مواد نانوکامپوزیت هوشمند مبتنی بر بیوپلیمر حاوی شاخص‌های رنگ‌سنجی حسگر pH برای پایش تازگی مواد غذایی

مواد بیوپلیمر نانوکامپوزیتی حاوی شاخص‌های رنگ‌سنجی پاسخگو به pH از نانوفیبرهای ژلاتین و کیتوزان تهیه شدند. عصاره‌های گیاهی زرشک و زعفران، که هر دو حاوی آنتوسیانین بودند، به عنوان شاخص‌های pH استفاده شدند. افزودن آنتوسیانین‌ها به فیلم‌های بیوپلیمری، خواص مکانیکی، مانع آب و غربالگری نور آنها را افزایش داد. طیف‌سنجی مادون قرمز و تجزیه و تحلیل میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که یک ماتریس بیوپلیمری یکنواخت تشکیل شده است که آنتوسیانین‌ها به طور مساوی در سراسر آنها توزیع شده‌اند. آنتوسیانین‌های موجود در فیلم‌های کامپوزیتی در پاسخ به تغییرات pH یا سطح گاز آمونیاک تغییر رنگ دادند، که برای نظارت بر تغییرات در تازگی ماهی بسته‌بندی شده در طول نگهداری استفاده شد. آنتوسیانین‌ها همچنین فعالیت آنتی‌اکسیدانی و ضد میکروبی از خود نشان دادند، به این معنی که می‌توان از آنها برای کاهش سرعت تخریب ماهی نیز استفاده کرد. بنابراین، آنتوسیانین‌های طبیعی می‌توانند هم به عنوان شاخص‌های تازگی و هم به عنوان نگهدارنده در مواد بسته‌بندی نانوکامپوزیتی مبتنی بر بیوپلیمر استفاده شوند. بنابراین، این مواد جدید می‌توانند جایگزین‌های مفیدی برای پلاستیک‌های مصنوعی برای برخی از کاربردهای بسته‌بندی مواد غذایی باشند و در نتیجه سازگاری با محیط زیست و پایداری عرضه مواد غذایی را بهبود بخشند.

Nanocomposite biopolymer materials containing colorimetric pH-responsive indicators were prepared from gelatin and chitosan nanofibers. Plant-based extracts from barberry and saffron, which both contained anthocyanins, were used as pH indicators. Incorporation of the anthocyanins into the biopolymer films increased their mechanical, water-barrier, and light-screening properties. Infrared spectroscopy and scanning electron microscopy analysis indicated that a uniform biopolymer matrix was formed, with the anthocyanins distributed evenly throughout them. The anthocyanins in the composite films changed color in response to alterations in pH or ammonia gas levels, which was used to monitor changes in the freshness of packaged fish during storage. The anthocyanins also exhibited antioxidant and antimicrobial activity, which meant that they could also be used to slow down the degradation of the fish. Thus, natural anthocyanins could be used as both freshness indicators and preservatives in biopolymer-based nanocomposite packaging materials. These novel materials may therefore be useful alternatives to synthetic plastics for some food packaging applications, thereby improving the environmental friendliness and sustainability of the food supply.