有一张白色的纸,放到腌制食品里,如果它变成了粉红色,那就说明食品里含有致癌的亚硝酸根,含量有多少,可以根据颜色的深浅来判断。
听起来,这样的操作方法很简单,就如同初中生化学实验中检测酸碱度的PH试纸一样,实际上,这是一种新的科研成果。不需要利用机器,仅凭目测就能快速检测食物有没有有害物质的方法。
近期,英国皇家化学会的一份杂志RSC Advances刊登了有关的研究结果。
一张神奇多变的纸
把这张纸带到这个世界上的,是浙大理学部化学系的教授黄建国。
黄建国说,通过对纸张纤维表面引入相应的功能分子,不仅能够检测到食品里是不是含有亚硝酸根,还能检测到食物里有没有含汞离子、氟离子。检测的方法与测亚硝酸根一样,都是利用纸的颜色变化来判别。黄建国说:“如果含汞离子,纸的颜色就会从紫色变成橙色;如果含氟离子,纸的颜色就会从黄色变成橙色。”
当然,除了“色变”检测之外,对纸张纤维素进行必要的修饰,还能让细菌无法生存。“我们在实验中发现,一种碳氟链化合物组装到纸张纤维上,达到了不吸水也不吸油的效果。大家都知道,细菌要繁殖必须有地方依附,可是,它竟然不给细菌生存的空间。做实验的时候,我们试图用砝码压住含有细菌的物体,最后还是无法让细菌停留在它身上。”
另外,以纤维素为基础的仿生纳米无机材料还有很多的作用,比如说相应的二氧化钛材料可以作为光触媒降解污水中的有机污染物,尤其是对纺织行业产生的废水;相应的二氧化锡材料还可以检测汽车尾气……
一种食品添加剂是幕后帮手
一张看上去与普通纸没什么区别的纸,为什么能如此多变?
黄建国说,它并不普通。这张纸是用一种普通的原木浆纸张,它是由无数的纤维组成的,具有自然形成的从宏观到纳米以至分子层次的阶层结构,源于造化之功,至少在目前是非人力所能及的。“纸张很薄,但是韧性却很好。就像手套一样,手套越薄越能看出手的形状,动作就越灵活。像医生手术时用的手套就比我们日常用的手套好。”
依托这张“纳米纸”,黄建国一直在找一种物质与它百搭。表面富含羟基的二氧化钛薄膜,进入了黄建国的视线。“二氧化钛听起来很学术,其实在我们的生活中随处可见。它是一种食品添加剂,无毒无害。如果大家留心我们吃的食物的外包装袋,十有八九会看到有标注这个成分的说明。”
实验室里,研究人员通过特殊的手段,让二氧化钛在纳米级的纤维素周围形成了一层薄壳,也即每一根纳米纤维都被极薄的二氧化钛膜所包裹。这样的“纳米纸”,看起来和原来的纸张一样,不一样的是它的性能。
“奇妙的地方是,”黄建国说,因为二氧化钛薄膜表面的羟基具有足够的化学活性,很多具有特异功能的分子都可以组装到二氧化钛包裹的纤维素纤维表面,形成不同功能的新型材料。“所以说,检测汞离子、氟离子、亚硝酸根离子等物质时,我们只要在这样一张纸上添加一些对它们敏感的物质,就可以显现出我们要的效果来。”
成本很便宜可以生活化
黄建国说,这项科研成果当然可以投入到生活领域。
“这种纸的成本很低,而且制作起来也很方便。”黄建国说,一张纳米纸的成本也就几毛钱,还可以用脱脂棉、棉布来代替。“制备方面,把钛的烷氧基化合物的溶液滤过纤维素材料,经过简单的处理,二氧化钛薄膜就包裹到纤维素上去了。”