Пластиковая упаковка — это хаос. Она захламляет свалки, сохраняется в природе веками и обеспечивает лишь посредственную защиту содержимого. Теперь команда исследователей из Университета Кюсю (Япония) предлагает решение, которое пахнет не свалкой, а тыквенной плантацией.
Они превратили пищевые отходы в высокоэффективный наноматериал.
Ингредиент? Тыквенная кожура. Да, те самые остатки, которые обычно отправляют в компост после вырезания фонарей Хэллоуина или нарезки пирогов.
Результаты, опубликованные в журнале Food Research International, впечатляют. Покрытие на основе тыквы не просто сравнялось с пластиком. В некоторых критически важных аспектах оно его превзошло.
Как тыквенные наночастицы превосходят обычный пластик
Исследование сосредоточено на конкретном виде биоразлагаемой упаковки из тыквенной кожуры.
Процесс начинается с нагревания кожуры под давлением, за которым следует сублимационная сушка. Это превращает их в квантовые точки углерода (CQD). Это мелкие частицы черного порошка. При смешивании с растительными волокнами и желатином они образуют пленку или распыляемое покрытие.
Команда протестировала этот материал на помидорах черри, сравнив три группы:
* Без упаковки
* Обычная пластиковая пленка
* Новый материал на основе тыквы
Спустя 20 дней данные показали явного победителя в трех ключевых категориях:
1. Защита от УФ-излучения: Тыквенное покрытие блокировало ультрафиолет лучше, чем стандартный пластик.
2. Антимикробное действие: Оно эффективнее подавляло рост микроорганизмов.
3. Сохранение питательных веществ: Оно лучше сохраняло антиоксидантную активность, чем пластик.
Пластик все еще лучше справлялся с уменьшением потери влаги. Но для предотвращения порчи и защиты питательных веществ альтернатива на основе кожуры показала значительный потенциал.
«Наша лаборатория давно занимается продлением сроков годности продуктов… одновременно снижая зависимость от пластиков на основе нефти», — говорит Фумихико Танака, ученый в области пищевых продуктов из Университета Кюсю.
Безопасна ли эта новая упаковка?
Безопасность — очевидный вопрос. В конце концов, никто не хочет, чтобы токсичные наноматериалы просачивались в фрукты и овощи.
Исследователи провели тесты на жизнеспособность клеток. Материал был признан нетоксичным при концентрациях ниже 2 мг/мл.
Фактическая толщина покрытия, наносимого на упаковку, крайне мала — около 0,01 миллиметра. Это лишь доля от безопасного порога. К тому же потребители могут легко свести к минимуму потенциальное воздействие, просто помыв или очистив еду перед употреблением.
«Мы понимаем, что безопасность является ключевой проблемой», — отмечает М.А. Решака Кавенди, также из Университета Кюсю.
Почему тыква лучше серебряных наночастиц
Большинство антимикробных упаковок на рынке полагаются на металлические наночастицы, такие как оксид цинка или серебро. Они работают, безусловно. Но их экологический след значительно больше. Они не получаются из органических материалов тем же путем.
Квантовые точки углерода из тыквенной кожуры обладают биосовместимостью, с которой не может сравниться металл.
Взгляните на аспект отходов. Тыквенная кожура составляет около 10–12% от общей массы тыквы. Обычно ее выбрасывают. Хотя она съедобна, ее редко употребляют в пищу. Использование кожуры для упаковки продуктов превращает отходы в ценность.
«Конвенциональные антимикробные упаковки обычно полагаются на… металлические наночастицы», — объясняет Фумина Танака. «Наши же получены из органического вещества… что критически важно для любых материалов, контактирующих с пищей».
Можно ли купить обертки из тыквенной кожуры завтра?
Не совсем.
Это исследование — многообещающее начало, но оно еще не готово к полкам магазинов. Оно было протестировано только на одном виде пищи (помидорах). Условия эксперимента ограничивались 20-дневным периодом.
Следующий барьер — масштабирование. Команда изучает возможность добавления других натуральных агентов для борьбы с агрессивной плесенью. Они также стремятся улучшить механические свойства пленки.
Но потенциал очевиден. Материал можно распылять. Это позволяет точечно обрабатывать фрукты и овощи, воздействуя на слабые места, а не оборачивая весь продукт в сплошную оболочку.
Фактор развлечения: светящаяся упаковка
В науке есть особенность, которая увлекает исследователей.
Квантовые точки углерода флуоресцируют под УФ-светом. Цвет меняется в зависимости от размера частиц.
«Помимо экологических преимуществ, я также хочу, чтобы этот материал привнес много веселья в упаковку продуктов», — говорит Фумина Танака.
Представьте упаковку, которая светится в темноте. Или отображает текст. Или меняет цвет, указывая на свежесть продуктов. Речь идет не только о сохранении еды. Это о переосмыслении того, чем может быть упаковка.
Наука выдерживает проверку. Данные о безопасности присутствуют. Экологическое обоснование сильное. Но перенести разработку из лаборатории на полки супермаркета? Это следующая задача.
А пока сохраните свои тыквенные шкурки.
