Ученые создали съедобный пластик из продуктов переработки овощей и фруктов

Представьте, как достаете пиццу из духовки, не снимая пластиковой упаковки, в которой обычно продается блюдо. Полиэтиленовая пленка состоит из томатов и, при нагревании, становится частью вкусного угощения. Такой съедобный пластик был разработан исследователями бразильской корпорации сельскохозяйственных исследований и Embrapa Instrumentation, государственной компанией, входящей в бразильское министерство сельского хозяйства. Исследователи создали съедобные пластиковые пленки из таких продуктов, как шпинат, папайи и гуавы, а также томатов.

«Мы можем использовать отходы пищевой промышленности для производства нашего материала. Это гарантирует две особенности: использование пищевых отходов и замены синтетической упаковки, которая будет уже не нужна», говорит ученый, руководящий проектом, Луис Энрике Каппарели Маттосо (Luiz Henrique Capparelli Mattoso), и утверждает, что работа EMBRAPA по разработке пластиковых пленок из тропических фруктов первая в своем роде.

Материал имеет физические характеристики, подобные обычным пластмассам, такие как сопротивление и текстура, а также совершенно одинаковые свойства по защите и сохранению пищи. Тот факт, что материал может быть съеден, открывает широкие перспективы для работы в упаковочной промышленности. Луис Маттосо описывает сдобренный специями упаковочный материал для птицы и упаковок супа, который может растворяться со своим содержимым в кипящей воде.

Исследования по производству съедобного пластика были проведены в рамках комплекса исследований, проводимыми корпорацией Нанотехнологий, применяемых в агробизнесе (AgroNano), и получили инвестиции, эквивалентные $ 75000. Съедобный пластик произведен из обезвоженных продуктов, смешанных с наноматериалом, который обладает связующей функцией.

«Самой большой проблемой данного исследования было найти идеальную формулу, рецепт, состав ингредиентов и пропорций, так чтобы полученный материал обладал теми свойствами, которые нам нужно», говорит инженер-материаловед Хосе Мануэль Марсонсини (Jos Manoel Marconcini), исследователь Embrapa, участвовавший в проекте.

Он объясняет, что, продукты, которые используются в качестве исходного материала, проходят через такой тип дегидратации, в котором после того, как они заморожены, вся вода, содержащаяся в них, переходит из твердого состояния непосредственно в газ, минуя жидкую фазу. Результатом является полностью обезвоженные продукты с преимуществом сохранения своих питательных свойств. Такой процесс может быть применен к различным пищевым продуктам, таким как фрукты, овощи, бобовые и даже некоторых видов приправ, что может придать большое разнообразие съедобным сырьевым материалам, которые могут изменять вкус и цвет пластика.

Развитие пищевого пластика — это результат работы, которая началась два десятилетия назад, когда Луис Маттосо начал свои исследования в области материаловедения в Embrapa.

«В начале нашей задачей было использовать материалы из возобновляемых источников, изучая альтернативы синтетическим полимерам, получаемым из нефти», – вспоминает руководитель проекта. Чтобы достичь результата, группа начала добавлять натуральные волокна в синтетические пластмассы, создавая соединение двух видов сырья.

Сизаль, хлопок, джут, кокосовое волокно, жмых и многие другие натуральные волокна были протестированы в ходе проекта. Луис Маттосо рассказывает, что в лабораторных испытаниях они показали наибольшую устойчивость к истиранию и ударам , в дополнение к тому, оказались в три раза прочнее, чем 100 % синтетические полимеры.

Перед тем, как сделать съедобный пластик, исследовательская группа разработала биологически разлагаемые полимеры, что обусловлено спросом на упаковку, которая легко впитывается в окружающую среду в течение короткого времени. До съедобного пластика ученые дошли, после внедрения более высоких стандартов безопасности и гигиены в процесс производства.

Этот проект был разработан также в несколько этапов. Первый этап был проведен в Национальной лаборатории нанотехнологий для агробизнеса и состоял в получении и описании наноэмульсий коричного альдегида, основного компонента эфирного масла корицы. Такой выбор был сделан благодаря антимикробным свойствам составляющих. Используя контролируемое механическое перемешивание с различными скоростями, исследователи получили эмульсии коричного альдегида с кристаллами различного размера от 20 до 500 нм в диаметре.

На следующем этапе ученые создали пленку на основе пектина (природный полимер, найденный в растительных тканях известный своими гелеобразующими свойствами) с добавлением пюре папайи и полученных наноэмульсий. Ее механические и антимикробные свойства были проанализированы в Лаборатории упаковок Федерального университета Висоза, в то время как ее свойства в качестве преграды для воды были оценены в Embrapa Instrumentation

Теперь ученые увеличили срок годности используемых продуктов, добавив хитозан, антибактериальный полисахарид, обнаруженный в экзоскелете крабов. Это естественная молекула обладает антибактериальными свойствами, которые могут увеличить продолжительность времени хранения продуктов и поможет им дольше оставаться свежими.