Исследователи Томского госуниверситета и Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) создали полипропиленовый материал для упаковки пищевых продуктов. Как сообщает пресс-служба Минобрнауки России, её применение позволит значительно увеличить срок хранения продуктов и снизить риск пищевых отравлений.
Авторы разработки заверяют: пленка, модифицированная двухкомпонентными наночастицами оксида цинка и серебра (ZnO/Ag), активно подавляет рост патогенных бактерий и грибков, нейтрализуя до 100% микроорганизмов на своей поверхности.
«В настоящее время в России не налажено серийное многотоннажное производство антимикробных упаковочных материалов для пищевой промышленности. При этом производители заинтересованы в такой упаковке, так как увеличение срока хранения продуктов даже на сутки приведет к существенному снижению экономических потерь», — поделилась соавтор разработки, старший научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета ТГУ Ольга Бакина.
Проблема и решение
Главный недостаток полипропилена как упаковочного материала — способность сохранять жизнеспособные бактерии на поверхности неделями, несмотря на все его преимущества. Эффективное решение этой проблемы предложили томские исследователи, интегрировав в полимер гибридные антимикробные наночастицы. Под действием света они генерируют активные формы кислорода, разрушающие клетки бактерий и грибков. Таким образом, удаётся достичь высокой антимикробной эффективности при минимальном содержании наночастиц, сохранив безопасность пищевой упаковки для потребителей.
В качестве основы для композитных плёнок использовали гранулированный полипропилен — стандартный материал для упаковки. Технологический процесс проходил в несколько этапов: сначала гранулы расплавляли, затем в расплав вводили заданную концентрацию наночастиц, после чего методом горячего прессования формировали плёнки толщиной от 70 до 140 микрометров.
Главной задачей ученых было сохранить базовые свойства полимера — прочность, гибкость, скорость экструзии и безопасность. Как отметила Ольга Бакина, определяющим фактором оказалась концентрация наночастиц.
«Оптимальной «дозой» стали 0,5 мас. %. При таком содержании достигается максимальная эффективность: пленка практически на 100 % подавляет рост микроорганизмов, сохраняя при этом все необходимые для упаковки прочностные и эксплуатационные свойства», — пояснила старший научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета ТГУ.
Готовность к внедрению
Инновационный материал прошел комплексную проверку по рекомендованным стандартам. Антимикробные свойства подтверждены в тестах против ключевых патогенов: бактерии Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк) и грибов Candida albicans. Отдельные испытания на цитотоксичность доказали, что пленка полностью безопасна для человека.
Разработанная технология защищена патентом и готова к масштабированию. Интерес к её внедрению уже проявляют крупные промышленные компании, что подтверждает высокий рыночный потенциал разработки.
Исследование выполнено при поддержке гранта Минобрнауки России.
Справка UpackUnion:
Национальный исследовательский Томский государственный университет, основан в 1878 году. Является одним из старейших и крупнейших вузов страны.
ТГУ ведет подготовку по более чем 150 направлениям бакалавриата, специалитета, магистратуры и аспирантуры. Его научная деятельность охватывает такие сферы, как физика, химия, биология, IT, искусственный интеллект и другое. Университет активно взаимодействует с высокотехнологичными предприятиями, корпорациями, институтами СО РАН.
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук создан в 1984 году и является одним из ведущих в России научных учреждений в области материаловедения, разработки и создания новых материалов, включая наноматериалы и изделия из них.
Фото: официальный сайт Физико-технического факультета Томского государственного университета