Упаковку для пищевой промышленности, которая обладает бактерицидными и антигрибковыми свойствами, создали ученые СКФУ. По их словам, это стало возможно благодаря новому способу синтеза наночастиц оксида меди. Эта разработка позволит добиться увеличения срока хранения продуктов. Результаты исследования опубликованы в Scientific Reports.
Оксид меди (СuO) — это полупроводник, который обладает рядом полезных свойств: высокотемпературной сверхпроводимостью, спиновой динамикой и корреляционными эффектами.
Синтезированные и модифицированные разными способами наночастицы CuO широко применяются в различных отраслях науки и техники, включая медицину, электронику, сельское хозяйство и солнечную энергетику, объяснил доцент кафедры физики и технологии наноструктур и материалов Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) Андрей Блинов.
Исследователи предложили новый метод синтеза стабилизированных частиц оксида меди, который делает возможным их использование в пищевой промышленности. Сейчас такие наночастицы входят в состав полимерной композиции упаковочного материала. В дальнейшем предполагается использовать их для производства нового типа упаковки.
Наночастицы обладают высокими бактерицидными и некоторыми антигрибковыми свойствами. При подборе подходящей формы и дисперсности, они создают между продуктом питания и внешней средой барьер против влаги, движения газов и растворенных материалов, а также защиту от механических повреждений.
“Важным аспектом в создании пищевых упаковок с нанокомпозициями является стабилизация наночастиц. От метода синтеза зависит бактерицидное действие и возможность миграции наночастиц в продукт. При высокой стабильности миграция будет минимизирована, что гарантирует отсутствие токсичности упаковочного материала”, — объяснил старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории пищевой и промышленной биотехнологии СКФУ Андрей Нагдалян.
Для демонстрации потенциала применения таких наночастиц в пищевой промышленности ученые совместно с лабораторией экспериментальной иммуноморфологии, иммунопатологии и иммунобиотехнологии медико-биологического факультета создали образцы упаковочного материала. Новые пленки получены на основе стандартной метилцеллюлозной пищевой упаковки, модифицированной частицами CuO в различной концентрации.
Под пленку поместили образцы томатов, клубники и сыра и провели ускоренный тест по изучению сроков хранения с целью их увеличения.
Ученые рассказали, что клубника и томаты в модифицированной упаковке спустя семь дней сохранили свежесть и целостность. Это объясняется угнетением процесса размножения бактерий и грибков, которые вызывают порчу продуктов. В образцах сыра обнаружили некоторую миграцию наночастиц вещества в малой концентрации.
Это станет предметом дальнейших исследований, но доказывает высокую стабильность вещества — максимальная концентрация меди, установленная в экспериментальных образцах, оказалась нетоксичной. При хранении продукта в холодильнике (при температуре 0-4 °С) миграция меди уменьшалась.
Следующая задача научного коллектива — решить проблему миграции наночастиц CuO в продукты питания вплоть до полного исключения, чтобы окончательно ликвидировать потенциальную токсичность пленок.
Также ученые планируют провести промышленную апробацию разработанных пленок, чтобы в дальнейшем использовать их для упаковки продуктов. Было подсчитано, что себестоимость по материалам производства препарата наночастиц CuO составляет около 17,3 рублей за 100 мл. Себестоимость производства пленки — около 25 рублей за 1 квадратный метр.
