Bioaktivní obalový materiál na bázi hydrogelu pro agro produkty

Abstract

Obalové materiály na bázi ropy zvyšují celosvětovou uhlíkovou stopu díky své biologické nerozložitelnosti. Jejich nadměrné používání a nesprávná likvidace navíc škodí vodním i suchozemským živočichům a obecně životnímu prostředí. Podle Evropského parlamentu by mělo být používání plastů na jedno použití do roku 2022 nahrazeno biologicky rozložitelným obalovým materiálem, a to zejména u potravinářských obalů. Alternativou k biologicky nerozložitelným obalovým materiálům jsou bio-hydrogely, které navíc mají také schopnost prodloužit skladovatelnost produktu. Předložená disertační práce je zaměřena na produkci bakteriální celulózy (BC) z odpadní jablečné šťávy a její využití k vývoji nové biologicky rozložitelné hydrogelové fólie na bázi PVP-CMC-BC-GG s přídavky éterického oleje a antokyaninu. Pro hodnocení hydrogelové fólie byly použity metody SEM, FTIR, XRD, TGA, DMA, testy na změny zbarvení, mechanická a biodegradační analýza. Testovací přístroj Instron byl použit pro měření Youngova modulu, prodloužení při přetržení a pevnosti fólie v tahu, fyzikálně-chemická analýza nového obalového materiálu pak byla provedena pomocí FTIR a XRD. Metoda SEM umožnila znázornit strukturální orientaci fólie a pomocí TGA byla zjištěna tepelná stabilita materiálů. Důležitým kritériem pro hodnocení potravinářských obalových materiálů jsou bariérové vlastnosti. Proto byla, podle protokolů ASTM, stanovena propustnost kyslíku a rychlost propouštění vodních par. Analýza čerstvosti potravin (bobulí hroznového vína a sýru) zabalených do hydrogelového obalu byla hodnocena vizuálně za běžných laboratorních podmínek v různých časových intervalech. Bylo zjištěno, že obaly na bázi PVP-CMC-BC-GG mají lepší bariérové a mechanické vlastnosti ve srovnání s běžně používanými potravinářskými obaly. Metoda SEM ukázala, že porozita hydrogelového obalu zůstala nezměněna po celou dobu hodnocení. Vhodnost jeho použití podporuje také prodloužení trvanlivosti bobulí hroznového vína a vzorků sýru v něm balených. Přidání éterického oleje do těchto fólií mělo za následek vznik inhibičních zón, tj. antimikrobiální vlastnosti proti řadě mikrobů znehodnocujících potraviny. Přídavkem antokyaninu do PVP-CMC-BC-GG vznikly fólie citlivé na pH, které detekují znehodnocení potravin v důsledku změn pH. Nově vyvinutá hydrogelová fólie degraduje z 80% v kompostu za 30 dní a úplné degradace je dosaženo za 60 dní. Z výsledků práce je tedy možno vyvodit závěr, že hydrofilní fólie PVP-CMC-BC-GG hydrogelu mohou být vhodným řešením pro budoucí rozložitelné potravinové obaly.