Leväpolysakkaridien käyttö elintarvikepakkauksissa

Tällä hetkellä muovisaaste on vähitellen tulossa maailman toiseksi kiireellisin ympäristöongelma ilmastonmuutoksen jälkeen, mikä asettaa suuria haasteita maailmanlaajuiselle kestävälle kehitykselle. Kiina on maailman suurin muovin tuottaja ja kuluttaja. Öljytuotteista valmistettua synteettistä muovia käytetään laajasti elintarvikepakkausteollisuudessa. Perinteiset muovipakkaukset ovat usein ei--kierrätettäviä, ei-biohajoavia, ja niiden uudelleenkäytettävyys on huono, mikä johtaa muovijätteen nopeaan kertymiseen kaatopaikoille ja valtameriin, mikä aiheuttaa vakavia ympäristö- ja terveysongelmia. Lisäksi mikromuoveja ja muovien myrkyllisiä lisäaineita voi kertyä ravintoketjuun.

Biopolymeereistä valmistetut biohajoavat pakkausmateriaalit voivat korvata ei--biohajoavia öljy-pohjaisia ​​pakkausmateriaaleja, mikä vähentää ympäristön saastumista. Biopolymeereista polysakkarideja on runsaasti, ne ovat edullisia, -myrkyttömiä, uusiutuvia ja ympäristöystävällisiä. Leväpolysakkarideilla, kuten karrageenilla, alginaatilla, agarilla ja ulvanilla, on biologisia vaikutuksia, kuten antiviraalisia, antibakteerisia, anti-inflammatorisia, antioksidanttisia, kasvaimia estäviä ja immuunijärjestelmää{7}} sääteleviä ominaisuuksia, ja niitä käytetään laajasti lääketieteessä, elintarvikkeissa, kosmetiikassa ja muilla aloilla. Samaan aikaan leväpolysakkarideilla on hyvät kalvon-muodostusominaisuudet, tietty mekaaninen lujuus ja hyvä kaasusulkukyky, mikä tekee niistä sopivia ympäristöystävällisten muovipakkausten kehittämiseen, jotka takaavat ruoan laadun ja mikrobiturvallisuuden.

Yleisesti leväpolysakkarideja käytetään usein elintarvikkeiden pakkausmateriaaleissa polysakkaridikomposiittien muodossa. Polysakkaridi-pohjaisten polymeerien modifiointimenetelmiä ovat muun muassa polysakkaridien kemiallinen modifiointi, luonnollisten tai kemiallisten lisäaineiden (kuten pehmittimien, pinta-aktiivisten aineiden, ruskehtumisenestoaineiden, jne.) lisääminen, sekoittaminen erityyppisten polymeerien kanssa, monikerroksisten kalvojen suunnittelu ja nanopartikkelien lisääminen. Näillä menetelmillä voidaan tuottaa polysakkaridikomposiittimateriaaleja, joita käytetään uudentyyppisten elintarvikepakkausten kehittämiseen.

01

Syötävät kalvot ja pinnoitteet

Thakur et ai. [2] käytti riisitärkkelystä/ι-karrageenia/steariinihappoa/glyserolia/Tween 20:tä syötäväksi kelpaavan päällysteen luomiseksi, jolla oli korkea vetolujuus (116,5 N/m²), kohtalainen liukoisuus (63,22 %) ja alhainen vesihöyrynläpäisevyys (3,55 × 10-¹¹). g·Pa⁻¹·s⁻¹·m⁻¹), muodostaen syötävän, säilöntäaineen päällysteen hedelmien pinnalle.

Peretto et ai. [3] valmisti natriumalginaatti/persiljafenoli/metyylisinnamaattia käyttämällä syötäväksi kelpaavan pinnoitteen, joka voidaan levittää tuoreisiin mansikoihin sähköstaattisilla ruiskutus- tai harjausmenetelmillä. Verrattuna perinteisiin ei--sähköstaattisiin ruiskutusmenetelmiin, tämä lähestymistapa parantaa hedelmän kiinteyttä ja muita mekaanisia ominaisuuksia sekä parantaa luonnollista antimikrobista aktiivisuutta ja säilyttää paremmin mansikoiden tuoreuden.

02

Aktiivinen pakkaus

Aktiivipakkaus ei ainoastaan ​​muodosta inerttiä estettä ulkoisia olosuhteita vastaan, vaan sillä on myös tärkeä rooli elintarvikkeiden säilönnässä ja laadunvalvonnassa. Aktiivisissa pakkauksissa olevat aktiiviset yhdisteet voivat poistaa kosteutta, hiilidioksidia, happea tai eteeniä ruoasta tai ympäristöstä tai tarjota antibakteerisia, hapettumisenestoaineita ja makua -tehostavia vaikutuksia.

Kuva 1 Leväpolysakkarideihin perustuvat syötävät kalvot ja päällysteet aktiivisille pakkauksille [1]


κ-- ja ι-karrageenista, glyserolista ja Lapacho-uutteesta valmistetuilla syötävillä kalvoilla on hyvä antioksidanttiaktiivisuus, mikä auttaa pidentämään hedelmien ja vihannesten säilyvyyttä [4]. Lactobacilluksen agarista ja nisiinistä valmistetut antimikrobiset kalvot voivat korvata perinteisen juustopakkauksissa käytetyn alumiinifolion [5]. Antibakteeristen metallinanohiukkasten lisääminen polysakkaridikomposiittikalvoihin voi parantaa merkittävästi antimikrobisia vaikutuksia. Aktiiviset elintarvikepakkauskalvot, jotka on kehitetty pullulaani/karrageeni CuS-nanohiukkasista/D-limoneenista, osoittavat hyvää antibakteerista aktiivisuutta elintarvikevälitteisiä patogeenejä vastaan ​​[6]. Ultraviolettivalo on tärkeä tekijä, joka edistää ruoan ikääntymistä ja pilaantumista. Yang et ai. [7] kehitti aktiivisia kalvoja, joilla on UV-esto- ja lämpöeristysominaisuudet integroimalla bio-inspiroituja dopamiini-melaniinin kiinteitä nanopartikkeleita natriumalginaatti-/polyvinyylialkoholikalvoihin.

03

Älykäs pakkaus

Älykkäät pakkaukset voivat tarjota kuluttajille nopeaa, -tuhoamatonta, reaaliaikaista-tietoa pakattujen elintarvikkeiden laadusta ja turvallisuudesta.

Näistä kolorimetriset pH-anturikalvot tarjoavat turvallisen, -tuhottoman tavan arvioida visuaalisesti ruoan tuoreutta säilytyksen aikana. ι-karrageenista ja luonnollisista sekaväreistä kehitetyt kolorimetriset pH-anturikalvot osoittavat selkeitä värimuutoksia (punainen-violetti-sininen-vihreä-keltainen) pH-alueella 1,0-12,0, ja niitä voidaan käyttää [8] ruoan pilaantumisen havaitsemiseen. Kolorimetriset kalvot, jotka on valmistettu yhdistämällä vadelman puristemassauutetta pektiini/natriumalginaatti/ksantaanikumikomposiittikalvoihin, osoittavat havaittavia värimuutoksia vaaleanpunaisesta-punaisesta-ruskeasta-sinisesta-tummanvihreästä pH-alueella 5–10, mikä tekee niistä hyödyllisiä [9] proteiinipitoisen ruoan tuoreuden havaitsemisessa.

Kuva 2 Kaavio älykkäistä pakkauksista ja tuoreusindikaattoreista