来源 AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
当你站在冷冻食品货架前，你几乎不可能知道眼前那块索尔兹伯里牛肉饼是否经过冻融——这个过程可能产生有害后果。因此研究者在最近的 ACS Sensors 上报告了一种由可食用材料包括食盐，紫甘蓝和蜂蜡制作的食品级设备，帮你完成检测。这一概念性的传感器能够靠颜色变化，提示食材是否曾超过一定温度，适用温度范围在 -50 ℃ 到 0 ℃ 之间。
在食物运输和储存过程中，维持低温对保证其风味和质量，减小食物中毒风险以及最小化浪费是必要的。尽管研究者已经研发出了在冷冻物品暴露于不合适的温度时可提醒制造商的设备，但是这些设备只能指示高于冰点的温度变化。为了制作针对冷冻品的传感器，一个可能的方法是使用电学性能会随着融化过程变化的材料。如果这种变化能够产生信号，例如可见的颜色变化，则更为理想。此外，一个只用食物和可消耗成分制作的食品级电学设备，将是监测食品的最安全方法。因此 Ivan Ilic, Mario Caironi 和同事开始研制首个完全可食用的，利用肉眼可见的颜色指标监测冷冻品的自供电温度传感器。
研究者首先在塑料容器里通放入电解质溶液和镁、金电极，制作了一个在解冻时可以产生电流的设备。随后，他们测试了很多种冷冻的、可以被当做电解质的可食用物质，包括食盐和钙盐，以及电解质丰富的天然食物，包括葡萄，甜瓜和苹果。当这些物质解冻时，设备能在 -50 ℃ 到 0 ℃ 之间传导电流。研究者表示这一温度范围能通过改变盐的量和种类调节。随后，这一设备被连接到一个由锡-金电极和紫甘蓝汁组成的颜色可变系统。当电流施加在这一系统上，系统会发生紫红色向蓝色的不可逆颜色转变。
最后，该团队将所有零件放入一个蜂蜡块中，温度激活和指示溶液的部分被放置在两个分开的小室中，并且证实了这一自供电设备可以用于冷冻食品监测。研究者表示，他们的概念验证性传感器为将可食用材料用于低价安全技术铺平了道路，可以用来向消费者提示冷冻产品的储存历史。
该研究由欧洲研究委员会，欧盟地平线 2020（Horizon 2020）计划以及意大利技术研究院（Istituto Italiano di Tecnologia）可持续活动项目资助。
原文链接：
https://www.eurekalert.org/news-releases/966847
论文信息
【标题】Self-Powered Edible Defrosting Sensor
【期刊】ACS Sensors
【作者】Ivan K. Ilic, Leonardo Lamanna, Daniele Cortecchia, Pietro Cataldi, Alessandro Luzio, and Mario Caironi
【日期】October 12, 2022
【DOI】https://doi.org/10.1021/acssensors.2c01280
【摘要】Improper freezing of food causes food waste and negatively impacts the environment. In this work, we propose a device that can detect defrosting events by coupling a temperature-activated galvanic cell with an ionochromic cell, which is activated by the release of ions during current flow. Both the components of the sensor are fabricated through simple and low-energy-consuming procedures from edible materials. The galvanic cell operates with an aqueous electrolyte solution, producing current only at temperatures above the freezing point of the solution. The ionochromic cell exploits the current generated during the defrosting to release tin ions, which form complexes with natural dyes, causing the color change. Therefore, this sensor provides information about defrosting events. The temperature at which the sensor reacts can be tuned between 0 and −50 °C. The device can thus be flexibly used in the supply chain: as a sensor, it can measure the length of exposure to above-the-threshold temperatures, while as a detector, it can provide a signal that there was exposure to above-the-threshold temperatures. Such a device can ensure that frozen food is handled correctly and is safe for consumption. As a sensor, it could be used by the workers in the supply chain, while as a detector, it could be useful for end consumers, ensuring that the food was properly frozen during the whole supply chain.
【链接】https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.2c01280
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