Пластикова упаковка – це хаос. Вона захаращує звалища, зберігається в природі століттями і забезпечує лише посередній захист вмісту. Тепер команда дослідників з Університету Кюсю (Японія) пропонує рішення, яке пахне не звалищем, а гарбузовою плантацією.
Вони перетворили харчові відходи на високоефективний наноматеріал.
Інгредієнт? Гарбузова шкірка. Так, ті самі залишки, які зазвичай відправляють до компосту після вирізування ліхтарів Хеллоуїна або нарізки пирогів.
Результати, опубліковані в журналі Food Research International, вражають. Покриття на основі гарбуза не просто зрівнялося із пластиком. У деяких критично важливих аспектах його перевершило.
Як гарбузові наночастинки перевершують звичайний пластик
Дослідження зосереджено на конкретному вигляді біорозкладається упаковки з гарбузової шкірки.
Процес починається з нагрівання шкірки під тиском, за яким слідує сублімаційне сушіння. Це перетворює їх на квантові точки вуглецю (CQD). Це маленькі частинки чорного порошку. При змішуванні з рослинними волокнами і желатином вони утворюють плівку або покриття, що розпилюється.
Команда протестувала цей матеріал на помідорах черрі, порівнявши три групи:
* Без упаковки
* Звичайна пластикова плівка
* Новий матеріал на основі гарбуза
Через 20 днів дані показали явного переможця у трьох ключових категоріях:
1. Захист від УФ-випромінювання: Гарбузове покриття блокувало ультрафіолет краще, ніж стандартний пластик.
2. Антимикробна дія: Воно ефективніше пригнічувало зростання мікроорганізмів.
3. Збереження поживних речовин: Воно краще зберігало антиоксидантну активність, ніж пластик.
Пластик все ще краще справлявся із зменшенням втрати вологи. Але для запобігання псуванню та захисту поживних речовин альтернатива на основі шкірки показала значний потенціал.
«Наша лабораторія давно займається продовженням термінів придатності продуктів… одночасно знижуючи залежність від пластиків на основі нафти», — каже Фуміхіко Танака, науковець у галузі харчових продуктів з Університету Кюсю.
Чи безпечна ця нова упаковка?
Безпека – очевидне питання. Зрештою, ніхто не хоче, щоб токсичні наноматеріали просочувалися у фрукти та овочі.
Дослідники провели випробування на життєздатність клітин. Матеріал був визнаний нетоксичним при концентраціях нижче 2 мг/мл.
Фактична товщина покриття, яке наноситься на упаковку, вкрай мала – близько 0,01 міліметра. Це лише частка безпечного порога. До того ж, споживачі можуть легко звести до мінімуму потенційний вплив, просто помив або очистивши їжу перед вживанням.
“Ми розуміємо, що безпека є ключовою проблемою”, – зазначає М.А. Решака Кавенді, також із Університету Кюсю.
Чому гарбуз краще срібних наночастинок
Більшість антимікробних упаковок на ринку покладаються на металеві наночастинки, такі як оксид цинку або срібло. Вони працюють, безперечно. Але їхній екологічний слід значно більший. Вони не виходять з органічних матеріалів тим самим шляхом.
Квантові точки вуглецю з гарбузової шкірки мають біосумісність, з якою не може зрівнятися метал.
Подивіться на аспект відходів. Гарбузова шкірка становить близько 10-12% від загальної маси гарбуза. Зазвичай її викидають. Хоча вона їстівна, її рідко вживають у їжу. Використання шкірки для пакування продуктів перетворює відходи на цінність.
“Конвенційні антимікробні упаковки зазвичай покладаються на… металеві наночастинки”, – пояснює Фуміна Танака. “Наші ж отримані з органічної речовини… що критично важливо для будь-яких матеріалів, що контактують з їжею”.
Чи можна купити обгортки з гарбузової шкірки завтра?
Не зовсім.
Це дослідження — перспективне початок, але воно ще не готове до полиць магазинів. Воно було протестовано лише одному вигляді їжі (помідорах). Умови експерименту обмежувалися 20-денним періодом.
Наступний бар’єр – масштабування. Команда вивчає можливість додавання інших натуральних агентів для боротьби з агресивною пліснявою. Вони також прагнуть покращити механічні властивості плівки.
Але потенціал очевидний. Матеріал можна розпорошувати. Це дозволяє точково обробляти фрукти та овочі, впливаючи на слабкі місця, а не обертаючи весь продукт у суцільну оболонку.
Фактор розваги: упаковка, що світиться
У науці є особливість, яка захоплює дослідників.
Квантові точки вуглецю флуоресціюють під УФ-світлом. Колір змінюється в залежності від розміру частинок.
“Окрім екологічних переваг, я також хочу, щоб цей матеріал привніс багато веселощів в упаковку продуктів”, – говорить Фуміна Танака.
Уявіть упаковку, яка світиться у темряві. Або відображає текст. Або змінює колір, вказуючи на свіжість продуктів. Йдеться не лише про збереження їжі. Це про переосмислення того, чим може бути упаковка.
Наука витримує перевірку. Дані про безпеку є. Екологічне обґрунтування сильне. Але чи перенести розробку з лабораторії на полиці супермаркету? Це таке завдання.
А поки що збережіть свої гарбузові шкірки.
