Приложение на полизахариди от водорасли в опаковки на храни

Понастоящем замърсяването с пластмаса постепенно се превръща във втория най-належащ екологичен проблем в света след изменението на климата, поставяйки големи предизвикателства пред глобалното устойчиво развитие. Китай е най-големият производител и потребител на пластмаса в света. Синтетичните пластмаси, произведени от петролни продукти, се използват широко в индустрията за опаковане на храни. Традиционните пластмасови опаковки често не -рециклират, не-биоразграждат и имат слаба повторна употреба, което води до бързо натрупване на пластмасови отпадъци в сметищата и океаните, причинявайки сериозни екологични и здравни проблеми. В допълнение, микропластмасите и токсичните добавки в пластмасите също могат да се натрупват по хранителната верига.

Биоразградимите опаковъчни материали, направени от биополимери, могат да заменят не-биоразградимите-базирани петролни опаковъчни материали, намалявайки замърсяването на околната среда. Сред биополимерите полизахаридите са в изобилие, имат ниска-цена, не-токсични, възобновяеми и щадящи околната среда. Полизахаридите от водорасли като карагенан, алгинат, агар и улван имат биологични активности като антивирусни, антибактериални, против-възпалителни, антиоксидантни, противотуморни и имуно{7}}регулиращи свойства и се използват широко в медицината, храните, козметиката и други области. В същото време полизахаридите от водорасли имат добри филм-образуващи свойства, определена механична якост и добра бариера срещу газ, което ги прави подходящи за разработване на екологични-пластмасови опаковки, които гарантират качество на храните и микробна безопасност.

Обикновено полизахаридите от водорасли често се прилагат в материалите за опаковане на храни под формата на полизахаридни композити. Методите за модифициране на полимери-базирани на полизахариди включват химическа модификация на полизахариди, добавяне на естествени или химически добавки (като пластификатори, повърхностноактивни вещества, агенти против- покафеняване и др.), смесване с различни видове полимери, проектиране на многослойни филми и добавяне на наночастици. Тези методи могат да произвеждат полизахаридни композитни материали, използвани за разработване на нови видове опаковки за храни.

01

Ядливи филми и покрития

Thakur и др. [2] използва оризово нишесте/ι-карагенан/стеаринова киселина/глицерол/Tween 20, за да създаде ядливо покритие с висока якост на опън (116,5 N/m²), умерена разтворимост (63,22%) и ниска пропускливост на водни пари (3,55×10⁻¹¹ g·Pa⁻¹·s⁻·m⁻¹), образувайки ядивно, консервиращо покритие върху повърхността на плодовете.

Peretto и др. [3] подготви ядливо покритие, използвайки натриев алгинат/фенол от магданоз/метил цинамат, което може да се нанесе върху пресни ягоди чрез електростатично пръскане или методи на четкане. В сравнение с конвенционалните не-електростатични методи за пръскане, този подход подобрява твърдостта на плодовете и други механични свойства, като същевременно осигурява по-висока естествена антимикробна активност, запазвайки по-добре свежестта на ягодите.

02

Активна опаковка

Активните опаковки не само осигуряват инертна бариера срещу външни условия, но също така играят важна роля в консервирането на храните и мониторинга на качеството. Активните съединения в активните опаковки могат да премахнат влагата, въглеродния диоксид, кислорода или етилена от храната или околната среда или да осигурят антибактериални, антиоксидантни и-подобряващи вкуса ефекти.

Фигура 1 Годни за консумация филми и покрития за активно опаковане на базата на полизахариди от водорасли [1]


Ядливите филми, приготвени от κ- и ι-карагенан, глицерол и екстракт от Лапачо, имат добра антиоксидантна активност, което спомага за удължаване на срока на годност на плодовете и зеленчуците [4]. Антимикробните филми, направени от агар и низин от Lactobacillus в саке, могат да заменят традиционното алуминиево фолио, използвано в опаковките на сирене [5]. Добавянето на антибактериални метални наночастици към полизахаридни композитни филми може значително да подобри антимикробните ефекти. Активните филми за опаковане на храни, разработени от пулулан/карагенан CuS наночастици/D-лимонен, проявяват добра антибактериална активност срещу пренасяни с храни патогени [6]. Ултравиолетовата светлина е основен фактор, насърчаващ стареенето и развалянето на храната. Yang и др. [7] разработиха активни филми с UV-блокиращи и топлоизолационни свойства чрез интегриране на био-вдъхновени допамин-меланинови твърди наночастици във филми от натриев алгинат/поливинилов алкохол.

03

Интелигентно опаковане

Интелигентното опаковане може да предостави на потребителите бърза, не-разрушителна информация в реално-време за качеството и безопасността на пакетираните храни.

Сред тях колориметричните pH сензорни филми предлагат безопасен, не-разрушителен метод за визуална оценка на свежестта на храната по време на съхранение. Колориметричните pH сензорни филми, разработени от ι-карагенан и естествени смесени багрила, показват ясни промени в цвета (червено-лилаво-синьо-зелено-жълто) в диапазон на pH от 1,0-12,0 и могат да се използват за откриване на разваляне на храна [8]. Колориметричните филми, приготвени чрез включване на екстракт от малиново кюспе в съставни филми от пектин/натриев алгинат/ксантанова гума, показват забележими промени в цвета от розово-червено-кафяво-синьо-тъмнозелено в диапазона на рН 5-10, което ги прави полезни за откриване на свежестта на богати на протеини храни [9].

Фигура 2 Схема на интелигентно опаковане и индикатори за свежест