Разработка биоразлагаемых пищевых пленок на основе коллагенсодержащей ихтиосубстанции из отходов трески: влияние хитозана и пластификаторов на механические и барьерные свойства
Журнал: Вестник Мурманского государственного технического университета @vestnik-mstu
Рубрика: Биотехнология пищевых продуктов и биологически активных веществ
Статья в выпуске: 3 т.29, 2026 года.
Бесплатный доступ
Стремительный рост объемов синтетических полимерных отходов приводит к серьезным экологическим последствиям, по этой причине все большую значимость приобретает разработка экологичных альтернатив пищевой упаковке. Использование вторичных биоресурсов, в частности отходов переработки промысловых видов рыб, позволяет одновременно решить задачи утилизации побочных продуктов рыбоперерабатывающей промышленности и создания биоразлагаемых упаковочных материалов с регулируемыми свойствами. Цель исследования – разработка биоразлагаемых пищевых пленок на основе коллагенсодержащей ихтиосубстанции (ИХС), выделенной из отходов трески, а также изучение влияния хитозана (ХТЗ) и пластификаторов – глицерина (Г) и сорбитола (С) – на механические и барьерные свойства пленок. Выход ихтиосубстанции из кожи и чешуи атлантической трески составил 72 %. Методом ПААГ-электрофореза определены основные молекулярные фракции ихтиосубстанции: 200, 117, 100 и 89 кДа. Получена серия образцов биоразлагаемых пленок на основе ихтиосубстанции с добавлением хитозана и различных пластификаторов – глицерина и сорбитола. Комплексный анализ микроструктуры, физико-химических, механических, барьерных и термических свойств с использованием методов оптической микроскопии, ИК-спектроскопии, гравиметрии, дифференциальной сканирующей калориметрии, а также оценка способности к биоразложению в почве показали, что использование сорбитола в качестве пластификатора и увеличение содержания хитозана способствуют формированию более однородных, прочных и термически стойких пленок с пониженными показателями паропроницаемости и влагопоглощения. Оптимальный баланс механических и барьерных свойств наблюдается для образца состава 60 % ИХС + 37 % ХТЗ + 3 % С: прочность на разрыв – 12,1 ± 1,1 МПа, температура плавления – 130,4 °C, паропроницаемость – 2819 ± 148 г/м2/сут, влагопоглощение – 49,0 ± 6,3 %/сут. Полученные результаты подтверждают перспективность использования коллагенсодержащей ихтиосубстанции из отходов трески для создания экологичной пищевой упаковки, поддающейся биологическому разложению.
Короткий адрес: https://sciup.org/142248710
IDS: 142248710 | УДК: 661.123:664 | DOI: 10.21443/1560-9278-2026-29-3-317-334
Development of biodegradable food films based on collagen-containing ichthyosubstance derived from cod waste: The effect of chitosan and plasticizers on mechanical and barrier properties
The rapid growth in the volume of synthetic polymer waste leads to serious environmental consequences, which is why the development of eco-friendly alternatives to food packaging is becoming increasingly important. The use of secondary bioresources, particularly processing waste from commercial fish species, allows simultaneously addressing the challenges of utilising by-products from the fish-processing industry and creating biodegradable packaging materials with tunable properties. The aim of this work is to develop biodegradable food films based on collagen-containing ichthyosubstance (ICS) extracted from cod waste, as well as to study the influence of chitosan (CS) and plasticisers, such as glycerol (G) and sorbitol (S), on the mechanical and barrier properties of the films. The yield of ichthyosubstance from the skin and scales of Atlantic cod was 72 %. Polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) was used to determine the main molecular fractions of the ichthyosubstance, which were found to be 200, 117, 100 and 89 kDa. A series of biodegradable film samples was produced based on the obtained ichthyosubstance, with the addition of chitosan and various plasticisers (glycerol and sorbitol). Comprehensive characterisation of the microstructure, physicochemical, mechanical, barrier and thermal properties (via optical microscopy, IR spectroscopy, gravimetry and differential scanning calorimetry), together with an evaluation of soil biodegradability, demonstrated that incorporating sorbitol as a plasticiser and increasing the chitosan content leads to the formation of films exhibiting enhanced uniformity, durability and thermal stability, along with lower water vapour permeability and moisture absorption. An optimal balance of mechanical and barrier properties was observed for the sample with the following composition: 60 % ICS + 37 % CS + 3 % S. The sample exhibited the following properties: tensile strength – 12.1 ± 1.1 MPa; melting point – 130.4 °C; water vapour permeability – 2819 ± 148 g/m?/day; moisture absorption – 49.0 ± 6.3 %/day. The obtained results confirm the potential of using collagen-containing ichthyosubstance from cod waste for developing eco-friendly food packaging with controlled biodegradability.
