jul 10, 2022 Biotechnologie

Slimme verpakking voor voedselbehoud

Deze verliezen doen zich voor tijdens de voedselketen in al zijn schakels. Volgens de FAO zijn er 28 procent nadelen op het productieniveau; 22 procent komt voor tijdens de behandeling en opslag, 17 procent in de markt en distributie, nog eens 28 op het niveau van de consument, onder andere aspecten.

Met slimme verpakkingen die vriendelijker zijn voor het ecosysteem, proberen de onderzoekers voedselverlies op een duurzame manier te verminderen, in een omgeving waar volgens de VN-omgeving 300 miljoen ton plastic afval per jaar wordt geproduceerd, wat overeenkomt met het gewicht van de gehele menselijke bevolking.

In een interview voor het Informatiebureau Conacyt leggen de specialisten deze innovatie, het belang en de duurzaamheid uit, naast het potentieel om voedselverlies en afval te bestrijden en zo min mogelijk schade aan het milieu toe te brengen.

Labyrint-effect
CIQA wetenschappers werken aan alternatieven om de levensduur van fruit, groenten en vlees te verlengen, met behulp van nanomaterialen.

“Het project bestaat uit de ontwikkeling van verpakkingen met nanodeeltjes die de verpakking slimme functies bieden (zoals de afgifte of adsorptie van de stof naar of uit voedsel, slimme etiketten die van kleur of vorm veranderen om specifieke informatie over de toestand van het voedsel te geven, of met kenmerken van barrière voor gassen en geuren, of met antimicrobiële eigenschappen, enz.). Afhankelijk van het type nanoartikel kan een grote verscheidenheid aan verpakkingen worden verkregen”, aldus Dr.Saúl Sánchez Valdés, projectcoördinator en onderzoeksprofessor bij de afdeling Plastic Transformation Processes bij CIQA.

Sánchez Valdés wees erop dat er verschillende soorten nanodeeltjes zijn die speciale kenmerken geven aan verpakkingen.

“Bijvoorbeeld, nanodeeltjes die de groei van micro-organismen, schimmels, bacteriën te controleren, en maken de verpakking langer duren, en de tijd op plank, het product is langer; nanodeeltjes die de passage van gassen te voorkomen, vertragen de passage van zuurstof en het voedsel wordt geoxideerd; andere nanodeeltjes die vertragen stap of verlaat het vocht, bij het toevoegen van een additief zoals een antioxidant om meer voedsel, onder anderen.”

Volgens specialisten vindt een belangrijk moment van voedselverlies plaats tijdens de levering van producenten aan de consument, dus het is belangrijk om de producten te bewaren totdat ze de consument bereiken via de verpakking.

“Er zijn verschillende soorten verpakkingen: de traditionele verpakking die bestaat uit een materiaal dat gewoon gaat dienen om het voedsel te vervoeren, soms wordt het een zeer eenvoudige bescherming tegen een klap aangeboden. Vervolgens is smart packaging bekend, advanced packaging valt in deze categorie, ze laten de verpakking om andere functionaliteit te geven aan het voedsel, bijvoorbeeld, dat het voedsel ademt. In het geval van sommige vruchten is het belangrijk om stoffen vrij te geven die tijdens het rijpingsproces worden gegenereerd om te voorkomen dat dit het afbraakproces begint”” verklaarde Dr.José Alberto Rodríguez González, senior technicus C in de afdeling Plastische transformatieprocessen van CIQA.

In sommige voedingsmiddelen is het belangrijk om te voorkomen dat zuurstof doordringt in het voedsel om de afbraak of afbraak proces te vertragen. Smart packaging heeft eigenschappen die het mogelijk maken om als barrière te fungeren, zodat sommige gassen het voedsel niet binnenkomen of verlaten of uit het voedsel om de verslechtering ervan te voorkomen. CIQA onderzoekers werken aan nanometrische materialen bekend als nanoclays, om gassen te blokkeren.

“Wanneer de nanoclays worden ondergebracht, hebben ze een bladachtige vorm, wanneer ze worden ondergebracht in een film, doen ze een effect dat bekend staat als ‘het labyrinteffect’. Deze (nanoclays) maken de gassen in plaats van een kleine afstand te moeten afleggen, dat is de dikte van de film, moeten ze ‘deze platen draaien’, waardoor hun pad langer wordt en de gasuitwisselingscapaciteit vermindert, ” zei Dr.Rodríguez González.

Samen met het effect van deze nanoclays ontwikkelen specialisten folies voor voedselverpakkingen met antimicrobiële eigenschappen om de bescherming van producten aan te vullen.

“De films worden bereid met zilveren nanodeeltjes en wanneer ze in contact komen met micro-organismen, met name bacteriën zoals E. coli, verminderen ze het vermogen om zich te vermenigvuldigen en bereiken ze het punt dat ze de bacteriën doden. Dit dient ons voor vlees verpakking, om het risico dat deze voedingsmiddelen kunnen worden besmet met bacteriën te verminderen “” zei Rodríguez González.

Momenteel wordt het project ontwikkeld op een pilotniveau waar tests kunnen worden gedaan om de efficiëntie van deze nanomaterialen en films voor productverpakkingen te kennen; daarnaast is het mogelijk om verschillende lagen met nanodeeltjes in de films op te nemen, afhankelijk van de behoeften van het project.

“Voor de bereiding van de films in het geval van antimicrobiële stoffen, wat wordt gedaan is dat de nanodeeltjes worden verspreid in het plastic of polymeer, en op zoek naar de beste dispersie voor hun effect te maximaliseren. Hierna gaat (het plastic) door de platte filmapparatuur, waarmee een film wordt verkregen zoals die we regelmatig in supermarkten zien, dat wil zeggen een transparante plastic film om het vlees in te wikkelen, maar de nanodeeltjes worden erin ondergedompeld en maken hun antimicrobiële werking, ” specificeerde Rodríguez González.

De wetenschappers verduidelijkten dat deze plastic Folies niet eetbaar zijn, maar de nanodeeltjes hebben ook geen invloed op het voedsel, omdat ze ‘gevangen’ raken in het plastic.

Biologisch afbreekbare materialen
Volgens het Ministerie van milieu en natuurlijke hulpbronnen (Semarnat), 90 procent van het afval drijvend in de zee is plastic materiaal van verschillende soorten, zoals polyethyleen (plastic zakken, frisdrankflessen en water) en polypropyleen (harde kunststoffen zoals kroonkurken en vistuig), die van invloed zijn op soorten en vervuilen zeeën, rivieren, enz. Deze gegevens wijzen op de grote hoeveelheid plastic die het milieu vervuilt, vandaar het belang van het genereren van geavanceerde kunststoffen met dezelfde voordelen als conventionele, maar milieuvriendelijker.

“In de afgelopen jaren is er veel faam in plastics over het gevaar van deze materialen, maar afgezien van het zien van hen als een slechte zaak, het is echt hoe we het gebruiken. Ik denk dat het heel belangrijk is dat mensen zich bewust worden van hoe ze een plastic goed gebruiken en dat het echt niet is dat ze slecht zijn, maar dat we ze verkeerd hebben gebruikt, het is een kwestie waar we ons een beetje moeten concentreren en andere kwesties zoals circulaire economie, recycling, enz. kan synergize, ” zei Dr. Carlos Espinoza González, onderzoeker bij de afdeling Advanced Materials en onderzoekscoördinator van CIQA.

Espinoza González voegde daaraan toe dat technologieën tegenwoordig worden gebruikt voor voedselverpakkingen, maar ook in het veld kunnen worden gebruikt als kasfolies, mulchen, diversifiëren van het gebruik van technologieën en deze op een duurzame manier ontwikkelen door te werken met verschillende soorten polymeren (kunststoffen).

“We hebben gewerkt met verschillende soorten polymeren, de meest gebruikte, zoals polyethyleen, zijn langzaam afbreekbaar. Echter, materialen met polymeren zoals PLA (polylactic acid) zijn ook ontwikkeld, die de mogelijkheid heeft om sneller dan traditionele polymeren degraderen. Er zijn al projecten gedaan met dit soort polymeren die we gebruiken. Het voordeel van deze polymeren is dat hun afbraaksnelheid meerdere malen hoger is dan traditionele, omdat ze afkomstig zijn van natuurlijke bronnen, zoals melkzuur, en micro-organismen kunnen gemakkelijker interageren met de materialen om te degraderen,” zei Rodríguez González.

Dr. Sánchez Valdés legde uit dat deze verpakkingen verschillende plastic materialen gebruiken voor hun bereiding, met name polylactic acid, met additieven op basis van chitosan uit garnalenschelp, zodat ze biologisch afbreekbaar zijn. Toen hij werd ondervraagd over de vervuiling die dit soort kunststoffen kan veroorzaken, gaf hij aan dat het probleem met deze materialen zou zijn als ze rivieren of zeeën zouden bereiken, waar ze ondanks hun biologisch afbreekbare eigenschappen zouden beïnvloeden.

“Het probleem is dat het rivieren, zeeën en oceanen bereikt, hoewel ze biologisch afbreekbaar zijn, omdat ze voedingsstoffen in hun afval dragen en, door veel voedingsstoffen op de zeebodem te verzamelen, de groei van schadelijke algen zoals lelie en sargassum bevorderen,” benadrukte hij.

Tot nu toe hebben de onderzoekers pilot tests uitgevoerd met vlees en sommige vruchten zoals chabacano; in aanvulling op de samenwerking met de bakkerij-industrie en de medische sector. Voorlopige resultaten toonden aan dat deze biologisch afbreekbare verpakkingen van plastic folies met nanodeeltjes de houdbaarheid van deze voedingsmiddelen gemiddeld met ten minste 50 procent verlengen.

“Het idee is om te proberen om dit naar een commercieel niveau te brengen, de films te ontwikkelen met een bedrijf en we werken aan andere lijnen van het project die gerelateerd zijn, zoals gecontroleerde afgifte van stoffen voor insecticiden of afgifte van chemicaliën om planten te beschermen,” voegde Rodríguez González toe.

De onderzoekers benadrukten dat ze dit soort projecten zullen blijven ontwikkelen en hopen dat wetenschappers van de volgende generaties zullen blijven werken aan de voedselkwestie.

Geef een antwoord