Nediskriminatorna upotreba materijala za pakovanje dobijenih od nafte dovela je do ogromnog nakupljanja plastike na deponijama i okeanu, pošto ovi materijali imaju nisku razgradljivost i nisu značajno reciklirani. Da bi ublažila ovaj problem i zadovoljila rastuću potražnju za proizvodima koji su bezbedni za ljudsko zdravlje i životnu sredinu, prehrambena industrija ulaže u razvoj održivijih alternativa pakovanju koje čuvaju nutritivni kvalitet kao i organoleptičke osobine kao što su boja, ukus, miris i tekstura.
Primer je film napravljen od jedinjenja dobijenog od limonena, glavne komponente kore citrusnog voća, i hitozana, biopolimera dobijenog od hitina prisutnog u egzoskeletima rakova.
Film je razvila istraživačka grupa u državi Sao Paulo, Brazil, koja se sastoji od naučnika sa Odeljenja za inženjerstvo materijala i bioprocesa na Školi hemijskog inženjerstva Državnog univerziteta u Kampinasu (FEK-UNICAMP) i Centra za tehnologiju pakovanja pri Institutu za hranu. Tehnologija (ITAL) Državnog odeljenja za poljoprivredu i snabdevanje Sao Paula, takođe u Kampinasu.
Rezultati istraživanja su objavljeni u članku objavljenom u Food Packaging and Shelf Life.
„Fokusirali smo se na limonen jer je Brazil jedan od najvećih svetskih proizvođača narandži [ako ne i najveći], a Sao Paulo je vodeća država u proizvodnji narandže“, rekao je Ronijerik Pioli Vijeira, poslednji autor članka i profesor na FEK-u. UNICAMP.
Limonen je ranije korišćen u foliji za pakovanje hrane kako bi se poboljšala konzervacija zahvaljujući svom antioksidativnom i antimikrobnom delovanju, ali su njegove performanse narušene promenljivošću i nestabilnošću tokom procesa proizvodnje ambalaže, čak iu laboratorijskim razmerama.
Ovo je jedna od prepreka za upotrebu bioaktivnih jedinjenja u komercijalnoj ambalaži. Često se proizvodi u procesima koji uključuju visoke temperature i visoke brzine smicanja usled sečenja ili oblikovanja. Bioaktivni aditivi se u ovim procesima lako razgrađuju.
„Da bismo rešili ovaj problem, došli smo na ideju da koristimo derivat limonena koji se zove poli(limonen), koji nije isparljiv ili posebno nestabilan“, rekao je Vieira.
Istraživači su izabrali hitozan za filmsku matricu jer je polimer prirodnog porekla i ima dobro poznata antioksidativna i antimikrobna svojstva. Njihova hipoteza je bila da bi kombinovanje ova dva materijala proizvelo film sa poboljšanim bioaktivnim svojstvima.
U laboratoriji, naučnici su uporedili filmove sa limonenom i poli(limonenom) u različitim proporcijama kako bi odgovorili na izazov pronalaženja načina da se kombinuju sa hitozanom, pošto se teoretski ne mešaju. Istraživači su se odlučili za polimerizaciju, proces u kome se polimeri prave od manjih organskih molekula.
U ovom slučaju, koristili su jedinjenje sa polarnim hemijskim funkcijama da započnu reakciju i da povećaju interakciju između aditiva i polimerne matrice. Zatim su analizirali rezultujući film da bi procenili svojstva kao što su antioksidativni kapacitet, zaštita od svetlosti i vodene pare i otpornost na visoke temperature.
Rezultati su bili veoma zadovoljavajući. „Filmovi sa dodatkom poli(limonena) nadmašili su one sa limonenom, posebno u pogledu antioksidativne aktivnosti, koja je bila oko dva puta snažnija“, rekao je Vieira. Supstanca je takođe imala zadovoljavajući učinak kao blokator ultraljubičastog zračenja i utvrđeno je da je neisparljiva, što je čini pogodnom za proizvodnju ambalaže velikih razmera, gde su uslovi obrade teži.
Folije još uvek nisu dostupne za upotrebu od strane proizvođača, uglavnom zato što se plastika na bazi hitozana još ne proizvodi u dovoljno velikom obimu da bi bila konkurentna, ali i zato što proces proizvodnje poli(limonena) treba da bude optimizovan da bi se poboljšao prinos i da bi se testiran tokom proizvodnje komercijalne ambalaže.
„Naša grupa radi na ovome. Istraživali smo druge primene poli(limonena) u biomedicinskoj oblasti, na primer. Pokušavamo da pokažemo multifunkcionalnost ovog aditiva, čije je poreklo obnovljivo“, rekao je Vieira.
