I tappi di sughero scartati diventano sensori per rilevare l'acido caffeico nel vino rosso

I ricercatori hanno sviluppato un sensore elettrochimico realizzato con tappi di sughero da vino scartati, in grado di misurare l'acido caffeico nel vino rosso e nel succo d'uva, trasformando un comune materiale di scarto delle bevande in uno strumento analitico a basso costo per il controllo qualità.

Lo studio, pubblicato il 23 giugno sul Journal of Solid State Electrochemistry, descrive come gli scienziati abbiano prodotto elettrodi di grafene indotto da laser da tappi di sughero naturale usati e li abbiano testati come sensori per l'acido caffeico, un composto fenolico presente nel vino, nel succo d'uva, nel caffè, nel tè e in altri alimenti. Nel vino, i composti fenolici contribuiscono a definire colore, consistenza e aroma, e l'ossidazione dei fenoli è legata a cambiamenti come l'imbrunimento, l'amarezza e la perdita di aroma e sapore.

Il team ha realizzato gli elettrodi con tappi di sughero scartati prelevati da bottiglie di vino e li ha confrontati con elettrodi prodotti da un foglio commerciale di sughero. Il materiale è stato convertito in carbonio simile al grafene attraverso un unico passaggio di grafitizzazione laser utilizzando una stampante 3D dotata di un modulo laser da 2,8 W. Nelle condizioni riportate, ciascun elettrodo è stato prodotto in circa tre minuti.

Secondo il paper, i ricercatori hanno poi caratterizzato il materiale con spettroscopia Raman, diffrazione a raggi X e microscopia elettronica a scansione. Questi test hanno mostrato la formazione di strutture porose simili al grafene sulla superficie del sughero dopo il trattamento laser. Gli autori hanno rilevato che i tappi di sughero naturale hanno dato risultati migliori rispetto ai fogli commerciali di sughero agglomerato, collegando la differenza a variazioni nella composizione e nella struttura. I fogli commerciali mostravano una maggiore eterogeneità e una minore cristallinità, mentre alcuni campioni derivati dai tappi presentavano domini grafitici più organizzati.

Lo studio ha inoltre proposto una fase di post-trattamento con soluzioni acide e alcaline per migliorare le prestazioni elettrochimiche. Gli autori hanno affermato che questo semplice processo di attivazione ha migliorato in modo significativo la risposta degli elettrodi di grafene indotto da laser ad alta superficie specifica.

Per il rilevamento dell'acido caffeico, i ricercatori hanno studiato il comportamento elettrochimico del composto sulla superficie di grafene derivata dal sughero a diversi valori di pH usando la voltammetria ciclica. Hanno poi utilizzato la voltammetria a impulsi differenziali per quantificarlo. Il sensore ha mostrato una risposta lineare da 30 a 1000 µM, con un limite di rilevabilità di 133 µmol L−1 e un limite di quantificazione di 443 µmol L−1.

Il dispositivo è stato testato su campioni reali di bevande acquistati in un supermercato locale: un vino rosso secco e un succo d'uva industriale. I ricercatori hanno misurato l'acido caffeico a 19.2 mg L−1 nel vino e a 41.6 mg L−1 nel succo d'uva.

Il lavoro si inserisce nel crescente interesse per il grafene indotto da laser bioderivato come alternativa agli elettrodi serigrafati più convenzionali. Il paper osserva che il grafene indotto da laser è stato studiato su substrati sintetici come poliimmide e PVC, oltre che su materiali naturali tra cui lignina, cellulosa, legno, foglie, buccia d'arancia e sughero.

Per i produttori di bevande, l'approccio potrebbe essere rilevante perché indica un modo più semplice e potenzialmente più economico per monitorare i composti fenolici in matrici reali di vino, riutilizzando al tempo stesso un sottoprodotto dell'industria. Questo potrebbe renderlo utile per attività di assicurazione qualità o per verificare la coerenza tra i lotti, anche se lo studio si è limitato a campioni commerciali di vino rosso e succo d'uva anziché a test in cantina su scala produttiva.

Gli autori hanno affermato che il sensore combina semplicità e basso costo con l'uso di materiale carbonioso di scarto bioderivato. Hanno inoltre inquadrato l'impiego del sughero scartato come parte di una più ampia transizione verso l'upcycling dei materiali di scarto e la riduzione dell'impronta di carbonio nelle tecnologie analitiche.