Распыляемая и смываемая упаковка может заменить пластик
Ученые заявляют, что они разработали нетоксичное, биоразлагаемое и антимикробное пищевое покрытие, которое может уменьшить количество пищевых отходов и болезней пищевого происхождения без добавления пластика в окружающую среду. Новое исследование показывает, что этот материал можно эффективно распылять на отдельные продукты, такие как фрукты или овощи. Перед употреблением в пищу он легко смывается водой.
Пластик может оставаться в окружающей среде в течение длительного времени, а возможно, и навсегда, но новое покрытие является биоразлагаемым. Это связано с его основным ингредиентом — пуллуланом — полисахаридным полимером, получаемым из крахмала и которое «в целом признано безопасным» (GRAS) Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Покрытие также включает природные антимикробные агенты (лимонную кислоту и масло тимьяна), а также консервант низин, все из которых считаются безопасными для потребления человеком в соответствующих количествах. Результаты исследования были опубликованы 20 июня 2022 года в Nature Food.
Исследователи использовали систему, называемую сфокусированным ротационным струйным прядением, или FRJS, для производства пропитанных противомикробными препаратами волокон и их применения в пищевых продуктах. Систему FRJS можно сравнить с машиной для производства сахарной ваты, которая быстро раскручивает расплавленный сахар, пропуская его через маленькие отверстия, производя тонкие нити, которые можно обернуть вокруг бумажного конуса. FRJS также создает сфокусированный поток паутинных волокон (в данном случае сделанных из пуллулана, а не ароматизированного сахара), которым можно обернуть пищевой продукт — например, авокадо.
Исследователи протестировали покрытие на авокадо, потому что эти фрукты особенно склонны к неравномерному созреванию и послеуборочному гниению. Исследование показало, что после нанесения на авокадо с помощью FRJS нетоксичное пуллулановое покрытие можно легко смыть в раковине и удалить в канализацию. По словам ученых, даже если сам обработанный объект выбросить, его покрытие разложится в почве примерно через три дня.
Команда также проверила, насколько покрытие улучшило безопасность пищевых продуктов. Когда исследователи сравнили его с распространенными пищевыми патогенами, включая E. Coli, Listeria innocua и Aspergillus fumigatus, они увидели сокращение как бактериальных, так и грибковых популяций. Они также обнаружили, что авокадо с покрытием менее склонны к гниению: всего 50% этих фруктов испортились в течение недели по сравнению с 90% непокрытых продуктов. Авокадо с покрытием с большей вероятностью сохраняли свой зеленый внутренний цвет.
Хотя это не первое противомикробное покрытие для пищевых продуктов, исследователи считают, что на сегодняшний день они создали наиболее эффективный и легко утилизируемый вариант. Они утверждают, что для технологии распыления требуется меньше исходного материала, что делает ее более эффективной, чем покрытия на основе шелковых волокон, которые требуют, чтобы продукты сначала погружались в материал, а затем сушились. Другие попытки упаковки пищевых продуктов без пластика включали пленки на основе целлюлозы; их нельзя смыть, а некоторые даже нужно переработать.
В настоящее время команда работает над расширением процесса нанесения покрытия для одновременной обработки нескольких единиц продукции. Ученые рассматривают несколько вариантов, в том числе систему на основе конвейера, но это все еще находится на ранних стадиях планирования.