Учёные из Университета Кюсю в Японии разработали материал для хранения продуктов, главным компонентом которого стала обычная тыквенная кожура. В лабораторных испытаниях он по нескольким показателям превзошёл традиционную пластиковую упаковку.
Исследователи стремились одновременно решить две проблемы: сократить количество пищевых отходов и снизить зависимость от пластика на основе нефтепродуктов. Для этого они использовали кожуру, которая составляет около 10–12 процентов массы тыквы, но обычно выбрасывается, хотя и пригодна в пищу.
Сначала кожуру нагревали под высоким давлением, а затем высушивали методом заморозки. В результате она превращалась в углеродные квантовые точки — мельчайшие частицы чёрного порошка, свойства которых уже считались перспективными для создания пищевой упаковки.
Эти частицы смешали с растительными волокнами и желатином. Полученный материал испытали на помидорах черри, сравнив его с обычной пластиковой упаковкой и хранением без какой-либо защиты.
Через 20 дней упаковка из тыквенной кожуры лучше пластика блокировала ультрафиолетовое излучение, сдерживала рост бактерий и помогала сохранить антиоксидантную активность помидоров. При этом обычный пластик эффективнее препятствовал потере влаги.
Исследователи также проверили безопасность нового материала. Испытания на жизнеспособность клеток показали, что он не токсичен при концентрации ниже двух миллиграммов на миллилитр. В самом покрытии используется лишь небольшая часть этого количества, а его толщина составляет около 0,01 миллиметра. Дополнительно уменьшить контакт с материалом можно, если помыть продукт или снять с него кожуру.
Наноматериал можно использовать не только в виде упаковочной плёнки, но и распылять непосредственно на отдельные участки фруктов и овощей. Это позволит защищать наиболее уязвимые места и использовать меньше материала.
Авторы отмечают, что противомикробная упаковка обычно содержит наночастицы металлов, например оксида цинка или серебра. Их производство сильнее влияет на окружающую среду, тогда как углеродные квантовые точки получают из органического сырья и при эффективной концентрации они демонстрируют хорошую биосовместимость.
Проблема пищевых потерь остаётся значительной: по оценке, до потребителей не доходит около 40–50 процентов собранных фруктов и овощей.
Однако упаковка из тыквенной кожуры пока не готова к массовому применению. Её испытывали только на одном продукте, в ограниченных условиях и в течение 20 дней.
В дальнейшем учёные планируют добавить в материал другие природные компоненты, чтобы лучше защищать продукты, в том числе от агрессивной плесени. Им также предстоит выяснить, как наладить производство такой упаковки в крупных масштабах.
У углеродных квантовых точек обнаружилось ещё одно необычное свойство: они светятся под ультрафиолетом, а цвет свечения зависит от размера частиц. Исследователи предполагают, что в будущем это можно будет использовать для нанесения на упаковку светящихся текстов или изображений.
Исследование опубликовано в журнале Food Research International.
