科技救未來:納米識別過期食品

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在雪櫃深處發現的牛奶或乳酪,往往已過了最佳食用日期,食物或許仍能食用,但若不想冒肚痛或食物中毒風險,也唯有將之扔進垃圾桶。眼見全世界每年有 13 億噸食物被浪費,瑞士研究人員嘗試利用納米技術,幫助消費者自行識別過期食品是否仍能食用,從而減少浪費。

根據聯合國糧食及農業組織(FAO)的數據,全球每年生產的糧食,由農場到商店,再到餐飲業或家庭,期間約有 3 分 1 是被浪費或耗損掉。單在瑞士,每人每年就浪費 190 公斤食物。為紓緩食物浪費的問題,伊朗博士後研究員 Niloufar Sharif 在洛桑聯邦理工學院(EPFL)進行為期 3 年的項目,開發智能包裝技術,精確識別出哪些產品已變壞。她解釋:「有了感應器,我們就可以實時監測食物的狀態。」相關項目被選為瑞士「Future Food Initiative」的一部分,計劃旨在擴大食品及營養領域的研究及教育。

納米碳管(Carbon nanotubes)

Sharif 在學院的納米技術實驗室中,利用微小的納米碳管感應器,以檢測食物變質的跡象。納米碳管是由單層碳原子薄片捲成的圓柱形分子,直徑只有 10 億分之 1 米。這些超細微感應器會融入食品包裝中,在食物變質時出現反應。

感應器會對食物上的細菌或真菌活動過程中產生的氣體作出反應,透過監測其 pH 值,以判斷食物是否已變壞。Sharif 解釋:「如果食品中沒有微生物活性,那麼其 pH 值可能為 7。當食物具有微生物活性時,pH 值會改變。如果感應器檢測到 pH 值變化,就會向人們發出某種微生物正在活動的警報。」

超小膠囊

瑞士最近另一個相關項目,同樣使用納米技術製作智能包裝。巴塞爾大學化學系教授 Cornelia Gabriela Palivan 及 Ozana Fischer 研發出一種小玻璃面,上面有微細膠囊,膠囊直徑只有 100 納米,寬度只有人類頭髮的千分之一。微小的膠囊可以填充不同物質,以應對各種用途。Palivan 指它可以當作感應器,以辨識環境變化,例如食物質素下降等。

進行研究測試時,科學家們在膠囊中填充染有螢光物質的羥基芘磺酸(Pyranine),隨著環境 pH 值改變,該物質的熒光強度亦隨之變化。只要改變內容物,膠囊亦可以檢測特定有害物質。消費者會在產品包裝上看到大小約 0.5 厘米的正方形標籤,上面以顏色顯示食品狀態,綠色表示新鮮,紅色表示不能安全食用。巴塞爾團隊已於 2018 年在瑞士化學期刊 Helvetica Chimica Acta 上發表相關研究,項目同時亦納入瑞士國家研究計劃 NRP 69「健康營養與可持續糧食生產」之中。