جامعة كيوشو اليابانية تطور غشاءً ذاتي الإصلاح يكشف عن درجة نضارة الطعام

أخبار ar.wedoany.com، طوّر باحثون في جامعة كيوشو (Kyushu University) اليابانية غشاءً مرنًا مدمجًا بأصباغ نباتية طبيعية يتغيّر لونه عند فساد الطعام، مما يتيح للمستهلكين معرفة حالة الطعام دون فتح العبوة. كما أن هذا الغشاء قادر على إصلاح الجروح ذاتيًا، مما يمنع تسرب البكتيريا أثناء النقل والمناولة.

نُشرت النتائج في مجلة "Chemical Engineering Journal". يستخدم الغشاء الأنثوسيانين — وهو صبغة طبيعية مستخلصة من البطاطا الأرجوانية والملفوف الأحمر — لمراقبة التغيرات في الخصائص الكيميائية للأطعمة مثل اللحوم. فعندما يرتفع الرقم الهيدروجيني (pH) بسبب فساد الطعام، يتحول الأنثوسيانين من اللون الأرجواني المحمر إلى الأصفر المخضر. وبفضل مصدره الطبيعي، يمكن للمادة أن تلامس الأغذية بأمان.

الأنثوسيانين حساس للضوء والحرارة، إذ يمكن أن يتداخل التعرض للضوء أو الحرارة مع تفاعل اللون ويسبب قراءات خاطئة، مما يجعله غير مناسب للاستخدام المباشر كمؤشر طويل الأمد. اختار فريق البحث مادة UiO66-NH₂ — وهي إطار معدني عضوي (Metal-Organic Framework، MOF) معروف بثباته الحراري والكيميائي — لتثبيت الأنثوسيانين. وقال Xirui Yan، الباحث في الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (JSPS) بكلية الزراعة في جامعة كيوشو والمؤلف المراسل للدراسة، إن الأطر المعدنية العضوية تحظى باهتمام واسع بفضل بنيتها المسامية الفريدة وتعدد وظائفها، وأعرب عن فضوله حول إمكانية استخدام هذه المواد في سيناريوهات أقرب إلى الحياة اليومية، مثل حفظ الأغذية.

تمتص جزيئات الأنثوسيانين على سطح الإطار المعدني العضوي عبر تفاعلات كيميائية متعددة، مع بقائها حساسة للأس الهيدروجيني مع عزلها عن الأكسجين والضوء والحرارة. وفي اختبارات على عينات لحم الخنزير، استجاب الصباغ المحمي بشكل مستمر: فمع فساد اللحم وتراكم الغازات القلوية، تحولت المادة باستمرار من الأرجواني المحمر إلى الأصفر المخضر، مع إعطاء إشارات قابلة للقراءة في كل مرحلة.

أدمج فريق البحث الإطار المعدني العضوي المحمّل بالأنثوسيانين في هيدروجيل، لإنتاج غشاء ناعم وقابل للتشكيل. هذا الغشاء مشتق في معظمه من النباتات، وهو قابل للتحلل الحيوي، وقد أطال مدة صلاحية لحم الخنزير في الاختبارات بنحو 12 ساعة مقارنة بالعينات غير المعالجة.

يتمتع هذا الغشاء أيضًا بقدرة على الإصلاح الذاتي. فعند قطعه ثم الضغط عليه لإعادة الالتحام، يختفي الضرر تقريبًا خلال دقائق، وتستعيد قوة الشد 99% من قيمتها خلال ساعتين. وأشار البروفيسور Fumihiko Tanaka من كلية الزراعة بجامعة كيوشو إلى أن العبوات التقليدية بمجرد ظهور شقوق فيها تصبح ضررًا دائمًا وتشكل ممرًا لدخول البكتيريا؛ بينما هذه المادة قادرة على الالتئام ذاتيًا، وتستعيد قدرتها الوقائية بعد التئام الجرح، مما يجعلها أكثر متانة وموثوقية في الاستخدام العملي.

يعمل الفريق حاليًا على تطوير تطبيق مصاحب للهواتف الذكية، ويخطط لتوفير وسيلة موضوعية وفورية لتقييم جودة الأغذية للمصنعين وشركات الخدمات اللوجستية والمتسوقين.

فيما يتعلق بالمنتجات المماثلة، أطلقت شركة Vitsab International في مايو علامة Freshtag Flight Label التي تتغير ألوانها وفقًا للتعرض لدرجات الحرارة، بهدف تقليل هدر الطعام في الوجبات الجوية القابلة للتلف. تعتمد هذه العلامة على تقنية تغيير اللون بنمط "إشارة المرور" للإشارة إلى سلامة المنتج: الأخضر للحالة الآمنة، والأصفر للحالة المتوسطة، والأحمر للدلالة على التعرض لدرجات حرارة غير مناسبة.

أطلقت شركة Altopack هذا الشهر عبوة معكرونة بسحّاب قابلة لإعادة الإغلاق، تتيح للمستهلكين الحفاظ على نضارة المنتج بإعادة إغلاقها بعد كل استخدام، ومنع التلوث الخارجي. وأفادت الشركة أن هذه العبوة طُوّرت خصيصًا للمعكرونة، وتتوفر أيضًا بنسخة مجمّعة، حيث تُغلّف كل حصة بوزن 100 غرام بورق غذائي.