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Oct 18, 2023

Essbar, biologisch abbaubar, anti

Das für den Einsatz als Lebensmittelverpackung konzipierte Material wird von Wissenschaftlern der São Paulo State University aus Gelatine, Ton und einer Nanoemulsion aus ätherischem Schwarzpfefferöl hergestellt. Fundação de Amparo à

Das für den Einsatz als Lebensmittelverpackung konzipierte Material wird von Wissenschaftlern der São Paulo State University aus Gelatine, Ton und einer Nanoemulsion aus ätherischem Schwarzpfefferöl hergestellt.

Staatliche Forschungsunterstützungsstiftung von São Paulo

Die Entsorgung von Lebensmittelverpackungen ist weltweit eine der Hauptursachen für die Umweltverschmutzung. Schätzungen zufolge werden jedes Jahr mehr als 350 Millionen Tonnen Plastik produziert, und 85 % des in den Ozeanen entsorgten Mülls ist Plastik. Brasilien ist mit rund 11 Millionen Tonnen pro Jahr der viertgrößte Produzent. Erschwerend kommt hinzu, dass die meisten Kunststoffverpackungen aus nicht erneuerbaren Energiequellen wie Erdöl hergestellt werden.

Angesichts all dieser Nachteile ist die Reduzierung des Einsatzes fossiler Brennstoffe zur Herstellung von Kunststoffen das Ziel zahlreicher Forschungsarbeiten auf der ganzen Welt. Viele Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung biologisch abbaubarer Verpackungsmaterialien, die zudem eine Kontamination durch Mikroorganismen verhindern und die Haltbarkeit verlängern, um Verluste zu reduzieren.

Eine von einem Forschungsteam namens Composites and Hybrid Nanocomposites Group (GCNH) an der São Paulo State University (UNESP) in Ilha Solteira durchgeführte Studie hat einen wichtigen Beitrag zu diesen Bemühungen geleistet. Es wurde von FAPESP unterstützt und ein Artikel über seine Ergebnisse ist verfügbarveröffentlichtin der Zeitschrift Polymers.

Die Forscher stellten ihren Biokunststoff (oder „grünen Kunststoff“, wie er auch genannt wird) aus Rindergelatine vom Typ B her, die in Form eines farblosen Pulvers leicht im Einzelhandel zu finden ist.

„Gelatine war eines der ersten Materialien, die bei der Herstellung von Biopolymeren verwendet wurden. Aufgrund seiner Fülle, seiner geringen Kosten und seiner hervorragenden Filmbildungseigenschaften wird es immer noch häufig verwendet“, sagte der Chemiker und MaterialwissenschaftlerMárcia Regina de Moura Aouada, Professor an der Ilha Solteira School of Engineering (FEIS-UNESP) und letzter Autor des Artikels.

„Biopolymere für Verpackungen weisen jedoch Eigenschaften auf, die verbessert werden müssen, um mit Erdölprodukten vergleichbar zu sein, insbesondere was die mechanischen Eigenschaften und die Dampfdurchlässigkeit betrifft. Deshalb haben wir der Gelatine Cloisit-Na+-Nanoton hinzugefügt“, erklärte sie.

Durch die Zugabe von Nanoton wurde der Film homogener und seine Zugfestigkeit auf 70 Megapascal (MPa) erhöht. Herkömmliche Polyethylenverpackungen haben weniger als die Hälfte dieser Zugfestigkeit (im Bereich von 20 MPa bis 30 MPa).

„Neben Nanoton haben wir auch eine Nanoemulsion aus ätherischem Schwarzpfefferöl hinzugefügt, um der Verpackung einen attraktiveren Geschmack und Geruch zu verleihen. Dank der Einbeziehung antimikrobieller und antioxidativer Komponenten in die Polymermatrix verlängert die Mischung auch die Haltbarkeit von mit dem Material verpackten Lebensmitteln“, sagte sie.

Es ist erwähnenswert, dass der fragliche Biokunststoff ursprünglich für die Verpackung von Rindfleisch in Form von Hamburgern entwickelt wurde, die anfällig für mikrobielle Kontamination sind und einen starken Geruch haben. Das Prinzip der Zugabe von Nanoton und einer Nanoemulsion aus ätherischen Ölen zu einer Gelatinematrix kann und wird jedoch angewendet auf andere Lebensmittel ausgeweitet werden, wobei die Art und der Anteil des verwendeten ätherischen Öls variiert werden.

„Wenn sich diese Art von Verpackung auf dem Markt verbreitet, könnte dies den Einsatz von Kunststoffen aus nicht biologisch abbaubaren Polymeren und damit die Menge an Feststoffabfällen erheblich reduzieren“, sagte Moura Aouada. „Außerdem schützt der Biokunststoff verpackte Lebensmittel besser vor der Kontamination durch Krankheitserreger und hilft, Verluste zu reduzieren.“

Die am GCNH-UNESP verfolgten Forschungslinien konzentrieren sich auf die Kreislaufwirtschaft, die Abfälle in Ressourcen umwandelt. Die Leiter der Gruppe,Fauze Aouadaund Márcia Moura Aouada sind Professoren des UNESP-Programms für Graduiertenstudien in Materialwissenschaften (PPGCM).

„Unsere Vorschläge stehen im Einklang mit den von den Vereinten Nationen verabschiedeten Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs), um die Armut zu beenden, die wirtschaftliche Nachhaltigkeit des Planeten zu fördern und sicherzustellen, dass die gesamte Weltbevölkerung Frieden und Wohlstand genießen kann“, sagte Moura Aouada.

Die Gruppe produziert außerdem Wundauflagen aus bakterieller Zellulose und essbare Verpackungen mit Nanostrukturen aus Grünkohlpüree, Kakaopüree, Cupuassu-Püree (Theobroma grandiflorum), Camu-Camu-Extrakt (Myrciaria dubia) und Nanoemulsionen mit potenziellen Anwendungen in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikbranche Branchen.

Die Forschung wird von FAPESP über a unterstütztRegelmäßiges Forschungsstipendiumund auch über das Zentrum für Entwicklung funktionaler Materialien (CDMF), ein Forschungs-, Innovations- und Verbreitungszentrum (RIDC), veranstaltet von der Bundesuniversität von São Carlos (UFSCar).

Die Arbeit ist multidisziplinär und erfordert die Vernetzung mehrerer Forscher pro Thema. Der zuvor erwähnte Artikel hat auch die folgenden Co-Autoren: Fauze Aouada, Tascila Saranti (MSc) und Pamela Melo (Ph.D.) von der UNESP; und Miguel Cerqueira vom International Iberian Nanotechnology Laboratory, Portugal.

Der Artikel „Leistung von Gelatinefilmen, die mit Cloisit Na+ und einer mit ätherischem Öl aus schwarzem Pfeffer beladenen Nanoemulsion verstärkt sind“ finden Sie unter:www.mdpi.com/2073-4360/13/24/4298.

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Über die São Paulo Research Foundation (FAPESP)

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Polymere

10.3390/polym13244298

Leistung von Gelatinefilmen, die mit einer mit Cloisite Na+ und schwarzem Pfefferöl beladenen Nanoemulsion verstärkt sind

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