Москва, Россия
Москва, Россия
Москва, Россия
Ограниченный срок хранения пищевых продуктов является одной из основных проблем в пищевой отрасли. Увеличивается актуальность применения активной упаковки, содержащей антимикробные добавки, пролонгирующие срок хранения продуктов. Цель исследования – изучить влияние воздействия ультразвуковых колебаний на расплавы полимерных смесей на основе термопластичных полиолефинов (полиэтилен, полипропилен), дисперсно-наполненных бетулином, а также их рецептурно-технологических параметров на структурные и антимикробные свойства. Объекты исследования – пленки на основе полиолефинов (полиэтилен и полипропилен), а также полимерные композиции на основе полиолефинов и бетулина, расплавы которых при отливе модифицировали воздействием ультразвуковых колебаний, используя плоскощелевой экструдер (МашПласт, Россия). Для вышеуказанных объектов определяли структурно-морфологические свойства на сканирующем электронном микроскопе JSM-7500F (JEOL, Япония), теплофизические свойства – на калориметре DSC 204 F1 (NETZSCH, Germany). Химический состав изучали методом ИК-спектроскопии на приборе ФСМ-1201 (Инфраспек, Россия) с приставкой НПВО. Деформационно-прочностные свойства – на разрывной машине Z010 (ZwickRoell, Германия). Определение антимикробных свойств – диско-диффузионным методом в соответствии с руководством МУК 4.2.1890-04. Воздействие ультразвуковых колебаний на расплавы полимерных смесей эффективно при содержании бетулина в смесях с полиолефинами выше 6 мас. %. Данный процесс позволяет направленно диспергировать агломерированные частицы бетулина, минимизируя их размер, и получать более гомогенное его распределение в смесях с полиолефинами при их отливе в полимерные композиции. Модификация расплавов полимерных композиций воздействием ультразвуковых колебаний оказывала влияние на меньшее снижение деформационно-прочностных свойств, в сравнении с полимерными композициями, для которых ультразвук не применяли. Это обусловлено увеличением межфазного взаимодействия между полиолефинами и бетулином в результате образования функциональных групп с полярной структурой (карбоксильные и карбонильные) при их обработке. При этом воздействие ультразвуковых колебаний на расплавы полимерных композиций не влияло на температурные режимы их переработки и в значительной степени не снижало производительность экструзионного оборудования, что является как эргономически, так и экономически эффективным. Подтвержден положительный результат антимикробного воздействия полимерных композиций на основе полиолефинов, дисперсно-наполненных бетулином, расплавы которых подвергали воздействию ультразвуковых колебаний: коэффициент ингибирования роста в отношении тест-микроорганизмов, в сравнении с исходными полимерными композициями, увеличился в 1,5 раза; для полимерных композиций на основе полипропилена – выше, чем для полиэтиленовых, что обусловлено химической структурой исходных полиолефинов. Данный коэффициент также позволяет ингибировать репродуцирование тест-микроорганизмов в отношении Candida аlbicans, Staphylococcus аureus, Pseudomonas аeruginosa, однако ингибирование репродуцирования для Escherichia сoli не наблюдалось. Для данной группы тест-микроорганизмов бетулин в качестве модифицирующей добавки с функцией антимикробности не подходит. Таким образом, модификация расплавов полимерных композиций на основе полиолефинов в смесях с бетулином при воздействии ультразвуковых колебаний является актуальным направлением для создания активных пленочных материалов.
Полиэтилен, полипропилен, ультразвуковое воздействие, полимерные композиции, бетулин, антимикробные свойства, экструзия, тест-микроорганизмы
1. Guivan MYu, Ovchinnikov VA, Mamin EA, Pantyukhova PV, Mastalygina EE, et al. The influence of metal sludge on the oxidative destruction of low-density polyethylene. Polymer Science, Series D. 2024;17(2):502–506. https://doi.org/10.1134/S1995421224700850
2. Brovina SD, Mastalygina EE, Trofimchuk ES, Popov AA. Development of materials based on poly(lactic acid) and copper(II) sulfate impregnated by the crazing method. Colloid Journal. 2024;86(1):4–13. https://doi.org/10.1134/S1061933X23601178
3. Миролюбова Т. В., Бенеманская Е. А., Редина Л. В., Неяглов О. С. Антимикробные свойства мастербатчей на основе полиолефинов и квазикристаллов. Инновационное развитие техники и технологий в промышленности. Сборник материалов Всероссийской научной конференции молодых исследователей с международным участием. Часть 3. Москва, 2023. С. 53–58. https://elibrary.ru/OEWYBX
4. Русланова С. Н., Юсупов Б. Н., Бородина А. С., Темникова Н. Е., Зиганшина А. С. и др. Исследование смесей полиолефинов с сополимерами этилена и винилового спирта. Все материалы. Энциклопедический справочник. 2024. № 2. С. 36–42. https://doi.org/10.31044/1994-6260-2024-0-2-36-42
5. Троян А. С., Троян А. А. Переработка вторичного полиэтилентерефталата. Химия и химическая технология в XXI веке. Материалы XXIII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л. П. Кулёва и Н. М. Кижнера. В 2-х томах. Т. 2. Томск, 2022. C. 339–341. https://elibrary.ru/ VFWBOW
6. Ухарцева И. Ю., Цветкова Е. А., Гольдаде В. А., Шаповалов В. М. Технологические аспекты производства тары и упаковки для пищевых продуктов (обзор). Полимерные материалы и технологии. 2022. Т. 8. № 4. С. 6–31. https://doi.org/10.32864/polymmattech-2022-8-4-6-31
7. Пономарев А. П. Проблемы качества вторичного полимерного сырья для производства промышленной упаковки. Современные проблемы и перспективы развития науки, техники и образования. Материалы III Национальной научно-практической конференции. Под редакцией И. А. Долматовой. Магнитогорск, 2023. С. 86–88. https://elibrary.ru/RSLURQ
8. Зверькова Я. А., Хамнаева Н. И. Исследование технологии получения упаковочных материалов для продуктов питания. Вестник ВСГУТУ. 2020. № 4. С. 31–36.
9. Шарифов Д. М., Ниязбекова Р. К., Мухамбетов Г. М., Михалченко В. Н., Бегайдарова Ж. А. и др. Технология получения и перспективы развития нанокомпозитных материалов на полимерной основе. Физика твердого тела. Материалы XV Международной научной конференции. Астана, 2022. С. 152–154. https://elibrary.ru/QCBTEQ
10. Тришина О. А., Кормильцева К. А. Повышение экологичности полимерных отходов. Актуальные вопросы общества, науки и образования. Сборник статей V Международной научно-практической конференции. Часть 1. Пенза, 2023. С. 189–191. https://elibrary.ru/OMYNUX
11. Фролов Е. И. Упаковочные материалы на основе фторполимеров: преимущества и будущее. Современная наука: актуальные вопросы, достижения и инновации. Сборник статей XXXVII Международной научно-практической конференции. Пенза, 2024. С. 9–11. https://elibrary.ru/QSEYQP
12. Ухарцева И. Ю., Цветкова Е. А., Гольдаде В. А. Методы изготовления полимерной упаковки для пищевых продуктов (обзор). Пластические массы. 2020. № 7–8. С. 40–48. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2020-7-8-40-48
13. Магаюмова О. Н., Белокурова Г. Б., Минеева Н. С. Технология производства перспективной полимерной упаковки для диоксида циркония длительного хранения. Международный научный сборник. Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд. 2022. № 17. С. 131–142. https://elibrary.ru/VEAJLX
14. Стефанович М. А., Губачев В. А., Толстов А. М. Моделирование экструзионных процессов расплава полимерных композитов. Международный журнал прикладных наук и технологий Integral. 2022. № 2. Номер статьи 2. https://doi.org/10.55186/02357801_2022_7_2_1
15. Шурыгина Н. А., Глезер А. М. Перспективные материалы и технологии. Деформация и разрушение материалов. 2020. № 2. С. 2–15. https://do i.org/10.31044/1814-4632-2020-2-2-15
16. Мисин В. М., Зезин А. А., Климов Д. И., Сыбачин А. В., Ярославов А. А. Биоцидные полимерные рецептуры и покрытия. Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 2021. Т. 63. № 5. С. 295–306. https://doi.org/10.31857/S2308113921050077
17. Афанасьева П. В., Ботвинкова С. А., Мацкив А. А., Тимчук Е. Г. Методические положения оценки качества пищевых продуктов. Инновационные научные исследования в современном мире. Сборник научных статей по материалам IX Международной научно-практической конференции. Часть 1. Уфа, 2022. С. 74–82. https://elibrary.ru/YTIQKV
18. Дерябина Е. А., Гладских А. Д. Асептическая упаковка жидких продуктов. Качество продукции, технологий и образования. Материалы XIV Международной научно-практической конференции. Магнитогорск, 2019. С. 203–205. https://elibrary.ru/EFSGJZ
19. Жаринов А. И. Пищевые добавки и ингредиенты: особенности использования в технологии мясных продуктов. Мясные технологии. 2021. № 6. С. 38–43. https: //doi.org/10.33465/2308-2941-2021-06-38-43
20. Касымакунова А. М., Омурзак уулу Э., Акай Тегин Р. А. Исследование антимикробных свойств наночастиц в активной упаковке пищевых продуктов. Известия КГТУ. 2023. № 1. С. 666–673. https://doi.org/10.56634/16948335.2023.1.666-673
21. Коляда Л. Г., Тарасюк Е. В., Васькина А. К., Эргардт Р. В. Высокобарьерная упаковка для пищевых продуктов. Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2019. Т. 10. № 1. С. 143–147.
22. Ревуцкая Н. М., Насонова В. В., Левина Л. В. Антимикробная упаковка – способы получения и эффективность применения в мясной промышленности. Всё о мясе. 2020. № 2. С. 30–34. https://doi.org/10.21323/2071-2499-2020-2-30-34
23. Кирш И. А., Тверитникова И. С., Безнаева О. В., Банникова О. А., Кондратова Т. А. и др. Исследование влияния ультразвуковой обработки полиэтиленовых композиций, содержащих бетулин, на формирование эксплуатационных свойств упаковочных материалов. Health, Food & Biotechnology. 2020. Т. 2. № 4. С. 28–40. https://doi.org/10.36107/hfb.2020.i4.s73
24. Tveritnikova IS, Kirsh IA, Beznaeva OV. Modification of ultrasonic machining of polyolefinic, starch-containing composite materials in the process of extrusion. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022;1052(1):012133. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1052/1/012133
25. Shlush E, Davidovich-Pinhas M. Bioplastics for food packaging. Trends in Food Science & Technology. 2022;125:66–80. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.04.026
26. Klaiber M, Moreno-Gordaliza E, Gómez-Gómez MM, Marazuela MD. Human intake assessment of triclosan associated with the daily use of polypropylene-made antimicrobial food packaging. Food Chemistry. 2024;451:139475. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139475
