Gelatiinikuutiot jäähdyttävät elintarvikkeita ja lääkkeitä ilman vettä tai muovijätettä
Sisällysluettelo
Gelatiini voi vähentää sulamisveden aiheuttamaa saastumista markkinoilla ja mullistaa elintarvikkeiden toimitusmuodot.
Jää on elintärkeää elintarvikkeiden ja lääkkeiden säilyttämisessä, mutta sillä on rajoituksia, jotka vaarantavat sen turvallisuuden ja ympäristövaikutukset. Sulessaan se tuottaa vettä, joka voi levittää bakteereja, ja pakottaa käyttämään muovipusseja tai akkuja, jotka päätyvät lopulta jätteeksi. Kalifornian yliopiston Davis-kampuksen tutkijat ovat kehittäneet innovatiivisen vaihtoehdon: gelatiinikuutiot, jotka jäähdyttävät sulamatta ja ovat uudelleenkäytettäviä ja kompostoitavia käyttöiänsä päätyttyä.
Tämä läpimurto, joka esitellään pian American Chemical Society (ACS) -yhdistyksen syksyn kokouksessa, tarjoaa mahdollisen ratkaisun kylmäketjun kestävyyden parantamiseen sekä ruokahävikin ja muovijätteen vähentämiseen.
Vaihtoehto jäälle ilman öljyjohdannaisia
Joka vuosi miljoonia tonneja pilaantuvia tuotteita menee hukkaan supermarketeissa ja kuljetuksissa jäähdytysprosessin virheiden vuoksi. Jäästä syntyvä vesi ei vain heikennä tuotteen laatua, vaan myös edistää mikrobien lisääntymistä. Tämän ongelman ratkaisemiseksi teollisuus on turvautunut muovilla päällystettyihin jäähdytysgeeleihin, jotka ovat tehokkaita, mutta edistävät öljypohjaisten polymeerien massiivista käyttöä.
Jiahan Zou ja Gang Sun johtama tiimi etsi materiaalia, joka toimisi kuten jää, mutta ei vapauttaisi vettä eikä olisi riippuvainen muovipakkauksista. Inspiraatio tuli jokapäiväisestä ruoka-aineesta: tofusta. Materiaalitieteilijä Sun selittää, että ”jäädytetty tofu pidättää vettä sisällään, mutta sulatessaan se vapautuu. Siksi yritimme ratkaista tämän ongelman toisella materiaalilla: gelatiinilla”.
Ratkaisu löytyi Jelly Ice -hyytelöstä, gelatiinista valmistetusta hydrogeelistä, joka koostuu kolmiulotteisista proteiiniverkostoista, joissa on pieniä huokosia, jotka toimivat varastosoluina. Toisin kuin tavallisessa jääkuutiossa, vesi pysyy sisällä heterogeenisen suljettujen solujen matriisin ansiosta, joka säilyttää sen rakenteen.
Suunnittelun optimoimiseksi tekijät kehittivät matemaattisen mallin, jonka avulla voidaan laskea huokosten ihanteellinen koko ja veden ja polymeerin oikea suhde. Tällä strategialla he ovat onnistuneet valmistamaan materiaalin, joka sisältää jopa 90 % vettä ja joka voidaan jäädyttää ja sulattaa yli kymmenen kertaa menettämättä tehokkuuttaan. Lisäksi materiaali ei vaadi muovia, joten se voidaan muokata eri muotoihin pakkaustilan optimoimiseksi.
Gelatiini voidaan värjätä, muovata ja mukauttaa mihin tahansa käyttötarkoitukseen.
Näiden hydrogeelien tuotanto on yksinkertaistunut. Aikaisemmissa töissä tarvittiin useita vaiheita ja nestemäistä typpeä, mutta nyt riittää yksi EDC:llä toteutettu kemiallinen ristisidostusreaktio. Tämä yhdiste toimii molekyylisenä ”liimana”, joka yhdistää gelatiiniketjut vakaasti, samalla kun se alentaa kustannuksia ja helpottaa teollista tuotantoa.
Rokotteiden kuljetussimulaatioissa nämä ominaisuudet mahdollistivat eristyslaatikoiden tilavuuden puolittamisen, ja käyttöiän päätyttyä materiaali voidaan kompostoida. Alustavissa testeissä se on osoittanut positiivisen vaikutuksen tomaattikasvien kasvuun sekoitettuna maaperään.
Gelatiininen jää on potentiaalinen ratkaisu lääkkeiden kuljetukseen ja käyttöön alueilla, joilla on rajoitetusti vettä jään muodostamiseen.
Testit osoittivat, että puolen kilon Jelly Ice -lohko piti lämpötilan alle 4 °C:ssa noin 30 tunnin ajan, mikä on hyvin lähellä kaupallisten akkujen suorituskykyä ja hieman jäää heikompi. Etuna on, että käytön jälkeen se voidaan pestä, desinfioida laimennetulla valkaisuaineella ja jäädyttää uudelleen, mikä vähentää ristikontaminaation todennäköisyyttä.
Vaikka projekti syntyi konkreettisesta elintarviketurvallisuusongelmasta, sen sovellukset ulottuvat paljon pidemmälle. Tutkijat huomauttavat, että samaa materiaalia voidaan käyttää herkän lääkkeen jakelussa, bioteknologiassa ja jopa laboratoriossa kasvatetun lihan tukena. Aloite on osa laajempaa tutkimusta, jonka tavoitteena on korvata perinteiset muovit biopolymeereillä, joilla on edistyneitä ominaisuuksia ja jotka eivät jätä pysyviä jätteitä.
