Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Singapur Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden (NTU Singapur) ve ABD'deki Harvard TH Chan Halk Sağlığı Okulu'ndan bilim adamlarından oluşan bir ekip, biyolojik olarak parçalanabilen, sürdürülebilir ve insanlara zararlı mikropları öldüren 'akıllı' bir gıda ambalaj malzemesi geliştirdi. Ayrıca taze meyvenin raf ömrünü iki ila üç gün uzatabilir.

Su geçirmez gıda ambalajı, doğal antimikrobiyal bileşiklerden oluşan bir kokteylle aşılanmış nişasta ve diğer doğal olarak türetilmiş biyopolimerler adı verilen bir tür zein mısır proteininden yapılıyor. Bunlar arasında yemek pişirmede kullanılan yaygın bir bitki olan kekik yağı ve turunçgillerde yaygın olarak bulunan sitrik asit bulunur. Laboratuar deneylerinde, nemdeki artışa veya zararlı bakterilerden gelen enzimlere maruz kaldığında, ambalajdaki liflerin doğal antimikrobiyal bileşikleri saldığı ve E. Coli, Listeria gibi mantarlar olarak yiyecekleri kirleten yaygın tehlikeli bakterileri öldürdüğü gösterilmiştir. Ambalaj, yalnızca ek nem veya bakteri varlığına yanıt olarak gerekli küçük miktarlarda antimikrobiyal bileşikleri salacak şekilde tasarlanmıştır. Bu da ambalajın birkaç maruziyete dayanabilmesini ve aylarca dayanabilmesini sağlar.

Bileşikler, gıda ürününün yanı sıra ambalajın yüzeyinde büyüyen herhangi bir bakteriyle mücadele ettiğinden, yemeye hazır gıdalar, çiğ et, meyveler ve sebzeler uzun süre saklanabilir. Yapılan bir deneyde, ambalaja sarılmış çilekler, yalnızca dört gün taze kalan ana akım meyve plastik kutularında tutulan muadillerine kıyasla, küflenmeden önce yedi gün boyunca taze kaldı. Buluş, NTU ve Harvard Chan Okulu araştırmacılarını tarım ve toksik olmayan ve çevre açısından güvenli nanomalzemeler geliştirmeye vurgu yaparak gıda. Bu gelişmiş gıda ambalaj malzemesinin geliştirilmesi, Üniversitenin, insanlığın bazı acil büyük zorluklarını ele almak için sürdürülebilir çözümler geliştirmeyi amaçlayan NTU 2025 stratejik planıyla uyumlu, sürdürülebilir gıda teknolojisi çözümlerini teşvik etme çabalarının bir parçası.

Projeyi birlikte yöneten NTU Antimikrobiyal Biyomühendislik Merkezi Direktörü Profesör Mary Chan, "Bu buluş, sayısız gıdayla mücadelede üstün antimikrobiyal nitelikler sergilediği için gıda endüstrisinde paketleme için daha iyi bir seçenek olarak hizmet edecektir. İnsanlara zararlı olabilecek ilgili bakteri ve mantarlar. Ambalaj, balık, et, sebze ve meyve gibi çeşitli ürünlere uygulanabilir. Antimikrobiyallerin yalnızca bakteri veya yüksek nem mevcut olduğunda akıllıca salınması, yalnızca gerektiğinde koruma sağlar böylece kimyasalların kullanımını en aza indiriyor ve paketlenmiş gıdaların doğal bileşimini koruyor." dedi.

Aynı zamanda Nanoteknoloji ve Nanotoksikoloji Merkezi Direktörü ve NTU-Harvard Sürdürülebilir Nanoteknoloji Girişimi Eş-direktörü olan Harvard Chan Okulu'nda Çevre Sağlığı Yardımcı Profesörü olan Profesör Philip Demokritou, "Gıda güvenliği ve atık gıda güvenliğini tehlikeye atan muazzam halk sağlığı ve ekonomik etkisi ile zamanımızın önemli bir toplumsal sorunu haline gelmiştir. Gıda güvenliğini arttırmanın ve bozulma ve israfı azaltmanın en etkili yollarından biri, verimli biyolojik olarak parçalanabilen toksik olmayan gıda ambalaj malzemeleri geliştirmektir. Biyopolimerler, toksik olmayan çözücüler dahil olmak üzere doğadan türetilen bileşikler kullandık,ve doğadan ilham alan antimikrobiyaller ve sadece gıda güvenliğini ve kalitesini artırmak için değil, aynı zamanda çevreye ve sağlığa verilen zararı ortadan kaldırmak ve biyolojik olarak parçalanamayan plastiklerin kullanımını küresel düzeyde azaltmak için kullanılabilecek akıllı antimikrobiyal malzemeleri sentezlemek için ölçeklenebilir sistemler geliştirmek ve sürdürülebilir tarım-gıda sistemlerini teşvik etmek." dedi.

NTU araştırma ekibi tarafından yapılan çalışmanın bağımsız bir değerlendirmesini sağlayan, kentsel çatı çiftçiliğine öncülük eden bir Singapur şirketi olan ComCrop'un CEO'su Bay Peter Barber, "NTU-Harvard Chan Okulu gıda paketleme malzemesi, sürdürülebilir bir çözüm olarak hizmet edecektir. Bizim gibi plastik kullanımını azaltmak ve daha yeşil alternatifleri benimsemek isteyen şirketler ComCrop, Singapur'un gıda üretim kapasitesini artırmak için ürünlerini artırmaya çalışırken, ihtiyacımız olan ambalaj hacmi senkronize olarak artacak ve aşağıdaki gibi bir malzemeye geçiş yapacaktır. Bu etkiyi ikiye katlamamıza yardımcı olur. Ambalajın, sebzelerimizin raf ömrünü potansiyel olarak uzatabilecek antimikrobiyal özellikleri bize iyi hizmet eder.ve paketleme hakkında daha fazla bilgi edinmek ve muhtemelen bir gün kullanımımız için benimsemek için sabırsızlanıyoruz."dedi. Çalışmanın sonuçları, hakemli akademik dergi ACS Applied Materials & Interfaces'de Ekim ayında yayınlandı.

Ambalaj atıklarını azaltmak

Ambalaj endüstrisi, fosil yakıtlardan elde edilen sentetik plastiklerin en büyük ve büyüyen tüketicisidir ve çevreyi kirleten plastik atıkların büyük bir kısmını gıda ambalaj plastikleri oluşturmaktadır. Singapur Ulusal Çevre Ajansı'nın verilerine göre, 2018'de yerel kaynaklar tarafından bertaraf edilen 1,76 milyon ton atığın üçte biri ambalaj atığı ve yarısından fazlası plastikten oluşuyor. Akıllı gıda paketi malzemesi, büyütüldüğünde biyolojik olarak parçalanabildiği için plastik atık miktarını azaltmaya bir alternatif olarak hizmet edebilir. Ana bileşeni olan zein, etanol üretmek için mısır nişastası veya yağlarının kullanılmasından kaynaklanan atık bir yan ürün olan mısır glüteni unundan da üretilir.

Gıda paketleme malzemesi, zein, selülozlu antimikrobiyal bileşikler, bitki hücre duvarlarını oluşturan doğal bir polimer nişasta ve sirkede yaygın olarak bulunan asetik asit ile elektro-eğirme işlemiyle üretilir. Prof Mary Chan, "Bakteri ve mantarları uzak tutmak için yerleşik teknolojiye sahip sürdürülebilir ve biyolojik olarak parçalanabilen aktif gıda ambalajının gıda endüstrisi için büyük önem taşıdığını." sözlerine ekledi. Prof Demokritou, "Gıda arzının küreselleşmesi ve daha sağlıklı bir yaşam tarzına ve çevre dostu gıda ambalajlarına yönelik tutum değişikliği nedeniyle, gıda güvenliğini ve kalitesini artırmak için biyolojik olarak parçalanabilen, toksik olmayan ve akıllı/duyarlı materyallerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Doğadan türetilen, biyolojik olarak parçalanabilen biyopolimerler ve doğadan ilham alan antimikrobiyallerden oluşan gıda ambalaj malzemelerinin geliştirilmesi için ölçeklenebilir sentez platformları, uyaranlarla tetiklenen yaklaşımlarla birleştiğinde, gıda israfını azaltmak ve gıda güvenliğini ve kalitesini artırmak için ortaya çıkan toplumsal ihtiyaçları karşılayacaktır." şeklinde aktardı.

NTU ve Harvard Chan Okulu araştırmacılarından oluşan ekip, önümüzdeki birkaç yıl içinde ticarileştirme amacıyla teknolojilerini endüstriyel bir ortakla büyütmeyi umuyor.

Ayrıca şu anda gıda güvenliğini ve kalitesini artırmak için biyopolimer bazlı akıllı gıda ambalaj malzemeleri geliştirmek için başka teknolojiler geliştirmek üzerinde çalışıyorlar.

Makale:pubs.acs.org