Biopolymer-Based Nanocomposites in Food Packaging


YÜCEER M. , CANER C. , TEMİZKAN R. , BÜYÜKCAN M. B.

VII. Uluslarası Ambalaj Kongresi - 7th International Packaging Congress, Türkiye, 1 - 04 Mayıs 2013

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Ülke: Türkiye

Özet

 

 Gıdaların çevreyle etkileşimleri sonucunda kalite ve raf ömründe azalmalar meydana gelir. Gıda-çevre etkileşiminin minimuma indirgenmesinde ve gıda güvenliğinin sağlanmasında ambalajlama önemli bir faktördür. Petrokimya bazlı plastik ambalajların çevre kirliliğine neden olması, biyopolimer bazlı nanokompozitlerin üretimini sağlayan önemli gelişmelerden birisidir. 

Biyopolimer bazlı nanokompozitler, yenilenebilir kaynaklardan elde edilen ve gıdalara uygulanabilen ambalaj materyalleridir. Biyopolimerler; a)biyokütleden eksrakte edilen (nişasta, selüloz, kazein, gluten vb.), b)yenilenebilir biyomonomerlerden klasik kimyasal sentezle üretilen (karbonhidrat fermantasyonu) ve c) mikroorganizmalar tarafından üretilenler (polihidroksialkonat) olmak üzere üç grupta incelenebilir. 

Biyopolimer bazlı nanokompozitler ambalajların mekaniksel, termal ve gaz bariyeri özelliklerini geliştiren nanoteknoloji ürünü materyallerdir. Nanometre boyutundaki partiküllerin dispersiyonla elde edilmesi bu nanokompozitlere birçok avantaj sağlamaktadır. Bu avantajlardan bir tanesi; moleküllerin yeniden tasarlanarak, gıda ambalajında istenilen birçok fonksiyonun sağlanabilmesidir. Nano parçacıkların ilavesi ile ambalajlarda mekaniksel ve ısıl direnç, gazlara karşı yüksek bariyer özellik, oksijen absorblama ve antimikrobiyal özellik sağlanabilmektedir. Biyopolimer bazlı nanokompozit filmlerin gıdalardaki uygulamaları daha çok aktif/akıllı ambalajlama (antimikrobiyal filmler) ile yenilebilir film kaplama teknolojisinin kombinasyonu şeklinde olmaktadır. 

Biyopolimer bazlı nanokompozit filmler gıdalarda nem ve uçucu bileşen kaybını yavaşlatmakta, özellikle meyve-sebzelerde solunum oranını azaltmakta ve tekstürel yapının bozulmasını yavaşlatmaktadır. Bunlara ilaveten yağlara karşı mükemmel bariyer özellik göstermekte ve sentetik filmlerle kıyaslandıklarında yüksek hassasiyetli gaz geçirgenlik oranına (CO2/O2) sahip olduğu görülmektedir. Biyopolimer bazlı nanokompozitlerin sadece bariyer özelliği değil, aynı zamanda bazı aktif maddelerin taşıyıcısı olma özellikleri de vardır. Antioksidanlar, antimikrobiyal ve antifungallar, renk maddeleri ve diğer gıda bileşenleri gibi katkılar için son derece elverişli taşıyıcılardır. Doğal biyopolimerler; biyolojik olarak parçalanması ve yenilenebilir olmasının yanı sıra yenilebilir özellikte olması nedeniyle sentetik polimerlere göre daha avantajlıdır. 

Yenilikçi bir ambalajlama teknolojisi olan biyopolimer bazlı nanokompozitler; gıda kalitesinin, güvenliğinin, raf ömrünün ve stabilitesinin geliştirilmesinde önem arz eden bir uygulamadır. Doğal biyopolimer bazlı nanokompozit ambalajlarının en belirgin avantajı; küçük ve çok sayıda partikülden oluşan gıdaların bireysel olarak ambalajlanması, aktif bileşen ve besinsel katkıların taşınması ve gıda endüstrisinde yeni ürünlerin geliştirilmesine olanak sağlamalarıdır. 

Bu derlemede doğal biyopolimerler temelli nanokompozitler ile ilgili bilgiler sunulmaktır. 

Quality and shelf life reduction occur in foods as a result of interactions with environment. Packaging is an important factor in ensuring food safety and reducing the envionment interaction. Petrochemical-based biodegradable plastic packaging is causing environmental pollution encourages the production of biodegradable biopolymer-based nanocomposites packaging materials. 

Biopolymer-based nanocomposites derived from renewable sources can be applied to food packaging materials. Biopolymers can be divided into three groups; a) the extract directly from biomass (starch, cellulose, casein, gluten, etc.), b) renewable biomonomers by classical chemical synthesis (carbohydrate fermentation) and c) microorganisms (polyhydroxyalkanoates). 

Biopolymer-based nanocomposites are nanotechnology materials which can develop the mechanical, thermal and gas barrier properties of packages. Nanometer-sized particles obtaining by dispersion offer many advantages to nanocomposites. One of them is that many required functions of food packaging may be achieved by re-designing of molecules. The mechanical and thermal resistance, high barrier properties against gases and antimicrobial properties of packages can be achieved with the addition of nano-particles. Biopolymer-based nanocomposite films applications in food are applied generally as combination of active/intelligent packaging (antimicrobial films) and edible film coating technology. 

Biopolymer-based nanocomposite films in food slow down the loss of moisture and volatile components, especially for fruits and vegetables they reduce the rate of respiration and slow down the deterioration of the textural structure. In addition to these, they have excellent barrier against oils and have high-precision gas permeation rate (CO2/O2) rather than synthetic films. Biopolymer-based nanocomposites are not only a good barrier but also have the properties being carriers of some active ingredients. They are extremely convenient carriers for additives such as antioxidants, antimicrobials and antifungals, color pigments and other food components. In addition to being biodegradable and renewable, natural biopolymers are advantageous than synthetic polymers due to being edible. 

Biopolymer-based nanocomposites as an innovative packaging technology which develop food quality, safety, shelf-life and stability. Individual packaging for food comprising a large number of small particles, contribution of active and nutritional ingredients and providing to development of new products in food industry are the most significant advantages of the natural biopolymer-based nanocomposite packaging. 

The proposed paper presents a review of biopolymer based nanocomposites.