Forscher entwickeln einen essbaren Biofilm zur Verlängerung der Haltbarkeit von Obst
Die entwickelte essbare Beschichtung auf Basis natürlicher Polysaccharide kann synthetische Verpackungen ersetzen und bietet eine nachhaltige Lösung zur Reduzierung der weltweiten Lebensmittelverschwendung
Dank erheblicher Verbesserungen in der Transporttechnologie ist die Verfügbarkeit von frischen Lebensmitteln erheblich gestiegen. Dieser Fortschritt geht jedoch mit einer zunehmenden Besorgnis über die Verschwendung von Lebensmitteln während des Transports und der Lagerung einher. Weltweit werden etwa 17 % der Lebensmittel im Einzelhandel und beim Verbraucher verschwendet, was zu Problemen wie der Verunreinigung des Grundwassers, der Emission gefährlicher Gase und der Verbreitung infektiöser Krankheitserreger führt, die alle zur Umweltverschmutzung beitragen. In dem Bestreben, effiziente, kostengünstige und umweltfreundliche Technologien zur Konservierung von Lebensmitteln zu entwickeln, untersuchen Forscher in aller Welt Alternativen für die Entwicklung von Verpackungsmaterialien. Besonders vielversprechend sind dabei essbare Beschichtungen aus natürlich vorkommenden Polymeren.
Eine innovative experimentelle Studie eines Wissenschaftlerteams der Chungnam National University, Korea, zeigt, wie ein Konjugat aus Chitosan und Gallussäure als umweltfreundliches und ungiftiges Beschichtungsmaterial für Lebensmittel verwendet werden kann, um die Haltbarkeit von verderblichen Früchten zu verlängern.
Professor Won Ho Park from Chungnam National University, South Korea
Diese Schutzschichten können Früchte vor dem Verderben nach der Ernte schützen, indem sie den Wasserverlust und den Gasaustausch verhindern und so den Bedarf an Kühlung oder synthetischer Konservierung verringern und gleichzeitig die Haltbarkeit verlängern.
Chitin, ein natürliches Polymer aus dem Endoskelett von Krustentieren, wird chemisch modifiziert, um Chitosan (CS) herzustellen. CS ist ungiftig, biologisch abbaubar und hat bemerkenswerte filmbildende Eigenschaften. Bestimmte Einschränkungen, wie z. B. eine schwache Barriere und geringe antimikrobielle Eigenschaften, behindern jedoch sein Potenzial als Beschichtungsmaterial für Lebensmittel. Um dieses Problem zu lösen, hat ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Professor Won Ho Park von der Chungnam National University in Südkorea eine polyphenolische Verbindung, Gallussäure (GA), zur Herstellung eines CS-GA-Konjugats eingesetzt. GA kommt in Pflanzen reichlich vor und ist für seine hervorragenden antimikrobiellen und antioxidativen Eigenschaften bekannt.
Wir wollten einen CS-basierten Biofilm mit verbesserten Eigenschaften für die Beschichtung von Lebensmitteln entwickeln, und wir hofften, dass die Einbindung von GA dazu beitragen könnte", so Prof. Park über ihre Studie. Die Arbeit wurde am 16. September 2024 online gestellt und wird am 15. Januar 2025 in Band 463 Ausgabe 2 der Zeitschrift Food Chemistry veröffentlicht. In dieser Studie berichtet das Team über die Synthese und Charakterisierung eines CS-GA-Konjugatfilms. Sie verglichen ihn mit CS-Filmen, um die Verstärkungseffekte von GA zu bewerten, und testeten seine Wirksamkeit an gelagerten Minibananen und Kirschtomaten.
Sie stellten fest, dass die entwickelte Folie eine erhöhte mechanische Festigkeit aufwies, die die Lebensmittel während des Transports vor Schäden schützt, und verbesserte antioxidative Eigenschaften aufwies, was zu einer längeren Haltbarkeit führte. Darüber hinaus zeigte die Folie eine verbesserte antibakterielle Aktivität gegen zwei Arten von Bakterien, was ihre Wirksamkeit gegen mehrere mikrobielle Spezies bestätigte, sowie hervorragende UV-Blocker-Eigenschaften, die eine Verfärbung und Beschädigung durch Licht verhindern. Prof. Park erläutert die Ergebnisse des Lagerungstests. Prof. Park sagt: "Viele Verbraucher sind besorgt über verbleibende Beschichtungsrückstände auf den Früchten. Die Abwaschbarkeit dieses Konjugats macht es für diese Verbraucher interessant. Außerdem haben wir eine deutliche Verringerung des Austrocknens, der Verfärbung und des Masseverlusts der gelagerten Früchte beobachtet, als die Beschichtung aufgetragen wurde. Dies deutet auf eine Verlängerung der Haltbarkeit und den Erhalt der Frische hin.
In Zukunft könnte diese grüne Technologie eine wichtige Rolle bei der Verringerung der Lebensmittelverschwendung spielen und auch zu den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen beitragen, die Lebensmittelverschwendung bis 2030 zu halbieren. Abschließend erklärt Prof. Park: "In der Vergangenheit bestand die primäre Strategie zur Verringerung der Lebensmittelverschwendung darin, Lebensmittelreste zu sammeln und zu entsorgen. Unsere Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass wir die Lebensmittelverschwendung während des Verteilungsprozesses erheblich reduzieren können, wenn wir die Möglichkeiten der Lebensmittelkonservierung durch umweltfreundliche Ansätze verbessern."
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