تطوير فيلم قابل للتحلل البيولوجي على أساس الشيتوزان ، المخصب بزيت الزعتر والمواد الإضافية

شكرا لك على زيارة nature.com. إصدار المتصفح الذي تستخدمه له دعم محدود CSS. للحصول على أفضل تجربة ، نوصي باستخدام متصفح محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer). في غضون ذلك ، لضمان الدعم المستمر ، سنقدم الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
في هذه الدراسة ، تم تطوير أفلام قابلة للتحلل على أساس شيتوزان (CH) المخصب بزيت الزعتر الأساسي (TEO) مع مختلف الإضافات بما في ذلك أكسيد الزنك (ZNO) ، البولي إيثيلين جليكول (PEG) ، نانوكلي (NC) والكالسيوم. كلوريد (CACL2) وتوصيف جودة اللفت بعد الحصاد عند تبريده. تظهر النتائج أن دمج ZnO/PEG/NC/CACL2 في الأفلام القائمة على CH يقلل بشكل كبير من معدل انتقال بخار الماء ، ويزيد من قوة الشد ، وهو قابل للذوبان في الماء وقابل للتحلل في الطبيعة. بالإضافة إلى ذلك ، كانت الأفلام المستندة إلى CH-TEO جنبًا إلى جنب مع ZnO/PEG/NC/CACL2 فعالة بشكل كبير في الحد من فقدان الوزن الفسيولوجي ، والحفاظ على المواد الصلبة القابلة للذوبان الكلية ، والحموضة القابلة للمعايرة ، والحفاظ على محتوى الكلوروفيل ، وأظهر انخفاضًا في نمو الميكروبات. ، يتم الحفاظ على المظهر والصفات العضوية للملفوف لمدة 24 يومًا مقارنةً بـ LDPE وغيرها من الأفلام القابلة للتحلل. تظهر نتائجنا أن الأفلام المستندة إلى CH المخصب مع TEO والإضافات مثل ZnO/CACL2/NC/PEG هي بديل مستدام ، صديق للبيئة ، وفعال للحفاظ على مدة صلاحية الملفوف عند تبريدها.
تم استخدام مواد التعبئة البوليمرية الاصطناعية المستمدة من النفط منذ فترة طويلة في صناعة الأغذية لضمان جودة وسلامة مختلف المنتجات الغذائية. تتضح مزايا هذه المواد التقليدية بسبب سهولة الإنتاج والتكلفة المنخفضة وخصائص الحاجز الممتازة. ومع ذلك ، فإن الاستخدام الهائل والتخلص من هذه المواد غير القابلة للتحلل سيؤدي حتماً إلى تفاقم أزمة تلوث بيئي خطيرة بشكل متزايد. في هذه الحالة ، كان تطوير مواد التغليف الطبيعية للحماية البيئية سريعًا في السنوات الأخيرة. هذه الأفلام الجديدة غير سامة ، قابلة للتحلل ، مستدامة وتوافق حيوي. بالإضافة إلى كونها غير سامة وتوافق حيوياً ، يمكن أن تحمل هذه الأفلام المستندة إلى البوليمرات الحيوية الطبيعية مضادات الأكسدة ، وبالتالي لا تسبب أي تلوث غذائي طبيعي ، بما في ذلك ترشيح الإضافات مثل الفثالات. لذلك ، يمكن استخدام هذه الركائز كبديل قابل للتطبيق للبلاستيك التقليدي القائم على البترول لأنها لديها وظائف مماثلة في عبوات الغذاء 3. اليوم ، تم تطوير البوليمرات الحيوية المستمدة من البروتينات والدهون والسكريات الناجحة ، والتي تعد سلسلة من مواد التغليف الجديدة الصديقة للبيئة. يستخدم الشيتوزان (CH) على نطاق واسع في تغليف المواد الغذائية ، بما في ذلك السكريات مثل السليلوز والنشا ، نظرًا لقدرته السهلة على تكوين الأفلام ، وقابلية التحلل الحيوي ، وتحسين الأكسجين وبخار الماء ، وفئة قوة ميكانيكية جيدة من الجزيئات الطبيعية الشائعة. ، 5. ومع ذلك ، فإن الإمكانات المنخفضة المضادة للأكسدة والمضادة للبكتيريا لأفلام CH ، والتي هي معايير رئيسية لأفلام تغليف المواد الغذائية النشطة ، تحد من إمكاناتها 6 ، لذلك تم دمج جزيئات إضافية في أفلام CH لإنشاء أنواع جديدة ذات قابلية للتطبيق المناسبة.
يمكن دمج الزيوت الأساسية المستمدة من النباتات في أفلام البوليمرات الحيوية ويمكن أن تنقل خصائص مضادة للأكسدة أو مضادة للبكتيريا لأنظمة التغليف ، وهو أمر مفيد لتمديد عمر الأطعمة. يعتبر زيت الزعتر الأساسي هو الزيت الأساسي الأكثر درسًا واستخدامه بسبب خصائصه المضادة للبكتيريا ومضادة الالتهابات ومضادة للفطريات. وفقًا لتكوين الزيت الأساسي ، تم تحديد الأنماط الكيميائية للوحزات المختلفة ، بما في ذلك Thymol (23-60 ٪) ، P-Cymol (8-44 ٪) ، غاما تيربينيين (18-50 ٪) ، لينولول (3-4 ٪). ٪) و Carvacrol (2-8 ٪) 9 ، ومع ذلك ، فإن Thymol له أقوى تأثير مضاد للبكتيريا بسبب محتوى الفينولات في IT10. لسوء الحظ ، فإن إدراج الزيوت الأساسية للنبات أو مكوناتها النشطة في مصفوفات البوليمر الحيوي يقلل بشكل كبير من القوة الميكانيكية للأفلام الحيوية التي تم الحصول عليها 11،12. هذا يعني أن مواد التعبئة والتغليف والأفلام البلاستيكية التي تحتوي على الزيوت الأساسية النباتية يجب أن تتعرض لعلاج تصلب إضافي لتحسين الخصائص الميكانيكية لتغليفهم الغذائي.