本發明涉及用于保存易腐食品的方法和系統。
背景技術：
食品變質是食品腐壞到不能再食用或不適合人取食的過程。能夠變質的食品稱為易腐食品，常見的易腐食品的例子包括水果和蔬菜。許多不同的因素可以導致食品變質，或影響食物變質速率，如氧化、酶解、溫度、濕度和微生物(例如，細菌、霉菌、酵母)。因此，預防、減少或延緩食品變質的方法試圖抵消一或多個這些因素。這樣的方法包括加入防腐劑、制冷/冷凍、食品干燥/脫水，和在真空下存儲(例如，罐裝)。因為暴露于氧氣和陽光是食品氧化的兩個主要來源，食品通常也存儲在黑暗中以減少日光暴露，或者密封于蠟或其它保護涂層內以減少暴露于空氣中的氧氣，以進一步減少食品變質。
然而，上述食品保存方法具有一定的局限性。更具體地，加入防腐劑可改變食物的味道，并且取決于所加入的特定防腐劑，還可以引入化學品到食品中，食用時，可能會造成不良影響。此外，在食物開始變質或食物的質量和風味惡化到不再希望食用它之前，即使食品可能沒有變質，冷藏，冷凍，脫水，和罐裝也只能對食物保存有限的時間，因此對人類食用仍是安全的。此外，冷藏或冷凍食品仍然可以很容易地發生食物氧化。也有食品變色的問題。
因此，抗氧化劑也已被用來作為添加劑，以防止或延緩食品變質。抗氧化劑是抑制其它物質或分子氧化的分子。用作食品保存添加劑的抗氧化劑包括天然抗氧化劑(如抗壞血酸、視黃醇、生物類黃酮、以及生育酚)和合成的抗氧化劑(如丁基羥基甲苯和丁基羥基苯甲醚)。然而，合成抗氧化劑的安全性已經受到質疑。
最近，雙原子氫(H2)已表現出具有抗氧化性能。它也被證明作為活性氧(ROS)的清除劑。見，例如，Hong等人.“作為選擇性抗氧化劑的氫：臨床回顧與實驗研究(Hydrogen as a Selective Antioxidant:A Review of Clinical and Experimental Studies)”J.Int.Med.Res.38:1893-1903(2010)；和Shulin Liu,Xuejun Sun,和Hengyi Tao“氫：從生物惰性氣體到獨特的抗氧化劑(Hydrogen:From a Biologically Inert Gas to a Unique Antioxidant),”氧化應激分子機制及生物效應(Oxidative-Stress-Molecular Mechanisms and Biological Effects)第8章,135-133頁(2012),Volodymyr Lushchak博士編輯ISBN:978-953-51-0554-1,印天(出版社)(InTech)。但是，據發明人所知，尚未開發H2在食品保存中的應用。
最近還發現黑色素顏料吸收能量并利用吸收的能量催化水電解成氫和氧的固有能力。特別是，發現水分子一經黑色素分解，可發生逆反應，從而重整水分子并釋放能量。因此，黑色素吸收全波長電磁能量，包括可見光和不可見光能，并通過水解離和隨后的重新形成以消耗吸收的能量。使用黑色素、或類似物、前體、衍生物或黑色素變體的用于產生能量的光電化學方法在美國專利號8,455,145中描述。
黑色素是自然界中普遍存在的，且由氮，氧，氫和碳構成。許多年來，黑色素沒有歸因于它的生物或生理功能，除了被認為是與2％硫酸銅溶液等同具有低保護因子的簡單防曬霜。黑色素也被認為是已知的最暗分子，因為它能夠吸收幾乎任何波長的能量，但是它似乎沒有發出任何能量。這是黑色素特有的，且與熱力學定律矛盾，因為能夠吸收能量的其它化合物，特別是顏料，均能發射吸收的部分能量。由此黑色素的電性能已被關注相當長時間。然而，黑色素是人類已知最穩定的化合物之一，很長的一段時間，看起來黑色素無法催化任何化學反應。
不希望被任何理論束縛，例如，拒信根據下式I發生黑色素內的反應：
一經吸收電磁能量如光能(可見光或不可見的)，黑色素催化水解離成二原子氫(H2)，雙原子氧(O2)和電子(e-)。雖然水分解為氫氣和氧氣消耗能量，但反應是可逆的，且在逆過程氧原子被雙原子氫還原從而重新形成水分子釋放能量，如以上所討論
因此，黑色素能夠轉化光能為化學能，類似于植物在光合作用過程中使用色素葉綠素將光能轉化為化學能的過程。因此，通過類比，這一過程已認定為“人類光合作用”。但是，通過黑色素進行的水解離反應和通過葉綠素進行的反應之間的重要區別在于通過葉綠色進行的水解離反應僅能在活細胞內且在波長為400-700納米可見光下發生。相反，黑色素可以在活細胞外使用任何形式的電磁能量，特別是具有200-900納米波長范圍的光能(可見光或不可見的)分解并重新形成水分子從而形成H2和O2。
技術實現要素：
本領域存在改進保存易腐食品方法和工藝的需求，克服保存易腐食物已知方法，如加入防腐劑、冷藏/冷凍、食物干燥/脫水和真空儲存相關的某些缺點。本發明通過提供在水濕氣、電磁能和黑色素、黑色素前體、黑色素衍生物、黑色素類似物或黑色素變體存在下保存易腐食品的方法和系統滿足這種需求。
在一總的方面，本發明涉及用于保存至少一個易腐食品的電化學方法。根據本發明的實施方式，該方法包括：
提供含有水濕氣、所述至少一個易腐食品以及至少一個水電解元件的密閉容器，其中所述至少一個水電解元件包括基材和選自下組的至少一種黑色素材料：黑色素、黑色素前體、黑色素衍生物、黑色素類似物和黑色素變體；
提供電磁能量源給容器內的至少一個水電解元件以使至少一種黑色素材料引發水電解反應；和
將至少一個易腐食品和水電解元件保持在容器內，以致保存至少一個易腐食品。
在一優選實施方式中，電磁能量源包括波長為200-900納米的不可見或可見光能。在另一優選實施方式中，黑色素材料包括天然黑色素或合成黑色素。
在另一總的方面，本發明涉及用于保存至少一個易腐食品的系統。根據本發明的具體實施方式，系統包括：
(a)密閉容器，其包含：
(i)水濕氣；
(ii)至少一個水電解元件，其中至少一個水電解元件包括基材和選自下組的至少一種黑色素材料：黑色素、黑色素前體、黑色素衍生物、黑色素類似物和黑色素變體；和
(iii)至少一個易腐食品；和
(b)電磁能量源，以照射容器內的水電解元件。
雖然保存易腐食品的確切機制尚不清楚，但認為如先前美國專利號8455145中描述一經電磁能量照射通過黑色素催化的水電解反應產生雙原子氫(H2)，其是獲得觀測的易腐食品保存效果的主要原由。
本發明的一或多個實施方式的細節在下面的描述中闡述。從以下具體實施方式和所附權利要求書將明顯看出其它特征和優點。
具體實施方式
通過引用合并本文提及的全部專利和出版物。除非另有定義，本發明實用的全部技術和科學術語具有本發明所屬領域技術人員通常理解的相同含義。不然，本發明使用的某些術語具有說明書中所述的含義。
必須指出，如本發明和所附權利要求書中所使用的，單數形式“一”，“一個”和“該”包括復數引用，除非上下文清楚地另有規定。
本發明涉及用于保存易腐食品的電化學方法和系統。雖然以前已經證明，黑色素可以在活細胞外催化水電解以產生H2和O2，至今僅證實黑色素浸沒在水中發生該過程。然而，現在發現黑色素在水濕氣和電磁能存在下可以催化水電解產生足夠量的雙原子氫，不需要黑色素浸沒在水中。
在水濕氣存在下，一經吸收電磁能，黑色素可以引發水電解，成為雙原子氫和雙原子氧，這被認為產生了足夠量的雙原子氫為易腐食品提供顯著防腐效果。因為雙原子氫具有極強的抗氧化效果，雙原子氫是非常穩定的，并且有從電解反應產生更多的雙原子氫，雙原子氫的抗氧化效果被認為強于雙原子氧的氧化效果。根據本發明的實施方式，黑色素、黑色素前體、黑色素衍生物、黑色素類似物或黑色素變體可以用于在電磁能量源，如不可見或可見光能、電磁波、伽馬射線、X射線、紫外線、紅外線、微波或無線電波存在下從水濕氣產生雙原子氫。
如本文所用，術語“水電解”是指水分子(H2O)被分解成雙原子氧(O2)和雙原子氫(H2)的化學反應。根據本發明的實施方案，由水電解材料催化水電解。
如本文所用，“水電解材料”是指能夠催化水電解，即分解水分子成氧和氫的物質。根據本發明的實施方案，包括黑色素(天然和合成)，黑色素前體，黑色素衍生物，黑色素類似物和黑色素變體的黑色素材料是水電解材料。
如本文所用，術語“黑色素材料”是指黑色素，黑色素前體，黑色素衍生物，黑色素類似物或黑色素變體。黑色素材料的實例包括，但不限于，天然黑色素，合成黑色素，真黑素，褐黑素，神經黑色素，墨魚黑色素和alo黑色素(alomelanin)；芳族化合物如多巴胺，吲哚，聚羥基吲哚，腐殖酸，聚吲哚醌，吡咯黑，吲哚黑，苯黑，噻吩黑，苯胺黑，眼色素黑色；水合形式的聚醌，多巴黑，腎上腺素黑，兒茶酚黑，4-胺兒茶酚黑；黑色素前體如酚類，氨基酚，或二元酚，吲哚多酚類，醌類，半醌或氫醌，L-酪氨酸，L-多巴胺，嗎啉，鄰苯醌，二嗎啉，卟啉黑和蝶呤黑；含有諸如乙炔黑化合物的線性碳和碳組成塊如富勒烯和石墨。
在本發明優選的實施方式中，黑色素材料為黑色素，如天然或合成黑色素。“天然黑色素”意指從天然來源如植物或動物分離的黑色素。“合成黑色素”意指化學合成的黑色素。
如本文所用，“濕氣”是指存在少量液體以致創建潮濕環境。術語“水濕氣”特別指存在少量水創建潮濕環境。水濕氣可以是水蒸汽形式，即以氣態形式存于空氣中的水。水濕氣也可以是露水形式。術語“露水”是指由于凝結在如容器內壁的表面上液滴形式的水。在本發明優選的實施方式中，待保存的易腐食品是水濕氣來源，水濕氣至少部分來自易腐食品的自然釋放。
除非另有說明，“食品變質”和“變質”，當與易腐食品使用時，是指食品腐壞或腐爛到不能再食用，或對哺乳動物取食，特別是人取食不安全的過程。
如本文所用，術語“易腐食品”是指可腐爛、變質或腐壞到不能再食用，或對哺乳動物取食，特別是人取食不安全的任何食品。易腐食品也是如果儲存不當(例如，在高溫，而不是冷藏)，或在食用前長時間存儲通常會變質的食品。本發明中使用的易腐食品可以是適合于哺乳動物取食的地球產生的任何物質，或由哺乳動物為取食制備的任何物質。易腐食品以是任何物理狀態，如液體，固體，或半固體，且優選是固體(例如，干酪)或液體(例如，牛奶)。
易腐食品包括，但不限于，水果、蔬菜、家禽、肉類、魚和乳制品。易腐水果的實例包括，但不限于，蘋果、香蕉、覆盆子、草莓、藍莓、橘子、葡萄、芒果、菠蘿、哈密瓜、香瓜、西瓜、梨、獼猴桃和黑莓。易腐蔬菜的實例包括，但不限于、黃瓜、辣椒、豆類、西蘭花、花椰菜、抱子甘藍、萵苣、菠菜、土豆、西紅柿和洋蔥。易腐家禽和肉類的實例包括，但不限于雞，火雞，牛肉和豬肉產品。易腐魚類的例子包括，但不限于，貝類、如蝦和扇貝、三文魚、金槍魚、鱸魚和大比目魚。易腐乳制品的實例包括，但不限于，酸奶、牛奶、奶酪和黃油。
如本文所用，當與易腐食品使用時，術語“保存”，“防腐”和“保鮮”全部指防止、減少或延緩易腐食品發生食品變質。根據本發明的實施方式，可以通過防止、減少或延緩由氧化導致的食品變質進展保存易腐食品。在一實施方式中，“防腐”是指抑制易腐食品的氧化。在另一實施方式中，“防腐”是指延遲易腐食品發生氧化。還在另一實施方式中，“防腐”是指延遲易腐食品氧化進程。
任何基于本公開內容的現有技術中已知方法可用于確定食品變質是否被防止、減少或延緩，諸如，例如，目視檢查以確定食品表面上是否存在霉菌或真菌、變色(褐變)或食品腐爛，嗅探食品以確定食物是否發出難聞的氣味，或化學測試以檢測肉眼不可見的微生物的生長。通過目視檢查和嗅探易腐食品兩者以確定食品變質是否被阻止，減少或延遲。在具體的實施方式中，通過檢測食品褐變或變色的量，或食品棕變或變色的速率(表示了易腐食品的氧化)來評估食品變質。
在一總體方面，本發明提供用于保存至少一個易腐食品的電化學方法。根據本發明的實施方案，電化學方法包括提供含有水濕氣、至少一個易腐食品以及至少一個水電解元件的密閉容器，其中所述至少一種水電解元件包括基材和至少一種黑色素材料；提供電磁能量源給至少一個水電解元件從而通過至少一種黑色素材料引發水電解反應；將至少一個易腐食品以及水電解元件保持在密閉容器內，從而保存易腐食品。
雙原子氫(H2)，其是抗氧化劑，被認為是根據本發明的方法在水濕氣和電磁能量源存在下由至少一種黑色素材料催化經水電解反應或水分子分解生成。
在具體的實施方式中，本發明的方法通過預防、減少或延遲易腐食品的氧化進展保存易腐食品。
任何類型的電磁能均可在本發明的方法中使用，包括但不限于，可見和不可見光，γ射線，X射線，紫外線，電磁波，紅外線，微波和無線電波。在優選的實施方案中，電磁能包括可見或不可見光能(紫外線和紅外線)。在具體的實施方案中，可見或不可見光能具有200-900納米的波長。
根據本發明的實施方案，至少一個水電解元件存在于本發明方法的密閉容器中。水電解元件包括基材和至少一種黑色素材料，使得該黑色素材料被保持在基材上或基材內。黑色素材料可以分散遍及基材或吸收在基材上。優選地，基材對電磁能是透明的，以使電磁能增透至黑色素材料，從而增強水電解。
水電解元件可以包括一種類型的黑色素材料，或不只一種類型的黑色素材料。例如，在本發明中使用的水電解元件可包括黑色素和真黑素。根據本發明的另一實施方案，可以使用不只一個水電解元件，每個裝置包括相同或不同類型的黑色素材料。例如，包括黑色素的第一水電解元件和包括真黑素的第二水電解元件都可以用在本發明保存易腐食品的方法中。作為另一說明性且非限制性的例子，可在本發明的方法中使用不只一個水電解元件，其中每個包括黑色素。
根據本發明的具體實施方式，所述至少一種黑色素材料選自下組：黑色素、黑色素前體、黑色素衍生物、黑色素類似物和黑色素變體。在優選的實施方式中，所述至少一種黑色素材料為黑色素，優選天然黑色素或合成黑色素。任何基于本公開內容的現有技術中已知的方法均可用于獲得黑色素材料。例如，可以化學合成黑色素或從天然來源如植物或動物分離。也可以由黑色素氨基酸前體，如L-酪氨酸合成黑色素。黑色素材料也可以從商業來源獲得。
水電解元件的基材可以是任何惰性材料，包括但不限于二氧化硅，塑料和玻璃。優選的，基材是二氧化硅，使得水電解元件是二氧化硅和至少一種黑色素材料的混合物。水電解元件可以是，例如，黑色素/二氧化硅板或立方體，其中任一個可以由二氧化硅粘合混合物與黑色素水溶液組合制成。
在優選的實施方式中，用于本發明的水電解元件為混合有二氧化硅的黑色素(合成或天然的)。較佳地，黑色素分散在二氧化硅中，形成黑色素和二氧化硅的均勻混合物。
根據本發明的具體實施方式，水電解元件可以采用任何尺寸或形狀，包括，但不限于，棒(圓柱)、板、球、或立方體形狀。可以使用至少一個水電解元件，但水電解元件的數量，和水電解元件的尺寸或形狀，不以任何方式限制。雙原子氫(H2)的生產速率將取決于多種因素，并且可以通過改變，例如，尺寸、形狀、表面積、裝置內黑色素材料的量和/或密閉容器內存在的水電解元件的數量而進行控制。
根據本發明的具體實施方式，根據黑色素材料催化水電解所需速率和量選擇水電解元件的尺寸、形狀和數量。例如，使用較多數量的水電解元件將增加水電解的量和/或電解水的速率。作為另一說明性示例，一個或多個水電解元件內較大量的黑色素材料也將增加水電解的量和/或電解水的速率。為了實現保存易腐食品的最佳結果，確定水電解元件的尺寸和形狀，使用的水電解元件的數量，以及水電解元件內使用的具體黑色素材料和黑色素材料的量均在本領域普通技術人員的技術范圍之內。
在本發明優選的實施方式中，水電解元件為立方體形狀。在一更優選的實施方案中，各為立方體形狀的多個水電解元件用于本發明的電化學過程。
水電解元件可以通過本領域已知的任何方法制備。例如，黑色素-二氧化硅水電解元件可以通過在由惰性材料制成的容器中結合二氧化硅粉末，純水和黑色素制成。各組分混合在一起，混合物變硬，使得硬化混合物呈現容器的形狀。優選地，以約5g/L純水的濃度添加黑色素。可以根據相同的方法通過在具有所需形狀的容器中混合二氧化硅粉末，水，以及黑色素，并隨后使混合物在容器中固化將水電解元件制成任何形狀。二氧化硅粉末可以被任何其他惰性材料替代，以產生具有不同于二氧化硅的材料作為基材的水電解元件。在本發明的某些實施方案中，水電解元件是多孔的，以允許水濕氣與黑色素材料接觸，并用于釋放水電解元件產生的任何雙原子氫。
水電解元件可以任何方式布置在密閉容器內。水電解元件可以接觸易腐食品，或它們可以放置在整個容器中，使得它們與易腐食品隔開。根據本發明的具體實施方式，水電解元件放置的越接近食品，所觀察到保存效果更好。如果易腐食品是液體，可以將水電解元件直接加入液體，或浸入液體。雖然黑色素材料可以液體或固體形式直接添加到易腐食品(固體，液體或半固體/半液體的物質)，在食用前黑色素不易從易腐食品回收。因此，使用包括黑色素材料的水電解元件允許黑色素材料與易腐食品保持分開，使得其可以很容易地從容器中取出并無限期重復使用，從而降低方法成本。
根據本發明的具體實施方式，通過提供電磁能量源給水電解元件引發電化學過程。水電解元件的黑色素材料吸收電磁能，隨后催化水電解為雙原子氫(H2)和雙原子氧(O2)。根據本發明的具體實施方式，水以水濕氣的形式存在。此外，黑色素可以具有緊密結合的水分子，并且據信黑色素的締合水含量為至少40％。因此，通過黑色素催化的水電解反應水源也可以是結合的水分子。優選地，水濕氣是易腐食品表面上或密閉容器一個或多個內表面在已經冷凝的水，或兩者。在優選的實施方案中，從易腐食品自然釋放水濕氣。
根據本發明的具體實施方案，電磁能量為具有200nm至900nm波長范圍的可見或不可見光。在另一具體實施方案中，電化學過程是光電化學過程，其中電磁能是光電能，如可見光能。在優選的實施方案中，光電能源是自然光。
在密閉容器中進行根據本發明的保存易腐食品的電化學方法。使用密閉容器至少有兩個目的。第一是防止容器內存在的水濕氣的顯著流失。第二是保持易腐食品與水電解元件接觸，以保存易腐食品。在優選的實施方案中，該密閉容器具有氣密密封。
用于本發明方法中的密閉容器可以是任何大小或形狀。密閉容器可以由任何合適的材料制成，包括但不局限于，塑料，如聚乙烯；玻璃；和允許所需波長的電磁能傳入密閉容器內的任何其他材料，以使電磁能可以被水電解元件內黑色素材料吸收。密閉容器的材料優選是透光的，以允許可見光的傳輸。密閉容器的材料也優選基本上不透雙原子氫。容器可具有剛性的形狀，或者它可以有自由形式的形狀，例如塑料膜或塑料袋。
根據本發明的具體實施方式，電化學方法包括在容器內保持至少一個易腐食品和水電解元件，從而保存所述至少一個易腐食品。易腐食品和水電解元件被保持在容器內的時間量可以根據各種因素而變化，例如待保存的易腐食品，溫度，容器中水電解元件的數量，每個水電解元件內黑色素材料的量等。在優選的實施方案中，易腐食物和水電解元件被保持在容器內，直到易腐食品被取食。
基于本公開內容，本發明的電化學方法可以用于保存任何易腐食品，包括，但不限于，水果、蔬菜、肉類、家禽和乳制品。優選地，所述易腐食品是水果或蔬菜，且更優選為水果，如香蕉或蘋果。用于本發明方法的易腐食品可以被削皮或未削皮。作為說明性示例，具有完整果皮(即，未去皮)香蕉可以使用本發明的電化學方法保存。作為另一說明性示例，切成兩半，或者剝離部分果皮，使得果肉暴露(即，剝皮的)的蘋果也可以使用本發明的電化學方法保存。
在本發明的一實施方式中，僅一個易腐食品在密閉容器內。在另一實施方式中，不止一個易腐食品在密閉容器內。當不只一個易腐食品在密閉容器內，易腐食品可以相同或不同。例如，多個蘋果可以在相同的容器內。作為另一實施例，蘋果和香蕉在相同的容器內。
根據本發明的具體實施方式，電化學方法可在任何食品變質，如氧化或易腐食品的變色發生之前進行啟動，以防止變質。然而，電化學方法也可以在食品變質發生后啟動以防止任何另外的食品變質，或降低食品繼續變質的速率。
用于保存易腐食物的電化學方法可以在已知黑色素穩定的任何溫度(約-150℃至500℃)下進行。根據本發明的優選實施方案，在0℃至50℃，更優選在12℃至30℃，最優選在室溫下(約25℃)實施電化學方法。因為黑色素可以吸收任何波長的電磁能，并不必須自然光，方法也可以在冰箱中(約4℃)下進行。在冷藏下實施電化學方法可以具有保存易腐食品甚至更長時間的優點，這是由于冷藏和儲存在較低的溫度具有額外的效果。
根據本發明的具體實施方式，很多因素將影響保存易腐食品的電化學方法的速率和效率。這些因素包括，但不限于，供給到容器的電磁能的量和具體波長，水電解元件的量，水電解元件內黑色素材料的量和類型，被黑色素材料吸收的電磁能的量以及容器內水濕氣的量。
根據本發明的具體實施方式，可以通過至少一種黑色素材料催化水電解反應，其中所述至少一種黑色素材料是用于方法中的唯一水電解材料。因此，在本發明的具體實施方式中，所述至少一種黑色素材料是用于保存易腐食品的電化學方法中的唯一水電解材料。根據特別優選的實施方式，黑色素(合成或天然的)是用于保存易腐食品的方法中的唯一水電解材料。
本發明的另一方面提供用于保存至少一個易腐食品的系統。根據本發明的系統，包括：
(a)密閉容器，其包含：
(i)水濕氣；
(ii)至少一個水電解元件，其中所述至少一個水電解元件包括基材和選自下組的至少一種黑色素材料：黑色素、黑色素前體、黑色素衍生物、黑色素類似物和黑色素變體；和
(iii)至少一個易腐食品；和
(b)電磁能量源，以照射容器內的至少一個水電解元件。
根據本發明的具體實施方式，系統的密閉容器包含水濕氣、至少一個易腐食品和至少一個水電解元件。密閉容器是密封的，優選用氣密密封。基于本公開內容，密閉容器可以是任何大小或形狀，并且可以由任何合適的材料制成。在優選的實施方案中，密閉容器由塑料或基本上不透H2的其它材料制成。使用由基本上不透H2的材料制成的用氣密密封的容器將防止電化學方法產生的任何雙原子氫的逃逸，因而其被認為增強了易腐食品保存方法的效果。
根據本發明的具體實施方式，系統包括至少一個水電解元件。一個或多個水電解元件置于系統的容器內。可以使用本發明描述的任何水電解元件。優選使用一個或多個由二氧化硅和黑色素(天然或合成的)的混合物構成的水電解元件。但是可以使用包括黑色素的任何黑色素材料和它的前體、類似物、衍生物和變體。
根據本發明的具體實施方式，由電磁能量源提供給密閉容器的能量通過容器傳送，使得它被水電解元件的黑色素材料吸收。在優選的實施方式中，電磁能量源提供200-900納米波長的不可見或可見光能給密閉容器。
在優選的實施方式中，系統中所述至少一種黑色素材料是黑色素(天然或合成的)。在另一優選實施方式中，黑色素是存在于系統中的唯一水電解材料。
本發明描述的用于保存易腐食品的任何電化學方法可以使用本發明的系統進行。在優選的實施方式中，電化學方法是光電化學方法，電磁能量源是光電能，優選可見光能，且更優選自然光能。在另一優選實施方式中，系統的水濕氣至少部分來自所述至少一個易腐食品項，例如，通過水從所述易腐食品的自然釋放。
根據本發明的具體實施方式，可采用水濕氣、包括黑色素材料的水電解元件和電磁能(如光能)實施用于保存易腐食品的電化學方法和系統，不需任何其它類型的水電解材料。因為黑色素是人類已知的最穩定的分子之一，具有估計為數百萬年的半衰期，需要更換黑色素材料或水電解元件之前可用幾十年。因而，不需要復雜的設置或維修。
尚未完全理解黑色素和它的前體、衍生物、類似物和變體能夠使用電磁能和催化水電解以產生雙原子氫的確切機制。不希望受到任何理論的束縛，但據信黑色素吸收電磁能，促進低能量電子轉換為高能量電子。高能量電子被認為在黑色素材料內經移動電子載流子轉移。這種電子轉移釋放能量并建立質子梯度足以引發水分解為雙原子氫(H2)和雙原子氧(O2)，連同釋放四個高能電子。
本發明的以下實施例進一步說明本發明的性質。但是應當理解，下述實施例不限制本發明，并且本發明的范圍是由所附的權利要求來確定。
實施例
實施例1：通過本發明的電化學方法保存蘋果
兩個蘋果均通過其核心切半。一個蘋果的兩半連同五個立方體(水電解元件)一起包裹在透明塑料薄膜內，蘋果的切面朝上，立方體由黑色素混合二氧化硅制成，隨機放置在蘋果半周圍。各黑色素/二氧化硅立方體的平均尺寸為1厘米×1厘米×1厘米。通過在具有相同尺寸的容器內混合水、二氧化硅粉末和黑色素并使得水/二氧化硅/黑色素混合物在容器內硬化制成立方體。另一蘋果的兩半一起包裹在透明塑料薄膜內，沒有任何黑色素/二氧化硅立方體，作為對照。于室溫(25℃)儲存塑料包裹的蘋果并暴露于自然(可見)光約5周。用于該過程的水濕氣是由蘋果產生的自然濕氣，來自塑料包裹蘋果的微環境內的濕氣。沒有其他的水電解材料包裹蘋果。
在實驗開始蘋果露出的果肉沒有表現出褐變或其他變色，表明很少至無氧化發生。然而，在室溫下溫育5周左右后，與黑色素/二氧化硅立方體一起包裹在塑料內的蘋果露出的果肉比無黑色素/二氧化硅立方體的包裹在塑料內的蘋果的果肉表現出顯著較少的褐變(氧化)。此外，在溫育過程中，與無黑色素/二氧化硅立方體的包裹在塑料內的蘋果的露出果肉的褐變速率相比，與黑色素/二氧化硅立方體一起包裹在塑料內的蘋果露出的果肉的褐變速率放緩。上述實驗結果表明，在水濕氣，黑色素和光能存在下，可以保存去皮易腐食品如蘋果的果肉。
實施例2：通過本發明的電化學方法保存香蕉
兩個均具有完整皮的香蕉分別包裹在透明塑料薄膜內。一個香蕉同隨機放置在香蕉周圍的混合有黑色素的二氧化硅的五個立方體(水電解元件)一起包裹在塑料薄膜內。各黑色素/二氧化硅立方體的平均尺寸為1厘米×1厘米×1厘米。通過在具有相同尺寸的容器內混合水、二氧化硅粉末和黑色素并使得水/二氧化硅/黑色素混合物在容器內硬化制成黑色素/二氧化硅立方體。另一香蕉包裹在透明塑料薄膜內，沒有任何黑色素/二氧化硅立方體，作為對照。于室溫(25℃)儲存塑料包裹的香蕉并暴露于可見光約2周。用于該過程的水濕氣是由香蕉產生的自然濕氣，來自塑料包裹香蕉的微環境內的濕氣。沒有其他的水電解材料包裹香蕉。
在實驗開始時香蕉皮的外表面具有非常少的(如果有的話)褐色斑點(即，很少或沒有氧化發生)。然而，在室溫下溫育兩周后，與黑色素/二氧化硅立方體一起包裹在塑料內的香蕉的皮的褐變明顯少于無一或多個水電解元件的包裹在塑料內的香蕉的皮的褐變。此外，在溫育過程中，與無黑色素/二氧化硅立方體一起包裹的香蕉的皮的褐變速率相比，與黑色素/二氧化硅立方體一起包裹的香蕉的皮的褐變(變色)速率放緩。
上述實驗結果表明，在水濕氣，黑色素和光能存在下，可以保存未去皮易腐食品如香蕉。
本領域技術人員可以理解不脫離本發明的廣義構思可以對上述實施方式作出修改。因此，可以理解本發明不限于公開的具體實施方式，但其意在涵蓋由所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍內的改變。