Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии
Все статьи: 449
Статья обзорная
В настоящее время крахмал стал важным пищевым и техническим продуктом, который широко применяется в различных отраслях пищевой промышленности. В статье представлены материалы исследования российских и зарубежных ученых в области модификации крахмала как инструмента повышения его технологических характеристик. Модифицированный крахмал, цена которого в разы ниже, позволяет значительно снижать себестоимость конечного продукта. Его применяют: при производстве колбасы, для связывания свободной влаги; при изготовлении соусов, кетчупов, майонезов для придания этим продуктам необходимой консистенции; при изготовлении йогуртов или кефира модифицированный крахмал используется для придания нужной текстуры; при изготовлении кондитерских и хлебобулочных изделий для улучшения внешнего вида и т. д. Независимо от сферы применения модифицированный крахмал, производство которого осуществляется в таких странах, как Россия, Китай, США, Индия и др., выступает как загуститель, эмульгатор и стабилизатор. Основной проблемой при применении крахмала является повышение вязкости при старении водных растворов, это происходит вследствие частичной кристаллизации полимерных цепей. Современные научные исследования по разработке эффективных способов целенаправленного изменения природных свойств нативного крахмала в последнее время интенсивно развивается, т. е. его модифицирование с помощью химических (кислотный, окислительный гидролиз), биохимических (ферментативный гидролиз) и физических воздействий (механические, температурные, ультразвуковые и волновые) имеет не только научное значение, но и промышленное применение. Следует отметить, что для производства модифицированного крахмала не применяются методы генной инженерии. Однако комитет экспертов. объединённых под эгидой таких организаций как ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН) и ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) рекомендовал применять без ограничений лишь крахмалы, обработанные ферментативно. Другие же виды химически обработанных крахмалов нуждаются в дополнительном изучении. Поэтому наибольший интерес представляют физические методы модифицирования, которые позволяют безреагентным способом воздействовать на крахмал, изменяя при этом его свойства.
Бесплатно
Анализ технологических моделей производства дрожжей
Статья научная
Проведена идентификация моделей проблемы «аспирационные системы переработки растительных отходов - производство гидролизных дрожжей». В работе представлен анализ технологических моделей синтеза кормовых дрожжей и систем аспирации. Методы компонентного анализа позволили выявить виды сырья для гидролизной переработки аспирационных отходов и дальнейшей ферментации дрожжей.
Бесплатно
Анализ факторов, определяющих возможность производства продуктов функциональной направленности
Статья обзорная
Проблема коррекции питания в последние годы является актуальной. Основные принципы решения этой проблемы были сформулированы в «Основах государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года». В основах предусмотрен комплекс мероприятий, направленных на создание условий, обеспечивающих удовлетворение в соответствии с требованиями медицинской науки потребностей различных групп населения в здоровом питании с учетом их традиций, привычек и экономического положения. В статье рассмотрены технологические основы для производства качественно новых продуктов, не только удовлетворяющих физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и выполняющих профилактические и лечебные функции, а также предложены мероприятия по изменению структуры питания, созданию технологий качественно новых пищевых продуктов, соответствующих потребностям организма. Для минимизации убытков при вводе нового продукта на рынок необходимо убедиться в экономической и социальной целесообразности разработки и внедрения в производство новых продуктов функциональной направленности, а значит, необходимо провести анализ реально существующих возможностей сырьевой базы и производственных ресурсов местных предприятий. В статье проанализировано состояние хлебопекарной отрасли в Свердловской области. Выявлено, что хлебопекарная отрасль нуждается в реализации инноваций, которые позволят хлебопекарным предприятиям не только повысить уровень конкурентоспособности, рентабельности, производственных возможностей и объемов реализации, но и обеспечить население Свердловской области необходимыми функциональными продуктами питания в целях снижения негативного воздействия экологических факторов и укрепления здоровья в целом.
Бесплатно
Статья научная
Рост рынка напитков - альтернатив натурального молока - ежегодно составляет 13,6-15,5 %. Предпочтение растительных напитков обусловлено растущим спросом на специализированные и функциональные продукты питания, этическими взглядами потребителей. Разрабатываются новые технологии, направленные на инактивацию микроорганизмов и ферментов, уменьшение размеров частиц и снижение вязкости эмульсии для повышения физической стабильности напитка. Наиболее перспективным способом обработки растительного сырья для получения стабильной коллоидной системы напитка является ультразвуковая кавитация. Цель исследования - анализ эффективности методов экстракции зернового сырья для получения растительных напитков с оптимальными свойствами. В предложенной технологической схеме получения растительного напитка осуществляют замачивание неочищенных семян конопли и зерна пшеницы на 24 часа с последующим мокрым дроблением и многоступенчатой экстракцией сухих веществ, с применением высокотемпературной или ультразвуковой обработки. Результаты исследований доказывают, что импульсная ультразвуковая обработка диспергированных семян конопли позволяет снизить значения вязкости до 1,75-1,91 mPa•s, при одновременном повышении концентрации белка (до 2,55 %), липидов (до 4,66 %) в пищевой системе растительного напитка. При ультразвуковой обработке измельченного зерна пшеницы наблюдали возрастание вязкости растительного напитка до 5,5 mPa•s, что свидетельствует об активизации гидрофильных свойств нерастворимых фракций белков, одновременно установлено улучшение экстракции сухих веществ, белка и липидов в систему напитка. Доказано, что наиболее эффективно применение ультразвуковой обработки сырья, которая обеспечивает оптимальные параметры вязкости и эмульсионной стабильности дисперсной системы, обуславливает высокое содержание питательных компонентов в составе растительного напитка. При производстве напитков на основе зерна пшеницы следует учитывать значительное содержание нерастворимых высокомолекулярных фракций, которые при взаимодействии с водой обеспечивают стабильность и вязкость системы за счет гидроколлоидных процессов.
Бесплатно
Антимутагенная активность пробиотических культур и микробных консорциумов
Статья научная
Природное происхождение пробиотических культур и наличие сведений об их антимутагенной активности определили интерес к изучению антимутагенных свойств у определенных штаммов пробиотиков и их консорциумов, и в дальнейшем, их практического применения. В данной работе были использованы штаммы пропионовокислых бактерий, ацидофильная палочка и кефирная грибковая закваска как самостоятельные тест-объекты, так и в определённом сочетании. Для изучения антимутагенных свойств культур и консорциумов применяли бактериальный тест Эймса. В результате проведенных исследований установлены высокие антимутагенные свойства ацидофильной палочки и штаммов пропионовокислых бактерий Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii AC-2503, Propionibacterium freudenreichii SH-85. Степень ингибирования для L. acidophilus составляет 50,9 %, для штамма Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii AC-2503 - 63,4 %. Максимальный уровень ингибирования отмечен у штамма Propionibacterium freudenreichii SH-85 - 65,6 %. Кефирная грибковая закваска, как естественный природный симбиотический кластер, проявляет, безусловно, значительный уровень антимутагенной активности - 39 %. Установлено, что консорциумы имеют более высокую антимутагенную активность по сравнению с монокультурами. Степень ингибирования мутагена консорциумом культур L. acidophilus и Propionibacterium freudenreichii SH-85 имеет наибольшее значение и составляет 70,5 %. Консорциумы на основе кефирной культуры и Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii AC-2503, кефирной культуры и Propionibacterium freudenreichii SH-85 имеют значения антимутагенной активности 69,3 и 67,5 %, соответственно. Таким образом, пропионовокислые бактерии Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii AC-2503, Propionibacterium freudenreichii SH-85, L. acidophilus, кефирная грибковая закваска и консорциумы, созданные на основе этих культур, являются ценными источниками антимутагенов и могут быть рекомендованы для производства бактериальных концентратов и биопродуктов.
Бесплатно
Антиоксидантная активность хлебобулочных изделий, обогащенных порошком из ягод голубики
Статья научная
Для разработки хлебобулочных изделий с антиоксидантными свойствами использовали порошок из ягод дикорастущей голубики, произрастающей на Северо-Западе России. С помощью газо-жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией на хроматографе «Agilent 6850» (США) был изучен химический состав порошка из ягод дикорастущей голубики и составлен его антиоксидантный потенциал, который включал не только фенольные соединения, но и тритерпеноиды (олеаноловая и урсоловая кислоты), фитостеролы. Оптимизацию порошка из ягод дикорастущей голубики в рецептуре хлебобулочных изделий проводили методом пробной лабораторной выпечки. Используемый порошок из ягод голубики способствовал интенсификации микробиологических процессов при созревании теста, сокращая его созревание до 30 мин в зависимости от количества порошка в рецептуре. Для формирования оптимальных органолептических показателей хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего сорта количество порошка голубики должно составлять 3 %. Ограничение использования порошка связано с излишне сильным окрашиванием мякиша в синий цвет и ухудшением состояния мякиша. Определение антиоксидантной активности гидрофильной фракции порошка и хлебобулочных изделий (корки и мякиша) традиционных (контроль) и обогащенных проводили хемилюминесцентным методом с использованием биохемилюминометра БХЛ-06М (Нижний Новгород, Россия). Экстрагирование антиоксидантов осуществляли дистиллированной водой с последующим центрифугированием в течение 10 минут и получали гидрофильную фракцию. Установлено, что гидрофильная фракция мякиша разработанных обогащенных хлебобулочных изделий обладает антиоксидантной активностью, которая превышает в 1,3 раза антиоксидантную активность гидрофильной фракции корки традиционных хлебобулочных изделий. Антиоксидантная активность гидрофильной фракции корки разработанных хлебобулочных изделий на 20 % выше, чем мякиша, а традиционных наоборот - гидрофильная фракция корки имеет меньшую антиоксидантную активность по сравнению с мякишем.
Бесплатно
Статья обзорная
Актуальной проблемой перерабатывающих отраслей промышленности является расширение сырьевой базы и сокращение образования отходов. В обзоре рассмотрены вопросы о перспективах использования нетрадиционного растительного сырья и современных биотехнологических процессов его направленной конверсии в продукты микробного синтеза, обеспечивающие ресурсосбережение и эффективную замену традиционных зерновых культур, на примере спиртового производства. На основе анализа научных публикаций, систематизации и обобщения результатов исследований приведены актуальные данные по влиянию особенностей состава основных полимеров зернового сорго на уровень синтеза этанола и лизина, позволившие выявить значимые характеристики зерна перспективных сортов сорго. Подтверждена возможность комплексного использования многокомпонентного растения сорго (зерно и сок стеблей) не только как сырья для получения этилового спирта, но и как источника углеводов для микробной конверсии их в лизин. Выявлена значимость микробного синтеза в решении экологических проблем спиртового производства, заключающаяся в получении наряду с целевым продуктом дополнительную - кормовую лизино-белковую добавку при культивировании Brevibacterium на средах, содержащих барду, остающуюся после сбраживания сусла дрожжами Sасcharomyces cerevisiae. Показанная возможность комплексной биотехнологической переработки зерна и сока стеблей сорго в этанол и L-лизин создает предпосылки для расширения исследований в области разработки биосинтетических технологий получения других ценных продуктов микробного синтеза на основе использования многокомпонентного растения сорго как субстрата для культивирования промышленных штаммов микроорганизмов - продуцентов функциональных ингредиентов и биологически активных веществ.
Бесплатно
Афлатоксины, их влияние на продовольственное сырье и методы обеззараживания
Статья научная
В статье представлены пути загрязнения продовольственного сырья и продуктов питания афлатоксинами, которые являются одной из наиболее опасных групп микотоксинов и обладают сильными канцерогенными свойствами. К методам детоксикации афлатоксинов относятся: механические, физические и химические методы. В статье автор приводит исследование по детоксикации афлатоксинов методом СВЧ-обеззараживания.
Бесплатно
Афлотоксины зерна и способы минимизации рисков их накопления
Статья научная
Опасность попадания и накопления афлотоксинов в пищевых продуктах все еще присутствует и является актуальной проблемой мирового масштаба. Даже минимальное их количество способно нанести глобальный вред здоровью человека. Смеси афлатоксинов определены Международным агентством по исследованию раковых заболеваний как канцерогены первой группы. Также афлотоксины имеют тератогенноное, гепатотоксичное, цитотоксичное и генотоксичное воздействие на организм человека. Максимально допустимые уровни содержания афлатоксинов в пищевых продуктах варьируются в зависимости от типа афлатоксина, вида пищевых продуктов и экономического статуса страны в диапазоне от 0,0005 до 0,3 мг/кг. Ограничения, установленные в каждой отдельной стране, в настоящее время основаны на нескольких критических факторах, таких как количество токсичных соединений в основном и дополнительном сырье, величина потребления загрязненных продуктов, уровень грамотности населения, технологический уровень и климатические условия страны. Но несмотря на это, до сих пор появляются вспышки накопления афлатоксинов в пищевых продуктах в разных странах мира. Поэтому необходимо стремиться к полному обеззараживанию сырья и исключению возможности накопления как афлатоксинов, так и всех видов микотоксинов в готовых продуктах. Основным опасным фактором, приводящим к интенсификации накопления афлотоксинов в зерне пшеницы, является повышение относительной влажности воздуха при хранении и процессы самосогревания. В статье рассматриваются инновационные методы снижения рисков накопления микотоксинов в пищевом сырье и готовых пищевых продуктах. Отмечается, что в последние годы было разработано и исследовано несколько инновационных методов дезактивации плесневых грибов и разрушения афлатоксинов в пищевых продуктах (использование холодной плазмы, ультразвуковое воздействие высокой частоты). Они демонстрируют хорошие результаты и являются перспективными методами минимизации рисков попадания афлотоксинов в готовые пищевые продукты.
Бесплатно
Безопасность сырьевых компонентов в пивоварении - современный взгляд на проблему
Статья научная
Проведен анализ состояния современного рынка пивоваренной отрасли в России. Установлено, что в настоящее время в России сохраняется высокая импортная зависимость по отдельным видам сельскохозяйственной продукции вследствие низкого качества сырьевых компонентов, вызванного высокой восприимчивостью зерновой культуры к фитопатогенным микроорганизмам. В таких условиях российским производителям очень сложно производить продукцию, способную конкурировать с мировыми лидерами. Пивоваренная промышленность не стала исключением: ежегодно в Россию импортируется более 40 % солода. В связи с этим необходимо все большее внимание уделять вопросам безопасности и качества сырьевых компонентов на зерновой основе. Заражение грибами рода Alternaria различных зерновых культур, в том числе и ячменя, встречается повсеместно. Наиболее опасным итогом заражения семян следует считать накопление значительного количества микотоксинов грибных метаболитов, вредных как для человека, так и животных. Микологический анализ зараженности зерна ячменя пивоваренного выявил присутствие в микробиоте различных видов грибов, в том числе относящихся и к роду Alternaria: отмечался высокий процент зараженности зерна данной грибной инфекцией (в контрольных образцах этот показатель составил более 50 %). В связи с этим поиск путей минимизации опасных факторов позволит нам обеспечить эффективное использование сырьевых ресурсов и безопасность продуктов их переработки в технологии пивоварения. Одним из эффективных, на наш взгляд, является обеззараживание зерна ячменя энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты, поскольку данный вид воздействия при скорости нагрева 0,6-0,8 °С/с и экспозиции обработки 60-90 с вызывает обеззараживающий эффект практически по всем видам грибной инфекции, в том числе и по грибам рода Alternaria.
Бесплатно
Биоактивность эмульсий Пикеринга в пищевой матрице: теория и практика
Статья научная
В настоящее время во всем мире наблюдается экспоненциально растущий интерес к устойчивым эмульсиям Пикеринга (ЭП), стабилизированным твердыми частицами. По сравнению с обычными эмульсии Пикеринга обладают многими преимуществами, такими как возможность сокращения количества используемых эмульгаторов, биосовместимость и более высокая безопасность. При этом потенциальное применение их в пищевых системах стало рассматриваться с высокой степенью применимости для технологии линейки продуктов профилактической направленности. Методы разработки таких эмульсий должны базироваться на комплексном решении сохранения биоактивных свойств при встраивании нагруженных композиций в пищевую матрицу продукта (ПМП). Цель данной работы состоит в обоснованном подходе практической реализации разработанных процессов фортификации, основанных на использовании технологий Пикеринга для получения биоактивных, устойчивых во времени пищевых эмульсий. Авторами сформирован дуальный подход от теории к практике и определены задачи, включающие обобщение последних достижений в области создания пищевых эмульсий Пикеринга. В первой части работы описаны свойства биоактивных фортификатов (БАФ), определяющие их пригодность для технологии эмульсий Пикеринга. Выделены наиболее перспективные биоактивные фортификаты-стабилизиторы для пищевых эмульсий Пикеринга и технологии стабилизации. На основании обобщения теоретических данных определены потенциальные претенденты-образцы для пилотных исследований в цепочке БАФ > ЭП > ПМП. Исследования планируется направить на установление оптимальных сырьевых компонентов для стабилизации эмульсии Пикеринга, а также липидной фракции с учетом жирно-кислотного состава и витаминного комплекса отдельных видов жиров; прослеживание устойчивости показателей биоактивности используемого стабилизатора в системе полученного пищевого продукта; моделирование эффективной конструкции эмульсии Пикеринга, с учетом образующихся типов связей и определения их устойчивости в пищевых матрицах.
Бесплатно
Биологически активные вещества в компенсации проявлений гипергликемии
Статья научная
Метаболические расстройства, такие как гипергликемия и гиперхолестеринемия стали большой угрозой для здоровья и жизни современного человека. Такие факторы, как старение, ожирение, снижение физической активности, рост населения и урбанизация могут постепенно привести к устойчивому увеличению числа больных сахарным диабетом. По данным IDF Diabetes Atlas ожидается, что распространенность сахарного диабета вырастет к 2035 году с 382 до 471 миллионов человек. Кроме таких угрожающих жизни состояний, как диабетический кетоацидоз, гипер- и гипогликемическая кома, сахарный диабет является фактором риска развития инфаркта миокарда, ишемического инсульта и других сосудистых нарушений. Поэтому поиск новых путей решения этих проблем является одной из главных задач здравоохранения во всем мире. В этих условиях исследователи обращают свое внимание на выявление природных веществ, позволяющих справиться с данными метаболическими нарушениями. Применение различных экстрактов и настоев на основе растительного сырья для компенсации и профилактики сахарного диабета известно с древних времен. На сегодняшний день фармацевтическая и пищевая индустрия разрабатывает широкий ассортимент биологически активных пищевых добавок и функциональных продуктов питания для поддержания высокого качества жизни и адаптации людей, имеющих различные проявления гипергликемии. Действие компонентов пряных растений основано на механизмах защиты и восстановления панкреатических β-клеток в островках лангерганса, что позволяет увеличивать секрецию инсулина и в то же время защищать β-клетку от разрушения. Обзору основных пряных растений и содержащихся в них биологически активных компонентов, позволяющих компенсировать гипергликемичекие проявления, посвящена данная статья.
Бесплатно
Биологически активные ингредиенты в разработке пищевых продуктов с адаптогенными свойствами
Статья научная
В соответствии с Доктриной продовольственной безопасности РФ, утвержденной Указом Президента РФ от 30 января 2010 г. № 120, перед производителями продуктов питания поставлена задача «наращивание производства новых, обогащенных диетических и функциональных продуктов». Большую популярность в последнее время приобретают биологически активные продукты пчеловодства - цветочная пыльца-обножка, перга, пчелиный воск, пчелиное маточное молочко. Эти продукты богаты полноценными белками, углеводами, незаменимыми жирными кислотами, витаминами, ферментами, флавоидными соединениями и другими биологически активными веществами, которые оказывают благотворное влияние на организм человека. Целью настоящего исследования являлась разработка новой рецептуры пряничных изделий, обогащенных пчелиным маточным молочком, ее валидация и технологическая апробация. Объектами исследования явились изделия пряничные сырцовые: контрольный образец пряники «Северные», модифицированный - пряники «Медовые» с пчелиным маточным молоком. В рамках исследования была разработана рецептура сырцовых пряников, обогащенных пчелиным маточным молоком, произведена опытная партия этих изделий, оценено их качество и безопасность. Результаты исследований показали возможность и целесообразность применения пчелиного маточного молочка в технологии пряничных изделий. Было установлено количество обогащающей добавки, которое позволило обеспечить сохранение и даже незначительное улучшение органолептических характеристик готовых изделий (0,15-2,0 кг на 1 т готовых изделий). Изделия, полученные по модифицированной рецептуре, полностью отвечали требованиям нормативной документации по показателям безопасности. Внесение в рецептуру пряничных изделий установленного количества пчелиного маточного молочка позволило снизить количество жира в готовых продуктах в среднем на 16,5 % при снижении энергетической ценности 1 %.
Бесплатно
Статья научная
Образование активных форм кислорода или свободных радикалов вызывает окислительное повреждение биологических макромолекул, которое способствует развитию различных заболеваний и быстрому старению организма. Эффект снижения окислительного стресса продемонстрирован при употреблении восстановленной электролизованной воды, получаемой в процессе электрохимической активации воды в области, прилежащей к катоду. Восстановленная вода насыщена молекулярным водородом, обладающим антиоксидантными свойствами, она характеризуется щелочными значениями pH и отрицательными величинами окислительно-восстановительного потенциала. В настоящем обзоре рассмотрены профилактические и защитные эффекты электрохимически активированной воды для организма человека. Показана биоактивность восстановленной электролизной воды, ее антиоксидантная эффективность. 70 % видов микроорганизмов, перечисленных в проекте «Микробиом человека», способны метаболизировать водород, что подтверждает его роль в физиологии кишечной микрофлоры. Однако требуется дальнейшее изучение влияния электролизованной восстановленной фракции (ЭВВ) на кишечный микробиом, чтобы понять механизмы полезного влияния электролизованной восстановленной воды на здоровье человека. Повышенная антиоксидантная активность электролизованной восстановленной воды может объясняться наличием активного водорода в воде. Однако другие свойства и эффективность восстановленной воды еще предстоит выяснить. Дальнейшая интенсивная характеристика ЭВВ необходима для определения ее фактической восстановительной способности. Кроме того, воздействие ЭВВ на физиологию человека должно быть дополнительно детально исследовано, учитывая, что около 70 % человеческого тела составляет вода. Результаты опубликованных исследований показывают, что ежедневное употребление ЭВВ может улучшать здоровье и физическую работоспособность даже у здоровых людей, не имеющих желудочно-кишечных симптомов.
Бесплатно
Биоразлагаемые материалы на основе композиции крахмала и хитозана: эксплуатационные свойства
Статья научная
Использование полисахаридов для получения органической упаковки открывают новые возможности эффективного использования продовольственного сырья для решения экологических проблем. Органическая упаковка по мере известности становится все более привлекательной для населения, заинтересованного в создании экологически благоприятных условий проживания. Основным определяющим фактором, обеспечивающим достижение результата, является способность экоматериалов и изделий из них в короткие сроки подвергаться процессу деградации в компосте на безопасные вещества, такие как биомасса, вода, углекислый газ. Во всем мире научными коллективами ведутся исследования по получению биоразлагаемых материалов, способных в полном объеме заменить пластик. Наиболее перспективными в этом ряду исследований сырьевыми компонентами для формирования матрицы являются крахмалы, хитозан. Данные компоненты, имея различную природу, обладая разными свойствами, могут формировать интересную в технологическом аспекте композицию. Целью данного исследования является определение оптимального соотношения основных ингредиентов картофельного крахмала и хитозана и исследование характеристик пленочного материала для выявления лучших параметров. Для достижения поставленной цели в рамках исследования были приготовлены 4 образца биоразлагаемых пленок, которые оценивались по комплексу показателей с учетом оценки структурно-механических характеристик материала. Установлено, что все образцы обладали эластичностью, имели однородные без дефектов поверхности. В ходе обработки экспериментальных данных наилучшие показатели по прочности и водопоглощению были у образцов на основе следующего процентного соотношения компонентов: картофельный крахмал - 1,0 % и хитозан - 1,5 %. В то же время по результатам оценки миграции компонентов в симуляторы в пищевые системы определены образцы состава: картофельный крахмал 1,0 % и хитозан 0,5 %. Доказано, что разработанные биоразлагаемые пленки могут быть использованы в качестве упаковки, изделий с короткими сроками хранения в качестве альтернативы полимерным пленкам на основе термопластов.
Бесплатно
Статья научная
Каждый день в мире используется более 4 миллиардов пакетов из синтетических полимеров при среднем времени использования пакета около 20 минут, в то же время срок разложения данного вида материала в компосте составляет около 100-500 лет. Решение этой проблемы может быть достигнуто путем создания биоразлагаемого композиционного материала на основе растительных биополимеров, которые могли бы распадаться. Данное направление на сегодняшний день является актуальным в связи с постоянно возрастающими объемами производства полимеров и полимерных изделий, приводящих к загрязнению окружающей среды (на сегодняшний день полиэтилен и изделия из него составляют 40 % бытового мусора), вопросы их утилизации становятся глобальной экологической проблемой для биоразложения материала на безопасные вещества под действием окружающей среды. Целью настоящего исследования стало изучение свойств биодеградируемого полимера на основе крахмала кукурузного и целлюлозного волокна, путем подбора оптимальных технологических параметров и соотношения компонентного состава для получения пленочного материала с улучшенными характеристиками, близкими к аналогу изделию упаковки, и в то же время обладающими биоразлагаемой способностью. Поэтому для решения данной проблемы применялся подбор и вариации соотношения органических компонентов в композиционном матриксе суспензии, анализ технологических параметров и поэтапное смешивание и тепловая обработка до образования гелеобразных суспензий для получения биодеградируемых пленок с улучшенными характеристиками. В процессе исследования нами было установлено, что наилучшими показателями обладает образец 2 (1,5 % кукурузного крахмала / 0,5 % целлюлозы / 0,2 % альгината натрия). Пленочный материал полупрозрачный, матовый, поверхность однородная без наличия дефектов, имеет повышенную эластичность при высокой прочности. Полученный пленочный материал может быть использован для создания упаковочных материалов для пищевой отрасли для снижения нагрузки на окружающую среду.
Бесплатно
Статья научная
Утилизация полимерных материалов - процесс весьма трудоемкий и длительный во времени, причем в условиях смешанного сбора отходов возникает сложная ситуация, влекущая накопление веществ, опасных для окружающей среды. Существующий в мире опыт утилизации полимерных отходов недостаточный и не позволяет полностью снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. Для утилизации полимерных отходов в зависимости от состава поступающего сырья и необходимых характеристик для вторичных изделий применяются методы переработки и утилизации (захоронение, механическое дробление, термическое воздействие, химические и т. д.). Для увеличения доли твердых бытовых отходов для захоронения с сокращением срока утилизации возникает необходимость в биоразлагаемых материалах из растительных биополимеров взамен пластика. На сегодняшний день по всему миру активно ведутся разработки технологий получения биоразлагаемых материалов, подвергающихся утилизации и рециклингу для разных сфер применения. Целью данного исследования стало изучение процессов (паропроницаемости, водопоглощения и вымывания наполнителя), протекающих в биоразлагаемых полимерах при различном соотношении основных сырьевых компонентов (крахмала кукурузного (КК) и целлюлозы (Ц)). Для проведения исследования были приготовлены 4 образца биоразлагаемого материала с оптимальным заданным компонентным составом. В процессе исследования нами было установлено, что наилучшими барьерными свойствами обладает образец 2 (КК:Ц в соотношении 1.5:0.5). Наименьшее вымывание наполнителя наблюдается у образца 3 (КК:Ц в соотношении 2.0:0.3). Результаты исследования показали, что при изменении соотношения основных компонентов в матрице биополимерного материала можно регулировать барьерные свойства материала. Полученные биоразлагаемые материалы могут быть использованы в качестве упаковочных материалов.
Бесплатно
Статья научная
Биоразложение материалов в природе - это сложный биохимический процесс преобразования сложных веществ, состоящий из трех стадий: трансформация (незначительные изменения молекул исходных материалов), фрагментация (разложение сложных молекул на более простые соединения), минерализация (превращение сложных веществ до простых соединений). Динамичность различных групп микроорганизмов, присутствующих в почве, обусловлена преимущественно условиями увлажнения почв и температурным фактором и сопряжена с химическим составом материалов как источников их питания. Данные факторы следует учитывать при создании биоразлагаемых материалов из органического сырья, так как процесс биоразложения во многом определяет их экологичность для биосферы. Относительно технологического процесса получения биоразлагаемых экоматериалов на процесс деструкции оказывает влияние состав композита, из которого был получен пленочный материал и те приемы, которые определяют свойства конечного продукта. Целью данного исследования стало исследование процессов биоразложения и оценка характеристик приготовленных образцов пленочного материала при различном соотношении основных сырьевых компонентов. Для опытных образцов были использованы следующие полисахариды: крахмал картофельный (КК) и целлюлоза льняная (ЦЛ) с разным соотношением в опытных пробах. Основными критериальными показателями были определены: структура поверхности, паропроницаемость, водопоглощение, биоразлагаемость. Исследования показали различия у образцов в показателях, при этом наилучшие показатели были установлены для образца при использовании в составе основных ингредиентов КК:ЦЛ в соотношении 1.5:0.5. Даже при визуальном восприятии полученные пленочные материалы могут быть рекомендованы для использования в качестве упаковки для сухих пищевых продуктов.
Бесплатно
Статья научная
Примерно 40 % упаковки для пищевых продуктов производится из полимеров из нефтепродуктов. В течение последних десятилетий использование для этой цели пластмасс на нефтяной основе, таких как полиэтилен низкой плотности, было очень интенсивным. Однако из-за широкого использования одноразовых упаковочных материалов и серьезных проблем, связанных с их переработкой, разработка экологически чистых и возобновляемых материалов стала приоритетной задачей. Для решения этой проблемы рассматривается создание биоразлагаемых материалов на основе растительных полисахаридов. В качестве основного сырья для приготовления пленок, обладающих биоразлагаемой способностью, наиболее часто используют биополимеры, такие как: крахмал, целлюлоза, пектин, желатин и т. д. Целью настоящего исследования стало приготовление образцов биоразлагаемых материалов с улучшенными характеристиками, близкими к аналогу упаковки с оптимальным соотношением основных ингредиентов (крахмала картофельного и целлюлозы льняной) и исследование процессов, проходящих в матрице. В ходе исследования у образцов материала оценивались такие показатели, как структура поверхности пленочного материала при помощи электронной сканирующей микроскопии, рентгеноструктурный анализ, механические характеристики, толщина. В результате обработки экспериментальных данных образцов биоразлагаемого материала были выявлены наилучшие показатели у образца 4 (картофельный крахмал 2,0 % / целлюлоза льняная 0,5 %). Разработанный биоразлагаемый материал может быть использован для создания упаковочных материалов и изделий кратковременного назначения для решения экологических проблем, связанных с утилизацией и накоплением отходов полимеров из нефтепродуктов.
Бесплатно
Биоразлагаемые экопленки на основе органического сырья с активными компонентами
Статья научная
На сегодняшний день проблемы продовольственных потерь продуктов питания является актуальными. Разработка активных пленок и покрытий на их основе открывает новые возможности для пролонгирования сроков хранения для продуктов питания, а также решения глобальных проблем, связанных с неконтролируемым ростом полимерных отходов. Ученые по всему миру разрабатывают инновационные подходы получения пленочного материала на основе органического сырья. За основу для формирования матрицы используют полисахариды (крахмал, пектин и т. д.). В качестве активного ингредиента, обладающего антимикробных эффектом, учеными предлагается использовать хитозан, куркумин, оксид цинка, эфирные масла и т. д. Ингредиенты могут быть использованы как в чистом виде, так и их модификация. Целью данного исследования стало изучение влияния эмульсии Пикеринга, стабилизированной наночастицами оксида цинка при разной концентрации (0,5 и 1,0 %), на функциональные свойства биоразлагаемой активной пленки. В рамках исследования были приготовлены 3 образца активной пленки. В ходе исследования у образцов пленок оценивались такие показатели, как толщина, содержание воды, растворимость в воде, непрозрачность и антиоксидантная активность. В результате обработки экспериментальных данных наилучшие показатели были выявлены у образца 2 при концентрации эмульсии в количестве 1,0 %. При использовании эмульсии на основе наночастиц оксида цинка у образцов активных пленок наблюдается улучшение барьерных свойств и высокая антиоксидантная активность. Применение эмульсии Пикеринга на основе наночастиц оксида цинка в составе пленочного материала позволяет получить широкий ассортимент активных упаковок для пищевых продуктов.
Бесплатно
