Как кожа хамелеона: разработан материал, который меняет цвет, если рыба испорчена

Вам, вероятно, попадалась рыба, которая издает неприятный запах. Причина — в летучих веществах, которые содержат морепродукты, таких как диметиламин и аммиак. По мере повышения температуры кислотность рыбы меняется, и выделяется аммиак.

Если вы чувствуете запах этого вещества, значит продукт испорчен. Однако количество аммиака может достигать опасного уровня, прежде чем вы это заметите.

Выявление этих летучих веществ — ключевой этап производства. Если делать это по текущим стандартам, то требуется около четырех часов, чтобы обнаружить аммиак или диметиламин всего в одном образце рыбы.

Представьте, если бы коммерческая рыболовная индустрия выделяла по четыре часа на каждую рыбу из своих огромных запасов. Этот процесс занял бы несколько дней — высок риск, что за это время все продукты просто испортятся. Поэтому чаще всего их исследуют визуально, а в таком случае не избежать ошибок.

Чтобы это исправить, за дело взялись специалисты по пищевой промышленности и химики. Чен и его команда из Key Laboratory of Marine Materials (Центральная лаборатория морских веществ) разработали технологию, которая определяет свежесть морепродуктов.

Технология, вдохновленная свойствами хамелеона

Кожа хамелеона способна изменять оттенок всего за несколько секунд, чтобы слиться с окружением. Подобным образом работает гидрогель: за несколько минут он окрашивается из красного в синий, а затем в зеленый. Эти три цвета позволяют ученым визуализировать изменения, которые происходят в ответ на раздражители.

Гидрогель меняет цвет, когда температура и уровень аммиака повышаются. Технология проста в использовании: вещество можно поместить прямо в упаковку с рыбой. Гидрогель не меняет вкус продуктов, однако употреблять его в пищу не рекомендуется.

Химики и инженеры-материаловеды приложили много усилий, чтобы создать материал с таким уникальным свойством. Ранее ученым не удавалось смоделировать структуру кожи хамелеона в лаборатории.

«До сих пор способность изменять цвет у синтетических материалов была намного хуже, чем у естественной кожи хамелеона», — рассказывает исследователь Патрик Теато, который работал над этим проектом вместе с командой в Китае.

Механизм работы гидрогеля

Команда обнаружила: секрет в том, чтобы разместить цвета на отдельных слоях. Как показано на диаграмме ниже, в основе гидрогеля лежит красный слой, который сохраняет свой оттенок. В середине — синий, измеряющий температуру, а сверху — зеленый, проверяющий уровень кислотности и аммиака.

Фото в тексте: Tao Chen

При 20ºC материал становится фиолетовым или красным, а когда температура повышается до 50ºC — синим. Если в продуктах присутствует аммиак, гидрогель окрашивается в зеленый, а если нет, то он не меняет цвет.

Такая технология позволяет проверять переменные по отдельности. Текущие методы объединяют температуру и аммиак в один показатель и дают менее точные результаты. Например, если температура остается прежней, они могут упустить небольшие изменения кислотности.

В будущем гидрогель может сократить пищевые отходы на индустриальном уровне. С его помощью коммерческие рыболовства будут получать более точные результаты и быстрее реагировать, если морепродукты начинают портиться.

Будущие разработки

Сейчас Теато, Чен и многие другие члены команды работают над новым проектом, который также вдохновлен свойствами животных — головоногими моллюсками. Эти обитатели океана — каракатицы, кальмары и прочие — мастера маскировки и меняют цвет быстрее хамелеона. Исследователи работают над флуоресцентным гидрогелем, который работает аналогичным образом.

Для первой версии гидрогеля кислотность и температура — катализаторы изменения цвета. Новая работает от электрического импульса, который не содержит химикатов и легче контролируется. Сейчас он находится в разработке. Планируется, что материал будет применяться в различных областях.

Источник.