随着科技持续不断的发展，人们对小型化电子科技类产品的使用和依赖性显著地增强，但在可穿戴和植入式设备中使用的常用电源都是基于有毒材料，这造成了巨大的环境问题，并产生了电子垃圾，急需新颖和可持续的解决方案来克服这一难题。同时，除了新开发的可生物降解和可植入的设备，可食用和可消化的电子设备也快速地发展。为了支持这些设备稳定工作，能源设备还必须是可食用和可摄取的。

  在此，土耳其中东技术大学Husnu Emrah Unalan教授等人使用羟乙基纤维素和商业化酱油（shoyu）制备了两性离子和可食用的凝胶电解质，展现出优异的离子电导率，为L929成纤维细胞生长提供了有利的环境。结果显示，这些可食用的凝胶与碳电极相结合，制成可食用的超级电容器器件，由此产生理想的双层电容，且这些凝胶可在零下温度下循环并具有抗干燥性能。因此，引入具有令人印象非常深刻的离子性能的食用酱油基凝胶为传统储能设备提供了一种有前途的替代方案，使尖端的可摄取医疗保健设备和环保电子科技类产品得以发展。 该研究以题为“An Edible Supercapacitor Based on Zwitterionic Soy Sauce-Based Gel Electrolyte ”发表在《 Adv. Funct. Mater. 》上。

  图1展示了所制备的超级电容器器件的可食用和两性离子酱油凝胶电解质（E-SGE）结构，其中酱油中丰富的蛋白质含量提供了典型的两性离子氨基酸。明胶、甘油、HEC和酱油的组合用来制造E-SGEs，而甘油、HEC和碳混合物的组合用来制造HGC电极。利用可食用的组件，超级电容器的最终结构达到了其可食用的形式。E-SGE基质中的蛋白质结构最终在分子水平上具有两性离子氨基酸。通常，E-SGE是由HEC作为聚合物基质和酱油作为溶剂制成的，酱油是一种容易获得和商业化的调味品，几乎在每个国家都使用。它富含从蛋白质到维生素等必需营养素。酱油除营养价值高外，盐含量高，范围为14%至19%（w/v）。

  理解酱油的表面电荷对于确定等电点对应的pH值至关重要。为了证明上述E-SGE的两性离子行为，作者对用于制备电解质的酱油的电化学测量进行了zeta电位测量。当pH调整到最接近等电点（pI），即溶解度最低的pH时，由于带电基团，分子具有最高的离子电导率。在pH值低于等电点时，由于氨基酸的质子化机制，预计zeta势位为正，羧酸基（-COO-）中的主要脱质子机制导致在较高的pH值下产生负的zeta电位值。在这种情况下，从pH 3到11可以观察到阴离子行为，如图2a所示，这种归因于大豆蛋白中存在氨基酸基团，即天冬氨酸、谷氨酸、组氨酸和赖氨酸。

  在这种完全阴离子行为中，pH 4.5和pH 8是最接近pI的点，且通过流变学测量来观察E-SGE在pH值为4.5和8.0时的力学性能差异（图2b），证实了大豆蛋白在pI下拥有非常良好的两性离子行为，带电基团和水分子之间的强相互作用可提供高水化能力。

  除了E-SGEs的结构表征外，还一定要通过研究所产生的可食用凝胶电解质有没有生物相容性，来密切控制分解分子在消化过程中和消化后分解分子的相互作用。因此，使用L929成纤维细胞（ISO 10 993）评估可食用凝胶电解质的细胞毒性。为了评估可食用凝胶电解质的细胞毒性，将E-SGEs溶解在不同浓度的细胞培养基中。将细胞接种在组织培养板上，并在标准细胞培养条件下（37°C和5%CO 2）暴露于凝胶溶解的培养基中。利用L929成纤维细胞评估E-SGEs的生物学特性，在指定时间点的MTT检测结果见图3a。结果显示，在E-SGE溶解培养基和对照（无E-SGE）培养基中培养的细胞之间没有一点差异（p0.05）。然而，在体外第3天，各组间的细胞增殖不同。

  综上所述，E-SGEs支持体外细胞增殖和增强细胞扩散。这些根据结果得出，制备的E-SGEs是无害，甚至支持细胞生长。细胞毒性结果可能与E-SGEs可能的可食性和消化率相关，进一步表明E-SGEs可用于需要生物相容性的各种应用。

  用pH值为4.5的E-SGEs形成的可食用超级电容器做综合电化学分析，结果如图4所示。循环伏安图（CVs）显示了E-SGEs中大豆蛋白导致的两性离子存在导致了几乎完美的EDLC行为。在扫描速率为30 mV −1下，最大比电容为3.75 Fg -1，与扫描速率的对数呈线性关系，这表明了一个理想的超电容行为。同时，图4c中的PEIS结果证实了这种理想的行为，表明其界面具有最小的电阻，HGC电极与E-SGEs之间拥有非常良好的粘附性。

  利用食品基电解质和可生物降解和兼容的成分来制造可食用的超级电容器的本质是针对使用后的消化。图5a，b显示了E-SGEs降解的照片，以及通过将基于E-SGE的可食用超级电容器浸泡在胃液中来模拟人体胃肠道消化的消化研究。图5a显示了E-SGEs在每天喷洒少量水的岩石土壤上的降解/溶解情况。96 h后，可见E-SGEs完全改变了岩石的颜色，并溶解在土壤中，表明其具有生物降解性。

  根据这些结果，作者还制作了可食用的超级电容器，并进行了消化研究，其结果如图5b所示。只有在胃液中加入5 min后，可食用的超级电容器才会开始分解。20 min后，E-SGE大部分溶解，然后在40 min范围内，发现碳电极完全解体。因此，基于e-SGE的食用超级电容器在一小时内易于消化，在食用电子领域具有非常好的应用前景。综上所述，使用E-SGEs作为电解质和HGC电极的可食用超级电容器具有为小型电子设备提供动力的能力，在使用完成后可以安全地溶解或消化。

  综上所述，这项工作展示了具有酱油基凝胶电解质的可食用超级电容器，作者使用商业酱油开发这种防冻和防干燥的食用凝胶提供了一种格外的简单的方法来制造具备优秀能力性能的电解质。开发的E-SGE被证明具有两性离子特性，且已通过zeta电位测量和详细的FTIR分析得到证明。此外，E-SGE已被证明是生物相容的，对细胞生长无害。其中，在pH 4.5下制造的E-SGE被发现是性能最佳的电解质，并通过详细的电化学分析进一步研究了这一点。总体而言，这项研究强调了可持续和环保的食用电子科技类产品的潜力，展示了它们在该领域的前景，这也可当作开发尖端、可摄入的医疗保健设备和绿色电子科技类产品的垫脚石。凭借其引人注目的离子性能，基于食用酱油的电解质有可能扩大传统储能装置的替代品范围。

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