Ученые разработали глину, предотвращающую быстрое гниение фруктов и овощей

Фото из открытых источников

Пищевые отходы. Газ этилен ускоряет созревание фруктов и овощей и является причиной ежегодных потерь миллионов тонн продуктов питания во время транспортировки и хранения. Теперь исследователям из Копенгагенского университета, среди прочих, удалось заставить глину собирать этот газ, и они надеются, что этот материал поможет сократить пищевые отходы в долгосрочной перспективе. Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Applied Surface Science Advances.

Большая часть фруктов и овощей, которые мы едим, путешествует по всему миру, прежде чем попасть на полки магазинов здесь, у нас дома. Но миллионы тонн теряются каждый год, прежде чем они достигнут этого расстояния.

Одна из главных причин — этилен, природный газ, который вырабатывают многие фрукты и овощи и который контролирует их созревание. Когда фрукты и овощи находятся в закрытой упаковке или контейнерах во время транспортировки и хранения, концентрация этилена в воздухе увеличивается, ускоряя процесс созревания. В результате большая часть груза гниет, прежде чем достигнет конечного пункта назначения.

Новое исследование, проведенное Копенгагенским университетом, показывает, что обычная глина, вероятно, может стать частью решения проблемы.

• Этилен — это природный растительный газ, который выделяют многие фрукты и овощи и который регулирует их созревание.
• Накопление этилена во время транспортировки и хранения может значительно сократить срок годности фруктов и овощей.
• В исследовании ученые использовали глинистый минерал монтмориллонит, который широко распространен, нетоксичен и встречается в природе.
• Для исследования движения газа в глинистом материале исследователи использовали передовые методы измерения с помощью нейтронов и рентгеновских лучей, а также термический анализ, при котором материал нагревается, а затем измеряется характер реакции.
• Исследование показывает, что химически модифицированная глина может как увеличивать поглощение, так и удерживать этилен.

«Глина — интересный материал, потому что она натуральная, дешевая, нетоксичная и встречается повсюду, а также мы можем безопасно усваивать ее организмом. Мы подумали: можем ли мы использовать химию и физику для модификации глины таким образом, чтобы она улавливала газ и, таким образом, замедляла процесс созревания? Нам это удалось», — говорит руководитель исследования Хелоиза Бордалло из Института Нильса Бора.

Сначала исследователи попытались уловить газ с помощью глины в ее естественном состоянии. В этом случае удалось уловить небольшое количество. Увеличивая пустоты в структуре глины с помощью мягкой химической обработки, исследователи создали пространство для улавливания большего количества газа, но без его повторного выхода, сохраняя при этом нетоксичность материала.

Исследователям никогда ранее не удавалось заставить глину поглощать такое большое количество этилена, поэтому они считают, что эта концепция имеет потенциал для использования в пищевой упаковке.

«Теперь мы знаем фундаментальные физические и химические процессы, влияющие на способность глины поглощать и удерживать этилен. Раньше мы этого не знали. Поэтому теперь мы можем контролировать и оптимизировать этот процесс, что необходимо для его промышленного применения», — говорит соавтор исследования Карина Ковальчук, член группы Бордалло в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.

По словам исследователей, результаты исследования представляют собой своего рода руководство по проектированию экологически чистых материалов для пищевой упаковки, которые решают проблему этилена.

«Мы представляем себе небольшие пакетики или подушечки из порошкообразной глины, которые можно класть вместе с фруктами и овощами во время транспортировки и которые поглощают этилен — так же, как влагопоглощающие пакетики из силикагеля, которые часто входят в упаковку, например, обуви и электроники», — говорит Карина Ковальчук. 

В настоящее время исследовательская группа работает над оптимизацией химического процесса, чтобы найти оптимальный баланс между эффективностью и экологичностью. Они также изучают возможность увеличения способности глины поглощать этилен и удерживать его в течение более длительного времени. Далее глиняный материал будет протестирован в пищевой упаковке, и, будем надеяться, после этого концепция сможет выйти на рынок.

Новый материал не только потенциально может сократить пищевые отходы. Еще одним следствием проблемы этилена и длительной транспортировки является то, что фрукты часто не раскрывают свой полный вкус. Многие фрукты собирают рано именно для того, чтобы избежать их гниения в пути. Но многие процессы в фруктах, таким образом, не полностью развиты и не могут быть «восстановлены» позже, даже если фрукты созревают с этиленом во время транспортировки. А это влияет на вкус и аромат.

«Если нам удастся решить проблему с этиленом, это послужит двум хорошим целям. Во-первых, мы сможем уменьшить глобальную проблему пищевых отходов. В то же время это позволит собирать фрукты на более поздних стадиях созревания, чтобы потребители получали фрукты с тем вкусом, который им нужен», — заключает Элоиза Бордалло.

Хотя исследование посвящено этилену и продуктам питания, исследователи отмечают, что результаты исследования могут также иметь значение для других технологий, где необходимо собирать определенные газы с помощью соответствующих материалов.