Лед при комнатной температуре тает, образуя лужицу, независимо от того, колотый он или нарезан кубиками. Альтернатива, называемая желейным льдом (jelly-ice), не тает. Ученые Цзяхань Цзоу и Ган Сунь разработали одноэтапный процесс создания многоразового компостируемого материала из желатина, ингредиента, который содержится в жидких десертах.
Поскольку замороженный лед-желе не протекает при оттаивании, он идеально подходит для поставок продовольствия и транспортировки лекарств. Группа также изучает белковые структуры для создания безопасной упаковки пищевых продуктов и покрытий для культивируемых продуктов — выращенных из стволовых клеток аналогов мяса и рыбы. Цзоу представила свои результаты на осеннем заседании Американского химического общества (ACS Fall 2025), которое проходит с 17 по 21 августа.
Проект по созданию материала начался с наблюдения за таянием льда на витринах с морепродуктами в продуктовых магазинах. Талая вода может распространять патогены и загрязнять помещение. Исследователи задумали создать многоразовый материал, который функционировал бы как обычный лед, но не образовывал неэстетичные и потенциально зараженные бактериями лужи.
Желатиновые белки обладают двумя свойствами, которые привлекли внимание исследователей: они безопасны для пищевых продуктов, а их длинные нити связываются друг с другом, образуя гидрогели с мелкими порами, которые удерживают воду. Первые испытания гидрогелей, изготовленных из этого природного полимера, прошли успешно. Вода оставалась внутри пор, чередуя фазы жидкости и льда, не повреждая структуры и не вытекая из гидрогеля.
За годы экспериментов Цзоу оптимизировала формулу и методы производства материала на основе желатина. Теперь у нее есть практичный одноэтапный процесс создания желейного льда, на 90% состоящего из воды, который можно многократно промывать, обесцвечивать, замораживать и размораживать. При комнатной температуре охлаждающий материал колышется и хрустит. Но при охлаждении ниже точки замерзания воды, 0 градусов Цельсия, он переходит в более твердое, плотное состояние.
По сравнению с обычным льдом той же формы и размера желейный лед демонстрирует до 80% охлаждающей эффективности — количества тепла, которое гель может поглотить за счет фазового перехода. Но можно повторно использовать материал и сохранять теплопоглощение в течение нескольких циклов замораживания-оттаивания, что является безусловным преимуществом.
Команда наладила производство желейного льда в плитках весом 1 фунт (0,45 кг), аналогичных продающимся сейчас охлаждающим гелям с объемными пластиковыми рукавами и льдогенераторами в твердом корпусе. Однако новый охлаждающий материал можно адаптировать под любую форму и дизайн.
В серии экспериментов компостный гель улучшил рост томатов при внесении в почву. Кроме того, поскольку охлаждающий материал не содержит синтетических полимеров, он не станет источником микропластика после утилизации.
Авторы утверждают, что желейный лед, изначально разработанный для консервирования пищевых продуктов, обещает быть перспективным для медицинских перевозок, биотехнологий и использования в регионах с ограниченным количеством доступной для формирования льда воды.
По мере того, как желеобразный лед на основе желатина выходит на рынок, Цзоу заинтересовалась и другими биополимерами. Она расширила свои исследования, изучая растительные белки, являющиеся побочными продуктами сельского хозяйства, например, соевые белки. Сейчас она сосредоточилась на разработке соевых белков для съемных покрытий столешниц и каркасов для выращивания культивируемого мяса. Она представила более подробную информацию об этой работе на конференции ACS осенью 2025 года.
В ходе своих исследований я осознала, насколько изобретательна природа в создании биополимеров и какие огромные возможности они открывают. Я верю, что из биополимеров будут создаваться удивительные продукты, ведь сами материалы учат нас, как с ними работать.
Во времена неандертальцев не было ни искусственного льда, ни холодильников. Тем не менее обитатель пещер знали разные способы хранения и приготовления мяса и были не прочь побаловать себя изысканными блюдами. О «Мишлене» неандертальцев — в недавнем материале Hi-Tech Mail.
