pH, grazie al suo colore caratteristico, che potrebbe essere successivamente utilizzata per monitorare la freschezza.
Una volta pronta, la formula del team è stata quindi caricata in una stampante 3D coassiale Y&D 7300N e depositata in strati, prima di essere polimerizzata a spruzzo e liofilizzata per formare fibre cave. In teoria, questi nanotubi sarebbero in grado di bilanciare l’effetto elettrostatico del chitosano contro il guscio CNF del dispositivo, consentendo loro di “intrappolare” 1-MCP e rilasciarlo su richiesta.
Mettendo alla prova questa idea, il team ha infine applicato le etichette ai litchi, riuscendo a prevenire la comparsa di macchie di muffa su di essi fino a nove giorni dopo la raccolta e facendoli durare complessivamente sei giorni in più. Durante i test, anche la confezione ha gradualmente cambiato colore dal viola al rosa, rendendo il deterioramento del frutto molto più facile da individuare ad occhio nudo.
Anche se queste valutazioni sono state effettuate a temperatura ambiente, quando tali frutti sarebbero normalmente refrigerati, e il team non ha tenuto conto dell’impatto delle allergie ai pesci sull’applicazione dei loro dispositivi, hanno scoperto che le loro etichette hanno funzionato come previsto in ambienti controllati , quindi ora intendono applicarli ad altri frutti e verdure in futuro.
“I risultati hanno dimostrato l’elevata sensibilità e precisione del monitoraggio visivo [capacità] della freschezza dell’etichetta”, ha concluso il team nel documento. “La nostra etichetta affronta le carenze dei sistemi di confezionamento a funzione singola, [tramite] l’utilizzo della stampa 3D coassiale per costruire dispositivi integrati, con funzioni sia di mantenimento della freschezza della frutta che di monitoraggio”.
Grazie alla precisione e alla flessibilità intrinseche della stampa 3D, la tecnologia è stata spesso utilizzata per creare sensori di sicurezza alimentare, in grado di garantire che sia i prodotti che il bestiame rimangano sicuri da mangiare dopo la spedizione. Proprio l’anno scorso, i ricercatori statunitensi hanno implementato la tecnologia Aerosol Jet Printing (AJP) di Optomec per creare nuovi sensori elettrochimici per il test degli alimenti al grafene .
Allo stesso modo, i ricercatori della Nanyang Technological University , dell’Università di Chimica e Tecnologia di Praga e della King Saud University , hanno stampato in 3D elettrodi per la rilevazione delle micotossine . Se implementati nella pratica, il team ritiene che i loro dispositivi potrebbero aprire la strada a un nuovo metodo per mantenere i prodotti nella conservazione degli alimenti sicuri da mangiare fino a quando non raggiungono lo scaffale.
In Svizzera, nel frattempo, gli scienziati dell’EMPA hanno adottato un approccio completamente diverso al monitoraggio degli alimenti, sviluppando un simulatore di frutta stampato in 3D . Progettato per imitare la forma e la consistenza dei prodotti biologici, si dice che il sostituto della mela del team sia in grado di monitorare le temperature del trasporto e garantire che il cibo arrivi al massimo della maturazione per i clienti.
I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro articolo intitolato ” Etichetta stampata in 3D a base di nanocellulosa per il mantenimento della freschezza della frutta e il monitoraggio visivo “, che è stato co-autore di Wei Zhou, Zhengguo Wu, Fengwei Xie, Shuwei Tang, Jiawei Fang e Xiaoying Wang.
