Aplikácia polysacharidov z rias pri balení potravín

V súčasnosti sa plastové znečistenie postupne stáva druhým najpálčivejším environmentálnym problémom na svete po zmene klímy, čo predstavuje veľké výzvy pre globálny trvalo udržateľný rozvoj. Čína je najväčším výrobcom a spotrebiteľom plastov na svete. Syntetické plasty vyrobené z ropných produktov sú široko používané v priemysle balenia potravín. Tradičné plastové obaly sú často -nerecyklovateľné, -biologicky nerozložiteľné a majú zlú opätovnú použiteľnosť, čo vedie k rýchlemu hromadeniu plastového odpadu na skládkach a v oceánoch, čo spôsobuje vážne environmentálne a zdravotné problémy. Okrem toho sa v potravinovom reťazci môžu hromadiť aj mikroplasty a toxické prísady v plastoch.

Biologicky odbúrateľné obalové materiály vyrobené z biopolymérov môžu nahradiť obalové materiály na báze -biodegradovateľnej ropy-, čím sa zníži znečistenie životného prostredia. Spomedzi biopolymérov sú polysacharidy hojné, lacné-, netoxické-, obnoviteľné a šetrné k životnému prostrediu. Polysacharidy z rias, ako je karagén, alginát, agar a ulvan, majú biologické účinky, ako sú antivírusové, antibakteriálne, proti-zápalové, antioxidačné, protinádorové a imunitné-regulačné vlastnosti a sú široko používané v medicíne, potravinárstve, kozmetike a iných oblastiach. Polysacharidy z rias majú zároveň dobré filmotvorné-vlastnosti, určitú mechanickú pevnosť a dobrú bariéru voči plynom, vďaka čomu sú vhodné na vývoj ekologických{10}}plastových obalov, ktoré zaisťujú kvalitu potravín a mikrobiálnu bezpečnosť.

Vo všeobecnosti sa polysacharidy z rias často používajú v materiáloch na balenie potravín vo forme polysacharidových kompozitov. Metódy modifikácie polymérov na báze-polysacharidov zahŕňajú chemickú modifikáciu polysacharidov, pridávanie prírodných alebo chemických prísad (ako sú zmäkčovadlá, povrchovo aktívne látky, činidlá proti-hnednutiu atď.), miešanie s rôznymi typmi polymérov, vytváranie viacvrstvových filmov a pridávanie nanočastíc. Tieto metódy môžu produkovať polysacharidové kompozitné materiály používané na vývoj nových typov obalov potravín.

01

Jedlé fólie a nátery

Thakur a spol. [2] použil ryžový škrob/ι-karagénan/kyselinu stearovú/glycerol/Tween 20 na vytvorenie jedlého povlaku s vysokou pevnosťou v ťahu (116,5 N/m²), miernou rozpustnosťou (63,22 %) a nízkou priepustnosťou vodných pár (3,55 × 10⁻⁻¹¹¹ g·¹·¹·¹¹·¹·Pa vytvára na povrchu plodov jedlý konzervačný povlak.

Peretto a kol. [3] pripravili jedlý povlak s použitím alginátu sodného/petržlenového fenolu/metylcinnamátu, ktorý možno aplikovať na čerstvé jahody pomocou elektrostatického striekania alebo natierania štetcom. V porovnaní s konvenčnými-metódami elektrostatického rozprašovania tento prístup zlepšuje pevnosť ovocia a ďalšie mechanické vlastnosti, pričom poskytuje vyššiu prirodzenú antimikrobiálnu aktivitu a lepšie zachováva čerstvosť jahôd.

02

Aktívne balenie

Aktívne balenie poskytuje nielen inertnú bariéru proti vonkajším podmienkam, ale hrá dôležitú úlohu aj pri konzervácii potravín a monitorovaní kvality. Aktívne zlúčeniny v aktívnom obale môžu odstraňovať vlhkosť, oxid uhličitý, kyslík alebo etylén z potravín alebo prostredia, prípadne poskytujú antibakteriálne, antioxidačné a chuťové-účinky.

Obrázok 1 Jedlé fólie a nátery pre aktívne balenie na báze polysacharidov z rias [1]


Jedlé fólie pripravené z κ- a ι-karagénanu, glycerolu a extraktu Lapacho majú dobrú antioxidačnú aktivitu, ktorá pomáha predĺžiť trvanlivosť ovocia a zeleniny [4]. Antimikrobiálne filmy vyrobené z agaru a nizínu z Lactobacillus in saké môžu nahradiť tradičnú hliníkovú fóliu používanú pri balení syrov [5]. Pridanie antibakteriálnych kovových nanočastíc do polysacharidových kompozitných filmov môže výrazne zvýšiť antimikrobiálne účinky. Aktívne fólie na balenie potravín vyvinuté z nanočastíc Pululan/karagénan CuS/D-limonénu vykazujú dobrú antibakteriálnu aktivitu proti potravinovým patogénom [6]. Ultrafialové svetlo je hlavným faktorom, ktorý podporuje starnutie a kazenie potravín. Yang a kol. [7] vyvinuli aktívne filmy s UV-blokovacími a tepelnoizolačnými vlastnosťami integráciou bio-inšpirovaných dopamínom{15}}melanínom pevných nanočastíc do filmov z alginátu sodného/polyvinylalkoholu.

03

Inteligentné balenie

Inteligentné balenie môže spotrebiteľom poskytnúť rýchle,{0}}nedeštruktívne{1}}informácie o kvalite a bezpečnosti balených potravín v reálnom čase.

Spomedzi nich ponúkajú kolorimetrické fólie snímača pH bezpečnú, nedeštruktívnu{0}}metódu na vizuálne posúdenie čerstvosti potravín počas skladovania. Kolorimetrické filmy senzora pH vyvinuté z ι-karagénanu a prírodných zmiešaných farbív vykazujú jasné farebné zmeny (červená-fialová-modrá-zelená-žltá) v rozsahu pH 1,0{10}}12,0 a možno ich použiť na detekciu kazenia potravín [8]. Kolorimetrické filmy pripravené začlenením extraktu z malinových výliskov do kompozitných filmov pektín/alginát sodný/xantánová guma vykazujú viditeľné zmeny farby od ružovej-červenej{12}}hnedej-modrej-tmavej zelenej v rozsahu pH 5-10, vďaka čomu sú užitočné na zisťovanie čerstvosti potravín bohatých na bielkoviny [9].

Obrázok 2 Schéma inteligentného balenia a indikátorov čerstvosti