البلاستيك الحيوي بالزيوت الأساسية؟

بالعربي/ أضاف باحثون من قسم الهندسة الكيميائية بجامعة ولبة (UHU) زيوتًا أساسية من القرنفل والقرفة والزعتر الأبيض إلى مادة بلاستيكية يتم الحصول عليها من بروتين جلوتين القمح لصنع حاويات ذات خصائص مضادة للميكروبات.

يشير الخبراء إلى أن هذه المواد القابلة للتحلل الحيوي يمكن أن تطيل العمر الافتراضي للأغذية عن طريق الحد من انتشار الفطريات والبكتيريا التي تتولد أثناء التخزين. يفتح البحث الباب أمام تطوير المواد البلاستيكية التي يتم الحصول عليها من الموارد المتجددة أو البلاستيك الحيوي “حسب الطلب” ، والمخصص لتغليف جميع أنواع المنتجات ، كما تقول مؤسسة Discover في مذكرة.

لتصميم هذه الحاويات ذات النشاط المضاد للميكروبات ، هناك حاجة إلى مكونين أساسيين ، البوليمر ، في هذه الحالة ، بروتين جلوتين القمح ، ومبيد حيوي ، أي مادة تحيد أو تقلل من تطور الكائنات الحية الدقيقة الضارة. .

في هذا البحث ، قاموا باختيار ثمانية زيوت أساسية مشتقة من نباتات عطرية تُستخدم تقليديًا كمواد حافظة طبيعية. على سبيل المثال ، الزعتر الأحمر والأبيض ، والليمون ، والقرفة ، والقرنفل ، والنعناع ، وإكليل الجبل ، والبرغموت ، وهو نوع من الحمضيات موجود في بعض أنواع الشاي.

يضاف إلى هذين المبدأين النشطين المستخلصين من الزيوت ، سينامالديهيد ، من القرفة ، والكارفاكرول من الزعتر ، لذلك أرادوا معرفة ما إذا كانت هذه المواد المعزولة لها تأثير أكبر من الزيوت نفسها.

وفقًا للباحث في هذا المشروع بجامعة هويلفا ، Inmaculada Martínez García ، فإن الهدف هو إنتاج البلاستيك الحيوي ، “طبيعي بنسبة مائة بالمائة” ، كبديل للمواد البلاستيكية المشتقة من البترول. وبقيمة مضافة ، على وجه التحديد ، مع الخصائص المضادة للميكروبات التي تطيل العمر الافتراضي للمنتجات المعبأة.

الأجواء المحيطة

لتقييم القدرة المضادة للميكروبات للزيوت ضد الفطريات والبكتيريا ، أجرى الخبراء دراستين مختلفتين. في الأول ، كان البلاستيك الحيوي على اتصال مباشر مع الكائنات الحية الدقيقة ، حيث أنه ، كما يشير الباحث ، “تم عمل مزرعة من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة على صفيحة ، وعلى هذا تم وضع البلاستيك الحيوي”.

في الاختبار الثاني ، تم وضع البلاستيك الحيوي على الغطاء الذي يغطي لوحة المزرعة. بهذه الطريقة ، يتم التحقق مما إذا كان الغلاف الجوي المضاد للميكروبات قد تم إنشاؤه دون الحاجة إلى احتكاك المادة بالطعام.

أظهرت النتائج أن “ستة من المبيدات الحيوية العشرة قاموا بعملهم”. ومن بين هذه العناصر “الأقوى” للفطريات والبكتيريا ، القرفة والقرنفل والزعتر الأبيض ، بالإضافة إلى العنصر النشط سينمالدهيد. في المقابل ، وجد الباحثون نشاطًا ضئيلًا في زيوت الليمون وإكليل الجبل.

كما أظهرت أكثر المواد فاعلية قدرتها على تكوين أجواء مضادة للميكروبات. المبيد الحيوي متطاير ، أي يتبخر في درجة حرارة الغرفة. إنها تحرر نفسها ، بمرور الوقت ، من البلاستيك. وبالتالي ، فقد رأوا أن هذه الظاهرة تحدث “حتى في حالة عدم وجود اتصال مباشر مع المحصول ، لأن الزيت المنبعث سيخلق جوًا يحمي المنتج ،” كما يقول مارتينيز غارسيا.

امتصاص السائل

بالإضافة إلى دراسة مضادات الميكروبات ، والتي تم تضمينها في مقالة “تطوير مواد تعبئة نشطة مضادة للميكروبات تعتمد على بروتينات الغلوتين” ، التي نُشرت في مجلة Journal of the Science of Food and Agriculture ، فقد قام الخبراء بتقييم سلسلة من الخصائص لمقارنة مواد جديدة مع التقليدية.

“يجب أن يلبي البلاستيك ذو الأصل الطبيعي نفس متطلبات اللزوجة أو المرونة أو المقاومة مثل البلاستيك الآخر المشتق من البترول. ويؤكد أن هذه الخصائص تختلف باختلاف الزيت العطري المضاف في التركيبة “.

في رأيه ، “أحد أهم المتطلبات هو تقليل قدرة امتصاص الماء لهذه المواد البلاستيكية الحيوية”. وفقًا للباحثين ، فإن البلاستيك الذي لا يحتوي على زيت أساسي يحتفظ بما يصل إلى 90 في المائة من السائل ، وهي كمية تم تقليلها إلى 50-55 في المائة باستخدام عوامل المبيدات الحيوية. تتميز البوليمرات القائمة على البروتين بقدرتها على امتصاص كميات كبيرة من الماء.

بالنسبة للخبراء ، تعتبر هذه الجودة “إيجابية للغاية” لتصنيع المواد فائقة الامتصاص ، على الرغم من أنه ، بالنسبة لتغليف المواد الغذائية ، يجب تقليل هذه القدرة إلى الحد الأقصى ، وقد حققوا ذلك ، على وجه الخصوص ، من خلال المبدأين النشطين.

عملية التصنيع

قاموا أيضًا بتحليل الخصائص الميكانيكية لاكتشاف ، على سبيل المثال ، الوزن الذي يمكن أن تتحمله حقيبة بلاستيكية مصنوعة من هذه المواد البلاستيكية الحيوية.

أخيرًا ، قاموا بدراسة الخصائص الانسيابية ، والتي تشير إلى سلوك المادة أثناء مرحلة المعالجة. “تمت صياغة البلاستيك بمركز بروتين جلوتين القمح الذي يشبه المسحوق ، مادة ملدنة ، في هذه الحالة ، الجلسرين ، لإعطاء مرونة المواد ؛ والزيت المبيد الحيوي ، حوالي عشرة بالمائة من حيث الوزن “، على حد قوله.

من مزيج هذه العناصر يتم الحصول على كتلة تخضع لعملية لتصبح بلاستيكية. في هذه المرحلة ، تسمى “التشكيل الحراري” ، يتم تطبيق الضغط ودرجة الحرارة. “الدراسة الريولوجية توضح كيف تتصرف المادة قبل متغيرات الضغط ودرجة الحرارة” ، كما يقول الباحث في المشروع ، الممول من وزارة الاقتصاد والتنافسية.

وفقًا للباحثين ، فإن القرفة والقرنفل والزعتر الأبيض هي عوامل مبيدات بيولوجية مع أفضل الخصائص الميكانيكية والريولوجية.

بناءً على هذه النتائج ، يعمل الخبراء على تصميم بلاستيك حيوي جديد “حسب الطلب” لهدفين. من ناحية أخرى ، استبدل الزيوت العطرية الحالية بأخرى عديمة الرائحة ، حتى لا تغير طعم الطعام ، أو بمواد جديدة مثل الأسمدة أو الأدوية. ومن ناحية أخرى ، قم بتحسين نظام إطلاق المبيدات الحيوية من خلال دمج الجسيمات النانوية من المواد القابلة للتحلل.

المصدر/ ecoportal.netالمترجم/barabic.com