Des chercheurs brésiliens ont mis au point un capteur biodégradable à base d’amidon qui change de couleur lorsque l’humidité pénètre dans les emballages alimentaires. Grâce à l’ajout de chlorure de cobalt, ce dispositif intelligent passe du bleu au rose selon que le taux d’humidité monte ou descend. Cette technologie permet aux consommateurs et aux fabricants de surveiller facilement, à l’œil nu ou via l’écran d’un téléphone portable, la qualité et le croustillant d’aliments tels que les biscuits, sans avoir besoin d’équipements complexes.
Ces recherches ont été menées par des scientifiques de l’Institut de chimie de São Carlos de l’Université de São Paulo (IQSC-USP) et ont bénéficié du soutien de la FAPESP à travers trois projets (23/10141-2, 20/08727-0 et 25/26623-1). Les résultats ont été publiés en juin dans la revue Food Chemistry.
Les auteurs ont commencé leurs tests avec des crackers, très sensibles à l’humidité et qui perdent rapidement leur croustillant lorsqu’ils sont stockés dans des conditions inadaptées.
Les résultats ont montré que le changement de couleur correspondait à une augmentation de l’humidité, fortement corrélée à une perte de texture des crackers. Cela indique que le capteur reflète fidèlement les variations réelles des conditions de stockage.
En quelques secondes à peine, le petit cylindre à base d’amidon placé à proximité des crackers change de couleur, passant par différentes nuances de bleu et de rose. Lorsque le sel est sec, il devient bleu. Quand il s’hydrate, il vire au rose, signalant la présence de vapeur d’eau. Ce phénomène s’explique par le fait que le chlorure de cobalt s’hydrate en présence d’eau, ce qui modifie sa structure chimique et, par conséquent, sa couleur.
« Ce qui a fait la différence dans cette étude, c’est d’avoir une surface plus grande pour le capteur, ce qui le rend très sensible et nous permet d’observer différentes conditions d’humidité à l’intérieur de l’emballage. Si je le place dans un environnement très sec, il réagit. Inversement, si je le place dans un environnement très humide, il réagit également », explique Bianca Maniglia, professeure à l’IQSC-USP et directrice de la recherche.
Selon des données récentes publiées par l’Association brésilienne de l’emballage (ABRE), le secteur de l’emballage génère actuellement environ 165,7 milliards de réais par an au Brésil.
À l’avenir, l’industrie comme les consommateurs devraient pouvoir utiliser cette nouvelle technologie pour déterminer le croustillant et le taux d’humidité de divers produits.
Inspiration tirée de souvenirs d’enfance
L’idée d’utiliser le chlorure de cobalt pour créer le capteur est née d’un souvenir d’enfance. En développant le projet, Maniglia s’est rappelée le « coq météo », un objet décoratif de cuisine inspiré du « Coq de Barcelos », l’un des symboles nationaux du Portugal. Répandu dans les foyers brésiliens et portugais dans les années 1980, cet objet changeait de couleur pour annoncer la pluie ou le beau temps.
Après avoir réalisé plusieurs tests, les chercheurs ont décidé de recouvrir le capteur du même matériau que celui utilisé pour recouvrir les coqs. Ils l’ont toutefois adapté à une autre technologie que le groupe de recherche développe : le cryogel, un matériau très poreux fabriqué par congélation de polymères (d’où le préfixe « cryo »).
« Le gel d’amidon est congelé puis soumis à la lyophilisation [déshydratation]. Au cours de ce processus, l’eau congelée est éliminée par sublimation, passant directement de l’état solide à l’état de vapeur. Le retrait de la phase aqueuse préserve la structure poreuse formée lors de la congélation, ce qui donne un matériau doté d’une grande capacité d’interaction avec l’environnement », explique la scientifique.
D’autres études restent encore à mener. « Pour un usage commercial, les emballages classiques devraient être repensés car, pour l’instant, la présence de chlorure de cobalt rend le capteur toxique ; il ne peut donc pas entrer en contact direct avec les aliments », note Maniglia.
Selon la scientifique, le groupe de recherche évalue diverses techniques et matériaux, notamment l’utilisation de composés bioactifs dérivés de fruits comme la peau de jaboticaba. « Ces pigments naturels sont sensibles aux variations de pH et présentent des changements de couleur utilisables comme indicateurs visuels, tout en possédant une activité antioxydante. Dans ce cas, l’objectif est de développer un système capable de surveiller le processus d’altération de la viande, par exemple. L’incorporation de ces composés naturels est également importante car elle permet de leur ajouter de la valeur », déclare la chercheuse.
Article : Starch-based sensor changes color to indicate moisture in food packaging – Journal : Food Chemistry – DOI : Lien vers l’étude
Source : FAPESP
