Исследование влияния ультразвуковой обработки полиэтиленовых композиций, содержащих бетулин, на формирование эксплуатационных свойств упаковочных материалов

В пищевой промышленности одной из основной проблемой является обеспечение качества и безопасности пищевых продуктов. Потери неупакованных продуктов питания, связанных с их порчей, могут достигать до 50%. Для того чтобы избежать таких потерь, в настоящее время актуальна тенденция создания упаковочных материалов с антимикробными свойствами, чтобы продлить срок годность пищевых продуктов. Поэтому целью работы явилось изучение влияния ультразвуковой обработки расплавов полимерных композиций с целью создания упаковочных материалов с антимикробными свойствами, обеспечивающих длительный срок хранения упакованных пищевых продуктов. В работе были поставлены такие задачи: провести комплексное исследование полученных полимерных материалов на основе полиэтилена, модифицированного экстрактом коры березы (ЭКБ); исследовать влияние ультразвуковой обработки на расплавы полученных полимерных композиций; исследовать влияние ультразвуковой обработки на приобретенные свойства полимерных смесей, модифицированных ЭКБ; рекомендовать полимерные композиции, позволяющие продлить срок годности пищевых продуктов. В качестве объектов исследования были выбраны материалы: полиэтилен и бетулин. Образцы получали на одношнековом лабораторном экструдере с ультразвуковой виброприставкой. В результате полученных исследований можно сделать следующие выводы: ультразвуковая обработка увеличивает текучесть расплавов полимерных композиций; ультразвуковая обработка расплавов полимерных композиций способствует получению материалов с равномерным распределением компонентов композиции; обработка расплавов исследуемых образцов увеличивает физико-механические свойства материалов, что заметно при сравнении относительного удлинения при разрыве с контрольными образцами; содержание ЭКБ от 1,0% и выше в составе полиэтилена обеспечивает получение упаковочных материалов с антимикробными свойствами.

1. Кирш, И.А., Фролова, Ю.В., & Мяленко, Д.М. (2018). Упаковочные материалы для пищевых продуктов с антимикробным компонентом натурального происхождения. Пищевая промышленность, 1, 24 - 25.

2. Фролова, Ю.В., Кирш, И.А., Безнаева, О.В., Помогова, Д.А., & Тихомиров, А.А. (2017). Создание полимерных упаковочных материалов с антимикробными свойствами. Химия и биотехнология, 7, 145 - 152.

3. Abrunhosa, L., Morales, H., Soares, C., Calado, T., Vila‐Chã, A.S., Pereira, M., & Venâncio, A. (2016). A review of mycotoxins in food and feed products in Portugal and estimation of probable daily intakes. Critical reviews in food science and nutrition, 56, 249–265.

4. Amiri, S., Dastghaib, S., Ahmadi, M., Mehrbod, P., Khadem, F., Behrooj, H., Aghanoori, M.R., Machaj, F., Ghamsari, M., & Rosik, J. (2020). Betulin and its derivatives as novel compounds with different pharmacological effects. Biotechnology, 38, 107409. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2019.06.008

5. Batt, C.A., & Tortorello, M.L. (2014). Encyclopedia of Food Microbiology (рр. 1-1014). Academic Press: London, UK. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384730-0.00416-X

6. Cazón, P., Velazquez, G., Ramírez, J.A., & Vázquez, M. (2017). Polysaccharide‐based films and coatings for food packaging: A review. Food Hydrocoll, 68, 136-148. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.09.009

7. Chen, C.Y., Gu, J., Weng, Y.X., Huang, Z.G., Qiu, D., & Shao, S.X. (2018). Optimization of the preparation process of biodegradable masterbatches and characterization of their rheological and application properties. Polymer Testing, 70, 526–532.

8. Dzubak, P., Hajduch, M., Vydra, D., Hustova, A., Kvasnica, M., Biedermann, D., Markova, L., Urban, M., & Sarek, J. (2006). Pharmacological activities of natural triterpenoids and their therapeutic implications. Natural Product Reports, 23, 394–411. https://doi.org/10.1039/b515312n

9. Fang, Z., Zhao, Y., Warner, R.D., & Johnson, S.K. (2017). Active and intelligent packaging in meat industry. Trends in Food Science and Technology, 61, 60-71. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.01.002

10. Gaikwad, K.K., Singh, S., & Lee, Y.S. (2019). Antimicrobial and improved barrier properties of natural phenolic compound‐coated polymeric films for active packaging applications. Journal of Coatings Technology and Research, 16, 147 - 157. https://doi.org/10.1007/s11998-018-0109-9

11. Galford, G.L., Peña, O., Sullivan, A.K., Nash, J., Gurwick, N., Pirolli, G., Richards, M., White, J., & Wollenberg, E. (2020). Agricultural development addresses food loss and waste while reducing greenhouse gasemissions. Science of The Total Environment, 699, 134318.

12. Han, J.W., Ruiz‐Garcia, L., Qian, J.P., & Yang, X.T. (2018). Food packaging: A comprehensive review and future trends. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 17, 860-877. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12343

13. Huang, T., Qian, Y., Wei, J., & Zhou, C. (2019). Polymeric Antimicrobial Food Packaging and Its Applications. Polymers, 11, 560. https://doi.org/10.3390/polym11030560

14. Jideani, V.A., & Vogt, K. (2016). Antimicrobial packaging for extending the shelf life of bread — A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 56, 1313-1324.

15. Jimenez, A., Aneli, J.N., & Kubica, S. (2013). Chemistry and Physics of Modern Materials: Processing, Production and Applications (pp. 235 - 251). Apple Academic Press: Toronto. https://doi.org/10.1201/b15299

16. Khaneghah, A.M., Hashemi, S.M.B., & Limbo, S. (2018). Antimicrobial agents and packaging systems in antimicrobial active food packaging: An overview of approaches and interactions. Food and Bioproducts Processing, 111, 1 - 19.

17. Kirsh, I.A., Babin, Yu.V., Ananiev, V.V., Tveriynikova, I.S., Romanova, V.A., Bannikova, O.A., & Beznaeva, O.V. (2019). Establishing the Dependence of the Effect of Ultrasound on Pkm Melts and their Functional Technological Characteristics. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy Tekhnologiya Tekstil'noy Promyshlennosti, 2, 85 - 90.

18. Kirsh, I.A., Chalykh, T.I., & Pomogova, D.A. (2016). Modification of polymers and mixtures of incompatible polymers by exposure of their melts to ultrasound. Journal Characterization and Development of Novel Materials, 8, 119.

19. Lee, K., Watanabe, M., Sugita‐Konishi, Y., Hara‐Kudo, Y., & Kumagai, S. (2012). Penicillium camemberti and Penicillium roqueforti enhance the growth and survival of Shiga toxin producing Esherihia coli O157 under mild acidic conditions. Journal of Food Science, 77, 102 - 107. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2011.02533.x

20. Liu, Y., Liang, X., Wang, S., Qin, W., & Zhang, Q. (2018). Electrospun Antimicrobial Polylactic Acid/Tea PolyphenolNanofibers for Food‐Packaging Applications. Polymers, 10, 561. https://doi.org/10.3390/polym10050561

21. Malhotra, B., Keshwani, A., & Kharkwal, H. (2015). Antimicrobial food packaging: Potential and pitfalls. Frontiers In Microbiology, 6, 611. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00611

22. Matthews, K.R., Kniel, K.E., & Montville, T.J. (2019). Food Microbiology: An Introduction (рр. 55-75). ASM Press: Washington, DC.

23. Otoni, C.G., Espitia, P.J., Avena‐Bustillos, R.J., & McHugh, T.H. (2016). Trends in antimicrobial food packaging systems: Emitting sachets and absorbent pads. Food Research International, 83, 60 - 73. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2016.02.018

24. Pobiega, K., Kraśniewska, K., & Gniewosz, M. (2019). Application of propolis in antimicrobial and antioxidative protection of food quality — A review. Trends in Food Science & Technology, 83, 53 - 62.

25. Sreekumar, P.A., Elanamugilan, M., Singha, N.K., Al‐Harthi, M.A., De, S.K., & Al‐Juhani, A. (2014). LDPE filled with LLDPE/Starch masterbatch: Rheology, morphology and thermal analysis. Arabian Journal for Science and Engineering, 39, 8491–8498.

26. Zahra, S.A., Butt, Y.N., Nasar, S., Akram, S., Fatima, Q., & Ikram, J. (2016). Food Packaging in Perspective of Microbial Activity: A Review. Journal of microbiology, biotechnology and food sciences, 6, 752 - 757. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2016.6.2.752-757

27. Zhong, Y., Godwin, P., Jin, Y., & Xiao, H. (2020). Biodegradable polymers and green‐based antimicrobial packaging materials: A mini‐review. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 3, 27-35. https://doi.org10.1016/j.aiepr.2019.11.002