- خاک رس اصلاحشده میتواند اتیلن را جذب کرده و رسیدن میوهها را کند کند.
- این فناوری ممکن است به کاهش ضایعات غذایی جهانی کمک کند.
- پژوهشگران دانشگاه کپنهاگ در حال توسعه کاربرد صنعتی این روش هستند.
خاک رس برای حفظ تازگی میوه؛ راهکاری ساده برای کاهش ضایعات غذایی
میوهها پیش از رسیدن به آشپزخانه مصرفکنندگان، گاهی هزاران کیلومتر سفر میکنند. خاک رس اصلاحشده میتواند با جذب گاز اتیلن، روند رسیدن آنها را کند کند و مانع از خراب شدن زودهنگام محصولات تازه شود.
آووکادوهای شیلی، موزهای کاستاریکا، گوجهفرنگیهای جنوب اسپانیا و انبههای برزیل معمولاً روزها یا حتی هفتهها در زنجیرههای تأمین، حملونقل و انبارداری جابهجا میشوند تا به دست خریداران برسند.
این مسیر طولانی یک مشکل بزرگ دارد؛ میلیونها تن میوه و سبزی پیش از رسیدن به قفسه فروشگاهها فاسد میشوند.
بخش قابلتوجهی از این اتلاف به یک گاز طبیعی مربوط است که خود محصولات کشاورزی تولید میکنند.
نقش اتیلن در سریعتر رسیدن میوهها
اتیلن یک هورمون گیاهی در شکل گازی است که بسیاری از میوهها و سبزیجات هنگام بلوغ آن را آزاد میکنند.
این گاز به کنترل فرآیند رسیدن کمک میکند، اما زمانی که محصولات در کانتینرهای حملونقل، انبارها و فضاهای بسته قرار میگیرند، میزان اتیلن میتواند افزایش پیدا کند.
با افزایش غلظت این گاز، فرآیند رسیدن میوهها و سبزیجات سریعتر شده و ممکن است پیش از رسیدن به مصرفکنندگان خراب شوند.
اکنون دانشمندان معتقدند یک ماده بسیار ساده میتواند به حل این مشکل کمک کند: خاک رس.
خاک رس؛ مادهای طبیعی با کاربردی جدید در حفظ مواد غذایی
پژوهشگران دانشگاه کپنهاگ دریافتند که خاک رس معمولی میتواند به ابزاری کاربردی برای مقابله با ضایعات غذایی تبدیل شود.
این تیم تحقیقاتی با مهندسی ساختار خاک رس تلاش کرده است این ماده را قادر به جذب اتیلن کند تا روند رسیدن محصولات تازه هنگام حملونقل و ذخیرهسازی آهستهتر شود.
این مطالعه توسط پروفسور Heloisa Bordallo در مؤسسه Niels Bohr Institute انجام شد.
Bordallo درباره این پژوهش گفت:
«خاک رس مادهای جالب است زیرا طبیعی، ارزان، غیرسمی و در همهجا یافت میشود و ما میتوانیم آن را بهصورت ایمن جذب بدن کنیم.»
او افزود:
«فکر ما این بود: آیا میتوانیم با استفاده از شیمی و فیزیک، خاک رس را تغییر دهیم تا گاز را جذب کند و در نتیجه روند رسیدن میوهها را کندتر کند؟ ما در انجام این کار موفق شدهایم.»
افزایش توانایی خاک رس برای جذب گاز
محققان ابتدا خاک رس را در حالت طبیعی آزمایش کردند. این ماده تنها مقدار کمی اتیلن جذب میکرد.
سپس آنها از یک فرآیند شیمیایی ملایم استفاده کردند تا فضاهای بسیار کوچک موجود در ساختار خاک رس را افزایش دهند.
این تغییر باعث شد ماده بتواند مقدار بسیار بیشتری گاز جذب کند و مانع از خروج دوباره آن شود.
چگونه فرآیند جذب اتیلن توسط خاک رس انجام میشود؟
تیم تحقیقاتی تمرکز خود را روی یک ماده معدنی طبیعی به نام Montmorillonite قرار داد.
این ماده معدنی به دلیل ویژگیهای زیر برای استفاده گسترده جذاب است:
- بهصورت طبیعی وجود دارد.
- سمی نیست.
- هزینه تولید پایینی دارد.
- امکان استفاده در مقیاس صنعتی را دارد.
برای درک دقیق نحوه حرکت اتیلن در این ماده، پژوهشگران از اندازهگیریهای پیشرفته نوترونی و اشعه ایکس همراه با روشهای تحلیل حرارتی استفاده کردند.
این روشها به آنها کمک کرد بررسی کنند مواد چگونه در برابر گرما واکنش نشان میدهند و چگونه گاز در ساختار خاک رس حرکت میکند.
Karina Kovalchuk عضو گروه تحقیقاتی Bordallo در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و نویسنده اول این مطالعه است.
Kovalchuk درباره نتایج تحقیق گفت:
«اکنون ما فیزیک و شیمی بنیادی فرآیندی را میشناسیم که بر توانایی خاک رس برای جذب و نگهداری اتیلن تأثیر میگذارد. پیش از این چنین شناختی نداشتیم.»
او ادامه داد:
«اکنون میتوانیم این فرآیند را کنترل و بهینه کنیم؛ موضوعی که برای استفاده صنعتی ضروری است.»
بستههای کوچک خاک رس با تأثیر بزرگ
ایده استفاده از این فناوری بسیار ساده و کاربردی است.
Kovalchuk توضیح داد:
«ما تصور میکنیم کیسهها یا پدهای کوچک حاوی پودر خاک رس که همراه میوهها و سبزیجات در زمان حملونقل قرار میگیرند و اتیلن را جذب میکنند؛ مشابه بستههای کوچک جذبکننده رطوبت سیلیکا که معمولاً هنگام خرید محصولاتی مانند کفش و لوازم الکترونیکی در بستهبندی قرار دارند.»
گروه تحقیقاتی اکنون در حال بهبود بیشتر این ماده است. آنها روشهایی را بررسی میکنند که بتواند:
- توانایی جذب اتیلن را افزایش دهد.
- مدت بیشتری گاز را در خود نگه دارد.
- تعادل مناسبی میان کارایی و مسئولیت زیستمحیطی ایجاد کند.
در آزمایشهای آینده، خاک رس مستقیماً داخل سیستمهای بستهبندی مواد غذایی قرار خواهد گرفت تا عملکرد آن در شرایط واقعی بررسی شود.
کاهش ضایعات غذایی و بهبود طعم میوهها
ضایعات غذایی یکی از بزرگترین چالشهای سیستم جهانی غذا است.
بر اساس برآوردهای بینالمللی، تقریباً یکسوم مواد غذایی تولیدشده در جهان هر سال از بین میرود یا هدر میرود.
میوهها و سبزیجات سهم قابلتوجهی از این مقدار را تشکیل میدهند زیرا بسیار فسادپذیر هستند.
کاهش تجمع اتیلن میتواند کمک کند محصولات بیشتری در مسیر حملونقل سالم باقی بمانند.
این فناوری ممکن است حتی کیفیت طعم را نیز افزایش دهد.
بسیاری از میوهها پیش از رسیدن کامل برداشت میشوند زیرا تولیدکنندگان به زمان بیشتری برای حملونقل نیاز دارند.
اگرچه میوه برداشتشده میتواند بعداً به رسیدگی ادامه دهد، برخی ترکیبات مربوط به طعم و عطر پس از برداشت زودهنگام بهطور کامل توسعه پیدا نمیکنند.
Bordallo گفت:
«اگر بتوانیم مشکل اتیلن را حل کنیم، دو هدف مهم را محقق میکنیم. نخست، میتوانیم مشکل جهانی ضایعات غذایی را کاهش دهیم.»
او افزود:
«همزمان، این امکان ایجاد میشود که میوهها در مراحل دیرتر رسیدن برداشت شوند تا مصرفکنندگان میوهای با طعم واقعی دریافت کنند.»
کاربردهای احتمالی خاک رس فراتر از بستهبندی مواد غذایی
نتایج این پژوهش ممکن است در حوزههایی خارج از بستهبندی مواد غذایی نیز کاربرد داشته باشد.
صنایع مختلف اغلب به موادی نیاز دارند که بتوانند گازهای خاص را بهصورت انتخابی جذب و نگهداری کنند.
شناخت جدید درباره تعامل خاک رس اصلاحشده با اتیلن میتواند در آینده به طراحی مواد جدید برای فناوریهای مدیریت گاز کمک کند.
با این حال، تمرکز اصلی فعلی همچنان روی مواد غذایی تازه است.
اگر یک بسته کوچک خاک رس بتواند به ماندگاری بیشتر میوهها و سبزیجات در مسیر مزرعه تا سفره کمک کند، این فناوری میتواند ضایعات را کاهش دهد، کیفیت محصولات را افزایش دهد و استفاده بهتری از مواد غذایی تولیدشده در جهان ایجاد کند.
مطالعه کامل این پژوهش در مجله Applied Surface Science Advances منتشر شده است.
سؤالات متداول
خاک رس چگونه باعث تازه ماندن میوهها میشود؟
خاک رس اصلاحشده با جذب گاز اتیلن، سرعت رسیدن میوهها را کاهش میدهد و از خراب شدن زودهنگام آنها جلوگیری میکند.
اتیلن چه نقشی در خراب شدن میوهها دارد؟
اتیلن هورمون گیاهی گازی است که فرآیند رسیدن را کنترل میکند. افزایش آن در محیطهای بسته میتواند باعث رسیدن سریعتر و فساد محصولات شود.
آیا خاک رس مورد استفاده در این فناوری سمی است؟
ماده معدنی مورد بررسی یعنی Montmorillonite طبیعی، غیرسمی و ارزان است.
این فناوری چه زمانی وارد بازار میشود؟
پژوهشگران همچنان در حال بهبود ماده و آزمایش آن در شرایط واقعی بستهبندی مواد غذایی هستند.
جمعبندی
خاک رس برای حفظ تازگی میوه میتواند یک راهکار ساده اما مؤثر برای مقابله با یکی از مشکلات بزرگ زنجیره تأمین غذا باشد. این فناوری با کاهش اثر اتیلن، امکان نگهداری طولانیتر محصولات تازه را فراهم میکند و میتواند کیفیت غذایی بیشتری برای مصرفکنندگان ایجاد کند.
با ادامه آزمایشها، این ماده طبیعی ممکن است به یکی از ابزارهای جدید صنعت بستهبندی مواد غذایی تبدیل شود.
برای آشنایی با جدیدترین فناوریهای کاهش ضایعات غذایی و نوآوریهای حوزه مواد غذایی، مقالات تخصصی ما را دنبال کنید.
