Россия
Аннотация. В условиях повышения экологической нагрузки со стороны накапливаемых синтетических упаковочных материалов в объектах окружающей среды возникает необходимость разработки новых составов биоразлагаемых пленок, дополнительно обладающих функциональными свойствами для повышения сроков хранения продукции. Новизна исследований заключается в получении новых видов биоразлагаемых активных пленок (с добавлением в качестве активного компонента белкового гидролизата), а также данных об их свойствах. Цель исследования – установление свойств биоразлагаемых пленок на основе агара с добавлением суспензии гидролизата белка и КМЦ как активных компонентов. Методы исследований. У контрольного (в составе агар и глицерин) и опытных образцов пленок (в составе агар, глицерин и суспензия из КМЦ и белкового гидролизата в количестве 5, 10 и 15 % от массы биокомпозита) определили механические свойства (предел прочности и относительное удлинение), микроструктуру при увеличении микроскопа ×100, антиоксидантные свойства (антирадикальная активность DPPH, содержание фенолов), паропроницаемость, растворимость и влагопоглощение. Результаты. Введение суспензии в состав биокомпозита оказало отрицательное влияние на механическую прочность пленки – предел прочности снизился с 9,71 МПа у контрольного образца до 3,35 МПа у опытного образца с 15 % суспензии, при этом относительное удлинение оказалось максимальным у образца с 10 % суспензии – 54,9 %. Антиоксидантные свойства пленок повышались с добавлением суспензии: антирадикальная активность DPPH увеличилась с 57,65 % у контрольного образца до 63,81 % у опытного образца с 15 % суспензии, а содержание фенолов – с 0,253 у контрольного образца до 0,502 мг•экв галловой кислоты на 1 г у опытного образца с 10 % суспензии. Отмечено, что добавление суспензии оказало значительное влияние на паропроницаемость и влагопоглощение. Таким образом, полученные результаты показали необходимость проведения дальнейших исследований хранимоспособности продуктов питания с разной влажностью при упаковке в испытуемые пленки.
пищевая пленка, биополимер, механическая прочность, антиоксидантная активность, агар, белковый гидролизат, суспензия
1. Nandi S., Guha P. Development, characterization and application of starch-based film containing polyphenols of piper betle L. waste in chicken meat storage // Food Chemistry. 2024. Vol. 431. Article number 137103. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.137103.
2. Mao S., Li F., Zhou X., Lu C., Zhang T. Characterization and sustained release study of starch-based films loaded with carvacrol: A promising UV-shielding and bioactive nanocomposite film // LWT. 2023. Vol. 180. Article number 114719. DOI:https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.114719.
3. Mouhoub A., Guendouz A., El Alaoui-Talibi Z., Koraichi S. I., Delattre C., El Modafar C. Evaluation of different characteristics and bioactivities of chitosan-based films incorporating Eugenia caryophyllus and Cinnamomum zeylanicum essential oils // Materials Chemistry and Physics. 2023. Vol. 307. Article number 128201. DOI:https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128201.
4. Zhao Q., Fan L., J Li., Zhon S. Pickering emulsions stabilized by biopolymer-based nanoparticles or hybrid particles for the development of food packaging films: A review // Food Hydrocolloids. 2024. Vol. 146. Part A. Article number 109185. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109185.
5. Beji E., Keshk Sherif M. A. S., Douiri S., Charradi K., Hassen R. B., Gtari M., Attia H., Ghorbel D. Bioactive film based on chitosan incorporated with cellulose and aluminum chloride for food packaging application: Fabrication and characterization // Food Bioscience. 2023. Vol. 53. Article number 102678. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.102678.
6. Huan Y., Zhang S., Vardhanabhuti B. Influence of the molecular weight of carboxymethylcellulose on properties and stability of whey protein-stabilized oil-in-water emulsions // Journal of Dairy Science. 2016. Vol. 99. Iss. 5. Pp. 3305-3315. DOI:https://doi.org/10.3168/jds.2015-10278.
7. Harish Pandian J., Senthilkumar K., Venkata Ratnam M., Naveenkumar M., Samraj S. Azadirachta indica leaf extract mediated silver nanoparticles impregnated nano composite film (AgNP/MCC/starch/whey protein) for food packaging applications // Environmental Research. 2023. Vol. 216. Part 2. Article number 114641. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.envres.2022.114641.
8. Rahman W. A., Ismail A. S., Majid N. A. Preparation and characterization of biocomposite film derived from microcrystalline cellulose (MCC) of jackfruit rind waste // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 66. Part 10. Pp. 4055-4060. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.06.071.
9. Bangar S. P., Esua O. J., Nickhil C., Whiteside W. S. Microcrystalline cellulose for active food packaging applications: A review // Food Packaging and Shelf Life. 2023. Vol. 36. Article number 101048. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2023.101048.
10. Hamdan M. A., Ramli N. A., Othman N. A., Amin K. N. M., Adam F. Characterization and property investigation of microcrystalline cellulose (MCC) and carboxymethyl cellulose (CMC) filler on the carrageenan-based biocomposite film // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 42. Part 1. Pp. 56-62. DOI:https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.304.
11. Chen Q., Shi Y., Chen G., Cai M. Enhanced mechanical and hydrophobic properties of composite cassava starch films with stearic acid modified MCC (microcrystalline cellulose)/NCC (nanocellulose) as strength agent // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. Vol. 142. Pp. 846-854. DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.10.024.
12. Debnath B., Duarah P., Haldar D., Purkait Mihir K. Improving the properties of corn starch films for application as packaging material via reinforcement with microcrystalline cellulose synthesized from elephant grass // Food Packaging and Shelf Life. 2022. Vol. 34. Article number 100937. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.fpsl.2022.100937.
13. Pires J. R. A., Souza V. G. L., Gomes L. A., Coelhoso I. M., Godinho M. H., Fernando A. L. Micro and nanocellulose extracted from energy crops as reinforcement agents in chitosan films // Industrial Crops and Products. 2022. Vol. 186. Article number 115247. DOI:https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115247.
14. Morais da Silva H., Mageste A. B., Barros e Silva S. J., Ferreira Guilherme M. D., Ferreira Gabriel M. D. Anthocyanin immobilization in carboxymethylcellulose/starch films: A sustainable sensor for the detection of Al(III) ions in aqueous matrices // Carbohydrate Polymers. 2020. Vol. 230. Article number 115679. DOI:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115679.
15. Inphonlek S., Sunintaboon P., Leonard M., Durand A. Chitosan/carboxymethylcellulose-stabilized poly(lactide-co-glycolide) particles as bio-based drug delivery carriers // Carbohydrate Polymers. 2020. Vol. 242. Article number 116417. DOI:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116417.
16. Yu C., Shan J., Ju H., Chen X., Xu G., Wu Y. Construction of a Ternary Composite Colloidal Structure of Zein/Soy Protein Isolate/Sodium Carboxymethyl Cellulose to Deliver Curcumin and Improve Its Bioavailability // Foods. 2023. Vol. 12. Article number 2692. DOI:https://doi.org/10.3390/foods12142692.
17. Priyadarshi R., Kumar B., Rhim J. W. Green and facile synthesis of carboxymethylcellulose/ZnO nanocomposite hydrogels crosslinked with Zn2+ ions // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. Vol. 162. Pp. 229-235. DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.06.155.
18. Ćorković I., Pichler A., Buljeta I., Šimunović J., Kopjar M. Carboxymethylcellulose hydrogels: Effect of its different amount on preservation of tart cherry anthocyanins and polyphenols // Current Plant Biology. 2021. Vol. 28. Article number 100222. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cpb.2021.100222.
19. Fernández-Santos J., Valls C., Cusola O., Roncero M. B. Composites of cellulose nanocrystals in combination with either cellulose nanofibril or carboxymethylcellulose as functional packaging films // International Journal of Biological Macromolecules. 2022. Vol. 211. Pp. 218-229. DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.05.049.
20. Farhan A., Hani N. M. Characterization of edible packaging films based on semi-refined kappa-carrageenan plasticized with glycerol and sorbitol // Food Hydrocolloids. 2017. No. 64. Pp. 48-58. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.10.034.
21. Kim H.-J., Roy S., Rhim J.-W. Effects of various types of cellulose nanofibers on the physical properties of the CNF-based films // Journal of Environmental Chemical Engineering 2021. Vol. 9 (5). Article number 106043. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106043.
22. Студеникина Л. Н. Перспективы разработки биоразлагаемого композита на основе поливинилового спирта и микроцеллюлозы // Модели и технологии природообустройства (региональный аспект). 2019. № 2 (9). С. 31-35.
23. Дышлюк Л. С., Просеков А. Ю., Асякина Л. К. Изучение свойств биоразлагаемых пленок из природных полисахаридов // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9. № 4. C. 703-711. DOI:https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-4-703-711.
