Algapoliszacharidok alkalmazása élelmiszer-csomagolásban

Jelenleg a műanyagszennyezés fokozatosan a világ második legégetőbb környezeti problémájává válik az éghajlatváltozás után, és nagy kihívást jelent a globális fenntartható fejlődés számára. Kína a világ legnagyobb műanyaggyártója és fogyasztója. A kőolajtermékekből készült szintetikus műanyagokat széles körben használják az élelmiszer-csomagolóiparban. A hagyományos műanyag csomagolások gyakran nem-újrahasznosíthatók, nem-biológiailag lebonthatók, és rossz az újrafelhasználhatóságuk, ami a műanyaghulladék gyors felhalmozódásához vezet a szemétlerakókban és az óceánokban, ami súlyos környezeti és egészségügyi problémákat okoz. Emellett a mikroműanyagok és a műanyagokban lévő mérgező adalékanyagok is felhalmozódhatnak a táplálékláncon keresztül.

A biopolimerekből készült, biológiailag lebomló csomagolóanyagok helyettesíthetik a nem-biológiailag lebomló kőolaj-alapú csomagolóanyagokat, csökkentve a környezetszennyezést. A biopolimerek közül a poliszacharidok bőségesek, alacsony költségűek, nem-toxikusak, megújulóak és környezetbarátak. Az algapoliszacharidok, például a karragenán, alginát, agar és ulván biológiai aktivitással rendelkeznek, például vírusellenes, antibakteriális, gyulladásgátló, antioxidáns, daganatellenes és immun{7}}szabályozó tulajdonságokkal rendelkeznek, és széles körben használják az orvostudományban, az élelmiszeriparban, a kozmetikában és más területeken. Ugyanakkor az alga poliszacharidok jó film-képző tulajdonságokkal, bizonyos mechanikai szilárdsággal és jó gázzáró tulajdonságokkal rendelkeznek, így alkalmasak környezetbarát műanyag csomagolások kifejlesztésére, amelyek biztosítják az élelmiszerek minőségét és a mikrobiális biztonságot.

Általában az alga poliszacharidokat gyakran alkalmazzák élelmiszer-csomagoló anyagokban poliszacharid kompozitok formájában. A poliszacharid-alapú polimerek módosításának módszerei közé tartozik a poliszacharidok kémiai módosítása, természetes vagy kémiai adalékanyagok (például lágyítók, felületaktív anyagok, barnulásgátló szerek stb.) hozzáadása, különböző típusú polimerekkel való keverés, többrétegű filmek tervezése és nanorészecskék hozzáadása. Ezekkel a módszerekkel poliszacharid kompozit anyagokat lehet előállítani, amelyeket új típusú élelmiszer-csomagolások kifejlesztésére használnak.

01

Ehető fóliák és bevonatok

Thakur et al. [2] rizskeményítőt/ι-karragént/sztearinsavat/glicerint/Tween 20-at használtak, hogy nagy szakítószilárdságú (116,5 N/m²), közepesen oldódó (63,22%) és alacsony vízgőzáteresztő képességű (3,55 × 10-¹¹) ehető bevonatot hozzanak létre. g·Pa⁻¹·s⁻¹·m⁻¹), ehető, tartósítószeres bevonatot képez a gyümölcsök felületén.

Peretto et al. [3] nátrium-alginát/petrezselyem-fenol/metil-cinnamát felhasználásával ehető bevonatot készített, amelyet elektrosztatikus permetezéssel vagy ecsettel lehet felvinni friss eperre. A hagyományos nem-elektrosztatikus permetezési módszerekkel összehasonlítva ez a megközelítés javítja a gyümölcsök szilárdságát és egyéb mechanikai tulajdonságait, miközben magasabb természetes antimikrobiális aktivitást biztosít, és jobban megőrzi az eper frissességét.

02

Aktív csomagolás

Az aktív csomagolás nemcsak közömbös gátat képez a külső körülményekkel szemben, hanem fontos szerepet játszik az élelmiszerek tartósításában és minőségellenőrzésében is. Az aktív csomagolásban lévő aktív vegyületek eltávolíthatják a nedvességet, a szén-dioxidot, az oxigént vagy az etilént az élelmiszerekből vagy a környezetből, vagy antibakteriális, antioxidáns és ízfokozó hatású{1}}.

1. ábra Algapoliszacharidokon alapuló ehető fóliák és bevonatok aktív csomagoláshoz [1]


A κ- és ι-karragenánból, glicerinből és Lapacho kivonatból készült ehető filmek jó antioxidáns hatással rendelkeznek, ami segít meghosszabbítani a gyümölcsök és zöldségek eltarthatóságát [4]. A Lactobacillusból származó agarból és nizinből készült antimikrobiális filmek felválthatják a sajtcsomagolásban használt hagyományos alumíniumfóliát [5]. Antibakteriális fém nanorészecskék hozzáadása a poliszacharid kompozit filmekhez jelentősen fokozhatja az antimikrobiális hatásokat. A pullulán/karragén CuS nanorészecskékből/D-limonénből kifejlesztett aktív élelmiszer-csomagoló fóliák jó antibakteriális aktivitást mutatnak az élelmiszerben terjedő kórokozókkal szemben [6]. Az ultraibolya fény az élelmiszer öregedését és romlását elősegítő fő tényező. Yang et al. [7] UV{13}}blokkoló és hőszigetelő tulajdonságokkal rendelkező aktív filmeket fejlesztett ki bio-inspirált dopamin-melanin szilárd nanorészecskék nátrium-alginát/polivinil-alkohol filmekbe való integrálásával.

03

Intelligens csomagolás

Az intelligens csomagolás gyors, -roncsolásmentes, valós idejű-információkat biztosít a fogyasztóknak a csomagolt élelmiszerek minőségéről és biztonságáról.

Ezek közül a kolorimetriás pH-érzékelő fóliák biztonságos,{0}}roncsolásmentes módszert kínálnak az élelmiszerek frissességének vizuális értékelésére a tárolás során. A ι-karragenánból és természetes kevert színezékekből előállított kolorimetriás pH-érzékelő fóliák egyértelmű színváltozásokat mutatnak (piros-lila-kék-zöld-sárga) 1,0-12,0 pH-tartományban, és felhasználhatók [8] élelmiszerromlás kimutatására. A málnatörköly-kivonat pektin/nátrium-alginát/xantángumi kompozit filmekbe történő beépítésével készített kolorimetriás filmek a rózsaszín{11}}vörös-barna-kék-sötétzöldtől észrevehető színváltozást mutatnak 5-10 pH-tartományban, így hasznosak a [9 fehérje]-dús élelmiszerek frissességének kimutatására.

2. ábra Intelligens csomagolás és frissességi mutatók vázlata