Команда ученых из Университета Кюсю разработала биоразлагаемый упаковочный материал на основе тыквенной кожуры, который способен продлевать срок хранения овощей и фруктов. Новая технология одновременно решает две экологические задачи — сокращает объем сельскохозяйственных отходов и снижает потребность в упаковке из нефтехимического пластика.

Результаты исследования опубликованы в журнале Food Research International.

По оценкам ученых, от 40% до 50% собранных овощей и фруктов теряются на пути от поля до потребителя. Значительная часть этих потерь связана с механическими повреждениями, испарением влаги и развитием микроорганизмов во время транспортировки и хранения.

В качестве сырья исследователи использовали кожуру тыквы, которая обычно составляет около 10% массы плода и чаще всего становится отходом. После термической обработки под высоким давлением, охлаждения и лиофильной сушки ученые получили углеродные квантовые точки (Carbon Quantum Dots, CQDs) — наночастицы диаметром около 10 нанометров.

Полученные наночастицы обладают антибактериальными свойствами и способны блокировать ультрафиолетовое излучение, защищая продукты от потемнения и ускоренного разрушения тканей. Затем их соединили с карбоксиметилцеллюлозой и желатином, получив прочную биоразлагаемую пленку для упаковки пищевой продукции.

Испытания показали, что добавление 3% углеродных квантовых точек увеличило механическую прочность материала почти на 147%, одновременно снизив его проницаемость для водяного пара. Благодаря этому упаковка лучше защищает продукцию от механических повреждений во время перевозки и уменьшает потери влаги.

Эффективность разработки ученые проверили на томатах черри. По сравнению с обычной пластиковой упаковкой новый материал заметно замедлил размножение микроорганизмов, снизил потерю массы плодов и помог сохранить их плотность и свежесть в течение более длительного времени.

Авторы исследования также оценили безопасность материала. Лабораторные испытания показали отсутствие токсического воздействия при концентрациях значительно выше тех, которые используются в упаковке. Толщина защитного покрытия составляет около 0,01 миллиметра, а при необходимости его остатки можно легко удалить, промыв или очистив продукт.

Разработчики отмечают, что материал можно использовать не только в виде упаковочной пленки, но и в форме распыляемого покрытия, нанося его только на наиболее уязвимые участки плодов. Это позволит дополнительно сократить расход упаковочных материалов и снизить стоимость технологии.

Следующим этапом станет добавление в состав натуральных противогрибковых компонентов, в том числе эфирных масел, которые смогут повысить защиту продукции от плесени. По мнению авторов работы, технология может быть особенно востребована в странах, где холодильная логистика развита недостаточно, и значительная часть урожая теряется еще до поступления в продажу.