МАДРИД, 18 (EUROPA PRESS)
Химики из Калифорнийского университета в Дэвисе разработали многоразовый и компостируемый желатиновый материал, который ведет себя как кубики льда, но не протекает при оттаивании.
Новый материал считается идеальным для цепочек поставок продуктов питания и транспортировки лекарств. Команда также изучает белковые структуры для создания безопасных для пищевых продуктов покрытий и создания каркасов для выращивания мяса в лабораторных условиях. Прорывное открытие было представлено на осеннем собрании Американского химического общества.
Проект по созданию желатинового льда начался с вопроса, который Люксин Ван, учёный-специалист по пищевым продуктам из Калифорнийского университета в Дэвисе, задала исследователям Цзяхань Цзоу и Ган Суню. Ван наблюдала за таянием льда в супермаркетах с морепродуктами и опасалась, что талая вода может распространить патогены и загрязнить весь контейнер. Она спросила исследователей, смогут ли они создать многоразовый материал, который будет работать как обычный лёд, но не будет создавать потенциально заражённую лужу.
Вдохновение для создания нового материала пришло из замороженного тофу. Сан, материаловед из Калифорнийского университета в Дэвисе, который консультировал Цзоу по его аспирантской работе, объясняет, что «замороженный тофу удерживает внутри воду, но при размораживании высвобождает её. Поэтому мы попытались решить эту проблему с помощью другого материала: желатина».
Желатиновые белки обладают двумя свойствами, которые искали исследователи: они безопасны для пищевых продуктов, а их длинные нити связываются друг с другом, образуя гидрогели с мелкими порами, которые, в отличие от тофу, удерживают воду. Первые испытания гидрогелей, изготовленных из этого природного полимера (также называемого биополимером), прошли успешно.
Вода оставалась внутри пор, претерпевая фазовые переходы из жидкого состояния в лед и обратно, не повреждая структуры и не вымывая гидрогель.
За годы работы Цзоу оптимизировал формулу и методы производства гидрогелей на основе желатина. Теперь у него есть практичный одноэтапный процесс создания желатинового льда, на 90% состоящего из воды, который можно многократно промывать водой или разбавленным отбеливателем, замораживать и размораживать.
При комнатной температуре хладагент движется и разрушается. Но при охлаждении ниже точки замерзания воды (0°C) он становится более плотным и твердым.
МНОГОРАЗОВЫЙ
«По сравнению с обычным льдом той же формы и размера, желатиновый лёд обладает охлаждающей эффективностью (количеством тепла, которое гель может поглотить при фазовом переходе) до 80%, — говорит Цзоу. — Более того, мы можем повторно использовать материал и сохранять теплопоглощение в течение нескольких циклов замораживания-оттаивания, что является преимуществом по сравнению с обычным льдом».
Оборудование позволяет производить желатиновый лёд в плитах весом 0,45 кг, аналогичных имеющимся в продаже охлаждающим гелям с объёмной пластиковой оболочкой. Однако новый охлаждающий материал имеет преимущества перед охлаждающими пакетами или сухим льдом: ему можно придать любую форму и дизайн, и он компостируется.
В серии экспериментов компостный гель улучшил рост томатов при внесении в почву для рассады. А поскольку охлаждающий материал не содержит синтетических полимеров, он не должен генерировать микропластик.
Цзоу и Сунь говорят, что желатиновый лед, изначально разработанный для сохранения продуктов питания, обещает свои перспективы для транспортировки медицинских препаратов, биотехнологий и его использования в регионах с дефицитом воды для формирования льда.
В настоящее время технология производства желатинового льда лицензирована. Цзоу надеется, что это сделает охлаждающий материал доступным для потребителей как не содержащий талой воды, безопасный для пищевых продуктов и компостируемый аналог льда. Хотя она признаёт, что до коммерциализации ему предстоит пройти ещё несколько этапов анализа рынка, разработки продукта и крупномасштабных производственных испытаний, по мере выхода желатинового мороженого на рынок Цзоу также заинтересовалась другими натуральными биополимерами. Она расширила свои исследования, включив в них растительные белки сельскохозяйственного происхождения, такие как соевые, для создания более экологичных материалов. Сейчас она сосредоточена на разработке соевых белков для съёмных покрытий столешниц и клеточных каркасов для культивируемого мяса.
«В своих исследованиях я осознал силу природы в дизайне биополимеров и огромные возможности, которые они предлагают», — говорит Цзоу. «Я верю, что будут созданы удивительные продукты на основе биополимеров, поскольку сами материалы учат нас, как с ними работать».
