یخ ژله‌ای؛ نسل جدید خنک‌کننده‌های قابل‌استفاده مجدد و کمپوست‌پذیر
فرقی نمی‌کند یخ خرد شده باشد یا مکعبی، در نهایت پساب تولید می‌شود – اما جایگزینی به نام یخ ژله‌ای این کار را نمی‌کند. محققان جیاهان زو و گانگ سان یک فرآیند یک مرحله‌ای را برای ایجاد ماده قابل استفاده مجدد و کمپوست شونده از ژلاتین، همان ماده تشکیل دهنده دسرهای ژله‌ای، توسعه دادند. از آنجا که یخ ژله‌ای منجمد هنگام آب شدن نشت نمی‌کند، برای زنجیره‌های تأمین مواد غذایی و حمل و نقل دارو ایده‌آل است.
این تیم همچنین در حال بررسی ساختارهای مبتنی بر پروتئین برای پوشش‌های ایمن برای مواد غذایی و داربست‌های گوشتی آزمایشگاهی است.
زو نتایج خود را در جلسه پاییزی انجمن شیمی آمریکا (ACS پاییز 2025) که از 17 تا 21 آگوست برگزار شد، ارائه داد.
پروژه یخ ژله‌ای با سوالی که لوکسین وانگ، دانشمند علوم غذایی در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، از زو و سان پرسید، آغاز شد. وانگ شاهد ذوب شدن یخ در ویترین‌های غذاهای دریایی فروشگاه‌های مواد غذایی بود و نگران انتشار عوامل بیماری‌زا و آلوده شدن کل ویترین توسط آب ذوب شده بود. او پرسید که آیا محققان می‌توانند ماده‌ای قابل استفاده مجدد ایجاد کنند که مانند یخ معمولی عمل کند اما پساب آلوده‌ای ایجاد نکند.
الهام این ماده جدید از انجماد توفو(freezing tofu) گرفته شده است. سان، دانشمند مواد در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس که مشاور تحقیقات فارغ‌التحصیلی زو نیز بوده است، توضیح می‌دهد که “توفوی منجمد آب خود را در داخل نگه می‌دارد، اما وقتی آن را ذوب می‌کنید، آب را آزاد می‌کند. بنابراین، ما سعی کردیم این مشکل را با ماده دیگری حل کنیم: ژلاتین.”
پروتئین‌های ژلاتین دو ویژگی مورد نظر محققان را دارند: آنها برای غذا بی‌خطر هستند و رشته‌های بلند آنها به هم متصل می‌شوند و هیدروژل‌هایی با منافذ ریز تشکیل می‌دهند که برخلاف توفو، آب را در خود نگه می‌دارند. آزمایش‌های اولیه هیدروژل‌های ساخته شده با این پلیمر طبیعی (که بیوپلیمر نیز نامیده می‌شود) موفقیت‌آمیز بود.
آب در حین تغییر فاز، از مایع به یخ و دوباره، بدون آسیب رساندن به ساختارها یا نشت هیدروژل، در داخل منافذ باقی می‌ماند.
در طول سال‌ها، زو فرمول و روش‌های تولید هیدروژل‌های مبتنی بر ژلاتین را بهینه کرده است. اکنون، او یک فرآیند عملی و یک مرحله‌ای برای ایجاد یخ ژله‌ای دارد که ۹۰٪ آب است و می‌تواند بارها با آب یا سفیدکننده رقیق شسته، منجمد و ذوب شود.
ماده خنک‌کننده در دمای اتاق می‌لرزد و له می‌شود. اما وقتی تا زیر نقطه انجماد آب، ۳۲ درجه فارنهایت (۰ درجه سانتیگراد) سرد می‌شود، به حالت سفت‌تر و جامدی تبدیل می‌شود.
زو می‌گوید: «در مقایسه با یخ معمولی با همان شکل و اندازه، یخ ژله‌ای تا ۸۰٪ راندمان خنک‌کنندگی – میزان گرمایی که ژل می‌تواند از طریق تغییر فاز جذب کند – را دارد.» او در ارائه جدیدترین نسخه یخ ژله‌ای در ACS پاییز ۲۰۲۵ بیشتر در این مورد صحبت خواهد کرد. «و ما می‌توانیم از این ماده دوباره استفاده کنیم و جذب گرما را در چندین چرخه انجماد-ذوب حفظ کنیم، بنابراین این یک مزیت در مقایسه با یخ معمولی است.»
این تیم می‌تواند یخ ژله‌ای را در قالب‌های ۱ پوندی (۰.۴۵ کیلوگرمی) تولید کند، مشابه بسته‌های ژل سرد که در حال حاضر برای فروش هستند و دارای غلاف‌های پلاستیکی حجیم هستند. با این حال، این ماده خنک‌کننده جدید مزایایی نسبت به بسته‌های خنک‌کننده یا یخ خشک دارد: برای هر شکل یا طرحی قابل تنظیم است و قابل کمپوست شدن است.
در یک مجموعه آزمایش، ژل کمپوست‌شده هنگام استفاده در خاک گلدان، رشد گیاه گوجه‌فرنگی را بهبود بخشید. و از آنجا که ماده خنک‌کننده حاوی پلیمرهای مصنوعی نیست، نباید میکروپلاستیک تولید کند.
زو و سان می‌گویند که یخ ژله‌ای، اگرچه در ابتدا برای کاربردهای نگهداری مواد غذایی توسعه داده شده بود، اما نویدبخش کاربردهایی در حمل و نقل پزشکی، بیوتکنولوژی و استفاده در مناطقی با آب محدود برای تشکیل یخ است.
در حال حاضر، مجوزهایی برای فناوری یخ ژله‌ای وجود دارد. زو امیدوار است که این ماده خنک‌کننده به عنوان یک جایگزین کمپوست‌پذیر بدون آب ذوب‌شده، ایمن در تماس با مواد غذایی و بدون خطر برای یخ، در دسترس مصرف‌کنندگان قرار گیرد. اگرچه او اذعان می‌کند که هنوز مراحلی در تجزیه و تحلیل بازار، طراحی محصول و آزمایش‌های تولید در مقیاس بزرگ قبل از تجاری‌سازی آن وجود دارد.
اما با ورود یخ ژله‌ای مبتنی بر ژلاتین به بازار، زو به سایر بیوپلیمرهای طبیعی نیز علاقه‌مند شده است. او تحقیقات خود را در مورد پروتئین‌های گیاهی که محصولات جانبی کشاورزی هستند، مانند پروتئین‌های سویا، گسترش داد تا مواد پایدارتری بسازد. تمرکز او به سمت توسعه پروتئین‌های سویا برای پوشش‌های قابل جابجایی روی پیشخوان و داربست‌های سلولی برای گوشت کشت‌شده تغییر یافته است. او در ACS Fall 2025 اطلاعات بیشتری در مورد این کار ارائه داد.
زو می‌گوید: «در تحقیقاتم، متوجه شدم که مادر طبیعت چقدر در طراحی بیوپلیمرها و امکانات گسترده‌ای که ارائه می‌دهند، قدرتمند است. من معتقدم که محصولات شگفت‌انگیزی از بیوپلیمرها به دست خواهند آمد، زیرا خود مواد به ما یاد می‌دهند که چگونه با آنها کار کنیم.»
نویسنده خبر: فاطمه درویشی
رفرنس:
بدون دیدگاه