Каждый из нас хоть раз, да наливал в кофе скисшее молоко или заливал им утренние хлопья, и, очевидно, что никто не хотел бы повторения такого опыта. Чтобы в будущем потребитель смог избежать подобных неприятных ощущений, исследователи из Китая разработали цветную упаковку, позволяющую определить насколько свежо молоко [1].

Сроки хранения, которые указываются на упаковках, вычисляются из предположения о том, что скоропортящиеся продукты, к которым относится и молоко, перевозят и хранят при температуре 4°C, однако, увы, эти правила не всегда соблюдаются.

Перебои с электричеством, ошибки обслуживающего персонала и другие факторы могут приводить к тому, что молоко нагревается выше +4°C, в нем начинается размножение бактерий, которые и являются причиной его преждевременной порчи.

Отследить температурную историю продукта, в принципе можно, для этого существуют дорогие индикаторные устройства, которые позволяют построить график зависимости температуры от времени, однако такие устройства более полезны для контроля условий в помещениях магазинов или автомобилях-холодильниках, но оказываются бесполезными для слежения за отдельными упаковками продуктов.

Исследователи из университетов Пекина и Гонконга считают, что более дешевой альтернативой электронным датчикам температуры могут стать плазмонные кристаллы, которые со временем меняют окраску.

Исследователи использовали суспензии плазмонных кристаллов для создания определенных цветов, которые вполне могут быть визуально наблюдаться обычными людьми, не представляющими, каковы физические основы возникновения у такой системы того или определенного цвета. Одним из ярких примеров плазмонных кристаллов, способных давать тот или иной цвет, являются наночастицы золота.

Наностержни золота, диспергированные в геле из агар-агара придают системе красный цвет, однако если в этот гель добавить хлорид серебра и кислота, по мере того, как серебро будет покрывать кристаллы золота окраска геля медленно будет переходить от красной к зеленой. Подбор соотношений компонентов – золота и хлорида серебра, позволило исследователям откалибровать переход цвета таким образом, чтобы он проходил по мере роста количества бактерий.

И, поскольку скорость осаждения серебра на наночастицы золота зависит от температуры также, как и рост бактерий, при увеличении температуры переход окраски происходит быстрее, как и размножение опасных для качества молока бактерий.

В 2010 году исследователи из группы Юнаня Ся (Younan Xia) из Технологического Института Джорджии уже предлагали подобный колориметрический подход, основанный на изменении цвета коллоидных растворов кристаллов серебра по мере изменения формы их граней [2]. Тем не менее, Ся не стал развивать работу далее, полагая, что на скорость изменения формы кристаллов может влиять не только температура, но и другие факторы. Приветствуя результаты работы коллег, Ся также советует им более подробно изучить особенности изменения цвета плазмонных кристаллов. Также он добавляет, что высокая стоимость золота может стать помехой на пути коммерциализации новой системы, позволяющей отслеживать качество молока.

Руководитель нового исследования Цзяньфень Вонг (Jianfeng Wang) не соглашается с доводами Ся о дороговизне новой системы, подчеркивая, что в соответствии с проведенными в его группе расчетами, самыми дорогими компонентами системы мониторинга качества молочных продуктов являются «дополнительные ингредиенты» – восстановитель и стабилизатор, а не «основные компоненты» – золото и серебро.

Это связано с тем, что для создания надежного индикатора требуется крайне мало благородных металлов. В настоящее время исследователи из Китая планируют повысить эффективность своей системы и найти компанию для сотрудничества.

Источники:

[1] ACS Nano, 2013, DOI: 10.1021/nn401266u;

[2] Chem.–Eur. J., 2010, 42, 12559 (DOI: 10.1002/chem.201002665).