Forskere udvikler antimikrobiel, plantebaseret madpakke designet til at erstatte plastik

Med sigte på at producere miljøvenlige alternativer til plastemballage og -beholdere har en Rutgers-forsker udviklet en biologisk nedbrydelig, plantebaseret belægning, der kan sprøjtes på fødevarer og beskytter mod patogene og ødelæggende mikroorganismer og transportskader.

Den skalerbare proces kan potentielt reducere den negative miljøpåvirkning af plastemballage til fødevarer samt beskytte menneskers sundhed.

"Vi vidste, at vi skulle af med den petroleumsbaserede fødevareemballage, der er derude, og erstatte den med noget mere bæredygtigt, biologisk nedbrydeligt og ikke-giftigt," sagde Philip Demokritou, direktør for Nanoscience and Advanced Materials Research Center, og Henry Rutgers. Lærer i Nanoscience og Environmental Bioengineering ved Rutgers School of Public Health og Environmental and Occupational Health Sciences Institute. "Og vi spurgte samtidig os selv:'Kan vi designe fødevareemballage med en funktionalitet, der forlænger holdbarheden og reducerer madspild og samtidig øger fødevaresikkerheden?'''

Demokritou tilføjede:"Og det, vi er kommet frem til, er en skalerbar teknologi, som gør os i stand til at omdanne biopolymerer, som kan udvindes som en del af en cirkulær økonomi fra madspild, til smarte fibre, der kan pakke mad direkte ind. Dette er en del af ny generation, 'smart' og 'grøn' fødevareemballage."

Forskningen blev udført i samarbejde med forskere ved Harvard University og finansieret af Harvard-Nanyang Technological University/Singapore Sustainable Nanotechnology Initiative.

Deres artikel, offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Food , beskriver den nye form for emballeringsteknologi, der anvender de polysaccharid/biopolymer-baserede fibre. Ligesom vævene støbt af Marvel tegneseriefiguren Spider-Man, kan det snorlige materiale spindes fra en varmeanordning, der ligner en hårtørrer, og "krympes" over fødevarer af forskellige former og størrelser, såsom en avocado eller en mørbrad bøf. Det resulterende materiale, der omslutter fødevareprodukter, er robust nok til at beskytte blå mærker og indeholder antimikrobielle midler til at bekæmpe fordærv og patogene mikroorganismer såsom E. coli og listeria.

Forskningspapiret indeholder en beskrivelse af teknologien kaldet fokuseret roterende jet-spinning, en proces, hvorved biopolymeren fremstilles, og kvantitative vurderinger, der viser, at belægningen forlængede holdbarheden af ​​avocadoer med 50 procent. Belægningen kan skylles af med vand og nedbrydes i jord inden for tre dage, ifølge undersøgelsen.

Den nye emballage er rettet mod et alvorligt miljøproblem:spredningen af ​​petroleumsbaserede plastprodukter i affaldsstrømmen. Bestræbelser på at begrænse brugen af ​​plastik, såsom lovgivning i stater som New Jersey for at eliminere distribution af plastikposer i dagligvarebutikker, kan hjælpe, sagde Demokritou. Men han ville gerne gøre mere.

"Jeg er ikke imod plastik," sagde Demokritou. "Jeg er imod petroleumsbaseret plast, som vi bliver ved med at smide derud, fordi kun en lille del af dem kan genbruges. I løbet af de sidste 50 til 60 år, i løbet af plastens tidsalder, har vi placeret 6 milliarder tons plastik affald til vores miljø. De er derude og nedbrydes langsomt. Og disse små fragmenter kommer ind i det vand, vi drikker, den mad, vi spiser, og den luft, vi indånder."

Stigende beviser fra Demokritous forskerhold og andre peger på potentielle sundhedsmæssige konsekvenser.

Papiret beskriver, hvordan de nye fibre, der indkapsler maden, er blandet med naturligt forekommende antimikrobielle ingredienser - timianolie, citronsyre og nisin. Forskere i Demokritou-forskerholdet kan programmere sådanne smarte materialer til at fungere som sensorer, aktivere og ødelægge bakteriestammer for at sikre, at maden kommer ubesmittet frem. Dette vil imødegå voksende bekymring over fødevarebårne sygdomme samt sænke forekomsten af ​​fødevarefordærvelse, sagde Demokritou.

Forskere ved Harvard University, som udførte forskningen, omfatter Kevin Kit Parker, Huibin Chang, Luke Macqueen, Michael Peters og John Zimmerman fra Disease Biophysics Group, John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences; og Jie Xu, Zeynep Aytac og Tao Xu fra Center for Nanoteknologi og Nanotoksikologi, Department of Environmental Health, Harvard T. H. Chan School of Public Health. + Udforsk yderligere

Bæredygtig fødevareemballage, der holder skadelige mikrober på afstand