Nghiên cứu tạo ra bao bì thực phẩm thân thiện với môi trường từ các sợi nano được chiếu xạ | Tin tức

Nghiên cứu tạo ra bao bì thực phẩm thân thiện với môi trường từ các sợi nano được chiếu xạ

14:02 24/04/2017: Trên toàn cầu, các bao bì thực phẩm bỏ đi đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nhận thức được tác hại mà những bao bì này gây ra cho môi trường và việc giới hạn cũng với tái chế, Canada đã theo đuổi nghiên cứu về loại bao bì thực phẩm thân thiện với môi trường, có thể phân huỷ sinh học, được phát triển bằng công nghệ bức xạ.

Monique Lacroix, Giám đốc Phòng thí nghiệm nghiên cứu về khoa học áp dụng đối với thực phẩm (RESALA) và nhà nghiên cứu tại Trung tâm chiếu xạ Canada (CIC), cho biết: "Cuộc chạy đua về phát triển vật liệu bao bì có khả năng phân huỷ sinh học hoặc bao bì thực phẩm “hoạt tính” thân thiện với môi trường đang trên đà phát triển. "Bao bì làm từ polyme tự nhiên có thể giúp giải quyết những thách thức của bao bì thực phẩm không phân huỷ sinh học và giúp giảm một nguồn lớn gây ô nhiễm môi trường".
Trong hơn 15 năm qua, các nhà khoa học tại RESALA và CIC đã phối hợp với IAEA để nghiên cứu và phát triển các vật liệu bao bì có tính phân huỷ sinh học, bằng cách lấy các nguyên liệu thô tái tạo được như tinh bột hoặc protein và kết hợp chúng với nanocellulose, một polymer tự nhiên có chứa các sợi cellulose kích cỡ nano, sau đó chiếu xạ chúng. Sự kết hợp này đem lại các vật liệu với các tính chất được cải thiện so với các vật liệu thông thường về độ bền, tính phân huỷ sinh học và khả năng chống thấm nước tốt hơn. Lacroix giải thích: "Các polyme này bản chất không bền, nhưng khi bổ sung nanocellulose và làm nó bị bức xạ, các polyme sẽ trở nên bền dai hơn và mang lại việc bọc và bảo vệ thực phẩm tốt hơn và đáng tin cậy hơn. Tiếp đó, khi thêm các nguyên liệu sinh học cụ thể như tinh dầu từ cây húng tây, bao bì được xem là "hoạt tính" bởi vì những bổ sung này chủ yếu giúp kéo dài tuổi thọ thực phẩm và đảm bảo an toàn thực phẩm."
Sự phụ thuộc ngày càng nhiều vào nhựa
Sản lượng nhựa đã tăng trong 50 năm qua, từ 15 triệu tấn năm 1964 lên 311 triệu tấn vào năm 2014, với bao bì chiếm khoảng 26% tổng lượng nhựa được sử dụng trên toàn thế giới, theo một báo cáo của Diễn đàn kinh tế thế giới năm 2016 về Tương lai của nhựa. Báo cáo dự đoán rằng sản lượng sẽ tăng gấp đôi trong 20 năm tới, vì sự phụ thuộc vào nhựa tăng lên. Ví dụ, ở Canada, mỗi năm có 9 đến 15 tỷ bao bì bằng nhựa được sử dụng.
Hầu hết các vật liệu bao bì được làm bằng vật liệu như giấy bìa và nhựa vì tính sẵn có, chi phí tương đối thấp, độ bền và dai. Tuy nhiên, các vật liệu bao gói này thường không dễ phân huỷ sinh học và việc tái chế chúng có xu hướng không khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế do nhiễm bẩn bởi thực phẩm và các chất sinh học.
Nghiên cứu toàn cầu về vật liệu thân thiện hơn với môi trường
Xử lý bức xạ là một lựa chọn hấp dẫn cho ngành công nghiệp bao bì thực phẩm trên toàn thế giới. Để xây dựng các kỹ năng và kiến thức trong lĩnh vực này, nhiều nhà nghiên cứu đang chuyển sang các dự án do IAEA hỗ trợ như một hướng để cộng tác và học hỏi từ các chuyên gia như các nhà khoa học tại RESALA và CIC. Trong số này là một dự án của IAEA kéo dài 5 năm bắt đầu vào năm 2013 và đã tập hợp các nhà khoa học từ 14 quốc gia: Algeria, Bangladesh, Brazil, Canada, Ai Cập, Malaysia, Philippines, Ba Lan, Rumani, Thái Lan, Thổ Nhĩ Kỳ, Anh Quốc Và Hoa Kỳ. Họ chia sẻ những ý tưởng và tăng cường kỹ năng trong việc phát triển vật liệu bao bì tiên tiến cho các sản phẩm thực phẩm bằng cách sử dụng công nghệ bức xạ. "Nghiên cứu toàn cầu đang tập trung vào vật liệu bao bì thân thiện hơn nữa với môi trường để đáp ứng các quy định mới của chính phủ các nước đang buộc các ngành công nghiệp phải có trách nhiệm về việc sử dụng nhựa, bao gồm cả việc chi trả cho rác thải tạo ra do bao bì nhựa", Lacroix nói. "Chiếu xạ polyme tự nhiên để tạo nên các vật liệu mới là một hướng đầy hứa hẹn để tăng cường an toàn sản phẩm và đóng góp vào mục tiêu giảm rác thải bao bì thực phẩm ra môi trường."

Các máy chiếu xạ gamma dùng nguồn Co-60 được sử dụng để xử lý và tiệt trùng vật liệu để sử dụng trong các sản phẩm như bao bì

Chiếu xạ polyme và nanocompozit
Các nhà khoa học chiếu bức xạ gamma, tia X hoặc chùm điện tử vào các polyme tự nhiên và nanocompozit để tạo ra các vật liệu ổn định hơn, có thể bọc kín, có khả năng phân huỷ sinh học và tái chế. Các polyme tự nhiên này bao gồm các protein như đậu nành, đạm ngô, caseinat, cũng như các polysaccarit như chitosan, chiết xuất từ tảo và khoai tây. Sau đó chúng được kết hợp với nanocellulose - một polime tự nhiên, hữu cơ có nguồn gốc thực vật, chẳng hạn như gỗ và bao gồm các sợi cellulose có kích thước nano. Các nanocellulose làm cho vật liệu bền hơn.
Ví dụ, các nhà khoa học thường sử dụng một nhóm protein sữa gọi là casein để tạo ra các vật liệu mới này. Có bốn loại caseins: mỗi loại có các phân tử riêng biệt, nhưng chúng có cấu trúc và thành phần tương tự nhau. Các protein này có thể được hòa tan trong nước và sau đó được chiếu tia gamma. Kết quả sau đó là bề mặt được làm khô, tạo thành một lớp màng rắn độc lập có thể được định hình cho mục đích đóng gói. Lớp màng chắc và bền hơn nhựa thông thường, và khi nanocellulose được thêm vào và sau đó được chiếu xạ, lớp màng có khả năng chịu nước tốt hơn, điều này làm cho nó đặc biệt hiệu quả trong việc bảo vệ thực phẩm khỏi độ ẩm và vi khuẩn có thể gây hại đến an toàn thực phẩm.

LA, theo IAEA