Влияние поливинилового спирта и карбоксиметилцеллюлозы на технологические свойства рыбных желатиновых пленок

Dec 12, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 10497 (2022) Цитировать эту статью

1439 Доступов

3 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Целью данной работы была разработка биоразлагаемых пленок путем смешивания желатина/карбоксиметилцеллюлозы (ФГ/КМЦ) и желатина/поливинилового спирта (ФГ/ПВС) и оценка влияния добавления этих полимеров на свойства пленок из рыбьего желатина. Пленки ФГ/КМЦ и ФГ/ПВС были изготовлены в пропорциях 90/10, 80/20 и 70/30 и охарактеризовали их физические, химические и функциональные свойства. Добавление КМЦ и ПВС улучшило механическую прочность, барьерные свойства и растворимость в воде желатиновых пленок. Пленки FG/CMC показали большую прочность на разрыв и большую растворимость, чем FG/PVOH. Максимальная концентрация КМЦ способствовала наибольшему механическому сопротивлению, тогда как самое высокое содержание ПВС давало пленку с наименьшей растворимостью. Предложенные системы смешивания оказались достаточными для улучшения свойств рыбных желатиновых пленок и имеют потенциал для применения в упаковочном секторе.

Новые технологии и требования современного мира, а также большое потребление обработанных пищевых продуктов, требующих упаковки (первичной, вторичной и третичной), привели к увеличению образования твердых отходов, которые сохраняются на протяжении сотен и/или тысяч лет в окружающей среде, вызывая экологический кризис, а также экономические и социальные проблемы1. Учитывая это, растет беспокойство по поводу судьбы пластиковой упаковки, полученной из нефти, из-за серьезных экологических проблем и экологических рисков, которые уже наблюдаются2,3.

Упаковки из биоразлагаемой пленки представляют собой тонкие слои, ранее сформированные в виде пластиковых пленок, которые обычно производятся методом литья или экструзии и используются для упаковки пищевых продуктов4. Биоразлагаемые пленки, изготовленные из биополимеров, играют важную роль в снижении воздействия на окружающую среду, вызванного утилизацией небиоразлагаемых остатков пластика5, поскольку они представляют собой потенциал для сокращения или замены пластиков на основе нефти. Такие пленки на биологической основе должны выполнять все необходимые функции сдерживания, защиты, сохранения и информирования экономичным и экологически безопасным способом6.

В качестве альтернативы пленкам, изготовленным из традиционных материалов, было проведено множество исследований с использованием биоразлагаемых, нетоксичных, биосовместимых и возобновляемых источников для создания пленок, не загрязняющих окружающую среду7. Среди этих источников желатин, животный белок, образующийся в результате частичного гидролиза коллагена8, выделяется как многообещающее сырье для разработки биоразлагаемой пищевой упаковки благодаря превосходным характеристикам, таким как образование пленок, а также свето- и кислородонепроницаемость9.

Рыбий желатин, извлеченный из остатков переработки, таких как кости и шкуры, является потенциальной альтернативой млекопитающим из-за социально-культурных и медицинских аспектов, связанных с получением источников из крупного рогатого скота и свинины10. Кроме того, использование отходов для разработки биоразлагаемых пленок имеет важные преимущества для рыбной промышленности и окружающей среды11. Хотя желатиновые пленки обладают подходящими характеристиками для изготовления пленок12, гидрофильная природа этого материала может ограничивать его использование13. Желатиновые пленки имеют меньшую механическую прочность и низкую водостойкость по сравнению с обычными пластиками, что является одним из основных недостатков их использования в качестве упаковочного материала.

Проводится много исследований с целью улучшения функциональных свойств этих пленок11, в том числе смешивание с другими полимерами является альтернативой повышению эффективности свойств желатиновых пленок. Смесь полимеров, таких как белки/полисахариды и/или синтетические/природные полимеры, позволяет получать композитные пленки, в результате чего получаются материалы с лучшими свойствами, чем чистые компоненты. Физические и химические свойства пленок можно улучшить, что позволяет использовать их в многочисленных целях, что приводит к хорошим характеристикам конечного продукта6.