Ein Forschungsteam hat eine biologisch abbaubare Aktivfolie aus Rapsverarbeitungsrückständen entwickelt, die eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Kunststoffverpackungen bieten könnte. Das Material, das in einer im Journal Food Quality and Safety veröffentlichten Studie beschrieben wird, kombiniert Chitosan mit phenolischen Extrakten aus Rapsextraktionsschrot, Blüten, Stängeln und Blättern sowie biosynthetisierten Silbernanopartikeln (AgNPs). Diese Kombination stärkt die Folie, verbessert die Beständigkeit gegen Wasser, Sauerstoff und UV-Licht und verleiht antioxidative und antimikrobielle Eigenschaften.
Die Studie, durchgeführt von Forschern der Dalian Polytechnic University und der INNOBIO Corporation Limited, adressiert die doppelten Herausforderungen von Lebensmittelverschwendung und Plastikverschmutzung. Herkömmliche Verpackungen schützen Lebensmittel, bleiben aber in der Umwelt bestehen, während biobasierte Folien oft nicht die mechanische Festigkeit und Barriereeigenschaften aufweisen, die für anspruchsvolle Konservierungsbedingungen erforderlich sind. Die Rapsproduktion erzeugt große Mengen an ungenutzten Nebenprodukten, die reich an Zellulose, Polyphenolen und Flavonoiden sind. Durch die Extraktion dieser Verbindungen und deren Nutzung zur Synthese von Silbernanopartikeln schuf das Team eine Verbundfolie, die in mehreren Schlüsselaspekten reines Chitosan übertrifft.
Die Folien zeigten signifikante Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften, wobei die Zugfestigkeit von 8,1 auf 17,0 MPa und die Bruchdehnung von 20,7 % auf 31,5 % anstieg. Der Wasserkontaktwinkel erhöhte sich von 55,7° auf 87,2°, was auf eine bessere Wasserbeständigkeit hinweist. Die Folie auf Blütenbasis zeigte die stärkste antioxidative Aktivität, indem sie 89,7 % der DPPH-Radikale und 62,3 % der ABTS-Radikale abfing. Die Folie aus Rapsextraktionsschrot hemmte das Wachstum von Escherichia coli und Staphylococcus aureus.
In Lagertests verlangsamten die Folien die Qualitätsverschlechterung von Kirschtomaten und Enoki-Pilzen. Beschichtete Tomaten behielten mehr Gewicht, Ascorbinsäure und titrierbare Säure, während verpackte Pilze weniger Bräunung und mikrobielles Wachstum zeigten. Die Folien zersetzten sich außerdem innerhalb von 21 Tagen vollständig im Boden, ohne das Wachstum von Pak Choi negativ zu beeinflussen, was ihr Potenzial für zirkuläre Verpackungssysteme unterstützt.
Die Autoren betonen, dass Ernteabfälle mehr tun können, als nur einen Teil eines Verpackungsmaterials zu ersetzen; ihre natürliche Chemie kann dazu beitragen, dass die Verpackung Lebensmittel aktiv schützt. Die Versuche mit Produkten zeigen die Wirksamkeit des Materials bei leicht verderblichen Lebensmitteln mit unterschiedlichen Verderbnisarten. Die Folien könnten als Beschichtungen, Umhüllungen oder Einlagen für frische Produkte verwendet werden, wodurch die Abhängigkeit von persistenten Kunststoffen verringert und neue Wertschöpfungsketten für landwirtschaftliche Reststoffe geschaffen werden.
Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass für eine kommerzielle Anwendung weitere Arbeiten erforderlich sind. Skalierbare Herstellung, Kosten- und sensorische Bewertungen, standardisierte Lebensmittelkontakttests sowie Versuche unter realistischen Transport- und Lagerbedingungen sind notwendig. Obwohl EDS keine nachweisbaren Silberpartikel auf getesteten Tomaten fand, beschreibt die Studie dies als vorläufigen Hinweis. Zukünftige Forschung sollte quantitative Methoden wie ICP-MS verwenden, um die Langzeitexposition zu bewerten und die Abbaubarkeit in verschiedenen Umgebungen zu untersuchen.
Die Studie ist mit der DOI 10.1093/fqsafe/fyag032 veröffentlicht und wurde vom Grundlagenforschungsfonds der Bildungsabteilung der Provinz Liaoning und der China Postdoctoral Science Foundation finanziert.
