Приложение 6 (справочное). Краткая характеристика наночастиц и наноматериалов, применяемых в упаковке сельскохозяйственного сырья и пищевой продукции

Приложение 6
(справочное)

Краткая характеристика
наночастиц и наноматериалов, применяемых в упаковке сельскохозяйственного сырья и пищевой продукции

Ведущей по объёму производства сферой применения нанотехнологий в производстве упаковочных материалов для пищевой промышленности является производство наноматериалов, увеличивающих сроки годности продуктов. Согласно прогнозным оценкам доля таких материалов в общем массиве применяемых упаковочных материалов будет составлять к 2015 году не менее 25%.

Увеличение сроков годности пищевых продуктов при использования нанотехнологий достигается за счёт повышения барьерных функций тары в двух основных аспектах: а) снижение воздействия УФ - излучения на продукт (за счет введения в упаковочный материал наночастиц, поглощающих УФ - излучение) и б) повышение газобарьерных свойств упаковочного материала (снижении проницаемости для газов).

Плёнки органических полимеров, модифицированные наночастицами диоксида титана () размером 10-25 нм, характеризуются практически равномерным поглощением УФ лучей в ближней (290-350 нм) и дальней (250-290 нм) области.

В целях придания упаковочным материалам газобарьерных свойств предлагается использование наноглин для модификации полимерных плёнок из полиэтилентерефталата. Достигаемый эффект базируется на эффекте значительного удлинения пути диффузии молекул газов в упаковочном материала. Частицы наноглин, являющиеся в химическом отношении алюмосиликатом (близкий химический аналог каолина), представляют собой пластинки диаметром около 1 мкм и толщиной порядка 1 нм. Ламинарное расположение этих пластинок в массиве полимерного нанокомпозита позволяет данному материалу препятствовать процессам диффузии молекул из внешней среды в продукт, что способствует предохранению от перекисного окисления такие продукты, как, например, растительные масла, и молекул из продукта во внешнюю среду, что увеличивает длительность сохранения газированных безалкогольных напитков и пива. Имеются разработки композитных барьерных упаковочных материалов на основе наноглин и крахмала, характерным свойством которых является лёгкая биодеградация в окружающей среде, что позволяет в значительной мере снять существующую проблему утилизации упаковочных материалов.

Новыми полезными свойствами могут обладать упаковочные материалы со встроенными наноинкапсулированными антиоксидантами, противомикробными препаратами, ферментами, молекулярными кислородными и насосами. Основным материалом, применяемым для наноинкапсулирования, являются органические полимеры.

Предлагается также включение в полимерные упаковочные материалы в качестве модификаторов соответствующим образом наноструктурированных или наноинкапсулированных пищевых или вкусоароматических добавок в целях улучшения или сохранения органолептических показателей пищевого продукта (запах, вкус, цвет) Введённые наноструктурированные добавки могут постепенно мигрировать из упаковочного материала в продукт, способствуя поддержанию его привлекательных органолептических свойств в течение более длительного времени, чем при применении тары обычного типа.

С целью увеличения сроков хранения пищевой продукции и повышения безопасности её использования предлагается применять при упаковке наночастицы веществ, обладающих антимикробным (бактерицидным или бактериостатическим) действием. Предполагается, что применение этих материалов в наноструктурированном виде не исключает миграции определённого количества антисептика из упаковочного материала в поверхностный слой предохраняемого продукта или в его объём (если речь идёт о жидкости). Для этих целей возможно использование наночастиц серебра и оксида цинка, антимикробный эффект которых в настоящее время хорошо изучен.

Отдельной областью применения нанотехнологий является производство съедобных упаковочных материалов. Предполагается, что многие продукты (такие как фрукты, овощи, сыры и пр.) могут предохраняться от порчи и высыхания путём их покрытия тонкими плёнками восков или парафинов, представляющих собой разрешенные пищевые добавки E908-E910 и Е905 (а также их модификации). Значительное количество материала покрытия при этом может попадать в организм, что рассматривается как нежелательное явление. Использование плёнок нанометровой толщины позволяет снизить количество поглощаемых восков или парафинов как минимум на порядок, и соответственно снизить наносимый вред потребителю. Органические плёночные покрытия нанометровой толщины могут применяться на таких видах продуктов, как хлебобулочные изделия, фрукты и ягоды, кондитерские изделия.

В настоящее время интенсивно развивается область использования в упаковочных материалах наномаркеров и наноиндикаторов с целью доведении до потребителя информации о соответствии продукта требуемым показателям (особенно показателям безопасности). Это информирование должно осуществляться наглядным образом (например, изменением цвета определённых меток, наносимых при упаковке) и не требовать специального оборудования, то есть информацию с метки сможет легко снимать конечный потребитель или продавец розничной сети. Наномаркеры могут контролировать температуру хранения, степень воздействия УФ-излучения, влажность воздуха при хранении, появление микробной контаминации. Принцип их действия базируется на применении сенсоров, представляющих собой гибридные наноструктуры, включающие антитела, ферменты и неорганические наноматериалы, такие, как углеродные нанотрубки.

Другим аспектом использования наномаркеров является изготовление уникальных этикеток, позволяющих, например, проще и лучше отследить путь сырья, полуфабриката, конечного продукта, а также эффективнее бороться с контрафактными товарами. В качестве приоритетных объектов наноиндустрии, используемых при маркировке пищевых продуктов, следует рассматривать наноструктурированные органические полимеры, их гибридные структуры с биополимерами и углеродные нанотрубки.

Таким образом, приоритетными наноматериалами при упаковке пищевых продуктов следует признать наночастицы диоксида титана, наночастицы серебра, наночастицы оксида цинка, наноглины, наноструктурированные органическиие полимеры, углеродные нанотрубки.