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瑞士科學家運用奈米技術對抗食物浪費

根據聯合國糧農組織(FAO)的數據,每年約有三分之一的食物遭到浪費或損失。 Keystone / Mohssen Assanimoghaddam

每年全世界約有13億噸食物被白白浪費,而瑞士的研究人員正嘗試利用奈米技術應對食物浪費挑戰。

此内容发布于 2020年11月06日 - 10:43
Tara Giroud

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人人都可能會浪費食物,比如您冰箱後排的優格過了最佳賞味期,最終只能把它扔進垃圾桶或用於堆肥。但這樣的食物是否吃了其實也沒事?

食品包裝上印刷的建議最佳賞味期有時會讓消費者感到困惑,其實包裝內的食物也許依然非常安全可口。但如果它最終被無緣無故地扔進垃圾桶,只會徒增更多的食物浪費。

根據糧農組織(FAO)的數據,每年約有三分之一的食物在從農場運往商店、餐館或家庭的過程中遭到浪費或損失外部链接。瑞士是一個食物浪費大國:每人每年浪費190公斤食物(多語)外部链接

尼盧法爾·謝里夫(Niloufar Sharif,英)外部链接認為,她也許有一個解決這個問題的辦法。這位伊朗籍博士後研究員正在洛桑聯邦理工學院(EPFL)開展一個為期三年的項目,開發一種能夠精確識別變質產品的智慧包裝技術。

這位食品科學家告訴瑞士資訊swissinfo.ch:“有了傳感器,我們就可以監測產品的真正效期。”

碳奈米管

在洛桑理工的奈米技術實驗室裡,謝里夫正在用微小的碳奈米管製造傳感器,這些碳奈米管是由單層碳原子片捲曲而成的圓柱體,直徑僅有十億分之一米,她希望利用這些碳奈米管來檢測食物變質的跡象。  

這些集成在食品包裝中的超小型傳感器會在食物變質時產生反應。然後,系統會對數據進行解析,並將其轉化為食品外包裝上的可讀標誌。

不同的食物會以不同的方式、不同的速度,在不同的條件下(如不同的光照和濕度水平)發生降解。謝里夫認為,她的傳感器可以在食物上的細菌或真菌活動過程中對某些氣體產生反應。   

其中一種實現方法是通過監測pH值,它可以用於判斷某物呈酸性、中性還是鹼性,並能表明食物是否發生降解。

“如果某產品不存在微生物活動,那麼pH值可能為7(即處於中間值或中性水平),”謝里夫說,“如果產品存在微生物活動,那麼pH值會發生偏離。當傳感器檢測到pH值的變化,它就會提醒我們注意產品中的微生物活動。”

如果pH值偏離至不安全水平,標籤上的傳感器就會提醒食品管理員或購物者該食品無法安全食用。

謝里夫的項目已經入選“未來食品倡議”(Future Food Initiative,英)外部链接,該倡議是瑞士的一項科學工業計劃,旨在擴大食品和營養領域的研究和教育。

雖然新冠肺炎疫情導致她的工作被延誤,但她現在正忙著為項目三個階段中的第一階段籌備實驗室:用各種氣體測試傳感器,將傳感器集成到包裝材料中,並在實際食品上進行測試。

超微膠囊

瑞士近期開展的另一個防止食物浪費的項目利用奈米技術實現包裝智能化。該項目於2018年結束,是瑞士國家研究計劃NRP 69--“健康營養和可持續食品生產”的一部分。

在巴塞爾大學化學系內,科妮莉亞·加布里埃拉·帕利文(Cornelia Gabriela Palivan)教授和奧扎娜·費舍爾(Ozana Fischer)開發出了一種附著微型膠囊的小型玻片,膠囊直徑僅為100奈米,也就是人類頭髮絲直徑的千分之一。

這種微型膠囊可以填充不同的物質,適用於各種用途。帕利文表示,最簡單的用途便是作為反應器,當環境發生變化,比如食物變質時,它可以做出指示。

她告訴瑞士資訊,借助這些傳感器,“您將檢測到與食物變質有關的特定分子”。

為了驗證他們的研究成果,科學家們在膠囊中填充了熒光染料吡喃酮。隨著環境pH值的變化,吡喃的熒光強度也會發生變化。

在其他場景中,膠囊可以設計用於檢測特定的有害物質。一旦檢測到有害物質,閘門就會打開,讓有害物質進入膠囊,使它與膠囊內存放的物質發生反應,最終轉化為無害物質。

消費者會看到一個約0.5厘米大小的正方形標籤,標籤的顏色會發生變化,用來表示食物的新鮮程度。它看起來就像一個交通信號燈,其中綠色標籤表示裡面的食物是新鮮的,紅色標籤表示該產品已經無法安全食用。 

這個巴塞爾科研團隊於2018年在化學期刊《瑞士化學學報》(Helvetica Chimica Acta)上發表了他們的研究成果。

對於帕利文來說,如果人們真的開始呼籲改變,那麼像她團隊這樣的研究成果便指明了改進方向。

她說:“在科研工作中,我們正在研發新技術,因此我們有解決方案。如果社會需要它們,我們便可以將它們付諸於實踐,但是我們需要得到更多的支持。”

相信自己的感官

總部位於伯爾尼的非營利組織foodwaste.ch的常務董事卡琳·斯波里(Karin Spori)表示,研究人員提出的各種新想法著實讓人耳目一新。

她認為廚師或食品捐贈中心等行業人員和機構可以利用帕利文及其團隊開發的檢測系統。

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,通過教育消費者利用自己嗅覺和味覺去辨別食物的新鮮程度,並管理他們購買和使用食品的方式,才更有可能帶來家庭消費行為的改變。

斯波里指出:“如果我不好好管理食物,智能包裝並不能讓我變得更聰明。”

她補充說,在像瑞士這樣的工業化國家中,在應對食物浪費方面,幾乎沒有任何壓力敦促消費者做出改變。

“在瑞士,7%的家庭預算用於購買食品,這是個小數目,”斯波里說。

她最後表示,瑞士消費者的心態通常是-“如果優格看起來不那麼新鮮,那就直接買一盒新的優格。”

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