Российские учёные создают биоразлагаемую плёнку

Композитную плёнку для упаковки продуктов на основе растительных полимеров создали учёные Института элементоорганических соединений РАН им. А.Н. Несмеянова. Она может защитить пищу от бактерий, влаги и ультрафиолетового излучения, что в сумме позволяет продлить срок хранения продуктов и предотвратить их раннюю порчу. За основу учёные использовали в своей разработке эфирное масло чайного дерева, обладающее антиоксидантными и антимикробными свойствами. Как раз благодаря контролируемому выделению плёнкой антиоксидантов и повышению безопасности продуктов за счёт антибактериальных и других аналогичных веществ, увеличивается срок хранения в неблагоприятных условиях.

Одна из сложностей состоит в том, что некоторые компоненты эфирного масла несовместимы с компонентами плёнки. Однако учёные придумали способ их совмещения. Специалисты предложили «завернуть» микрочастицы масла чайного дерева в наноконтейнеры, которые смогут защитить их от улетучивания и разрушения. Разработчики при температуре 85 °С  и в условиях вакуума включили активные компоненты масла чайного дерева в состав металлоорганического каркаса MIL-100(Fe), получаемого из солей железа и органической кислоты. 

«Подобные разработки в мире ведутся уже несколько лет, – рассказал нашему изданию руководитель проекта, заведующий кафедрой химической физики функциональных материалов МФТИ Валентин Новиков, – как с точки зрения биоразлагаемых пленок на основе природных гидроколлоидов, так и с точки зрения использования эфирных масел в качестве противомикробных или антиоксидантных добавок. Новизна нашего предложения связана была скорее с предложенным нами способом использования металлорганических каркасов в виде наноконтейнеров для активного наполнителя. Мы такими материалами занимались некоторое время для других применений (катализ, разделение газов), и хотелось найти им именно пищевое применение, поскольку у меня есть большой интерес к химии еды».

Полученные композитные материалы учёные проверили на прочность, а также изучили их свойства в опытах на культурах микробов. Результаты показали, что самые высокие результаты имеют те образцы, где концентрация наночастиц не превышает 2% от массы. Более высокое содержание наночастиц приводило к появлению шероховатостей. 

Валентин Новиков также рассказал, что время разложения зависит от точного состава, некоторые во влажной среде могут расползаться уже за несколько дней и даже быстрей. Поэтому перед учёными стоит обратная задача – повысить долговременную стабильность материала, особенно в присутствии влажных продуктов. Для этого разработчики планируют вводить в состав плёнок специальные сшивающие агенты. Этим они собираются довести время сохранения плёнкой барьерных и защитных свойств до нескольких месяцев, а время разложения в природе – до нескольких лет. Работ по оптимизации характеристик предстоит ещё много, однако на сегодняшний день исследователи удовлетворены полученным результатом. 

Фото: Предоставлено пресс-службой Российского научного фонда