Разработка биоразлагаемой упаковки с антимикробными свойствами для пищевых продуктов

全文:

Обоснование. Снижение негативного воздействия на окружающую среду путем сокращения отходов неразлагаемой упаковки, а также испорченной пищевой продукции — важные задачи для пищевой промышленности, экологии в целом. Совместное решение этих задач возможно при создании активной упаковки, обладающей свойствами пролонгированного хранения пищевой продукции за счет антибактериальных агентов в своем составе, отличающемся полным разложением в почве.

Цель — разработать новый прототип активной биоразлагаемой пленки с антибактериальным и антиокислительным свойствами из полилактида с добавлением растительных экстрактов.

Методы. В качестве антимикробных агентов были выбраны эфирные масла розмарина, мелиссы, шалфея, гвоздики, мяты, чайного дерева, лимона, апельсина, можжевельника, аниса. На основе литературного анализа был выбран экстракт зеленого чая с доказанным антибактериальными действиями [1–3]. В качестве носителя антимикробного агента использована бактериальная наноцеллюлоза (БЦ), предоставленная ИПХЭТ СО РАН. Основой пленки служил полилактид PLA торговой марки Bestfilament. В качестве пластификатора был выбран полисорбат ТВИН-80.

В растительных экстрактах и эфирных маслах определяли содержание фенольных веществ по методу Фолин – Чеколтеу, флавоноидов по [4], антиоксидантную активность по методу DPPH, восстанавливающую силу по методу FRAP [4]. В готовых пленках определяли толщину, паропроницаемость по [5], растворимость и степень набухания по [6], непрозрачность по [6], высвобождение антиоксидантного агента по [6].

Результаты. Схема технологии получения биоразлагаемой пленки из полилактида с антимикробными добавками представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. Технологическая блок-схема изготовления активной пленки

 

Проведены исследования на антиоксидантые свойства эфирных масел и выбраны образцы с самой высокой антиоксидантной активностью: мелисса (EC50 — 1,2 мг/мл), розмарин (EC50 — 3,0 мг/мл), шалфей (EC50 — 204,0 мг/мл).

Результаты исследования пленок с разным содержанием антимикробного агента представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Физико-химические свойства пленок

Материал	Толщина, мм	Значение оптической плотности	Паропроницаемость (×10 11г/м–1с–1Па–1)	Растворимость, %	Степень набухания, %	Высвобождение антиоксиданта, %
						10 мин	15 мин	30 мин
Контроль, твин-80	0,900	1,150	5,600	0,820	–	84,51	84,55	84,54
Шалфей, 3 %, твин-80	0,020	13,356	3,100	1,030	0,350	84,61	84,62	84,66
Шалфей, 5 %, твин-80	0,018	17,580	2,300	2,800	0,650	84,64	84,66	84,63
Шалфей, 7 %, твин-80	0,010	8,580	0,950	3,350	0,500	84,62	84,59	84,62
Шалфей, 9 %, твин-80	0,150	6,360	26,000	6,900	5,700	84,63	84,64	84,63

 

Полилактидная пленка с добавлением пластификатора имеет более предпочтительные характеристики. Наиболее приемлемым по органолептическим показателям является пленка с добавлением эфирного масла шалфея, т. к. имеет менее резкий запах из всех трех вариантов эфирных масел. Пленки с добавлением масла шалфея и пластификатора имеют более низкую оптическую плотность, вследствие чего они более прозрачны и имеют однородную структуру и повышенную прочность.

Несмотря на хорошие физико-химические результаты пленок, было принято решение использовать водно-спиртовой экстракт зеленого чая, обладающего менее резким запахом. Водно-спиртовой экстракт зеленого чая иммобилизовали на бактериальной наноцеллюлозе. После высушивания готовили пленки по принятой технологии. Внешний вид пленки представлен на рис. 2.

 

Рис. 2. Внешний вид пленки с бактериальной наноцеллюлозой и экстрактом зеленого чая

 

Пленка соответствовала по органолептическим показателям ожиданиям, запах пленки можно охарактеризовать как нейтральный. В дальнейшем будут рассмотрены физико-химические свойства пленки.

Выводы. Была разработана технология активной пленки из полилактида с эфирными маслами. Получен прототип пленки с бактериальной наноцеллюлозой в качестве иммобилизационной матрицы для антимикробных экстрактов зеленого чая.

作者简介

Самарский государственный технический университет

编辑信件的主要联系方式.
Email: shabanovapv@mail.ru

студентка, группа 103М, Высшая биотехнологическая школа

俄罗斯联邦, Самара

Самарский государственный технический университет

Email: anna_borisova_63@mail.ru

научный руководитель, кандидат технических наук, доцент; доцент Высшей биотехнологической школы

俄罗斯联邦, Самара

参考

补充文件