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3D打印的“智能标签”注入基于贝类的生长调节器,以保持新鲜

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科学家在南中国技术大学沃里克大学已经开发了新型水果标签,能够将新鲜农产品可食用更长的时间。

该团队的标签是通过同轴3D打印产生的,具有装有贝类提取物和生长调节剂的纤维素纳米纤维,可以预先编程以稳步释放到新鲜食品的毛孔中。

研究人员说,当用来治疗刑事刑事时,他们的标签不仅扩大了水果的保质期,而且还允许他们精确地监视其新鲜度,从而使设备成为未来“智能包装”的有希望的基础。

“ [我们的]基于纤维素纳米纤维(CNF)标签具有果实新鲜度和视觉监测的双重功能,从而延长了乳房的货架寿命六天。”研究人员在论文中说。“这项工作中开发的CNF综合标签,为开发'智能食品包装'提供了新的想法。”

研究人员的水果新鲜标签背后的同轴3D打印过程。
科学家基于纳米纤维素的设备具有空心的“管”,用于携带和部署植物生长抑制剂。图像通过碳水化合物聚合物杂志。

实时食品监测

由于诸如全球变暖,共同引起的运输中断和与英国脱欧相关的繁文tape节等挑战越来越大,从来没有更重要的是要长期保持新鲜产品。因此,为了满足这一需求,以及不断提高的消费者食品标准,即所谓的“智能包装系统”,越来越多地被用来跟踪包装食品的状况和质量,并防止其消失。

在很大程度上,此类智能包装器使用化学敏感染料(例如花青素)监测pH值的任何变化,这些染料会改变颜色,以表明水果开始降解。但是,这些天然水溶性颜料只能监测新鲜度,并且无法使水果或蔬菜持续下去。

为了解决这个问题,研究人员说,合成植物生长调节剂“ 1-MCP”可以与有机染料(如贝类提取的壳聚糖)配对,从而延迟农产品从成熟中延迟。但是,以正常形式,1-MCP的挥发性太大,无法混合,因此该团队已决定3D打印出“核心壳结构”,能够以受控的方式释放壳聚糖,并防止食物及早变质。

科学家3D印刷水果传感器的SEM图像。
科学家使用SEM成像(如图)来评估其传感器的静电性能。图像通过碳水化合物聚合物杂志。

3D打印“智能包装”

在他们开始3D打印基于CNF的标签之前,科学家首先将藻酸钠(SA)和κ-Carrageenan(KC)矩阵材料融合到其生物INK中,这将允许将其处理而又不会损害食品安全,也可以作为pH敏感的蓝莓花青素,由于其独特的颜色,可以用来监测新鲜度。

准备好后,将团队的公式加载到Y&D 7300N同轴3D打印机中,然后沉积在层中,然后被喷涂并冷冻干燥以形成空心纤维。从理论上讲,这些纳米管将能够平衡壳聚糖与设备CNF壳的静电效应,从而使它们可以“捕获” 1-MCP并按需释放。

在测试中,该团队最终将其标签应用于Lychees,以防止发霉的斑点出现在他们身上,直到采摘9天,并使他们的整体持续时间更长。在测试过程中,包装还逐渐将颜色从紫色变为粉红色,从而使水果变质更容易用肉眼发现。

Even though these evaluations were carried out at room temperature, when such fruits would normally be refrigerated, and the team didn’t factor in the impact of fish allergies on their devices’ application, they did find that their labels functioned as expected in controlled settings, thus they now intend to apply them to other fruits and vegetables in future.

该团队在论文中总结道:“结果证明了标签的新鲜视觉监测[功能]的高灵敏度和准确性。”“我们的标签解决了单功能包装系统的缺点,通过使用同轴3D打印来构建集成设备,并具有水果新鲜度保持和监视功能。”

该团队的传感器增强乳房与普通水果的比较。
该团队的标签增强lychees(底部)持续的时间比他们未标记的等效物更长。通过碳水化合物聚合物杂志的照片。

美食安全的进步

得益于3D打印的固有精度和灵活性,该技术经常被用来创建食品安全传感器,能够确保发货后的生产和牲畜保持安全食用。就在去年,美国研究人员部署了Optomec的气溶胶喷气打印(AJP)技术以创建新颖的石墨烯食物测试的电化学传感器

同样,研究人员南南技术大学,,,,化学与技术布拉格大学沙特国王大学,印刷3D霉菌毒素检测电极。如果在实践中部署,团队认为他们的设备可以为将产品保存在食品存储中的新方法铺平道路,直到到达架子上。

在瑞士,与此同时empa通过开发一个完全不同的食物监测方法3D打印的水果模拟器。该团队的苹果替补旨在模仿有机产品的形状和质地,据说能够跟踪货运温度,并确保食物到达客户的高峰成熟度。

研究人员的发现在其论文中详细介绍了“3D打印的基于纳米纤维素的标签,用于水果新鲜保持和视觉监测”,由Wei Zhou,Zhengguo Wu,Fengwei Xie,Shuwei Tang,Jiawei Fang和Xiaoying Wang合着。

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特色图像显示了研究人员的水果新鲜标签背后的同轴3D打印过程。图像通过碳水化合物聚合物杂志。