瑞士科学家运用纳米技术对抗食物浪费

根据联合国粮农组织(FAO)的数据,每年约有三分之一的食物遭到浪费或损失。 Keystone / Mohssen Assanimoghaddam

每年全世界约有13亿吨食物被白白浪费,而瑞士的科研人员正尝试利用纳米技术应对食物浪费挑战。 

此内容发布于 2020年11月06日 - 08:58
Tara Giroud

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人人都可能会浪费食物,比如您冰箱后排的酸奶过了最佳食用期,最终只能把它扔进垃圾桶或用于堆肥。但这样的食物是否吃了其实也没事?

食品包装上印刷的建议最佳食用期有时会让消费者感到困惑,其实包装内的食物也许依然非常安全可口。但如果它最终被无缘无故地扔进垃圾桶,只会徒增更多的食物浪费。

根据粮农组织(FAO)的数据,每年约有三分之一的食物在从农场运往商店、餐馆或家庭的过程中遭到浪费或损失。瑞士是一个食物浪费大国:每人每年浪费190公斤食物(多语)

尼卢法尔·谢里夫(Niloufar Sharif,英)认为,她也许有一个解决这个问题的办法。这位伊朗籍博士后研究员正在洛桑联邦理工学院(EPFL)开展一个为期三年的项目,开发一种能够精确识别变质产品的智能包装技术。

这位食品科学家告诉瑞士资讯swissinfo.ch:“有了传感器,我们就可以实时监测产品。”

碳纳米管

在洛桑理工的纳米技术实验室里,谢里夫正在用微小的碳纳米管制造传感器,这些碳纳米管是由单层碳原子片卷曲而成的圆柱体,直径仅有十亿分之一米,她希望利用这些碳纳米管来检测食物降解的迹象。   

这些集成在食品包装中的超小型传感器会在食物变质时产生反应。然后,系统会对数据进行解析,并将其转化为食品外包装上的可读标志。

不同的食物会以不同的方式、不同的速度,在不同的条件下(如不同的光照和湿度水平)发生降解。谢里夫认为,她的传感器可以在食物上的细菌或真菌活动过程中对某些气体产生反应。    

其中一种实现方法是通过监测pH值,它可以用于判断某物呈酸性、中性还是碱性,并能表明食物是否发生降解。

“如果某产品不存在微生物活动,那么pH值可能为7(即处于中间值或中性水平),”谢里夫说,“如果产品存在微生物活动,那么pH值会发生偏离。当传感器检测到pH值的变化,它就会提醒我们注意产品中的微生物活动。”   

如果pH值偏离至不安全水平,标签上的传感器就会提醒食品管理员或购物者该食品无法安全食用。

谢里夫的项目已经入选“未来食品倡议”(Future Food Initiative,英),该倡议是瑞士的一项科学工业计划,旨在扩大食品和营养领域的研究和教育。

虽然新冠肺炎疫情导致她的工作被延误,但她现在正忙着为项目三个阶段中的第一阶段筹备实验室:用各种气体测试传感器,将传感器集成到包装材料中,并在实际食品上进行测试。

超微胶囊

瑞士近期开展的另一个防止食物浪费的项目利用纳米技术实现包装智能化。该项目于2018年结束,是瑞士国家研究计划NRP 69--“健康营养和可持续食品生产”的一部分。

在巴塞尔大学化学系内,科妮莉亚·加布里埃拉·帕利文(Cornelia Gabriela Palivan)教授和奥扎娜·费舍尔(Ozana Fischer)开发出了一种附着微型胶囊的小型玻片,胶囊直径仅为100纳米,也就是人类头发丝直径的千分之一。

这种微型胶囊可以填充不同的物质,适用于各种用途。帕利文表示,最简单的用途便是作为反应器,当环境发生变化,比如食物变质时,它可以做出指示。

她告诉瑞士资讯,借助这些传感器,“您将检测到与食物降解有关的特定分子”。

为了验证他们的研究成果,科学家们在胶囊中填充了荧光染料吡喃酮。随着环境pH值的变化,吡喃的荧光强度也会发生变化。

在其他场景中,胶囊可以设计用于检测特定的有害物质。一旦检测到有害物质,闸门就会打开,让有害物质进入胶囊,使它与胶囊内存放的物质发生反应,最终转化为无害物质。

消费者会看到一个约0.5厘米大小的正方形标签,标签的颜色会发生变化,用来表示食物的新鲜程度。它看起来就像一个交通信号灯,其中绿色标签表示里面的食物是新鲜的,红色标签表示该产品已经无法安全食用。  

这个巴塞尔科研团队于2018年在化学期刊《瑞士化学学报》(Helvetica Chimica Acta)上发表了他们的研究成果。  

对于帕利文来说,如果人们真的开始呼吁改变,那么像她团队这样的研究成果便指明了改进方向。

她说:“在科研工作中,我们正在研发新技术,因此我们有解决方案。如果社会需要它们,我们便可以将它们付诸于实践,但是我们需要得到更多的支持。”

相信自己的感官

总部位于伯尔尼的非营利组织foodwaste.ch的常务董事卡琳·斯波里(Karin Spori)表示,科研人员提出的各种新想法着实让人耳目一新。

她认为厨师或食品捐赠中心等行业人员和机构可以利用帕利文及其团队开发的检测系统。  

但是这位训练有素的生物学家对其在消费者层面的应用不是很有信心。她说,人们可能不希望所谓纳米技术的东西与他们的食物存在任何联系。  

斯波里表示,通过教育消费者利用自己嗅觉和味觉去辨别食物的新鲜程度,并管理他们购买和使用食品的方式,才更有可能带来家庭消费行为的改变。

斯波里指出:“如果我不好好管理食物,智能包装并不能让我变得更聪明。”

她补充说,在像瑞士这样的工业化国家中,在应对食物浪费方面,几乎没有任何压力敦促消费者做出改变。  

“在瑞士,7%的家庭预算用于购买食品,这是个小数目,”斯波里说。

她最后表示,瑞士消费者的心态通常是--“如果酸奶看起来不那么新鲜,那就直接买一盒新的酸奶。”

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