Sensor a base de almidón cambia de color para indicar la humedad en envases de alimentos

Desarrollado en la Universidad de São Paulo, el dispositivo inteligente utiliza cloruro de cobalto para alertar sobre la pérdida de textura crujiente en productos como las galletas

Por Cristiane Macedo  |  Agência FAPESP – Investigadores brasileños desarrollaron un sensor biodegradable, elaborado a base de almidón, que cambia de color para indicar la entrada de humedad en los envases de alimentos. Gracias a la adición de la sal cloruro de cobalto en su composición, el dispositivo inteligente modifica visualmente su coloración, pasando del azul al rosa, a medida que la humedad aumenta o disminuye. La tecnología permite que consumidores y fabricantes monitoreen la calidad y la textura crujiente de alimentos como las galletas a simple vista o a través de la pantalla del celular, sin necesidad de equipos complejos.

El trabajo fue liderado por investigadores del Instituto de Química de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IQSC-USP) y recibió el apoyo de la FAPESP a través de tres proyectos (23/10141, 20/08727-0 y 25/26623-1). Sus resultados fueron publicados en junio en la revista Food Chemistry.

Para iniciar las pruebas, los autores utilizaron galletas tipo cream cracker, que son altamente sensibles a la humedad y pierden rápidamente su textura crujiente cuando se almacenan en condiciones inadecuadas.

Los resultados mostraron que el cambio de color acompañó el aumento de la humedad y presentó una fuerte relación con la pérdida de textura de las galletas, lo que indica que el sensor logró reflejar cambios reales en las condiciones de almacenamiento.

En apenas unos segundos, el pequeño cilindro a base de almidón colocado cerca de las galletas cambia de color y varía entre distintos tonos de azul y rosa. Cuando la sal está seca, es azul. Cuando se hidrata, se vuelve rosa, indicando la presencia de vapor de agua. Esto ocurre porque el cloruro de cobalto se hidrata en presencia de agua, lo que provoca una alteración en su estructura química y, en consecuencia, un cambio de color.

“El aspecto diferencial de este estudio fue disponer de una mayor superficie para el sensor, lo que hace que presente una respuesta muy sensible y permite observar diferentes condiciones de humedad en el interior del envase. Si lo coloco en un ambiente muy seco, responde. Si, por el contrario, lo coloco en un ambiente muy húmedo, también responde”, explica Bianca Maniglia, profesora del IQSC-USP y directora de la investigación.

Actualmente, el sector de envases mueve alrededor de 165.700 millones de reales al año en Brasil, según datos recientes divulgados por la Asociación Brasileña de Envases (Abre).

Se espera que, en el futuro, la industria y los consumidores puedan utilizar esta nueva tecnología para conocer el grado de la textura crujiente y humedad de diversos tipos de productos.

Inspiración en los recuerdos de la infancia

La idea de utilizar cloruro de cobalto para crear el sensor surgió de un recuerdo de la infancia. Durante el proceso de elaboración del proyecto, Maniglia recordó el “gallito del tiempo”, un adorno de cocina inspirado en el “Gallo de Barcelos”, uno de los principales símbolos de Portugal. Muy común en los hogares de familias brasileñas y portuguesas en la década de 1980, el objeto cambiaba de color para indicar si iba a llover o a hacer sol.

Después de algunas pruebas, los investigadores decidieron recubrir el sensor con el mismo material que recubría los gallitos, pero adaptándolo a otra tecnología que el grupo de investigación está desarrollando: la del criogel, un material altamente poroso fabricado mediante un proceso de congelación de polímeros (de ahí el nombre “crio”).

“El gel de almidón se congela y se somete a liofilización [deshidratación]. Durante este proceso, el agua congelada se elimina por sublimación, pasando directamente del estado sólido al vapor. La eliminación de la fase acuosa preserva la estructura porosa formada durante la congelación, dando como resultado un material con una gran capacidad de interacción con el entorno”, explica la científica.

Aún es necesario realizar nuevos estudios. “Para que pueda utilizarse comercialmente, sería necesario reestructurar los envases convencionales porque, por ahora, la presencia de cloruro de cobalto hace que el sensor sea tóxico y, por lo tanto, no puede entrar en contacto directo con el alimento”, destaca Maniglia.

De acuerdo con la científica, el grupo de investigación está evaluando diversos tipos de técnicas y materiales, entre ellos el uso de compuestos bioactivos procedentes de frutas, como la cáscara de jabuticaba. “Estos pigmentos naturales son sensibles a las variaciones de pH y presentan cambios de color que pueden aprovecharse como indicadores visuales, además de poseer actividad antioxidante. En este caso, el objetivo es desarrollar un sistema capaz de monitorear, por ejemplo, el proceso de deterioro de las carnes. La incorporación de estos compuestos naturales también es importante porque ayuda a valorizarlos”, afirma la investigadora.

El artículo Starch-based cryogels incorporating cobalt chloride as colorimetric moisture sensors for food packaging puede leerse en: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814626023976.