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导读：2021年8月20日，南极熊获悉，华南理工大学和华威大学的科学家们开发了一种新型的水果生长调节试剂，能够使新鲜产品保持更长时间的可食用性。
据悉，这种新型试剂研究团队是通过同轴3D打印技术生产，它以纤维素纳米纤维为表征点，其中装载了贝类提取物和生长调节剂，可以预先配制，后期稳定地释放到新鲜食品的毛孔中。
研究人员说，当该试剂用于处理荔枝时，不仅延长了水果的保质期，而且使他们能够精确地监测其新鲜度。因此，这些试剂未来有希望成为农产品"智能包装"的基础。
研究人员在他们的论文中说："纤维素纳米纤维基（CNF）的试剂具有水果保鲜和视觉监测的双重功能，延长了荔枝的保质期六天。这项工作中开发的CNF集成试剂，为开发智能食品包装提供了一个新的思路。"
△新型水果保鲜试剂背后的同轴3D打印工艺，纳米纤维素基的试剂自带空心管道，用于携带和输送植物生长抑制剂。图片来自《Carbohydrate Polymers Journal》
实时食品监测
由于受到全球变暖、COVID引起的运输中断和英国脱欧等多种因素的影响，各国都越发重视粮食安全，农产品的长期保鲜也因此变得尤为重要。为了满足这一需求，以及日益提高的消费者食品标准，"智能包装系统"越来越多地被用来跟踪包装食品的状况和质量，并防止其脱销。
在很大程度上，这种智能包装系统是利用化学敏感染料（如花青素）监测农产品容器内的任何pH值变化。花青素改变颜色，表明水果开始腐坏。然而，这些天然的水溶性色素只能够监测新鲜度，它们并不能使水果或蔬菜的寿命更长。
研究人员为了解决这个问题，将合成的植物生长调节剂 "1-MCP "与有机染料（如贝类提取物壳聚糖）配对，以推迟农产品的成熟。不过，在其正常情况下，1-MCP的挥发性太强，无法混合，因此该团队决定3D打印一个核心外壳结构，能够以可控方式释放壳聚糖，防止食品提前变质。
△科学家们使用SEM成像（如图）来评估其传感器的静电特性。图片来自《Carbohydrate Polymers Journal》。
3D打印 "智能包装"
在开始3D打印CNF基试剂之前，科学家们首先将海藻酸钠（SA）和κ-卡拉胶（KC）基质材料整合到他们的生物墨水中，这将允许它在不影响食品安全的情况下进行加工，以及一种pH值敏感的蓝莓花青素，由于其独特的颜色，随后可用于监测新鲜度。
一旦准备就绪，研究团队的配方就被装入Y&D 7300N同轴3D打印机，并沉积成层，然后进行喷雾固化和冷冻干燥，形成空心纤维。理论上，这些纳米管将能够平衡壳聚糖对设备的CNF外壳的静电效应，使它们能够 "捕获 "1-MCP并按需释放。
在对这一想法进行测试时，该团队最终将他们的试剂应用于荔枝，设法防止荔枝上出现霉斑。结果显示，直到采摘后9天才出现腐坏迹象，要比正常放置情况上的保鲜时长多出6天。在测试过程中，包装的颜色也逐渐从紫色变为粉红色，使水果的腐败更容易用肉眼发现。
尽管这些评估是在室温下进行的，而这种水果通常会被冷藏，并且该团队没有考虑鱼类过敏对其设备应用的影响，但他们确实发现他们的试剂在受控环境中发挥了预期的功能，因此他们现在打算在未来将其应用于其他水果和蔬菜。
该团队在他们的论文中总结道："结果证明了该试剂的新鲜度视觉监测[能力]的高度敏感性和准确性。我们的试剂解决了单一功能包装系统的缺点，通过采用同轴3D打印来构建集成设备，同时具有水果保鲜和监测功能。"
△试剂增强型荔枝（见下图）比其无试剂的同类产品保鲜时间长得多。图片来自《CarbohydratePolymers Journal》。
AM在食品安全方面的进展
由于3D打印固有的精确性和灵活性，该技术经常被用来制造食品安全传感器，能够确保农产品和牲畜在运输后保持安全食用。就在去年，美国研究人员部署了Optomec的气溶胶喷射打印（AJP）技术，以创建新型石墨烯食品测试电化学传感器。
同样，南洋理工大学、布拉格化学与技术大学和沙特国王大学的研究人员，已经3D打印出了检测霉菌毒素的电极。该团队认为，如果在实践中部署，他们的设备可以为一种新的方法铺平道路，使食品储存中的产品在到达货架前可以安全食用。
与此同时，在瑞士，EMPA的科学家们通过开发一个3D打印的水果模拟器，采取了一种完全不同的方法来进行食品监测。该团队的苹果替代品旨在模仿有机产品的形状和质地，据说能够跟踪货运温度，并确保食品在最佳成熟度时到达客户手中。
研究人员的发现详见他们的论文，题为 "3D printednanocellulose-based label for fruit freshness keeping and visual monitoring"，该论文由周伟、吴正国、谢凤伟、唐书伟、方佳伟和王晓英共同撰写。
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