PL240528B1 - Aktywny biodegradowalny materiał opakowaniowy o działaniu antyoksydacyjnym oraz sposób jego wytwarzania - Google Patents
Aktywny biodegradowalny materiał opakowaniowy o działaniu antyoksydacyjnym oraz sposób jego wytwarzania Download PDFInfo
- Publication number
- PL240528B1 PL240528B1 PL432477A PL43247719A PL240528B1 PL 240528 B1 PL240528 B1 PL 240528B1 PL 432477 A PL432477 A PL 432477A PL 43247719 A PL43247719 A PL 43247719A PL 240528 B1 PL240528 B1 PL 240528B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- weight
- starch
- pva
- radiation
- gamma
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 title description 23
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 43
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 40
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 39
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 39
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 39
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 21
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 claims description 17
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 claims description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 17
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 16
- 238000009456 active packaging Methods 0.000 claims description 10
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 7
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 31
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 12
- YCCILVSKPBXVIP-UHFFFAOYSA-N 2-(4-hydroxyphenyl)ethanol Chemical compound OCCC1=CC=C(O)C=C1 YCCILVSKPBXVIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 7
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 6
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N dpph Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC([N+](=O)[O-])=CC([N+]([O-])=O)=C1[N]N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 HHEAADYXPMHMCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 5
- DBLDQZASZZMNSL-QMMMGPOBSA-N L-tyrosinol Natural products OC[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 DBLDQZASZZMNSL-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 5
- REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N Quercetin Chemical compound C=1C(O)=CC(O)=C(C(C=2O)=O)C=1OC=2C1=CC=C(O)C(O)=C1 REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 5
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 5
- 230000003641 microbiacidal effect Effects 0.000 description 5
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 5
- 235000004330 tyrosol Nutrition 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 4
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 3
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 3
- 235000005875 quercetin Nutrition 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- -1 succinndialdehyde Chemical compound 0.000 description 3
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- JUUBCHWRXWPFFH-UHFFFAOYSA-N Hydroxytyrosol Chemical compound OCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 JUUBCHWRXWPFFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000014171 Milk Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010011756 Milk Proteins Proteins 0.000 description 2
- ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N Quercetagetin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=C(O)C(O)=C(O)C=C2O1 ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N Rhynchosin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=CC(O)=C(O)C=C2O1 HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000178231 Rosmarinus officinalis Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 2
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 239000000469 ethanolic extract Substances 0.000 description 2
- RRAFCDWBNXTKKO-UHFFFAOYSA-N eugenol Chemical compound COC1=CC(CC=C)=CC=C1O RRAFCDWBNXTKKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N glyoxal Chemical compound O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000416 hydrocolloid Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N kaempferol Natural products OC1=C(C(=O)c2cc(O)cc(O)c2O1)c3ccc(O)cc3 MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229940124561 microbicide Drugs 0.000 description 2
- 235000021239 milk protein Nutrition 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 2
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229960001285 quercetin Drugs 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 2
- MGSRCZKZVOBKFT-UHFFFAOYSA-N thymol Chemical compound CC(C)C1=CC=C(C)C=C1O MGSRCZKZVOBKFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-M (E)-Ferulic acid Natural products COC1=CC(\C=C\C([O-])=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-M 0.000 description 1
- CHHHXKFHOYLYRE-UHFFFAOYSA-M 2,4-Hexadienoic acid, potassium salt (1:1), (2E,4E)- Chemical compound [K+].CC=CC=CC([O-])=O CHHHXKFHOYLYRE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NPBVQXIMTZKSBA-UHFFFAOYSA-N Chavibetol Natural products COC1=CC=C(CC=C)C=C1O NPBVQXIMTZKSBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000138502 Chenopodium bonus henricus Species 0.000 description 1
- 235000008645 Chenopodium bonus henricus Nutrition 0.000 description 1
- 108010082495 Dietary Plant Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000005770 Eugenol Substances 0.000 description 1
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 description 1
- 102000010445 Lactoferrin Human genes 0.000 description 1
- 108010063045 Lactoferrin Proteins 0.000 description 1
- WSMYVTOQOOLQHP-UHFFFAOYSA-N Malondialdehyde Chemical compound O=CCC=O WSMYVTOQOOLQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 1
- NVNLLIYOARQCIX-MSHCCFNRSA-N Nisin Chemical compound N1C(=O)[C@@H](CC(C)C)NC(=O)C(=C)NC(=O)[C@@H]([C@H](C)CC)NC(=O)[C@@H](NC(=O)C(=C/C)/NC(=O)[C@H](N)[C@H](C)CC)CSC[C@@H]1C(=O)N[C@@H]1C(=O)N2CCC[C@@H]2C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]2C(NCC(=O)N[C@H](C)C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCSC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CS[C@@H]2C)C(=O)N[C@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@H](CCSC)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]2C(N[C@H](C)C(=O)N[C@@H]3C(=O)N[C@@H](C(N[C@H](CC=4NC=NC=4)C(=O)N[C@H](CS[C@@H]3C)C(=O)N[C@H](CO)C(=O)N[C@H]([C@H](C)CC)C(=O)N[C@H](CC=3NC=NC=3)C(=O)N[C@H](C(C)C)C(=O)NC(=C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(O)=O)=O)CS[C@@H]2C)=O)=O)CS[C@@H]1C NVNLLIYOARQCIX-MSHCCFNRSA-N 0.000 description 1
- 108010053775 Nisin Proteins 0.000 description 1
- 229920001744 Polyaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- UVMRYBDEERADNV-UHFFFAOYSA-N Pseudoeugenol Natural products COC1=CC(C(C)=C)=CC=C1O UVMRYBDEERADNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000114218 Salvia fruticosa Species 0.000 description 1
- 108010073771 Soybean Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000005844 Thymol Substances 0.000 description 1
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid group Chemical group C(C1=CC=CC=C1)(=O)O WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 1
- 235000004883 caffeic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229960004106 citric acid Drugs 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- GVJHHUAWPYXKBD-UHFFFAOYSA-N d-alpha-tocopherol Natural products OC1=C(C)C(C)=C2OC(CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C)(C)CCC2=C1C GVJHHUAWPYXKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 235000021245 dietary protein Nutrition 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229960002217 eugenol Drugs 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 235000001785 ferulic acid Nutrition 0.000 description 1
- KSEBMYQBYZTDHS-UHFFFAOYSA-N ferulic acid Natural products COC1=CC(C=CC(O)=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N ferulic acid Chemical compound COC1=CC(\C=C\C(O)=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N 0.000 description 1
- 229940114124 ferulic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 235000013376 functional food Nutrition 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229940014259 gelatin Drugs 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 229940015043 glyoxal Drugs 0.000 description 1
- 229940094952 green tea extract Drugs 0.000 description 1
- 235000020688 green tea extract Nutrition 0.000 description 1
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 description 1
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 description 1
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 235000003248 hydroxytyrosol Nutrition 0.000 description 1
- 229940095066 hydroxytyrosol Drugs 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- CSSYQJWUGATIHM-IKGCZBKSSA-N l-phenylalanyl-l-lysyl-l-cysteinyl-l-arginyl-l-arginyl-l-tryptophyl-l-glutaminyl-l-tryptophyl-l-arginyl-l-methionyl-l-lysyl-l-lysyl-l-leucylglycyl-l-alanyl-l-prolyl-l-seryl-l-isoleucyl-l-threonyl-l-cysteinyl-l-valyl-l-arginyl-l-arginyl-l-alanyl-l-phenylal Chemical compound C([C@H](N)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CS)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(O)=O)C1=CC=CC=C1 CSSYQJWUGATIHM-IKGCZBKSSA-N 0.000 description 1
- 229940078795 lactoferrin Drugs 0.000 description 1
- 235000021242 lactoferrin Nutrition 0.000 description 1
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 229940118019 malondialdehyde Drugs 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 229960002900 methylcellulose Drugs 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000002855 microbicide agent Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229960003255 natamycin Drugs 0.000 description 1
- 235000010298 natamycin Nutrition 0.000 description 1
- 239000004311 natamycin Substances 0.000 description 1
- NCXMLFZGDNKEPB-FFPOYIOWSA-N natamycin Chemical compound O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/C[C@@H](C)OC(=O)/C=C/[C@H]2O[C@@H]2C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 NCXMLFZGDNKEPB-FFPOYIOWSA-N 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 235000010297 nisin Nutrition 0.000 description 1
- 239000004309 nisin Substances 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004302 potassium sorbate Substances 0.000 description 1
- 235000010241 potassium sorbate Nutrition 0.000 description 1
- 229940069338 potassium sorbate Drugs 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000009450 smart packaging Methods 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-N sorbic acid group Chemical group C(\C=C\C=C\C)(=O)O WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-N 0.000 description 1
- 229940001941 soy protein Drugs 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 239000010678 thyme oil Substances 0.000 description 1
- 229960000790 thymol Drugs 0.000 description 1
- 235000019505 tobacco product Nutrition 0.000 description 1
- 229960001295 tocopherol Drugs 0.000 description 1
- 229930003799 tocopherol Natural products 0.000 description 1
- 235000010384 tocopherol Nutrition 0.000 description 1
- 239000011732 tocopherol Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- QURCVMIEKCOAJU-UHFFFAOYSA-N trans-isoferulic acid Natural products COC1=CC=C(C=CC(O)=O)C=C1O QURCVMIEKCOAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GVJHHUAWPYXKBD-IEOSBIPESA-N α-tocopherol Chemical compound OC1=C(C)C(C)=C2O[C@@](CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)(C)CCC2=C1C GVJHHUAWPYXKBD-IEOSBIPESA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest biodegradowalny materiał polimerowy na bazie układu skrobia : poli(alkohol winylowy) z dodatkiem gliceryny jako plastyfikatora, przeznaczony na opakowania aktywne dla żywności o działaniu antyoksydacyjnym i ulepszonych właściwościach użytkowych.
Rozwiązanie według wynalazku nawiązuje do zwiększonego obecnie zainteresowania bezpieczeństwem żywności i dążeniem do przedłużenia jej trwałości i okresu przydatności do spożycia. Cele te można urzeczywistniać dzięki zastosowaniu odpowiedniego opakowania, izolującego wyrób przed ewentualnym zanieczyszczeniem i przed niekorzystnym oddziaływaniem środowiska, a nawet dodatkowo wytwarzającego środowisko dla niego korzystne, dzięki czemu następuje zahamowanie procesów prowadzących do „psucia się” wyrobu. Można również przeprowadzić dekontaminację produktu spożywczego przed lub po jego zapakowaniu. Innym istotnym aspektem jest dążenie do zastępowania tradycyjnych materiałów opakowaniowych przez materiały biodegradowalne, zwłaszcza bazujące na naturalnych surowcach ze źródeł odnawialnych.
W ciągu dwóch ostatnich dekad obserwuje się wzmożone zainteresowanie zastępowaniem tradycyjnych materiałów polimerowych otrzymywanych na bazie poliolefin przez materiały biodegradowalne. Do wytwarzania takich materiałów wykorzystuje się surowce ze źródeł odnawialnych ale też surowce petrochemiczne. W dążeniu do zoptymalizowania właściwości fizykochemicznych i kosztów takich materiałów coraz powszechniej wykorzystuje się blendy zawierające kilka polimerów naturalnych lub biodegradowalnych polimerów syntetycznych. Poczesne miejsce pomiędzy polimerami naturalnymi wykorzystywanymi w takich celach zajmuje skrobia, natomiast pomiędzy polimerami syntetycznymi stosowanymi w mieszankach ze skrobią wymienić można poli(alkoholwinylowy) (alkohol poli(winylowy) (PVA)) [Jimenez, A., Fabra, M. J., Talens P., Chiralt A., 2012. Edible and biodegradable starch films: A review. Food Bioprocess Technol 5, 2058-2076, X. Tang, S. Alavi: Recent advances in starch, polyvinyl alcohol based polymer blends, nanocomposites and biodegradability. Carbohyd. Polym. 85 1-16 (2011)].
Z opisu patentowego US5936014 (A) znane są biodegradowalne folie bazujące na skrobi, które znajdują zastosowanie w opakowalnictwie. Dodatkowo oprócz skrobi zawierają glikol polialkilenowy, z domieszką wielozasadowych alifatycznych kwasów karboksylowych i oksykarboksylowych oraz alifatyczne poliwęglany, opcjonalnie wraz z tolerowanymi ekologicznie plastyfikatorami i wypełniaczami. Materiały te można stosować do wszystkich towarów, które mają być pakowane w folie, w szczególności do wyrobów tytoniowych, ale także mydła, chusteczek papierowych, artykułów toaletowych lub podobnych. Oprócz ich biodegradowalności, materiały te charakteryzują się tym, że mogą być nieszkodliwie przetwarzane zarówno w drodze specjalnych, jak i zwykłych procesów recyklingu.
Z kolejnego opisu patentowego US5106890 (A) znana jest folia z polialkoholu winylowego oraz skrobi gdzie stosunek wagowy alkoholu poli(winylowego) / skrobi wynosi zwłaszcza od 70/30 do 10/90. Dodatkowo kompozycja zawiera środek sieciujący, m.in. Polialdehydy: glioksal, sukcyndialdehyd, aldehyd malonowy oraz plastyfikatory, takie jak glicerol, glikol etylenowy, glikol propylenowy, trimetylolpropan i glikol polietylenowy i inne.
Folie bazujące na skrobi i układach skrobia-PVA znajdują już zastosowanie w opakowalnictwie. Poszukiwane są jednak nadal metody otrzymywania folii o lepszych właściwościach zwłaszcza w odniesieniu do folii stosowanych do produktów żywnościowych. Nieliczne próby dotyczyły układu skrobia : PVA.
W związku z rosnącymi wymaganiami odnośnie wielofunkcjonalności opakowania przewiduje się, że coraz szersze zastosowanie znajdować będą materiały laminowane. Uważa się przy tym, że nowoczesne opakowanie przeznaczone dla żywności powinno składać się z kilku warstw, z których każda może pełnić inną rolę (np. nadającą opakowaniu wytrzymałość mechaniczną lub wykazującą działanie mikrobójcze).
Specyficzną formą opakowań żywności są powłoki biodegradowalne i jadalne, którymi można pokrywać żywność i przedłużać jej czas półkowy, dzięki zahamowaniu migracji gazów i cieczy jak też dzięki wprowadzeniu do nich cząstek bioaktywnych. Do ich wytwarzania wykorzystywane są polisacharydy pomiędzy którymi najbardziej eksponowane są skrobia, chitozan, celuloza i ich pochodne oraz alginiany. Ponadto wykorzystuje się białka żywnościowe wśród których najpowszechniej używane są białka mleczne (najczęściej kazeiniany) oraz białka roślinne. Odrębną formę opakowania stanowią mikrokapsułki, zamykające kompozycje zapachowe, barwniki, itp. Są one wygodną w użyciu formą dodatków do żywności, ale mogą zawierać też czynniki aktywne (mikrobójcze, antyoksydacyjne).
PL 240 528 B1
Otrzymywanie opakowań aktywnych i inteligentnych jest najnowszym i szybko się rozwijającym kierunkiem w opakowalnictwie [P. Appendini, J. H. Hotchkiss: Review of antimicrobial food packaging, Innovative Food Science & Emerging Technologies 3 2002. 113-126]. Opakowania aktywne bezpośrednio przyczyniają się do poprawienia jakości, bezpieczeństwa i trwałości żywności dzięki obecności składników o właściwościach mikrobójczych lub antyoksydacyjnych. Warto zaznaczyć, że procesy utleniania, obok działania drobnoustrojów, są główną przyczyną pogorszenia jakości żywności i jej strat. Kompozycje „aktywne” mogą być między innymi rozpylane na powierzchni produktów żywnościowych (np. w postaci mikrokapsułek). Jako składniki aktywne często próbuje się wykorzystywać rozmaite związki pochodzenia naturalnego, jak też olejki eteryczne i ekstrakty roślinne.
Składniki aktywne można wprowadzać na drodze fizycznej immobilizacji w trakcie syntezy; można je również szczepić na powierzchni opakowania (folii). Należy przy tym pamiętać, że możliwość zaszczepienia zależy od rodzajów grup funkcyjnych obecnych zarówno w cząsteczce antyutleniacza jak też w makrocząsteczkach matrycy polimerowej.
Doniesienia literaturowe wskazują, że materiały bazujące na skrobi, PVA i układach skrobia : PVA (folie lub hydrożele) próbowano już wykorzystywać do preparatyki materiałów aktywnych z udziałem różnych czynników aktywnych, takich jak: kwas cytrynowy, kwercetyna, hydroksytyrozol czy ekstrakty polifenolowe z różnych roślin (np. rozmaryn) [Zh. Wu, J. Wu, T. Peng, Y. Li, D. Lin, B. Xing, i współp: Preparation and application of Starch/Polyvinyl Alcohol/Citric Acid ternary blend antimicrobial functional food packaging films. Polymers (2017) 9 102, D. Pineros-Hernandez, C. Medina-Jaramillo, A. LópezCórdoba, S. Goyanes: Edible cassava starch films carrying rosemary antioxidant extracts for potential use as active food packaging. Food Hydrocolloids 63 (2017) 488-495].
Technologie radiacyjne są obecnie szeroko wykorzystywane do modyfikacji polimerów zarówno w skali laboratoryjnej jak też w skali przemysłowej. Zaletą tych metod jest to, że nie wymagają one lub umożliwiają ograniczenie stosowania inicjatorów lub środków zatrzymujących procesy wolnorodnikowe, co pozwala unikać toksycznych i żrących chemikaliów i sprawia że procesy radiacyjne są bardziej przyjazne środowisku od procesów chemicznych.
Promieniowanie jonizujące może być również stosowane do higienizacji żywności, co często wymaga zastosowania odpowiedniego opakowania.
Znane jest zaszczepianie z zastosowaniem metod radiacyjnych czynników aktywnych biologicznie: mikrobójczych, takich jak sorbinian potasowy i kwasy organiczne (np. sorbowy, propionowy, octowy, mlekowy, benzoesowy) i antytoksydantów (np. kwasów ferulowego, askorbinowego, kofeinowego, tokoferolu, tyrozolu, kwercytyny, kwasu, tymolu, eugenolu, kwasu-p-hydroxybenzoesowego, ekstraktu zielonej herbaty, olejków eterycznych) na handlowych polietylenach stosowanych w przemyśle spożywczym jak też na handlowych foliach otrzymywanych na bazie szeregu polimerów naturalnych i biodegradowalnych (takich jak PLA czy celuloza) [Shukri, N .A., Othman N. A. F., Ghazali, Z. (2013). Application of radiation technology in the development of advanced packaging materials for food products. in: Use of Radiation Technology in the development of Active Packaging. International Atomic Energy Agency (IAEA) Report series (Tec-Doc), ed. IAEA, D. Abbasova, in press, p 155-165],
Wprowadzenie czynników aktywnych w skład nowych kompozycji polimerów naturalnych i biodegradowalnych zazwyczaj realizowano w trakcie ich wytwarzania (metodą „mokrą”), po czym kompozyt taki poddawano napromieniowaniu. W ten sposób immobilizowano w polimerach antybiotyki (np. nizynę, natamycynę) oraz szereg olejków eterycznych (np. oregano, olejek tymiankowy). Jako polimery bazowe służyły układy białek mlecznych, białek sojowych, gumy guar, żelatyny, metylocelulozy, PLA, PE-chitozan, żelatyna-chitozan.
Zazwyczaj zamykanie składnika aktywnego w polimerach naturalnych osiągano po zastosowaniu stosunkowo niewysokich dawek (5-30 kGy). Stosowano jednak również dawki wyższe (do 60 kGy) [Stoleru E., Zaharescu, T., Hitruc E. G., Vesel A. i współp.: Lactoferrin - immobilized surfaces onto functionalized PLA assisted by the gamma-rays and nitrogen plasma to create materials with properties. ACS Materials and Interfaces 8(46) (2016) 31902- 31915, Benbenttaieb, N., Karbowiak, Th., Debeaufort, F., C-H Brachais: Coupling tyrosol, quercetin, or ferrulic acid and electron beam irradiation to cross-link chitosan-gelatin films: A structure-function approach. European Polymer journal 67 (2015) 113-127].
Prace przedstawiające wpływ dodatku składnika aktywnego do kompozycji polimerowej (bez napromieniowania) wskazywały na zmiany innych właściwości fizykochemicznych takich materiałów. Zazwyczaj następowało pogorszenie parametrów użytkowych (np. zwiększenie kruchości materiałów „ak
PL 240 528 B1 tywnych” w porównaniu do „nieaktywnych”, lub/i powinowactwa do wody). Zauważono jednak, że kierunek zmian (polepszenie lub pogorszenie właściwości użytkowych) zależy od składu polimerów bazowych, a w przypadku tego samego układu polimerów bazowych od rodzaju wprowadzonej substancji aktywnej, jak też od jej ilości [U. G Spizzirri, D. Restuccia, G. Cirillo, F. Puoci, O. I. Parisi, N. Picci: Antioxidative effectiveness of environment friendly functional biopolymers for food applications, in Pathways to Environmental Sustainability Methodologies and Experiences Ed: Springer International Publishing Switzerland 2014, Roberta Salomone, Giuseppe Saija ISBN 978-3-319-03825-4 ISBN 978-3-319-03826-1, 65-76].
Dane literaturowe wskazują na zmiany parametrów mechanicznych i hydrofilowo/hydrofobowych materiałów biopolimerowych po wprowadzeniu dodatku substancji aktywnej i po napromieniowaniu, przy czym parametry te mogą zarówno ulegać po napromieniowaniu pogorszeniu, jak i polepszeniu w zależności od składu bazowej kompozycji jak i od wprowadzonego dodatku. Na przykład zarówno dodatek kumaryny do folii chitozanowo-żelatynowych jak i napromieniowanie takiej kompozycji powoduje zwiększenie zwilżalności powierzchni folii [Benbenttaieb, N., Chambin O., Assifaoui A., Al-Assaf S., Karbowiak, Th., Debeaufort: Release of coumarin incorporated into chitosan-gelatin irradiated films. Food Hydrocolloids 56 92016) 266-276.]. Z kolei dodatek tyrozolu przyczyniał się do polepszenia właściwości mechanicznych, ale po napromieniowaniu właściwości folii z tyrozolem ulegały znacznemu pogorszeniu, w przeciwieństwie do tak samo traktowanych folii bez dodatków [Benbenttaieb, N., Assifaoui, A., Karbowiak, Th., Debeaufort, F. & Chambin, O. (2016). Controlled release of tyrosol and ferulic acid encapsulated in chitosan - gelatin films after electron beam irradiation. Radiat. Phys. Chem., 118, 81-86].
Wynalazek rozwiązuje zagadnienie otrzymywania aktywnego materiału opakowaniowego korzystnie w postaci folii na bazie układu skrobia : PVA z udziałem kwasu galusowego, który jest naturalnym związkiem, polifenolem o udowodnionych właściwościach antyoksydacyjnych i działaniu aseptycznym, występującym w wielu roślinach i w owocach.
Nie znaleziono dotychczas informacji o wytwarzaniu materiałów opakowaniowych opartych na mieszanym układzie skrobia : PVA : kwas galusowy. Nie znaleziono tym samym danych dotyczących otrzymywania i modyfikowania właściwości takich kompozytów dzięki zastosowaniu promieniowania gamma lub szybkich elektronów.
Biodegradowalny aktywny materiał opakowaniowy według wynalazku na bazie skrobi, polialkoholu winylowego), stanowi kompozycję zawierającą od 1,6 do 53 części wagowych skrobi i od 22 do 78 części wagowych PVA, od 0,3 do 7,4 części wagowych kwasu galusowego oraz od 18,5 do 26 części wagowych gliceryny jako plastyfikatora, przy czym całość poddawana jest działaniu promieniowania jonizującemu, gamma lub szybkich elektronów.
Sposób wytwarzania biodegradowalnego aktywnego materiału opakowaniowego z zastosowaniem układu skrobia : PVA oraz promieniowania jonizującego według wynalazku polega na tym, że do homogenicznej kompozycji skrobia : PVA : gliceryna w postaci żelu, korzystnie wodnego, o koncentracji stałych składników w ilości 1-3% wagowych, otrzymanej na drodze mieszania w temperaturze 60-90°C, w której część polimerowa zawiera od 1 do 65% wagowych skrobi, od 31 do 98% wagowych PVA, przy stosunku wagowym skrobia : PVA w zakresie od 35 : 65 do 2 : 98, korzystnie w zakresie od 35 : 65 do 65 : 35 a najkorzystniej w zakresie od 40 : 60 do 45 : 55 a gliceryna jako plastyfikator stanowi od 25 do 35% wagowych w przeliczeniu na łączną masę polimerów, dodaje się kwas galusowy w ilości od 0,4 do 10% wagowych w przeliczeniu na łączną masę polimerów, doprowadzając do homogenicznego wymieszania składników, korzystnie z użyciem mieszadła szybkoobrotowego z prędkością obrotów 10 000-25 000 na minutę w ciągu 1 do 10 minut, w temperaturze nie wyższej niż 50°C, i z tak otrzymanej kompozycji wytwarza się materiał opakowaniowy korzystnie w postaci folii znaną metodą wylewania, którą poddaje się działaniu promieniowania jonizującego, gamma lub szybkich elektronów lub kompozycję tę stosuje się do powlekania wyrobów bądź wytwarzania mikrokapsułek i w takiej postaci poddaje działaniu promieniowania gamma lub szybkich elektronów.
Korzystnie, gdy stosuje się roztwór kwasu galusowego o stężeniu od 1 do 10%, korzystnie etanolowy.
Korzystnie, gdy skrobię niemodyfikowaną genetycznie poddaje się przed użyciem obróbce radiacyjnej z zastosowaniem promieniowania gamma lub elektronowego z użyciem dawek w zakresie 4-22 kGy, korzystnie w zakresie 10-15 kGy.
Korzystnie, gdy napromieniowanie folii, wyrobu pokrytego materiałem aktywnym lub mikrokapsułek prowadzi się w powietrzu, w atmosferze gazu obojętnego korzystnie azotu, argonu, helu, lub w próżni
PL 240 528 B1 z wykorzystaniem promieniowania gamma ze źródeł gamma lub szybkich elektronów, w akceleratorze elektronów, stosując dawki w zakresie do 15 kGy, korzystnie w zakresie 5-10 kGy.
Dodatek kwasu galusowego do materiału wytwarzanego w układzie skrobia : PVA przyczynia się do nadania mu właściwości antyoksydacyjnych.
Materiały wytwarzane z zastosowaniem kompozycji (skrobia : PVA) charakteryzowała aktywność antyoksydacyjna. Napromieniowanie przyczynia się do zmiany charakterystyki uwalniania kwasu galusowego z materiału. W zależności od składu kompozycji polimerowej uzyskać można tą drogą spowolnienie lub przyspieszenie uwalniania składnika aktywnego.
Wielką zaletą takich materiałów jest bardzo niska hydrofilowość, która zmniejsza się jeszcze po napromieniowaniu przy stosunkowo małych zmianach wytrzymałości na zrywanie (zwiększeniu) i elastyczności (zmniejszeniu). Napromieniowanie w odpowiednich warunkach pozwala uzyskać materiały hydrofobowe o wysokiej aktywności antyoksydacyjnej i dobrych właściwościach mechanicznych.
Wszystkie materiały według wynalazku, otrzymane z zastosowaniem techniki radiacyjnej na bazie w/w układu charakteryzowała wysoka aktywność antyoksydacyjna przy jednoczesnej odpowiedniej charakterystyce (tzn. wystarczająco powolnym procesie) uwalniania składnika aktywnego. W symulowanych warunkach w roztworach uwalnianie następowało w ciągu kilkunastu do kilkudziesięciu godzin, co jest podobne do danych podawanych w literaturze przedmiotu dla innych układów składnik aktywny - matryca polimerowa.
Materiały uzyskiwane według wynalazku z zastosowaniem techniki radiacyjnej mogą być stosowane w charakterze aktywnych materiałów opakowaniowych: folii, powłok i mikrokapsułek. Zastosowanie w charakterze powłok powinno być szczególnie przydatne w przypadku dekontaminacji radiacyjnej żywności z zastosowaniem dawek w zakresie do 10 kGy (powłoka ulega korzystnej modyfikacji w trakcie napromieniowania stosowanego przy dekontaminacji). Materiały otrzymywane na bazie układu skrobia : PVA : kwas galusowy mogą być jednak szczególnie przydatne do wytwarzania aktywnych folii opakowaniowych. Mogą też znaleźć zastosowanie w laminatach.
Możliwość stosowania materiałów aktywnych o działaniu antyoksydacyjnym lub mikrobójczym, które nie tracą tych właściwości po napromieniowaniu, otwiera nową perspektywę dla zwiększania trwałości i bezpieczeństwa żywności poprzez wytworzenie na wyrobach powłoki aktywnej i późniejsze napromieniowanie.
Ocenę względnej aktywności antyoksydacyjnej prowadzono na podstawie reakcji z rodnikiem 1,1-difenylo-2-pikrylohydrazylowym (DPPH), którego forma utleniona tworzy roztwory o zabarwieniu fioletowym (max przy ok. 520 nm). W kontakcie z substancją redukującą następuje spadek absorbancji, proporcjonalne do postępu reakcji i ostateczna zmiana zabarwienia do żółtego. Pomiary wykonywano dla 10-krotnie rozcieńczonych ekstraktów etanolowych otrzymanych na drodze kontaktu folii (20 mg) z 20 ml etanolu po dalszym 10-krotnym rozcieńczeniu. Aktywność antyoksydacyjną (Ac) wyznaczano na podstawie wzoru:
A? — A, Ac=— gdzie A2 - absorbancja ślepej próby (roztworu DPPH), A1 - absorbancja badanego roztworu. Porównując wyniki otrzymane w przypadku poszczególnych eksperymentów należy pamiętać, że parametr ten jest parametrem względnym, zależnym od stężenia DPPH w roztworze jak też od stopnia rozcieńczenia i objętości ekstraktu wziętego do analizy. W celu porównywania właściwości antyoksydacyjnych folii o modyfikowanych składach oraz nienapromieniowanych i napromieniowanych dobierano warunki analizy w taki sposób, by zróżnicować jej wyniki (tzn. uzyskiwać dla poszczególnych próbek krzywe absorbancji charakteryzujące się maksimum o różnej wysokości, od bardzo zbliżonych do krzywych uzyskiwanych dla ślepej próby (DPPH) do „wypłaszczonych”. W poszczególnych przykładach zestawiono wyłącznie wyniki aktywności względnej, otrzymywanej w wyniku tego samego eksperymentu.
W wybranych przypadkach przeprowadzono uzupełniające badania właściwości fizykochemicznych (użytkowych) znanymi metodami [Cieśla K., Abramowska A., Boguski J., Drewnik J. The effect of PVA type and radiation treatment on the properties of starch-PVA films. Radiat Phys Chem 2017;141:142-148 lub Abramowska A., Cieśla K.A., Buczkowski M.J., Nowicki A., Głuszewski W.J. The influence of ionizing radiation on the properties of starch-PVA films. Nukleonika 2015;60(3):669-677]. Celem oceny właściwości mechanicznych wyznaczano wytrzymałość na zrywanie (TS), wydłużenie względne przy zrywaniu (Al) i moduł Younga (YM) przy zastosowaniu maszyny wytrzymałościowej (zrywarki) firmy Instron. O hydrofilowości/hydrofobowości powierzchniowej świadczyły wartości kąta zwilżania dla wilgoci.
PL 240 528 B1
Wynalazek ilustrują podane poniżej przykłady:
P r z y k ł a d 1
Przygotowano materiał opakowaniowy w postaci folii z użyciem standardowej skrobi kukurydzianej i PVA charakteryzującego się średnią masą cząsteczkową 139 kDa na drodze wylewania z roztworów z dodatkiem gliceryny jako plastyfikatora, przy czym najpierw otrzymano homogeniczną kompozycję w postaci żelu wodnego o koncentracji stałych składników 1,9%. W tym celu otrzymano oddzielnie homogeniczny roztwór PVA rozprowadzając 11 g PVA w 650 ml wody a następnie ogrzewając powyższą dyspersję w ciągu 4 godzin w temperaturze 90°C przy ciągłym mieszaniu. Oddzielnie otrzymano homogeniczny żel skrobiowo-glicerynowy rozprowadzając 9 g skrobi z dodatkiem 6 g czystej gliceryny w 500 ml wody wodzie, ogrzewając tę zawiesinę w temperaturze 90°C w ciągu 40 min przy ciągłym mieszaniu. Następnie powoli dodawano żel skrobiowo-glicerynowy do zżelowanego roztworu PVA i nadal homogenizowano w 90°C w ciągu 1 godziny. Stosunek wagowy skrobia : PVA wynosił 45 : 55 a dodatek gliceryny był na poziomie 30% w stosunku do łącznej masy polimerów. Następnie żel skrobia : PVA : gliceryna ostudzono do temperatury 40°C, umieszczono na mieszadle szybkoobrotowym IKA i dodano do niego 1 g kwasu galusowego w postaci 4% etanolowego roztworu (25 ml), po czym całość mieszano z prędkością obrotów 25000 na minutę w ciągu 2 minut, doprowadzając do homogenicznego wymieszania składników. W trakcie syntezy uzupełniano wodę. Uzyskany materiał wylano na polistyrenowe kwadratowe szalki Petriego o wymiarach 12/12cm (po 80 ml na każdą szalkę). Szalki umieszczono w suszarce w temperaturze 50°C (w powietrzu) na 18 godzin a następnie pozostawiono w temperaturze pokojowej na 2 dni. Otrzymane w ten sposób folie zdjęto następnie z podłoża i kondycjonowano w ciągu tygodnia w warunkach wilgotności względnej 43% w temperaturze pokojowej. Sumaryczny skład otrzymanego materiału w postaci folii kształtował się następująco: 33,33% wagowych skrobi, 40,74% wagowych PVA, 22,22 % wagowych gliceryny i 3,70% wagowych kwasu galusowego (GA). Folię napromieniowano w komorze gamma w atmosferze azotu z użyciem dawki 5 kGy. Wyznaczono kąt zwilżania dla wody i zbadano właściwości mechaniczne folii (wytrzymałość na zrywanie (TS), wydłużenie względne przy zrywaniu (Al) i Moduł Younga (YM), oraz przeprowadzono testy aktywności antyoksydacyjnej. W przypadku folii wyjściowej uzyskano następujące wartości: kąt zwilżania: 80,4 ± 7.1°, TS 18,9 MPa, Al: 73%, YM: 289 MPa. W przypadku folii napromieniowanej uzyskano odpowiednio wartości: kąt zwilżania = 91,5 ± 5,5° °; TS = 20,0 MPa, Al: 112%, YM: 461 MPa. Obie próbki charakteryzowała bardzo wysoka aktywność antyoksydacyjna (po 16 h ekstrakcji antyutleniacz zawarty w 10-krotnie rozcieńczonym ekstrakcie etanolowym przyczyniał się do całkowitego związania dodanego DPPH).
P r z y k ł a d 2
Sposobem opisanym w przykładzie 1 przygotowano folię o składzie końcowym tam wskazanym z użyciem standardowej skrobi kukurydzianej i PVA charakteryzującego się średnią masą cząsteczkową 139 kDa na drodze wylewania z roztworów dodatkiem gliceryny jako plastyfikatora. Folię napromieniowano w komorze gamma w próżni z użyciem dawki 2 kGy. Wykonano badania ekstraktów otrzymywanych po 16-godzinnym kontakcie z folią (po 10-krotnym rozcieńczeniu). Względny pomiar aktywności antyoksydacyjnej wskazywał następujące wartości: folia wyjściowa: Ac = 18,3%, folia napromieniowana: Ac = 26,9%. Inne właściwości fizykochemiczne folii wyjściowej kształtowały się następująco: kąt zwilżania = 80,4 ± 7,1° , TS = 18,9 MPa, Al = 73%, YM: 289 MPa. W przypadku folii napromieniowanej uzyskano odpowiednio wartości: kąt zwilżania = 81,2 ± 8,2° °; TS = 21,4 MPa, Al: 88%, YM: 339 MPa.
P r z y k ł a d 3
Sposobem opisanym w przykładzie 1 przygotowano folię z użyciem takich samych składników i napromieniowano w akceleratorze w powietrzu z użyciem dawki 10 kGy. Wykonano badania ekstraktów otrzymywanych po 16-godzinnym kontakcie z folią (po 10-krotnym rozcieńczeniu). Względny pomiar aktywności antyoksydacyjnej wskazywał następujące wartości: folia wyjściowa: Ac = 18,3%, folia napromieniowana: Ac = 28,1%. Inne właściwości fizykochemiczne folii wyjściowej kształtowały się następująco: kąt zwilżania = 80,4 ± 7,1° , TS = 18,9 MPa, AI = 73%, YM: 339 MPa. W przypadku folii napromieniowanej uzyskano odpowiednio wartości: kąt zwilżania = 93,7 ± 6,2° °; TS = 21,7 MPa, Al = 101%, YM = 563 MPa.
PL 240 528 B1
P r z y k ł a d 4
Sposobem opisanym w przykładzie 1 przygotowano folię z użyciem standardowej skrobi kukurydzianej i PVA charakteryzującego się średnią masą cząsteczkową 139 kDa na drodze wylewania z roztworów z dodatkiem 30% gliceryny jako plastyfikatora. Stosunek wagowy skrobia : PVA wynosił 45 : 55. Do folii wprowadzono dodatek kwasu galusowego na poziomie 5% wagowych (w przeliczeniu na łączną masę polimerów). Koncentracja stałych składników w końcowym żelu wodnym wynosiła 2% wagowych, stosowano roztwór etanolowy kwasu galusowego o stężeniu 5% wagowych (w przeliczeniu na łączną masę polimerów), a końcowe mieszanie prowadzono z szybkością 25000 obrotów/min w ciągu 2 min. Sumaryczny skład folii kształtował się następująco: 33,33% skrobi, 40,74% PVA, 22,22% gliceryny i 3,70% kwasu galusowego (GA). Folię napromieniowano w komorze gamma w atmosferze azotu z użyciem dawki 10 kGy. Przeprowadzono badania względnej aktywności antyoksydacyjnej 10-krotnie rozcieńczonych ekstraktów otrzymywanych po kontakcie z foliami (wyjściową i napromieniowaną) ciągu 3,5 dnia (84 h). Stwierdzono bardzo wysoką aktywność zarówno folii wyjściowej jak i napromieniowanej, uzyskując dla obu wynik Ac = 100%. Wyznaczono równocześnie aktywność antyoksydacyjną ekstraktów uzyskanych po 1 godzinie i po 16 godzinach. Wartości Ac po 1 godzinie kształtowały się następująco: folia wyjściowa: 43,3%, folia napromieniowana 49,2%. Po 16 godzinach uzyskano odpowiednio wartości 76,8% i 87,8%.
Zastrzeżenia patentowe
Claims (5)
1. Biodegradowalny aktywny materiał opakowaniowy na bazie skrobi, polialkoholu winylowego), znamienny tym, że stanowi kompozycję zawierającą od 1,6 do 53 części wagowych skrobi i od 22 do 78 części wagowych PVA, od 0,3 do 7,4 części wagowych kwasu galusowego oraz od 18,5 do 26 części wagowych gliceryny jako plastyfikatora, przy czym całość poddawana jest działaniu promieniowania jonizującemu, gamma lub szybkich elektronów.
2. Sposób wytwarzania biodegradowalnego aktywnego materiału opakowaniowego z zastosowaniem układu skrobia : PVA oraz promieniowania jonizującego, znamienny tym, że do homogenicznej kompozycji skrobia : PVA : gliceryna w postaci żelu, korzystnie wodnego, o koncentracji stałych składników w ilości 1-3% wagowych, otrzymanej na drodze mieszania w temperaturze 60-90°C, w której część polimerowa zawiera od 1 do 65% wagowych skrobi, od 31 do 98% wagowych PVA, przy stosunku wagowym skrobia : PVA w zakresie od 35 : 65 do 2 : 98, korzystnie w zakresie od 35 : 65 do 65 : 35 a najkorzystniej w zakresie od 40 : 60 do 45 : 55 a gliceryna jako plastyfikator stanowi od 25 do 35% wagowych w przeliczeniu na łączną masę polimerów, dodaje się kwas galusowy w ilości od 0,4 do 10% wagowych w przeliczeniu na łączną masę polimerów, doprowadzając do homogenicznego wymieszania składników, korzystnie z użyciem mieszadła szybkoobrotowego z prędkością obrotów 10 000-25 000 na minutę w ciągu 1 do 10 minut, w temperaturze nie wyższej niż 50°C, i z tak otrzymanej kompozycji wytwarza się materiał opakowaniowy korzystnie w postaci folii znaną metodą wylewania, którą poddaje się działaniu promieniowania jonizującego, gamma lub szybkich elektronów lub kompozycję tę stosuje się do powlekania wyrobów bądź wytwarzania mikrokapsułek i w takiej postaci poddaje działaniu promieniowania gamma lub szybkich elektronów.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się roztwór kwasu galusowego o stężeniu od 1 do 10%, korzystnie etanolowy.
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że skrobię niemodyfikowaną genetycznie poddaje się przed użyciem obróbce radiacyjnej z zastosowaniem promieniowania gamma lub elektronowego z użyciem dawek w zakresie 4-22 kGy, korzystnie w zakresie 10-15 kGy.
5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że napromieniowanie folii, wyrobu pokrytego materiałem aktywnym lub mikrokapsułek prowadzi się w powietrzu, w atmosferze gazu obojętnego korzystnie azotu, argonu, helu, lub w próżni z wykorzystaniem promieniowania gamma ze źródeł gamma lub szybkich elektronów, w akceleratorze elektronów, stosując dawki w zakresie do 15 kGy, korzystnie w zakresie 5-10 kGy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL432477A PL240528B1 (pl) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Aktywny biodegradowalny materiał opakowaniowy o działaniu antyoksydacyjnym oraz sposób jego wytwarzania |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL432477A PL240528B1 (pl) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Aktywny biodegradowalny materiał opakowaniowy o działaniu antyoksydacyjnym oraz sposób jego wytwarzania |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL432477A1 PL432477A1 (pl) | 2021-07-05 |
| PL240528B1 true PL240528B1 (pl) | 2022-04-19 |
Family
ID=76689652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL432477A PL240528B1 (pl) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Aktywny biodegradowalny materiał opakowaniowy o działaniu antyoksydacyjnym oraz sposób jego wytwarzania |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL240528B1 (pl) |
-
2019
- 2019-12-31 PL PL432477A patent/PL240528B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL432477A1 (pl) | 2021-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mondal et al. | Development of antioxidant-rich edible active films and coatings incorporated with de-oiled ethanolic green algae extract: A candidate for prolonging the shelf life of fresh produce | |
| Tanwar et al. | Development and characterization of PVA-starch incorporated with coconut shell extract and sepiolite clay as an antioxidant film for active food packaging applications | |
| Di Giuseppe et al. | Physical properties of active biopolymer films based on chitosan, sodium caseinate, and rosemary essential oil | |
| Su et al. | Preparation and characterization of ethyl cellulose film modified with capsaicin | |
| Chen et al. | Chitosan–pullulan films enriched with Artemisia annua essential oil: Characterization and application in grape preservation | |
| Gaikwad et al. | Development of polyvinyl alcohol and apple pomace bio-composite film with antioxidant properties for active food packaging application | |
| Ganeson et al. | Improved functionality of cinnamon oil emulsion-based gelatin films as potential edible packaging film for wax apple | |
| Nor et al. | Effects of plasticizer concentrations on functional properties of chicken skin gelatin films | |
| Dai et al. | Development of antibacterial film based on alginate fiber, and peanut red skin extract for food packaging | |
| Aadil et al. | Improvement of physcio-chemical and functional properties of alginate film by Acacia lignin | |
| Yang et al. | Water-insoluble tea polyphenol nanoparticles as fillers and bioactive agents for pectin films to prepare active packaging for fruit preservation | |
| Rolińska et al. | Choline chloride-based deep eutectic solvents as plasticizer and active agent in chitosan films | |
| Biswas et al. | Preparation and characterization of carboxymethyl cellulose films with embedded essential oils | |
| da Silva Filipini et al. | Blending collagen, methylcellulose, and whey protein in films as a greener alternative for food packaging: Physicochemical and biodegradable properties | |
| Hidayati et al. | Development of biodegradable smart packaging from chitosan, polyvinyl alcohol (PVA) and butterfly pea flower’s (Clitoria ternatea L.) anthocyanin extract | |
| DE60119986T2 (de) | Durch uv oder wärme gestartetes sauerstoffarmes verpackungssystem unter verwendung eines oxidierbaren polymerharzes und eines peroxids | |
| Oluwasina et al. | Enhancement of physical and mechanical properties of dioscorea dumetorum starch films with dialdehyde starch solution | |
| CN104910502B (zh) | 缓释性食品保鲜薄膜及其制备方法 | |
| Behrestaghi et al. | Physical, mechanical, and antimicrobial properties of carboxymethyl cellulose edible films activated with artemisia sieberi essential oil | |
| Kumar et al. | Physicochemical characterization of antioxidant film based on ternary blend of chitosan and Tulsi-Ajwain essential oil for preserving walnut | |
| Farasati Far et al. | Chitosan-graft-pomegranate extract hydrogel: A dual-functional pad for antibacterial and antioxidant enhancement for shelf life extension in food packaging | |
| Wang et al. | Preparation of composite films composed of polyvinyl alcohol, shellac and carboxymethyl chitosan-CuO nanoparticles and their application in food preservation | |
| PL240528B1 (pl) | Aktywny biodegradowalny materiał opakowaniowy o działaniu antyoksydacyjnym oraz sposób jego wytwarzania | |
| Koc-Bilican | Polysaccharide-based edible and biodegradable films from Eruca vesicaria mucilage: structural characterization, biocompatibility, and environmental impact | |
| Almeida et al. | Production and characterization of starch/PVA blends with bioactive compounds from malt bagasse |