Пищевая упаковка должна защищать продукты от порчи — чем дольше, тем лучше. А ещё желательно, чтобы её можно было утилизировать без вреда для окружающей среды. Если с защитой современные упаковочные материалы справляются хорошо, то с утилизацией — не очень: почти нет таких, которые были бы одновременно и дёшевы, и экологичны.
Удачным решением может стать пищевая плёнка, разработанная сотрудниками Института элементоорганических соединений им. А. Н. Несмеянова РАН и Московского физико-технического института вместе с коллегами из Научно-исследовательского института по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе, НОЦ «Композиты России» Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана и Университета «Сириус». Плёнка сделана из модифицированной целлюлозы (гидроксипропилметилцеллюлозы) и κ-каррагинана — полисахарида, получаемого из красных морских водорослей. Оба полимера широко используются в пищевой промышленности в качестве загустителей и влагоудерживающих агентов. В матрицу из модифицированной целлюлозы и каррагинана исследователи вводили эфирное масло чайного дерева. Пищевые продукты портятся из-за микробов и окислительных реакций — масло чайного дерева может защитить их от того и от другого благодаря своим антимикробным и антиоксидантным свойствам. Правда, само по себе масло плохо сочетается с полимерными материалами. Однако его можно упаковать в наноконтейнеры, которые не дадут ему быстро улетучиться или разрушиться. В качестве наноупаковки для капелек масла использовали биосовместимое металлоорганическое соединение MIL-100(Fe). Это пористый кристаллический материал, синтезируемый из солей железа и тримезиновой кислоты; железные узлы в нём соединены органическими перемычками-линкерами.
Масло чайного дерева вводили в MIL-100(Fe) под ваку- умом при температуре 85°C, а затем MIL-100(Fe) с маслом в разном количестве внедряли в полимерную матрицу. У полученных плёнок оценивали механическую прочность, паропроницаемость, прозрачность и антибактериальные свойства. Лучшие результаты показали образцы, в которых концентрация наночастиц не превышала 2% от массы. Плёнки обладали антибактериальной активностью, а также блокировали ультрафиолетовое излучение, которое приводит к ускоренной порче продуктов. Кроме того, разработанные материалы демонстрировали хорошую износостойкость, прочность и влагонепроницаемость. С настоящими продуктами новую плёнку не испытывали, но эти эксперименты, надо думать, запланированы. Можно рассчитывать, что продукты под такой плёнкой будут храниться даже дольше, чем в других упаковках: медленно высвобождаясь из наноконтейнеров, масло чайного дерева должно подавлять рост микробов и тормозить нежелательные химические процессы. Вряд ли стоит особенно беспокоиться насчёт того, что из-за масла может измениться запах и вкус продуктов: масла в плёнке не настолько много, чтобы вкусовые рецепторы могли его почувствовать (хотя хорошо бы провести специальное исследование).
Отдельный плюс нового материала — его экологичность. Ни MIL-100(Fe), ни целлюлоза, пусть и модифицированная, ни полимер из водорослей не опасны для живых организмов, а отслужившую плёнку можно легко переработать — в этом её выгодное отличие от синтетических пластмасс. Правда, полиэтилен всё равно остаётся пока дешевле любых альтернатив, однако создатели новой плёнки надеются, что в обозримом будущем стоимость их материала станет достаточно низкой для практического применения.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале «Nanomaterials».
По информации пресс-службы РНФ.
