Термоформованная тара с антимикробными свойствами

Новый вид упаковочного материала разработан путем модификации полимерных материалов за счет создания композиции, состоящей из гранул полимера и антимикробного экстракта, и дальнейшей ее переработки методом экструзии. В этом случае особую важность приобретают значения температуры плавления используемых компонентов: они не должны быть ниже температуры плавления полимера, иначе в процессе переработки возможна их деструкция [1, 2].

В качестве антимикробной добавки выбран экстракт бересты. Он содержится в верхнем слое коры березы и представляет собой сумму природных соединений. Основным действующим веществом является бетулин (бетулинол С36Н60О3) в количестве не менее 70 %. Помимо бетулинола в состав экстракта входят полиоксифенолы (до 15 %), лупеол (до 8 %), бетулиновая кислота (до 3 %), фитостерины (до 1 %) и другие химические вещества (до 3 %). Экстракт обладает всеми необходимыми характеристиками для использования в процессе высокотемпературной экструзии: температура плавления 240–260 °С, стабильная формула, инертные свойства молекулы [3, 4]. Это обеспечивает возможность подвергать его термической обработке без изменения первоначальных свойств.

Для увеличения равномерности распределения экстракта разработан метод его введения в массу полипропилена с применением суперконцентрата (СПК) на основе полиэтиленовой матрицы. Из-за высокой температуры плавления экстракта по сравнению с полиэтиленом получение СПК возможно только при одновременном введении в состав композиции термостабилизатора. В качестве термостабилизаторов при производстве СПК были использованы добавки «Ирганокс 0,1 %», «Иргафокс 0,4 %» и стеарат кальция 0,5 %.



ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Для определения влияния введенной добавки на физико-механические характеристики образцов полипропиленовых контейнеров проведены испытания на прочность и относительное удлинение при разрыве (рис. 1). У всех образцов не наблюдается существенных изменений значения данных показателей по сравнению с контрольным образцом.


Поверхность образцов контейнеров слегка шероховатая, очевидно, за счет выступающих частиц экстракта, без загрязнений. При увеличении концентрации добавки термоформованные контейнеры становятся менее прозрачными и приобретают беловатый цвет по сравнению с прозрачной бесцветной контрольной тарой.

Водные вытяжки из образцов при всех температурах и сроках экспозиции не содержат мути или осадка, не изменяют цвета. С увеличением температуры наблюдается усиление запаха вытяжек по сравнению с контрольными образцами (рис. 2). Во всех случаях оценка запаха не превышает 1 балла, что соответствует требованиям Роспотребнадзора к полимерным материалам, контактирующим с пищевыми продуктами.


Введение в полимер до 1,0 % бетулина не вызывает образования и миграции в водные вытяжки формальдегида. Результаты исследования также свидетельствуют об отсутствии деструктивных процессов в материале, которые могут сказаться на его качестве и безопасности.

Содержание бромирующихся веществ – ненормируемый показатель (вследствие различной токсичности отдельных бромирующихся веществ), но с его помощью можно получить представления о миграции из полимерного материала в контактирующую с ним модельную среду фенола, непредельных соединений и других веществ, присоединяющих бром, т.е. о суммарном количестве органических веществ, реагирующих с бромом (Инструкция МЗ СССР 880–71). При увеличении концентрации добавки содержание бромирующихся веществ в водных вытяжках увеличивается (рис. 3), что может быть связано с наличием непредельной связи в структуре вводимого компонента.


Комплексные исследования физико-механических и санитарно-гигиенических показателей свидетельствуют, что все исследованные образцы термоформованной тары на основе полиолефинов соответствуют требованиям органов Роспотребнадзора, предъявляемым к упаковочным материалам, которые контактируют с пищевыми продуктами, и требованиям Технического регламента Таможенного союза «О безопасности упаковки» (ТР ТС 005/2011).

БАКТЕРИЦИДНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Для определения антимикробного воздействия экстракта на поверхности образцов проведены микробиологические исследования с использованием приема принудительного обсеменения. В качестве санитарно-показательных микроорганизмов были выбраны БГКП, дрожжи и плесневые грибы из коллекции Центральной лаборатории микробиологии. Образцы также оказывают ингибирующий эффект на плесневые грибы.


Высокую эффективность ингибирования показывают образцы с содержанием экстракта 0,3 % и более. С увеличением концентрации антибактериальное воздействие экстракта на дрожжи и плесневые грибы усиливается, о чем свидетельствуют данные об изменении количества микроорганизмов в смывах с образцов (рис. 4).

Высокую антимикробную активность термоформованная тара, модифицированная экстрактом, оказывает на дрожжи. При количестве микроорганизмов 2•104 КОЕ/см3 после индукционного периода на поверхности тары с содержанием добавки 0,5 и 1,0 % число колоний дрожжей уменьшается на два порядка. Эффективность модифицированной тары в отношении плесневых грибов и дрожжей сопоставима при более высоких концентрациях: при 0,5 % экстракта количество плесневых грибов снижается на порядок, при 1 % экстракта – на два порядка.

В результате исследований разработана технология модифицирования термоформованной потребительской тары для молочных продуктов. Комплексная оценка характеристик, полученных образцов подтвердила их соответствие требуемому уровню качества и безопасности. По физико-механическим и санитарно- гигиеническим показателям безопасности все образцы термоформованной тары на основе полипротилена соответствуют требованиям органов Роспотребнадзора, предъявляемым к упаковочным материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, и требованиям технического регламента Таможенного союза ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки».

Доказано изменение поверхностных свойств материала при введении в него модифицирующего экстракта. Подтверждена гипотеза о том, что антимикробные вещества экстракта, постепенно выделяясь в процессе хранения из упаковочного материала, диффундируют на поверхность полимерного слоя, потенциально контактирующую с продуктом.

Таким образом, новый вид потребительской тары из полипропилена обладает высокими физико-механическими и санитарно-гигиеническими свойствами и подтвержденным антимикробным действием.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



1. Карлина М.В. Изучение фармакологических свойств и разработка новой лекарственной формы бетулина: дис. … канд. биол. наук: 14.00.25 / Карлина Марина Валерьевна. – СПб.: ИТ ФМБА, 2005.

2. Мяленко Д.М. Новые направления в упаковке молочной продукции [текст] / Д.М. Мяленко, О.Б. Федотова // Молочная промышленность. 2013. № 1.

3. Толстиков Г.А. Бетулин и его производные. Химия и биологическая активность / Г.А.Толстиков, О.Б. Флехтер, Э.Э. Шульц, Л.А. Балтина, А.Г. Толстиков // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. № 13.

4. Федотова О.Б. «Активная упаковка» из полимерных материалов [текст] / О.Б. Федотова, Д.М. Мяленко, А.В. Шалаева // Пищевая промышленность. 2010. № 1.

5. Федотова О.Б. О новых свойствах упаковки для молока и молочных продуктов [текст] / О.Б. Федотова, Д.М. Мяленко // Молочная промышленность. 2009. № 6.

6. Федотова О.Б. Упаковка для молока и молочных продуктов. Качество и безопасность. – М.: Изд-во Россельхозакадемии, 2007

Источник: Переработка молока. 2014. № 1.