Οι μεμβράνες με βάση το ελαιόλαδο ενδέχεται σύντομα να αντικαταστήσουν τις πλαστικές συσκευασίες τροφίμων

Νέα έρευνα δείχνει ότι το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά ως βασικό συστατικό των «oleofilms», φιλικών προς το περιβάλλον προστατευτικών επιστρώσεων για τρόφιμα.

Σύμφωνα με τους Τούρκους ερευνητές που συνέταξαν τη μελέτη, αυτά τα νέα υλικά θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια βιώσιμη εναλλακτική λύση έναντι των πλαστικών στη συσκευασία τροφίμων.

Αποσυντίθενται γρήγορα στη φύση και, ως εκ τούτου, δεν προκαλούν σοβαρή περιβαλλοντική ρύπανση. Οι ελαιοφιλμ μειώνουν το αποτύπωμα άνθρακα, περιορίζοντας την εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. - Bülent Başyiğit, Πανεπιστήμιο Harran

Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια απλή και αποτελεσματική μέθοδο για την παραγωγή ελαιομεμβρανών, φέρνοντας τα υλικά ένα βήμα πιο κοντά στο να ανταγωνιστούν τα τρέχοντα βιομηχανικά πρότυπα.

«Τα συμβατικά πλαστικά φιλμ έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και εξασφαλίζουν αξιοπιστία κατά τη μεταφορά και την αποθήκευση», δήλωσε ο Bülent Başyiğit, ερευνητής στη Σχολή Μηχανικών του Πανεπιστημίου Harran στη Σανλιούρφα της Τουρκίας, στην Olive Oil Times.

Δείτε επίσης: Τα υποπροϊόντα της ελαιοτριβίας μπορούν να βελτιώσουν τις ζωοτροφές

«Μερικά από τα άλλα πλεονεκτήματά τους περιλαμβάνουν το χαμηλό κόστος, το μικρό βάρος, την ευκολία επεξεργασίας και τις προηγμένες ιδιότητες φραγμού», πρόσθεσε. «Ωστόσο, οι συμβατικές πλαστικές μεμβράνες που προέρχονται από το πετρέλαιο δεν είναι βιοδιασπώμενες και παραμένουν στη φύση για μεγάλο χρονικό διάστημα».

«Επιπλέον, επιβλαβείς χημικές ουσίες που βρίσκονται στη φυσική δομή των συμβατικών πλαστικών μεμβρανών ενδέχεται να διαρρεύσουν στα συσκευασμένα τρόφιμα ή ποτά», σημείωσε ο Başyiğit.

Με βάση βιοδιασπώμενα και βρώσιμα πολυμερή ελαίου, τα ole-films ενδέχεται να έχουν σημαντικό πλεονέκτημα έναντι των πλαστικών.

«Τα πιο αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά τους είναι ότι αποσυντίθενται γρήγορα στη φύση και, ως εκ τούτου, δεν προκαλούν σοβαρή περιβαλλοντική ρύπανση», είπε ο Başyiğit. «Τα oleofilms μειώνουν το αποτύπωμα άνθρακα μειώνοντας την εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα.»

Συνήθως, οι πλαστικές μεμβράνες κατασκευάζονται από συνθετικά πολυμερή που προέρχονται από ορυκτά καύσιμα, όπως το πολυαιθυλένιο ή το πολυπροπυλένιο.

Επιπλέον, η παραγωγή τέτοιων πλαστικών μεμβρανών είναι μια διαδικασία υψηλής ενεργειακής έντασης, ωστόσο οι οικονομίες κλίμακας την έχουν καταστήσει σημαντικά οικονομικά αποδοτική, σε αντίθεση με τους περισσότερους άλλους βιομηχανικούς τομείς.

Τα βασικά πλεονεκτήματα των Oleofilms σε σχέση με άλλες βιοδιασπώμενες μεμβράνες είναι η ελαστικότητα και η ευκαμψία τους. Είναι επίσης πολύ πιο σταθερές όταν εκτίθενται σε ακραίες μεταβολές θερμοκρασίας.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η χημική δομή των oleofilms μειώνει σημαντικά τον κίνδυνο διαρροής χημικών ουσιών σε τρόφιμα ή ποτά.

Τα ολεοφιλμ δεν διαλύονται ή αποσυντίθενται εύκολα όταν εκτίθενται σε υγρασία, και το νερό δεν τα διαπερνά εύκολα. «Τα ολεοφιλμ είναι ανθεκτικά στο νερό και η διαπερατότητά τους στο νερό είναι χαμηλή», επιβεβαίωσε ο Başyiğit.

«Τα Oleofilms μπορούν να λειτουργήσουν ως πολλά υποσχόμενα συστήματα για την παροχή προστασίας, ιδίως για λιπαρά και υγρά τρόφιμα, καθώς αποτελούνται από μεμβράνες κατασκευασμένες από υδρόφοβα και ελαιώδη συστατικά», είπε.

«Αυτές οι μεμβράνες μπορούν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των τροφίμων εμποδίζοντας την οξείδωση, μειώνοντας την απώλεια υγρασίας και σχηματίζοντας ένα αδιάβροχο φράγμα», πρόσθεσε.

Μερικά τρόφιμα που συσκευάζονται εύκολα με μεμβράνες ελαιούχων συστατικών περιλαμβάνουν προϊόντα με βάση τη σοκολάτα, τυριά, επεξεργασμένα κρέατα και κράκερ.

Επιπλέον, αποδεικνύονται εξαιρετικά αποτελεσματικές στην προστασία φρέσκων τροφίμων, όπως φρούτα και λαχανικά.

«Ένας από τους κύριους λόγους για τη δομική αλλοίωση των φρούτων και των λαχανικών είναι η απομάκρυνση του νερού από τη δομή τους», είπε ο Başyiğit. «Δεδομένης της υδροφοβικής φύσης των ελαιοφιλμ, αναμένεται να διατηρούν την ισορροπία υγρασίας μέσα στη συσκευασία.»

«Έτσι, αυτά τα μοντέλα μεμβρανών μπορούν να βοηθήσουν στην πρόληψη της συρρίκνωσης και της σκλήρυνσης, μειώνοντας την απώλεια νερού σε όλα τα φρούτα και τα λαχανικά», πρόσθεσε. «Τα φυσικά έλαια, όπως το ελαιόλαδο, διαθέτουν αντιμικροβιακές και αντιμυκητιακές ιδιότητες που βοηθούν στην επιβράδυνση της αλλοίωσης των τροφίμων, αναστέλλοντας την ανάπτυξη βακτηρίων και μυκήτων.»

Το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο αποτελεί βασικό συστατικό της μεθόδου παραγωγής oleofilm που ανέπτυξε η ερευνητική ομάδα, η οποία έχει αποδειχθεί πιο αποτελεσματική από άλλα βιοδιασπώμενα έλαια.

«Το ελαιόλαδο προσδίδει αντιοξειδωτική δράση στο τελικό προϊόν λόγω των μοναδικών δομών που περιέχει», είπε ο Başyiğit, αναφερόμενος στην παρουσία τοκοφερόλης (βιταμίνη Ε) και φαινολικών ενώσεων στο εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο.

«Η παρουσία τους στο ελαιόλαδο είναι κρίσιμη για την πρόληψη ή την καθυστέρηση της πιθανής οξείδωσης στις μεμβράνες», πρόσθεσε. «Η πρόληψη ή η καθυστέρηση της οξειδωτικής αλλοίωσης αυξάνει τη διάρκεια ζωής των μεμβρανών συσκευασίας».

Το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο αναγνωρίστηκε ως πιο αποτελεσματικό από άλλα έλαια λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε μονοακόρεστα λιπαρά οξέα, κυρίως ελαϊκό οξύ, το οποίο προσφέρει ενισχυμένη προστασία έναντι της οξείδωσης σε σύγκριση με τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα.

«Τα έλαια πλούσια σε κορεσμένα και πολυακόρεστα λιπαρά οξέα μπορούν να οδηγήσουν σε σκλήρυνση ή μαλάκυνση των ελαιοφιλμ», δήλωσε ο Başyiğit. Η ισορροπημένη περιεκτικότητα σε ακόρεστα λιπαρά του εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου το καθιστά μια πιο αποτελεσματική επιλογή.

Δείτε επίσης: Έργο μετατρέπει τα απόβλητα ελιάς σε υπερπυκνωτές

Οι φαινόλες και οι τοκοφερόλες στο ελαιόλαδο μειώνουν την οξειδωτική βλάβη, μια ιδιότητα που μπορεί να ενισχυθεί με την επίστρωση ελαιοφιλμ.

«Η ενσωμάτωση εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου στα oleofilms μπορεί να ενισχύσει τις αντιοξειδωτικές ιδιότητες των τελικών προϊόντων», δήλωσε ο Başyiğit. «Επιπλέον, οι αντιοξειδωτικές ενώσεις μπορεί να προσφέρουν προστασία διαχέοντας μέσω της μεμβράνης στο τρόφιμο.»

«Οι μεμβράνες που περιέχουν ελαιόλαδο μπορούν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής, να διατηρήσουν τη διατροφική ποιότητα και να αποτρέψουν την οξειδωτική αλλοίωση, αυξάνοντας την αντιοξειδωτική ικανότητα τόσο του υλικού της μεμβράνης όσο και του επικαλυμμένου προϊόντος», πρόσθεσε.

Η παρουσία εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου στα ελαιοφιλμ ενισχύει περαιτέρω τη βιοαποδομησιμότητά τους.

«Το ελαϊκό οξύ, οι φαινολικές ενώσεις και οι τοκοφερόλες στο ελαιόλαδο μπορούν να ενισχύσουν τη βιοαποικοδόμηση», είπε ο Başyiğit. «Οι φαινολικές ενώσεις μπορούν να διευκολύνουν την αποικοδόμηση αυξάνοντας τις ενζυματικές αντιδράσεις για τους μικροοργανισμούς.»

Τα ελαιοφιλμ με βάση το ελαιόλαδο παρασκευάστηκαν συνδυάζοντας πρωτεΐνες και λιπίδια με τη χρήση τεχνικών υπερηχητικής γαλακτωματοποίησης. Η διαδικασία χρησιμοποιεί ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας για τη δημιουργία και τη σταθεροποίηση γαλακτωμάτων, μιγμάτων δύο μη αναμίξιμων υγρών.

Η παραγωγή ξεκίνησε με την παρασκευή ελαιογέλων, τα οποία περιέχουν υδρολυμένο πρωτεΐνη σόγιας, ζελατίνη, εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο, στεατικό οξύ και λεκιθίνη.

Οι πρωτεϊνικές και λιπιδικές φάσεις αναμίχθηκαν σε αναλογία 1 προς 1 και υποβλήθηκαν σε υπερήχους υψηλής ισχύος, οι οποίοι αναδεύουν τα σωματίδια σε ένα υγρό μέσω ηχητικών κυμάτων υψηλής συχνότητας (υπερήχων).

Αυτή η διαδικασία ενίσχυσε τη σταθερότητα και την ομοιογένεια του γαλακτώματος. Μόλις σχηματίστηκαν τα ελαιογέλη, συνδυάστηκαν με γλυκερόλη για τη βελτίωση της ευκαμψίας.

Μετά από μια διαδικασία αποαεριοποίησης με υπερήχους για την εξάλειψη των φυσαλίδων αέρα, το μείγμα αφέθηκε να στεγνώσει σε θερμοκρασία δωματίου για 24 ώρες.

Οι προκύπτουσες ελαιομεμβράνες, με πάχος μεταξύ 0,18 και 0,25 χιλιοστών, αποδείχθηκαν ανθεκτικές στο νερό με χαμηλή διαπερατότητα αερίων, πράγμα που σημαίνει ότι το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα ή οι υδρατμοί δεν μπορούσαν να διαπεράσουν εύκολα το φράγμα.

Η μέθοδος προσδιόρισε την απαραίτητη ισχύ υπερήχων για βέλτιστη ευκαμψία, αντοχή και ιδιότητες φραγμού, οι οποίες δοκιμάστηκαν με επιτυχία σε φρεσκοκομμένους ανανάδες.

«Σε μεμβράνες που περιέχουν υδρόφιλες και υδρόφοβες δομές, η υπερηχητική γαλακτωματοποίηση είναι μια ζωτικής σημασίας τεχνική που βελτιώνει την ποιότητα της μεμβράνης προωθώντας την ομοιογένεια», εξήγησε ο Başyiğit. «Αποτρέπει τον διαχωρισμό φάσεων και επιτρέπει τη δημιουργία μηχανικά ανθεκτικών και λειτουργικών μεμβρανών που διατηρούν τη σταθερότητά τους για παρατεταμένες περιόδους.»

Οι ερευνητές προειδοποίησαν ότι απαιτούνται περισσότερες επενδύσεις και έρευνα για να υποστηριχθεί η περαιτέρω ανάπτυξη των ελαιομεμβρανών και να μετατραπούν σε μια εμπορικά βιώσιμη εναλλακτική λύση έναντι των συμβατικών μεμβρανών με βάση το πλαστικό.

Οι ερευνητές πρόσθεσαν ότι πρέπει ακόμη να αντιμετωπιστούν σημαντικές προκλήσεις.

Οι ελαιομεμβράνες είναι πιο ευαίσθητες στο σχίσιμο από το τρέχον βιομηχανικό πρότυπο και δεν μπορούν ακόμη να ανταγωνιστούν σε μηχανική αντοχή και ευκαμψία. Η συσκευασία υπό κενό δεν είναι επί του παρόντος εφικτή με αυτές τις νέες μεμβράνες.

«Αν και η μαζική παραγωγή πλαστικών είναι καλά εδραιωμένη και το κόστος τους παραμένει πολύ χαμηλό, οι ελαιομεμβράνες δεν έχουν ακόμη επιτύχει οικονομίες κλίμακας», δήλωσε ο Başyiğit. «Μακροπρόθεσμα, εάν ξεπεραστούν αυτές οι προκλήσεις, τα ολεοφιλμ θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση».

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να επεκτείνουν τη χρήση τους στη συσκευασία τροφίμων και να διερευνήσουν άλλες πιθανές εφαρμογές.

«Μακροπρόθεσμα, είναι επίσης πιθανή η ενσωμάτωση των ελαιοφιλμ σε βιοϊατρικές εφαρμογές», δήλωσε ο Başyiğit. «Σε αυτό το πλαίσιο, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές όπως συστήματα χορήγησης φαρμάκων και επιδέσμους τραυμάτων.»

«Ωστόσο, είναι ζωτικής σημασίας να διεξαχθούν μελέτες για τη βελτίωση των θερμικών και μηχανικών ιδιοτήτων των ελαιοφιλμ, ώστε να ανταποκρίνονται σε εκείνες των μεμβρανών που προέρχονται από το πετρέλαιο», κατέληξε.

---