Sensor à base de amido muda de cor para indicar umidade em embalagens de alimentos

Desenvolvido na USP de São Carlos, dispositivo inteligente utiliza cloreto de cobalto para alertar sobre a perda de crocância em produtos como biscoitos

Cristiane Macedo | Agência FAPESP – Pesquisadores brasileiros desenvolveram um sensor biodegradável, feito à base de amido, que muda de cor para indicar a entrada de umidade nas embalagens de alimentos. Graças à adição do sal cloreto de cobalto em sua composição, o dispositivo inteligente altera visualmente a sua coloração, do tom azul para o rosa, conforme a umidade aumenta ou diminui. A tecnologia permite que consumidores e fabricantes monitorem a qualidade e a crocância de alimentos como biscoitos a olho nu ou pela tela do celular, sem a necessidade de equipamentos complexos.

O trabalho foi liderado por pesquisadores do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (IQSC-USP) e recebeu apoio da FAPESP por meio de três projetos (23/10141-2, 20/08727-0 e 25/26623-1). Seus resultados foram publicados em junho na revista Food Chemistry.

Para começar os testes, os autores utilizaram biscoitos do tipo cream cracker, que são altamente sensíveis à umidade e perdem rapidamente a crocância quando armazenados em condições inadequadas.

Os resultados mostraram que a mudança da cor acompanhou o aumento da umidade e apresentou forte relação com a perda de textura dos biscoitos, indicando que o sensor conseguiu refletir alterações reais nas condições de armazenamento.

Em apenas alguns segundos, o pequeno cilindro à base de amido inserido próximo aos biscoitos muda de cor, e varia entre vários tons de azul e rosa. Quando o sal fica seco, ele fica azul. Quando o sal fica hidratado, torna-se rosa, indicando a presença de vapor d’água. Isso acontece porque o cloreto de cobalto sofre hidratação na presença da água, o que provoca uma alteração na sua estrutura química e, consequentemente, a mudança na coloração.

“O diferencial desse estudo foi ter uma área maior de superfície para o sensor, fazendo com que apresente uma resposta bastante sensível e permitindo observar diferentes condições de umidade no interior da embalagem. Se eu coloco em um ambiente muito seco, ele responde. Se, ao contrário, eu coloco em um ambiente muito úmido, ele também responde”, explica Bianca Maniglia, professora do IQSC-USP e orientadora da pesquisa.

Atualmente, o setor de embalagens movimenta cerca de R$ 165,7 bilhões por ano no Brasil, conforme dados recentes divulgados pela Associação Brasileira de Embalagem (Abre).

A expectativa é que, no futuro, a indústria e os consumidores possam usar essa nova tecnologia para saber como estão a crocância e a umidade de diversos tipos de produtos.

Inspiração nas memórias de infância

A ideia de usar o cloreto de cobalto para criar o sensor surgiu de uma memória da infância. Durante o processo de elaboração do projeto, Maniglia se lembrou do “galinho do tempo”, um enfeite de cozinha bastante comum nas casas das famílias na década de 1980, que mudava de cor indicando se ia chover ou fazer sol.

Depois de alguns testes, os pesquisadores decidiram revestir o sensor com o mesmo material que revestia os galinhos, mas adaptando-o para outra tecnologia que o grupo de pesquisa está desenvolvendo: a do criogel, um material altamente poroso fabricado por meio de um processo de congelamento de polímeros (daí o nome “crio”).

“O gel de amido é congelado e submetido à liofilização [desidratação]. Durante esse processo, a água congelada é removida por sublimação, passando diretamente do estado sólido para vapor. A remoção da fase aquosa preserva a estrutura porosa formada durante o congelamento, resultando em um material com grande capacidade de interação com o ambiente”, explica a cientista.

Novos estudos ainda precisam ser feitos. “Para ser utilizado de forma comercial, seria preciso que as embalagens convencionais passassem por uma reestruturação, porque, por enquanto, a presença do cloreto de cobalto torna o sensor tóxico e, portanto, ele não pode entrar em contato direto com o alimento”, destaca Maniglia.

De acordo com a cientista, o grupo de pesquisa está avaliando diversos tipos de técnicas e materiais, entre eles, a utilização de compostos bioativos provenientes de frutas, como a casca da jabuticaba. “Esses pigmentos naturais são sensíveis às variações de pH, apresentando mudanças de coloração que podem ser exploradas como indicadores visuais, além de possuírem atividade antioxidante. Nesse caso, o objetivo está sendo desenvolver um sistema capaz de monitorar o processo de deterioração de carnes, por exemplo. A incorporação desses compostos naturais é importante também porque ajuda a valorizá-los”, afirma a pesquisadora.

O artigo Starch-based cryogels incorporating cobalt chloride as colorimetric moisture sensors for food packaging pode ser lido em: sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814626023976.