هنر بسته بندی / فناوری: پژوهشگران دانشگاه Kyushu ژاپن یک ماده بسته بندی زیست تخریب پذیر با استفاده از پوست کدو تنبل توسعه داده اند.این راهکار با هدف افزایش استحکام بسته بندی، کاهش از دست رفتن رطوبت و کند کردن روند فساد محصولات تازه، طراحی شده است.آزمایش ها روی گوجه گیلاسی نشان داد این ماده رشد میکروبی را مهار کرده و تازگی محصول را بهتر از بسته بندی پلاستیکی متداول و نمونه های بدون بسته بندی حفظ می کند.

پژوهشگران دانشگاه Kyushu ژاپن از پوست کدو تنبل به عنوان ماده اولیه برای تولید یک نانوماده ویژه بسته بندی مواد غذایی استفاده کرده اند؛ ماده ای که می تواند روند فساد میوه ها و سایر محصولات تازه را کند کرده و هم زمان از آسیب دیدن آن ها در حمل و نقل جلوگیری کند.

این پژوهش که در نشریه Food Research International منتشر شده، به بررسی استفاده از پوست کدو تنبل، که حدود 10 درصد وزن این محصول را تشکیل می دهد و معمولا به عنوان ضایعات کشاورزی دور ریخته می شود، برای تولید بسته بندی های زیست تخریب پذیر با قابلیت حفظ کیفیت میوه ها پرداخته است.

Fumihiko Tanaka، استاد دانشکده کشاورزی دانشگاه Kyushu و از نویسندگان این پژوهش، گفت: آزمایشگاه ما سال ها است روی افزایش ماندگاری محصولات کشاورزی و کاهش وابستگی به پلاستیک های پایه نفتی کار می کند.او افزود:ایده این پروژه از یکی از دانشجویان ما از جنوب شرق آسیا شکل گرفت. از آنجا که زیرساخت های زنجیره سرد در بسیاری از کشورهای آسیایی هنوز توسعه کافی پیدا نکرده اند، امیدواریم این فناوری که امکان نگهداری مواد غذایی در دمای محیط را فراهم می کند، در مناطقی که چنین زیرساختی وجود ندارد مفید باشد.

افزایش استحکام و عملکرد بسته بندی

پژوهشگران ابتدا پوست کدو تنبل را تحت فشار و دمای بالا حرارت دادند و سپس با سرد کردن و خشک کردن انجمادی، نانوذراتی موسوم به نقاط کوانتومی کربنی (Carbon Quantum Dots یا CQDs) تولید کردند. این ذرات به صورت پودری سیاه رنگ با اندازه ای در حدود 10 نانومتر هستند.

این نانوذرات دارای خواص ضد میکروبی و محافظت در برابر پرتو فرابنفش هستند و می توانند از قهوه ای شدن و تخریب سطح مواد غذایی در اثر نور جلوگیری کنند.در ادامه، پژوهشگران CQDs را با کربوکسی متیل سلولز و ژلاتین ترکیب کرده و یک فیلم بسته بندی کامپوزیتی ساختند. نتایج نشان داد افزودن تنها 3 درصد CQDs، استحکام کششی فیلم را 147 درصد افزایش داده و نفوذپذیری آن در برابر بخار آب را کاهش می دهد.در نتیجه، این بسته بندی در برابر لرزش و ضربه هنگام حمل و نقل مقاوم تر بوده و هم زمان از فساد ناشی از کاهش رطوبت جلوگیری می کند.

Fumina Tanaka، دانشیار دانشکده کشاورزی دانشگاه Kyushu، در این باره گفت:بسته بندی های ضد میکروبی رایج معمولا از نانوذرات فلزی مانند اکسید روی یا نقره استفاده می کنند که اثرات زیست محیطی بیشتری نسبت به CQDs دارند. نانوذرات ما از مواد آلی تولید شده اند و در غلظت های موثر، زیست سازگاری مناسبی دارند؛ موضوعی که برای هر ماده ای که با مواد غذایی در تماس است اهمیت زیادی دارد.

افزایش ماندگاری گوجه گیلاسی

برای ارزیابی عملکرد این فناوری، پژوهشگران گوجه گیلاسی را با این فیلم بسته بندی کردند و نتایج را با نمونه های بدون بسته بندی و بسته بندی شده با فیلم پلاستیکی معمولی مقایسه کردند.نتایج نشان داد فیلم های حاوی CQDs رشد میکروبی را به طور قابل توجهی کاهش داده، افت وزن و نرم شدن میوه را کند کرده و تازگی محصول را بسیار بهتر از دو روش دیگر حفظ می کنند.

Reshaka Kavindi، دانشجوی دکتری دانشگاه Kyushu و نویسنده اول مقاله، گفت:می دانیم که ایمنی یکی از مهم ترین نگرانی ها است. آزمایش های زیست سازگاری نشان داد این ماده در غلظت کمتر از 2 میلی گرم بر میلی لیتر غیرسمی است و لایه پوشش مورد استفاده تنها حدود 0.01 میلی متر ضخامت دارد و مقدار بسیار کمی از این ماده را مصرف می کند. مصرف کنندگان نیز می توانند با شستن یا پوست گرفتن میوه، میزان تماس را حتی کمتر کنند.

کاربردهای آینده

به گفته پژوهشگران، این ماده هم می تواند به صورت فیلم بسته بندی و هم به شکل اسپری مستقیم روی سطح میوه ها استفاده شود. این ویژگی امکان پوشش دادن تنها بخش های آسیب پذیر محصول را فراهم می کند و در نتیجه مصرف مواد بسته بندی و هزینه ها کاهش می یابد.

Fumina Tanaka همچنین گفت:علاوه بر مزایای زیست محیطی، دوست دارم این ماده بتواند جنبه ای جذاب نیز به بسته بندی مواد غذایی اضافه کند. نقاط کوانتومی کربنی زیر نور فرابنفش می درخشند و رنگ آن ها با تغییر اندازه ذرات تغییر می کند. اگر در آینده بتوان از این ویژگی برای ایجاد نوشته یا طرح های گرافیکی روی بسته بندی استفاده کرد، بسیار هیجان انگیز خواهد بود.

این گروه تحقیقاتی در ادامه قصد دارد ترکیبات طبیعی ضد قارچ مانند روغن های اسانسی را نیز به این ماده اضافه کند تا مقاومت آن در برابر گونه های مقاوم تر کپک افزایش یابد.در همین راستا، پژوهشگران دانمارکی نیز اخیرا ماده ای بر پایه خاک رس اصلاح شده شیمیایی توسعه داده اند که می تواند گاز اتیلن را در داخل بسته بندی محصولات تازه جذب کرده و روند رسیدن و فساد میوه ها و سبزیجات را کنترل کند.