تغليف الطعام الذكي والمستدام يحافظ على الميكروبات الضارة في مكانها – ScienceDaily

قام فريق من العلماء من جامعة نانيانغ التكنولوجية ، سنغافورة (NTU Singapore) وكلية Harvard TH Chan of Public Health ، الولايات المتحدة ، بتطوير مادة تغليف أغذية “ذكية” قابلة للتحلل البيولوجي ومستدامة وتقتل الميكروبات التي تضر بالبشر. كما يمكن أن يطيل العمر الافتراضي للفاكهة الطازجة لمدة يومين إلى ثلاثة أيام.

يتم تصنيع عبوات الطعام المقاومة للماء من نوع من بروتين الذرة يسمى الزين والنشا وغيرها من البوليمرات الحيوية المشتقة بشكل طبيعي ، والتي يتم غمرها بمزيج من المركبات الطبيعية المضادة للميكروبات. وتشمل هذه الزيوت من الزعتر ، وهو عشب شائع يستخدم في الطهي ، وحمض الستريك الذي يوجد عادة في الحمضيات.

في التجارب المعملية ، عند التعرض لزيادة الرطوبة أو الإنزيمات من البكتيريا الضارة ، تبين أن الألياف الموجودة في العبوة تطلق مركبات طبيعية مضادة للميكروبات ، مما يؤدي إلى قتل البكتيريا الخطيرة الشائعة التي تلوث الطعام ، مثل كولاي وليستريا ، وكذلك الفطريات.

تم تصميم العبوة لإطلاق الكميات الضئيلة الضرورية من المركبات المضادة للميكروبات فقط استجابة لوجود رطوبة إضافية أو بكتيريا. هذا يضمن أن العبوة يمكن أن تتحمل العديد من التعرضات ، وتستمر لعدة أشهر.

نظرًا لأن المركبات تكافح أي بكتيريا تنمو على سطح العبوة وكذلك على المنتج الغذائي نفسه ، فمن الممكن استخدامها لمجموعة كبيرة ومتنوعة من المنتجات ، بما في ذلك الأطعمة الجاهزة للأكل واللحوم النيئة والفواكه ، والخضروات.

في إحدى التجارب ، بقيت الفراولة التي تم تغليفها في العبوة طازجة لمدة سبعة أيام قبل تطوير العفن ، مقارنةً بالنظائر التي تم حفظها في علب بلاستيكية للفواكه ، والتي بقيت طازجة لمدة أربعة أيام فقط.

الاختراع هو نتاج تعاون من قبل علماء من NTU-Harvard TH Chan School of Public Health مبادرة لتقنية النانو المستدامة (NTU-Harvard SusNano) ، والتي تجمع باحثين من NTU و Harvard Chan School للعمل على أحدث التطبيقات في الزراعة و الغذاء ، مع التركيز على تطوير مواد نانوية غير سامة وآمنة بيئياً.

يعد تطوير هذه المواد المتطورة لتغليف المواد الغذائية جزءًا من جهود الجامعة لتعزيز حلول تكنولوجيا الأغذية المستدامة ، والتي تتماشى مع الخطة الاستراتيجية NTU 2025 ، والتي تهدف إلى تطوير حلول مستدامة لمواجهة بعض التحديات الكبرى الملحة للإنسانية.

قالت البروفيسورة ماري تشان ، مديرة مركز الهندسة الحيوية لمضادات الميكروبات في جامعة NTU ، والتي شاركت في قيادة المشروع: “سيكون هذا الاختراع بمثابة خيار أفضل للتغليف في صناعة المواد الغذائية ، حيث أظهر خصائص فائقة لمضادات الميكروبات في مكافحة عدد لا يحصى من الأطعمة. – البكتيريا والفطريات ذات الصلة التي يمكن أن تكون ضارة بالإنسان.يمكن وضع العبوة على منتجات مختلفة مثل الأسماك واللحوم والخضروات والفواكه.الإطلاق الذكي لمضادات الميكروبات فقط عند وجود البكتيريا أو الرطوبة العالية ، يوفر الحماية فقط عند الحاجة وبالتالي التقليل من استخدام المواد الكيميائية والحفاظ على التركيب الطبيعي للأغذية المعبأة “.

قال البروفيسور فيليب ديموكريتو ، الأستاذ المساعد للصحة البيئية في مدرسة هارفارد تشان ، وهو أيضًا مدير مركز تكنولوجيا النانو والسموم النانوية والمدير المشارك لمبادرة NTU-Harvard بشأن تقنية النانو المستدامة ، والذي شارك في قيادة الدراسة: “سلامة الأغذية والنفايات أصبحت تحديًا اجتماعيًا كبيرًا في عصرنا مع تأثير هائل على الصحة العامة والاقتصاد مما يضر بالأمن الغذائي. ومن أكثر الطرق فعالية لتعزيز سلامة الأغذية وتقليل التلف والهدر تطوير مواد تغليف أغذية غير سامة وقابلة للتحلل الحيوي. في هذا في الدراسة ، استخدمنا مركبات مشتقة من الطبيعة بما في ذلك البوليمرات الحيوية والمذيبات غير السامة ومضادات الميكروبات المستوحاة من الطبيعة وتطوير أنظمة قابلة للتطوير لتركيب مواد ذكية مضادة للميكروبات يمكن استخدامها ليس فقط لتعزيز سلامة الأغذية وجودتها ولكن أيضًا للقضاء على الضرر الذي يلحق بـ البيئة والصحة وتقليل استخدام المواد البلاستيكية غير القابلة للتحلل الحيوي على المستوى العالمي وتعزيز نظام الأغذية الزراعية المستدامة آنسة.”

قال السيد بيتر باربر ، الرئيس التنفيذي لشركة ComCrop ، وهي شركة سنغافورية رائدة في الزراعة الحضرية على الأسطح ، في تقديم تقييم مستقل للعمل الذي قام به فريق البحث في جامعة NTU: “إن مواد تغليف المواد الغذائية NTU-Harvard Chan School ستكون بمثابة حل مستدام الشركات مثلنا التي ترغب في تقليل استخدام البلاستيك وتبني بدائل صديقة للبيئة. نظرًا لأن ComCrop تتطلع إلى تكثيف المنتج لتعزيز قدرات إنتاج الغذاء في سنغافورة ، فإن حجم العبوات التي نحتاجها سيزداد في المزامنة والتحول إلى مادة مثل هذا من شأنه أن يساعدنا في مضاعفة التأثير.خصائص الغلاف المضادة للميكروبات ، والتي يمكن أن تطيل العمر الافتراضي لخضرواتنا ، ستفيدنا بشكل جيد. تحمل مواد التعبئة والتغليف وعدًا للصناعة ، ونتطلع إلى معرفة المزيد عن التغليف و ربما نتبناه لاستخدامنا يومًا ما “.

تم نشر نتائج الدراسة في المجلة الأكاديمية المحكمة المواد التطبيقية وواجهات ACSفي اكتوبر.

التقليل من نفايات التغليف

تعد صناعة التعبئة والتغليف المستهلك الأكبر والأكثر نموًا للبلاستيك الاصطناعي المشتق من الوقود الأحفوري ، حيث يمثل بلاستيك تغليف المواد الغذائية الجزء الأكبر من النفايات البلاستيكية التي تلوث البيئة.

في سنغافورة ، يعد التغليف مصدرًا رئيسيًا للقمامة ، حيث تُظهر بيانات من وكالة البيئة الوطنية في سنغافورة أنه من بين 1.76 مليون طن من النفايات التي تم التخلص منها عن طريق المصادر المحلية في عام 2018 ، كان ثلثها عبارة عن نفايات تغليف ، وأكثر من نصفها ( 55 في المائة) من البلاستيك.

يمكن أن تعمل مادة عبوات الطعام الذكية ، عند زيادتها ، كبديل لتقليل كمية النفايات البلاستيكية ، لأنها قابلة للتحلل. يتم إنتاج مكونه الرئيسي ، الزين ، أيضًا من دقيق الذرة الغلوتين ، وهو نفايات ناتجة عن استخدام نشا الذرة أو الزيوت لإنتاج الإيثانول.

يتم إنتاج مواد تغليف المواد الغذائية عن طريق الغزل الكهربائي[1] الزين ، المركبات المضادة للميكروبات مع السليلوز ، نشا البوليمر الطبيعي الذي يشكل جدران الخلايا النباتية ، وحمض الخليك ، الذي يوجد عادة في الخل.

وأضافت البروفيسور ماري تشان: “إن تغليف المواد الغذائية المستدام والقابل للتحلل الحيوي ، والذي يحتوي على تقنية مدمجة لإبقاء البكتيريا والفطريات في مكانه ، له أهمية كبيرة في صناعة المواد الغذائية. ويمكن أن يكون بمثابة بديل صديق للبيئة للبوليمرات القائمة على البترول المستخدمة في تغليف المواد الغذائية التجارية ، مثل البلاستيك ، التي لها تأثير بيئي سلبي كبير “.

وأضاف البروفيسور ديموكريتو: “نظرًا لعولمة الإمدادات الغذائية وتحول الموقف نحو أسلوب حياة أكثر صحة وتغليف أغذية صديق للبيئة ، هناك حاجة لتطوير مواد قابلة للتحلل بيولوجيًا وغير سامة وذكية / سريعة الاستجابة لتعزيز سلامة الأغذية وجودتها. ستلبي منصات التوليف القابلة للتطوير لتطوير مواد تغليف المواد الغذائية التي تتكون من البوليمرات الحيوية المشتقة من الطبيعة ، والبوليمرات الحيوية القابلة للتحلل ومضادات الميكروبات المستوحاة من الطبيعة ، إلى جانب المحفزات المحفزة ، الاحتياجات المجتمعية الناشئة للحد من هدر الطعام وتعزيز سلامة الأغذية وجودتها “.

يأمل فريق الباحثين في NTU و Harvard Chan School في توسيع نطاق تقنيتهم ​​مع شريك صناعي ، بهدف التسويق في غضون السنوات القليلة المقبلة.

كما أنهم يعملون حاليًا على تطوير تقنيات أخرى لتطوير مواد تغليف أغذية ذكية تعتمد على البوليمر الحيوي لتعزيز سلامة الأغذية وجودتها.

[1] الغزل الكهربائي هو طريقة صناعية لإنتاج الألياف باستخدام القوة الكهربائية لسحب الخيوط المشحونة من محاليل البوليمر في الأنابيب.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.