Розробка нової плівки з заданими властивостями на основі хітозану

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313889

Ключові слова:

біополімери, хітозан, плівкоутворюючі розчини, пакувальні плівки, комбінована упаковка, бактеріостатичні властивості

Анотація

Об’єктом дослідження обрані полімерні плівки синтетичні та на основі хітозану. Хітозан є природним нетоксичним олігосахаридом тваринного походження здатним до біологічної деструкції. Проблема, яка вирішується в цій роботі, – це розробка плівки на основі хітозану з підвищеними бактеріостатичними властивостями для використання у комбінованому пакувальному матеріалі у якості захисного шару. Використання таких плівок забезпечить біорозкладуваність пакувальних матеріалів, що дасть можливість скоротити використання синтетичних полімерів у пакованні та покращити екологію.

Особливістю запропонованого методу є те, що у якості розчинника хітозану використано відвар трави деревію, що призводить до набування плівками бактеріостатичних властивостей. Встановлено, що при цьому досягається найвищий бактеріостатичний ефект. Результати досліджень показали значну зону затримки росту мікроорганізмів штамів E. coli, B. cereus, B. subtilis, P. aeruginosa, S. aureus, C. albicans, Saccharomyces та Lactobacillus.

Проведений комплекс досліджень дозволив провести оптимізацію рецептурного складу плівок на основі хітозану (%): хітозан – 2,0…2,5, гліцерин – 1,0…1,5, відвар трави деревію – 96…97 (за співвідношення лікарська рослинна сировина:вода – 1:10).

Визначено, що значення показників руйнівної напруги за розриву розроблених плівок (14,0…16,0 МПа) перевищують допустимий мінімум, який повинен складати для полімерних плівок 13,7 МПа.

Розроблені плівки не призначені для самостійного використання як пакувальний матеріал, а повинні використовуватися у складі комбінованого паковання у якості захисного шару.

Сферою застосування цих досліджень є упакування харчових продуктів, а саме: фруктових та овочевих паст і соусів

Біографії авторів

Антоніна Анатоліївна Дубініна, Національний університет «Запорізька політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра туристичного, готельного та ресторанного бізнесу

Валентина Миколаївна Зайцева, Національний університет «Запорізька політехніка»

Кандидат педагогічних наук, професор

Кафедра туристичного, готельного та ресторанного бізнесу

Світлана Олександрівна Ленерт, Національний університет «Запорізька політехніка»

Доктор технічних наук

Кафедра туристичного, готельного та ресторанного бізнесу

Андрій Валерійович Віндюк, Національний університет «Запорізька політехніка»

Доктор педагогічних наук, професор

Кафедра туристичного, готельного та ресторанного бізнесу

Олександр Іванович Черевко, Державний біотехнологічний університет

Доктор технічних наук

Радник ректора

Лариса Василівна Татар, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук

Кафедра торгівлі, готельно-реторанної та митної справи

Олена Євгеніївна Скирда, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук

Кафедра торгівлі, готельно-реторанної та митної справи

Світлана Володимирівна Прасол, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра обладнання та інжинірингу переробних і харчових виробництв

Посилання

  1. Hafez, A. I. (2023). Chemical Modifications of Chitosan Biopolymer as Poly Electrolyte Membranes for Full Cells: Article review. Water, Energy and Environment Journal, 4 (1), 1–16. Available at: https://www.naturalspublishing.com/Article.asp?ArtcID=27249
  2. Sutharsan, J., Zhao, J. (2022). Physicochemical and Biological Properties of Chitosan Based Edible Films. Food Reviews International, 39 (9), 6296–6323. https://doi.org/10.1080/87559129.2022.2100416
  3. Elnaggar, E. M., Abusaif, M. S., Abdel-Baky, Y. M., Ragab, A., Omer, A. M., Ibrahim, I., Ammar, Y. A. (2024). Insight into divergent chemical modifications of chitosan biopolymer: Review. International Journal of Biological Macromolecules, 277, 134347. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.134347
  4. Cazón, P., Vázquez, M. (2019). Mechanical and barrier properties of chitosan combined with other components as food packaging film. Environmental Chemistry Letters, 18 (2), 257–267. https://doi.org/10.1007/s10311-019-00936-3
  5. Lauriano Souza, V. G., Rodrigues, P. F., Duarte, M. P., Fernando, A. L. (2018). Antioxidant Migration Studies in Chitosan Films Incorporated with Plant Extracts. Journal of Renewable Materials. https://doi.org/10.7569/jrm.2018.634104
  6. Zhang, W., Li, X., Jiang, W. (2020). Development of antioxidant chitosan film with banana peels extract and its application as coating in maintaining the storage quality of apple. International Journal of Biological Macromolecules, 154, 1205–1214. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.10.275
  7. Gomes, L. C., Faria, S. I., Valcarcel, J., Vázquez, J. A., Cerqueira, M. A., Pastrana, L. et al. (2021). The Effect of Molecular Weight on the Antimicrobial Activity of Chitosan from Loligo opalescens for Food Packaging Applications. Marine Drugs, 19 (7), 384. https://doi.org/10.3390/md19070384
  8. Mohammadi, A., Hashemi, M., Masoud Hosseini, S. (2016). Effect of chitosan molecular weight as micro and nanoparticles on antibacterial activity against some soft rot pathogenic bacteria. LWT - Food Science and Technology, 71, 347–355. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.04.010
  9. Tan, M., Zhong, X., Xue, H., Cao, Y., Tan, G., Li, K. (2024). Polysaccharides from pineapple peel: Structural characterization, film-forming properties and its effect on strawberry preservation. International Journal of Biological Macromolecules, 279, 135192. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135192
  10. Khanzada, B., Akhtar, N., ul haq, I., Mirza, B., Ullah, A. (2024). Polyphenol assisted nano-reinforced chitosan films with antioxidant and antimicrobial properties. Food Hydrocolloids, 153, 110010. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2024.110010
  11. Dubinina, A., Letuta, T., Novikova, V. (2020). Research of the bactericidal properties and toxicity of compositions for stone fruit preservation. Food Science and Technology, 14 (2). https://doi.org/10.15673/fst.v14i2.1721
  12. Dubinina, A., Letuta, T., Frolova, T., Seliutina, H., Hapontseva, O. (2019). Perspectives of the use of plant raw material extracts for storage of tomatoes. Food Science and Technology, 12 (4). https://doi.org/10.15673/fst.v12i4.1181
  13. Dubinina, A., Letuta, T., Novikova, V. (2020). Storage of apricots using of medicinal plant extracts. Technical Sciences and Technology, 4 (18), 192–208. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2019-4(18)-192-208
  14. Supplement 11.5. European Pharmacopoeia Online. Available at: https://pheur.edqm.eu/subhome/11-5
  15. European Pharmacopoeia 10.0. Strasbourg. Available at: https://www.scribd.com/document/508063535/European-Pharmacopoeia-10-0
  16. Ricarte, R. G., Shanbhag, S. (2024). A tutorial review of linear rheology for polymer chemists: basics and best practices for covalent adaptable networks. Polymer Chemistry, 15 (9), 815–846. https://doi.org/10.1039/d3py01367g
  17. Tanaka, T. (2000). Experimental Methods in Polymer Science. Academic Press. https://doi.org/10.1016/c2009-0-22460-3
  18. Diblan, S., Gökkaya Erdem, B., Kaya, S. (2020). Sorption, diffusivity, permeability and mechanical properties of chitosan, potassium sorbate, or nisin incorporated active polymer films. Journal of Food Science and Technology, 57 (10), 3708–3719. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04403-8
  19. Roldán-Ruiz, M. J., Jiménez-Riobóo, R. J., Gutiérrez, M. C., Ferrer, M. L., del Monte, F. (2019). Brillouin and NMR spectroscopic studies of aqueous dilutions of malicine: Determining the dilution range for transition from a “water-in-DES” system to a “DES-in-water” one. Journal of Molecular Liquids, 284, 175–181. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.03.133
  20. Pavliuk, R. Yu., Poharska, V. V., Yanytskyi, V. V., Pavliuk, V. A., Sokolova, L. M., Korobets, N. V., Maksymova, N. F. (2013). Tovaroznavstvo ta innovatsiyni tekhnolohiyi pererobky likarsko-tekhnichnoi roslynnoi syrovyny. Ch. 1. Seriya: Ozdorovchi naturalni dobavky ta produkty kharchuvannia. Kharkiv: KhDUKhT, KNTEU, 429.
  21. de Sousa, D. P., Damasceno, R. O. S., Amorati, R., Elshabrawy, H. A., de Castro, R. D., Bezerra, D. P. et al. (2023). Essential Oils: Chemistry and Pharmacological Activities. Biomolecules, 13 (7), 1144. https://doi.org/10.3390/biom13071144
  22. Azmir, J., Zaidul, I. S. M., Rahman, M. M., Sharif, K. M., Mohamed, A., Sahena, F. et al. (2013). Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: A review. Journal of Food Engineering, 117 (4), 426–436. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.01.014
  23. Alves, T. F. P., Teixeira, N., Vieira, J., Vicente, A. A., Mateus, N., de Freitas, V., Souza, H. K. S. (2022). Sustainable chitosan packaging films: Green tea polyphenolic extraction strategies using deep eutectic solvents. Journal of Cleaner Production, 372, 133589. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.133589
  24. Xuan Cuong, D., Xuan Hoan, N., Huu Dong, D., Thi Minh Thuy, L., Van Thanh, N., Thai Ha, H. et al. (2020). Tannins: Extraction from Plants. Tannins - Structural Properties, Biological Properties and Current Knowledge. https://doi.org/10.5772/intechopen.86040
  25. Fraga-Corral, M., García-Oliveira, P., Pereira, A. G., Lourenço-Lopes, C., Jimenez-Lopez, C., Prieto, M. A., Simal-Gandara, J. (2020). Technological Application of Tannin-Based Extracts. Molecules, 25 (3), 614. https://doi.org/10.3390/molecules25030614
  26. Bonilla, J., Poloni, T., Lourenço, R. V., Sobral, P. J. A. (2018). Antioxidant potential of eugenol and ginger essential oils with gelatin/chitosan films. Food Bioscience, 23, 107–114. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2018.03.007
  27. Mohammed, K., Yu, D., Mahdi, A. A., Zhang, L., Obadi, M., Al-Ansi, W., Xia, W. (2024). Influence of cellulose viscosity on the physical, mechanical, and barrier properties of the chitosan-based films. International Journal of Biological Macromolecules, 259, 129383. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129383
  28. Smoilovska, H. P., Maliuhina, O. O. (2022). Doslidzhennia vmistu dubylnykh rechovyn u travi dereviyu zvychainoho. Suchasni dosiahnennia farmatsevtychnoi spravy, 1, 221–222. Available at: http://dspace.zsmu.edu.ua/handle/123456789/19351
  29. Wiles, J. L., Vergano, P. J., Barron, F. H., Bunn, J. M., Testin, R. F. (2000). Water Vapor Transmission Rates and Sorption Behavior of Chitosan Films. Journal of Food Science, 65 (7), 1175–1179. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2000.tb10261.x
  30. Senra, T. D. A., Campana-Filho, S. P., Desbrières, J. (2018). Surfactant-polysaccharide complexes based on quaternized chitosan. Characterization and application to emulsion stability. European Polymer Journal, 104, 128–135. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2018.05.002
Розробка нової плівки з заданими властивостями на основі хітозану

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-10-30

Як цитувати

Дубініна, А. А., Зайцева, В. М., Ленерт, С. О., Віндюк, А. В., Черевко, О. І., Татар, Л. В., Скирда, О. Є., & Прасол, С. В. (2024). Розробка нової плівки з заданими властивостями на основі хітозану. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(6 (131), 34–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313889

Номер

Том 5 № 6 (131) (2024): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Antonina Dubinina, Valentyna Zaitseva, Svitlana Lehnert, Andriy Vindyk, Oleksander Cherevko, Larysa Tatar, Olena Skyrda, Svitlana Prasol

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.