パッケージングは、食品がサプライ チェーンを経由して消費者に移動する際に、食品を封じ込めて保護するための重要なツールです。包装の主な機能は、製品を保護し、食品の貯蔵寿命を延ばすことです。食品包装材料は、信頼性の高いガスと水のバリアを備えた汎用性と耐久性のある性質のため、伝統的に石油ベースのプラスチックをベースにしています。
その利点にもかかわらず、石油ベースのプラスチックの生産は、温室効果ガスの排出、環境汚染、海洋生態系の損傷、および生物蓄積の影響による食物連鎖への悪影響につながります。埋立地に置かれた場合、石油ベースのポリマーの分解には約 200 ～ 500 年以上かかることがあります。ほとんどの食品包装材料は使用期間が短く、これらのプラスチックのかなりの量がすぐに廃棄されます。
これらの問題を解決する 1 つの方法は、石油由来のプラスチックを、バイオベースの製品などの再生可能な資源に置き換えることです。現在、食品業界と学界の両方で進行中の研究は、新しい生分解性食品包装材料を開発し、バリア特性を改善および強化し、食品業界内の実際の作業環境での用途を検証することです。また、軽量化の経済的利点は、多くの業界にとって不可欠になっています。
バイオポリマーの製造は、石油ベースのプラスチックよりも環境に優しく、従来の材料と比較した場合、生涯にわたって温室効果ガスの排出量が大幅に少なくなります。ただし、バイオベースの生産への移行には、特定の障害と制限があります。バイオベースのポリマー材料は、他の代替品と比較してまだ比較的高価であり、これらの材料は、機械的およびバリア特性が不十分であるため、特定の用途での使用が制限されています.したがって、食品産業でバイオベースのプラスチックのみを使用する前の最初のステップは、これらのバイオベースのプラスチックを合成ポリマーと組み合わせたり、ナノセルロースなどの天然のナノフィラーで強化したりすることです。これはまた、包装用途向けのバイオベースのポリマーの利用可能性を高めることも意味します。
ナノサイズの強化剤は、バイオベースのポリマーのバリアと機械的特性を強化するのに効果的であることが証明されているため、ナノコンポジットの人気が高まっています。ナノフィラーの中で、ナノセルロース粒子は、セルロースと他のバイオベースのポリマーとの類似性により、バイオベースのポリマーの特性を強化する可能性があります。バイオプラスチックは、従来の包装形態の代替品とはまだ見なされていませんが、バイオベースのナノコンポジットには多くの利点があります。たとえば、ナノ複合材料は、栄養と感覚の品質を維持しながら、製品の貯蔵寿命を延ばすのに役立つ活性化合物の担体として機能します。
バイオベースのナノコンポジットは、元の製品には含まれていない栄養素を包装材料に追加することで、食品の機能を改善する可能性を秘めています。包装材料に埋め込まれた酸化防止剤と抗褐変剤は、栄養素とフレーバーの劣化を遅らせることができます。または、腐敗微生物と食品媒介病原体の増殖を抑制することができる抗菌剤と組み合わせることができます.一方、バイオベースの包装材料は、生きた微生物のキャリアとして使用され始めており、食品にプロバイオティクス能力を付与したり、果物の収穫後の病気を制御したり、細菌株を使用して食品の貯蔵寿命を延ばしたりしています。
この分野では、バイオベースのナノコンポジットが石油ベースのプラスチックに取って代わるようです。食品包装用途の研究者として、ナノセルロースなどのフィラーを使用して、バイオベースのプラスチック (キトサン、ホエイプロテイン、カラギーナンなど) の特性 (機械的、バリア) を改善しようとしています。また、植物抽出物やエッセンシャル オイルなどの天然の活性化合物を組み込んで、食品の貯蔵寿命を延ばすことで、これらのプラスチックの活性特性を強化することにも重点を置いています。
炭水化物ポリマーに掲載された研究で 、バイオベースのポリマーであるキトサン（CH ）と合成生分解性ポリマーであるポリカプロラクトン（PCL）を組み合わせることを目指しました。ナノセルロースを含む抗菌性および抗酸化性の内層 (CH) と、より優れた機械的およびバリア特性を備えた外層 (PCL) で構成される包装フィルムを製造しました。次に、バイオベースのポリマーと石油ベースの生分解性ポリマーとの適合性を簡単な方法で評価しました。
スタンドアロンの PCL フィルムは食品包装材料として使用できますが、合成プラスチックの削減に関する懸念から、バイオベースのポリマーと一般的な合成材料の組み合わせが行われています。 PCL には、生体高分子を含む多くの種類の高分子との適合性など、興味深い特性があります。 PCL は、生体高分子の不十分な機械的特性とバリア特性を強化することができます。また、バイオポリマーの使用を拡大し、競争力のあるより持続可能な製品を作成するための優れたツールボックスを提供します。 CH は他の多くのバイオベースのプラスチックよりも機械的特性が優れていますが、水に敏感であり、食品包装用途の合成プラスチックと競合することはできません.
アクティブ包装は、包装システムの性能を向上させるために、包装材料または包装のヘッドスペースのいずれかに成分が意図的に含まれている包装材料に使用されます。この研究では、活性特性を持つ PCL と CH の二層フィルムで作られた活性包装システムの開発により、適切なバリアと機械的特性を備えたバイオベースの柔軟な包装材料が生まれました。ナノセルロースを含むCHおよびPCLに基づく二層膜形成は、望ましい機能特性を持つ新しい材料を得る最も簡単な方法の1つであることが示されました。ただし、食品との接触によるこれらの二層膜の性能を評価するには、今後の研究が必要です。
これらの調査結果は、 で強化されたキトサンおよびポリカプロラクトン ベースの活性二重層フィルムの開発というタイトルの記事で説明されています。 ナノセルロース およびブドウ種子抽出物、炭水化物ポリマーに最近掲載されました。 この作業は、スレイマン デミレル大学の Ece Sogut と Atif Can Seydim によって実施されました。
