Съедобные белковые пленки продлят срок годности продуктов

В Университете ИТМО разрабатывают полимерные покрытия для продуктов питания, с помощью которых можно будет продлить сроки их годности почти в два раза. Эти покрытия легко смываются водой, а к тому же являются съедобными, то есть усваиваются организмом. Как делаются такие покрытия, какие дополнительные свойства они могут придавать продукту, рассказал кандидат химических наук, инженер кафедры информационных технологий топливно-энергетического комплекса, разработчик покрытий Александр Подшивалов. Накануне его проект получил золотую медаль на конкурсе инновационных биотехнологических решений на международной выставке «Биоиндустрия», которая состоялась в петербургском «Экспофоруме».

Что за покрытия для продления сроков хранения продуктов?

Они создаются преимущественно на основе белковых компонентов животного происхождения и полисахаридов растительного происхождения. За счет этого удается достигнуть «сродства» поверхности продуктов с наносимой пленкой. Ее отличительная черта от тех же полиэтиленовых пакетов, пластиковых упаковок в том, что она является съедобной. При этом съедобное значит, что она усваивается организмом, не задерживаясь в нем. Потому что и пластиковую упаковку можно измельчить, проглотить, но она никак не переварится и не усвоится, поэтому назвать ее съедобной нельзя, отметил Александр Подшивалов.

Для каждого типа продуктов необходимо разрабатывать разные виды покрытий, невозможно создать «единое» покрытие. Дело в том, что разные продукты имеют разные химико-биологические свойства, и они будут по-разному храниться. Пока в Университете ИТМО разрабатываются покрытия для продления сроков хранения овощей и фруктов, а также для придания им дополнительных свойств.

Как работают эти покрытия?

В обычных условиях, когда овощ или фрукт попадает на склад, начинаются различные необратимые физико-химические и биохимические процессы, в том числе, поверхностное окисление, внутреннее брожение, в плоде начинают жить и размножаться определенные бактерии. Это приводит к порче продукта, которую часто можно заметить невооруженным глазом, а иногда нет.

Александр Подшивалов
Александр Подшивалов

«При этом вы можете съесть фрукт и даже не почувствовать, что он уже не первой свежести. А сейчас во всем мире есть тренд употребления максимально свежих продуктов, как на экологической ферме. Поэтому функциональные технологии для сохранения продукта таким, каким, условно, его сорвали на грядке, достаточно важны», – подчеркнул Александр Подшивалов.

Сейчас разрабатываемые в Университете ИТМО покрытия представляют собой материал на гелевой основе. В этом геле есть микропоры, благодаря которым могут происходить процессы обмена водяным паром и газами с окружающей средой, высыхания или, наоборот, впитывания влаги. За счет толщины гелевого покрытия и добавления в его состав функциональных компонентов можно контролировать эти процессы, то есть их интенсивность, скорость, а также придавать продукту новые товарные характеристики.

Что эти покрытия дают на практике?

Например, с помощью антиоксиданта, введенного в состав покрытия, можно уменьшить количество кислорода, которое контактирует с поверхностью плода. Таким образом, замедлится окисление поверхности, рассказал разработчик проекта. С помощью глинистого армирующего наполнителя, который состоит из нанослоев силикатной глины, можно замедлить высыхание продукта и повысить механическую прочность его поверхности. В такой глине есть соединения оксидов металлов и минеральные вещества, которые затрудняют пропускание водяного пара и газов. Придание дополнительной прочности продуктам позволяет защитить их от микровмятин, что может быть важно для очень мягких плодов, например, винограда.

Для совершенно иного вида продукта, например, мяса, требуются совсем другие покрытия. Свежее мясо вообще не должно взаимодействовать с кислородом, если необходимо продлить срок его годности. Именно поэтому его замораживают, и поэтому оно считается скоропортящимся продуктом.

«Наши разрабатываемые технологии помогут замедлять порчу продуктов. Аналогичную функцию выполняют низкотемпературные технологии. Холодильники, по сути, также замедляют процессы окисления, брожения. Более того, с использованием съедобных покрытий возможно улучшить потребительские свойства продуктов», – прокомментировал Александр Подшивалов.

Вводить в состав покрытия можно будет и вещества, которые меняют его характеристики. В лаборатории Университета ИТМО уже создавались экземпляры черных или ярко-красных с зеленым яблок, например. Для этого в пленкообразующий раствор вводили активированный уголь и натуральные пищевые красители. Точно так же можно будет добавлять в покрытие ароматизаторы и делать яблоки, которые пахнут клубникой. При этом покрытия будут водорастворимые, то есть смываемые, после чего яблоко будет снова пахнуть яблоком.

Стадии и проблемы разработки

Сейчас Александр Подшивалов с командой студентов и аспирантов занимается именно материаловедческой стороной разработки, то есть изучает свойства покрытий. В дальнейшем будут проводиться практикоориентированные исследования, то есть ученые будут экспериментальным путем выяснять, как покрытия влияют на процессы хранения продукта. Для этого потребуются достаточно сложные лабораторные эксперименты. Необходимо будет создать контролируемые условия хранения, периодически делать анализ газового состава продукта, корректировать толщину гелевого покрытия.

Однако для того, чтобы начать коммерциализировать продукт, необходимо разработать оптимальный метод нанесения покрытия на продукты. Сейчас на кафедре информационных технологий топливно-энергетического комплекса для нанесения покрытия продукт окунается в пленкообразующий раствор, после чего он высыхает. От вязкости раствора будет зависеть толщина покрытия и, соответственно, часть его свойств.

«Но для промышленного производства такой метод нанесения экономически невыгоден, потому что раствора будет использоваться слишком много. Альтернативный метод – это распыление раствора. Сейчас мы используем его в лабораторных условиях, за счет этого достигается малая толщина покрытия. Кроме того, при распылении микрокапли гелевого покрытия высыхают во много раз быстрее, чем при нанесении окунанием», – пояснил Александр Подшивалов.

Сейчас технология разработки проходит стадию патентования, также ранее была получена государственная финансовая поддержка. Золотая медаль на выставке «Биоиндустрия» показывает, что интерес рынка к технологиям продления сроков годности продуктов есть. 

Кроме гелевого покрытия Университет ИТМО также представил на выставке источники сырого протеина, венотонизирующий крем Соновенус, сухие смеси «АкваС» для восполнения и очистки лимфы.

Редакция новостного портала
Архив по годам:
Пресс-служба