Світовий огляд пакувальних матеріалів для харчових продуктів на основі цеолітів Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Св^овий огляд пакувальних матерiалiв для харчових продукпв на 0CH0Bi

цеолiтiв

Бондаренко 8вгенiя В^аливна

КиТвський нацональний торговельно-економ1чний ун1верситет, кафедра товарознавства, управлння безпечнстю та як1стю, кандидат техн'чних наук, доцент, УкраТна

Ващенко Валентина BiKTopiBHa

КиТвський нацональний торговельно-економ1чний ун1верситет, кафедра товарознавства, управлння безпечнстю та як1стю, кандидат техн'чних наук, доцент, УкраТна

Анотащя. У po6oTi дослщжено свгтовий досвщ використання цеолтв при вигoтoвленнi пакувальних мaтеpiaлiв для харчових пpoдуктiв з метою подовження термов Тх збер^ання. Антибaктеpiaльнi влас-тивoстi цеoлiтiв пщтверджуються результатами дoслiджень протигрибковоТ сумiшi для пролонгацп збе-piгaння харчових продуктгв, якг сшввщносяться з досвщом використання сумгшей з цеолгтами в сгльсь-кому господарствг в якостг фунгщиду i консерванту для кукурудзи, коренеплодгв, соняшнику та силосу.

Розглянуто перспективи використання цеолтв для гнактивацгТ хвороботворних мгкрооргангзмгв i прис-корення виведення продукта обмшу з opгaнiзму людини, а також продую1в порушеного обмту речовин i токсичних сполук, отриманих з навколишнього середовища. Встановлено, що в медицин майже всг цеол^и використовуються в якост високоефективних сорбен^в i це пiдтвеpджуeться позитивними результатами Тх використання в лкуванш отруень та гнших iнтoксикaцiй, а також для Тх профшактики. Тому цеол^и можуть бути використан в якост сировини при виробництв1 харчових продую1в з детокси-кацшними властивостями для людей, як стикаються з екoлoгiчними або пpoфесiйними отруеннями.

Ключов1 слова: цеoлiт; бентoнiт; монтморилошт; хapчoвi продукти; пакування.

УДК 661.183.6:664 LCC Subject Category: TS195-198.8, TP368-456 DOI: http://dx.doi.org/10.22178/pos.16-8_

Вступ

Пошук cnoco6iB пщвищення 6e3ne4HOCTi та якiсних показникiв харчово! сировини i гото-вих харчових продукпв е одним i3 перспективна напрямiв харчово! галузi, зокрема очищення вiд залишкiв пестицидiв та шших ксенобiотикiв, пошуку альтернативних консервантам та антибютикам засобам подовження термМв зберiгання харчових продук-тiв.

Цеолiти, характеризуються селективнiстю по вщношенню до важких металiв, радюнукль дiв, токсичних елементiв, токсинiв, стшюстю до агресивних середовищ i високих температур, вiдзначаються каталiтичною активнiстю, здатшстю до регенерацп, активацп та моди-фжацп [1, 2].

З причини надмiрного використання склад-них синтетичних пакувальних матерiалiв, консервантiв й антибютиюв для подовження термiнiв зберiгання харчових продукпв та зростання кiлькостi алерпчних захворювань та захворювань, що виникають на тлi харчових, еколопчних та професiйних iнтоксикацiй науковцями свггу тривае пошук сировинних компонентiв детоксикацшно!' дп та безпеч-них захисних пакувальних матерiалiв.

Тому метою роботи е дослщження свiтового досвiду використання цеолтв при виготов-леннi пакувальних матерiалiв, у тому числi ''спвних, для харчових продуктiв, наукового пщтвердження гiпотези щодо можливостi використання цеолтв для пригшчення патогенно'' мжрофлори харчових систем та подовження термМв зберiгання харчових продукт.

Результати дослщжень

Цеол^и - природы мшерали, вщкрит понад двiстi рокiв тому, але вони тыьки порiвняно недавно почали привертати увагу вчених i практичних пращвниюв виробничих тдпри-емств харчово'' галузi багатьох кра'н свiту. За-стосування природних цеолiтових туфiв в Канада США, кра'нах Захщно'' та Схщно!' Св-ропи почалося на початку 60-х, а вперше в Японп В1949 роцi i за щ роки показало 'х ви-соку ефективнiсть у багатьох сферах житте-дiяльностi [3-4].

Пiдrрунтям до спроб введення цеолтв та складу пакувальних матерiв були дослщжен-ня вчених щодо !'х властивостей впливати на подовження термМв зберiгання при контактному поверхневому нанесены у незмшному природньому подрiбненому до пудри виглядь Так, наприклад, для подовження термшу збе-рiгання насiння соняшнику рiзноi вологостi та пiдвищення його якосп росiйськими вче-ними було запропоновано в якосп консерванту використовувати домшки природних дисперсних цеолтв та встановлено, що най-быьш ефективним серед дослiджених дисперсних мiнералiв виявилися бентонiти. Було виявлено специфiчний вплив цеолiтiв на мш-рофлору соняшнику, що проявляеться у 'х здатностi пригнiчувати шкiдливi для соняш-никового насiння мiкроорганiзми [5].

Бентоыти в сумiшi з рисовим борошном та целюлозою було використано авторами патенту США в якосп компонента проти злежу-вання та утворення грудочок для сиру i сма-коароматичних добавок, що дозволило зме-ншити липкiсть нарiзаного кубиками або тертого сиру i знизити зростання дрiжджiв i цвШ [6]. З цiею ж метою було використано бентоыт у якост добавки до пшеничного бо-рошна i тiста [7].

Також вщомо про рiзнi варiанти антигрибко-во'' сумiшi з порошку цеолiту, мжрокристаль чно'' целюлози, крохмалю, борошна та полка-харидiв для обробки харчових продук^в, що швидко псуються (наприклад, сир, м'ясы та ковбаснi вироби) [8-9].

Згодом, з огляду на тдвищений iнтерес до захисту навколишнього середовища вiд небе-зпечного для екосистем пластикового паку-вання, з'явилися науковi розробки нових пакувальних матерiалiв для харчових продуктiв з пщвищеними бар'ерними властивостями та

такими, що швидко розкладаються в природних умовах на 0CH0Bi соевого iзоляту бiлка та монтморилонiту [10].

1талшськими вченими було запропоновано протимжробний засiб, що може бути викори-станим при виготовленнi пакувальних мате-рiалiв для харчових продуктiв на основi по-еднання протимiкробних наночастинок юыв срiбла та монтморилонiту. Цю iдею було пщ-тримано розробниками американсько! ком-панГ! «Mitsubishi International Corp» (New York, USA), як i сьогоднi пропонують на ринку ко-нтактне захисне покриття для харчових про-дуктiв «Zeomix», що представляе собою цео-лiт з юнами срiбла.

Цi дослiдження згодом пщтримала i японська компанiя «Nitto Denko Corp» (Tokyo, Japan), яка розробила мультипористу полiетиленову плiвку з цеолггом та етанолом для упаковки харчових продуктГв. Компанiя «Evert-Fresh Corp» (Texas, USA) також пропонуе антибак-терiальну захисну полiетиленову плiвку з цеолггом, яку просочують етиленом. Також i в Коре! компаыею «C. Itoh & Co» розроблено та пропонуеться для зберГгання фруктГв та ово-чiв полiетиленова плiвка з етиленом та пог-линаючим наповнювачем, який включае в себе пемзу, цеолГт, активоване вугiлля i окси-ди металiв.

З метою подовження термГыв зберiгання харчових продуктГв з високим вмiстом жиру також використовують цеолiти, як поглинають альдегiди, продукти окиснення жирiв. Так, наприклад, компанiя «DuPont Polymers and Packaging Products» (Wilmington, USA) пропонуе на американському ринку захисы плiвки з добавками цеолтв, що поглинають альде-гщи та подовжують термiн зберiгання харчових продуктГв з високим вмiстом жиру.

Вщомо, що цеолГти знайшли застосування в якостi добавки до картону в кГлькостГ 1935 %. Дослiди по зберiганню овочево! проду-кцп показали, що полiпшуеться збереження перцю i томатiв завдяки створенню сприят-ливого мiкроатмосфери всерединi упаковки з картону, плоди мають гарний тургор, мало вражаються хворобами, втрати в 1,7-2,1 рази нижче, а органолептичы показники кращГ нГж в контролГ (звичайний картон).

У той же час в Японп розроблено споаб виро-бництва картону для упаковки з використан-ням до 40 % природного цеолГту. Його широ-

ке застосування для упаковки плодГв i овочГв дозволяе в 3-5 разiв збГльшити термш !х збе-рiгання. А компашя «Tsuboi Co, Ltd» (Osaka, Japan) удосконалила розробку i запропонува-ла антибактерiальну картонну коробку, що мае контактний з харчовим продуктом шар -ПЕТ-плГвку з натурального васабГ Розробни-ки ж компанп' «Sekisui Jushi Corp» (Osaka, Japan) - пропонують харчову захисну антиба-ктерiальну плГвку з васабi.

Розробники компанп «Rengo Packaging Systems Co., Ltd» (Tokyo, Japan) пропонують для зберГгання зелених листових овочГв «Зе-лений пакет-саше» з цеолГтом та калш пер-манганатом. Пакет поглинае продукти ди-хання зеленГ та подовжую термГн ii зберГган-ня вдвГчГ

АвстралГйська компанГя «Food Science» про-понуе пакувальнГ матерГали. «ZrO2 ™» виго-товленнГ з пластику та цеолГту, що проявляе кисень поглинаючГ властивостГ.

У ЯпонГ! в якосп антимГкробних засобГв для пакувальних матерГалГв запропоновано використання оксидГв цинку, свинцю, срГбла та дюксиду титану в якостГ фотокаталГзатора, як в присутностГ свГтла поглинають неприе-мнГ запахи (органГчнГ молекули, що видГляе поверхня харчового продукту, вступають в контакт з фотокаталГзатором на поверхш па-кування). ЦГ фотохГмГчш реакцГ! також проявляли антибактерГальний ефект. КомпанГя «Nippon Soda Co., Ltd» (Tokyo, Japan) пропонуе захисне покриття для скляного прозорого пакування з дГоксину титану, яке шактивуе мГкроорганГзми при впливГ ультрафГолетових промешв та нГвелюе неприемнГ запахи.

ВГдомо, що фотокаталГзатор отримуе каталь тичну актившсть за рахунок поглинання енергГ! вГд джерела свГтла. Коли фотокаталГзатор опромшюеться ультрафГолетовим ви-промшювання, утворюються вГльнГ радикали та вщбуваеться розкладання органГчних молекул. Але тд дГею фотокаталГзу органГчнГ сполуки, летк хГмГчнГ речовини, запахи, вГру-си i бактерГ! можуть розкладатися як до без-печних молекул води (H2O) i вуглекислого газу (CO2), так i до небезпечних промГжних продуктГв фотокаталГтичного окислення, таких як формальдегщ, ацетальдегГд i Гнших, тому використання фотокаталГзаторГв для подовження зберГгання харчових продуктГв потребуе ретельного вивчення. Проблема

може бути виршеною за допомогою використання цеолтв, яю проявляють сорбцшш, iонообмiннi властивостi та здатнi зв'язувати токсичш елементи.

За даними Управлшня з контролю якостi харчових продук^в i лiкарських препаратiв Mi-нiстерства охорони здоров'я i сощальних служб США (FDA) бентонiти (група цеолтв) вщповщають вимогам для контакту з харчо-вими продуктами.

Слщ зазначити, що в УкраШ бентонiти мають шдекс Е 558 i використовуються як зааб про-ти утворення грудочок в харчових барвниках, для очищення рослинних олш, алкогольних напо'1'в, освiтлення союв та як носiй в лшарсь-ких препаратах для лiкування невралгп, але-ргй', псориазу, чесотки и артриту та мають офщшний дозвы на використання в харчовiй галузi на територп Украши, Росп и Евросоюзу [11].

На територй' Украши сьогоднi вiдомо бiльше 100 родовищ глинистих мiнералiв рiзних ге-нетичних титв сумарним запасом 100 млн. тон. З позицш охорони навколишнього сере-довища цеолiти е еколопчно чистою, доступною i дешевою сировиною, що може бути ви-користана при виробництвi харчових проду-ктiв, пакувальних матерiалiв та не забрудню-вати навколишне природне середовище, а завдяки сво'1'м вираженим сорбцшним, юноо-бмiнним властивостям та здатшстю вплива-ти на розвиток мшрофлори мають перспек-тиви вивчення та використання ïx властиво-стей для подовження термШв зберiгання харчових продук^в. На жаль в УкраШ при ви-готовленнi пакувальних матерiалiв цеолiти використовуються обмежено, а наукове пщГ-рунтя для 1'х масового впровадження практично вщсутне, що дае пщставу для системних дослщжень в цьому напрямку.

Враховуючи широкий досвщ використання цеолтв у сыьському господарсга, 1'х харчову безпечнiсть, сорбцшш та юнообмшш власти-востi вони можуть бути використаш при роз-робцi як контактного так i '1'спвного захисно-го покриття для традицшних харчових про-дуктiв, що буде здатне подовжувати 1'х термь ни зберiгання. Крiм того сорбцшш властиво-стi цеолiтiв можуть бути використаш при ро-зробцi харчових продук^в для спортсменiв, людей важко'1 фiзичноï працi, людей з ризи-ком професiйних отруень (якi працюють у

типографiях, з лакофарбовими матерiалами, добривами, пестицидами тощо) та продуктах детоксикацшно'' дп, що застосовуються при комплексному лiкуваннi ожиршня, розладiв роботи печiнки, нирок, опорно-рухового апа-рату, кишко-шлункового тракту, гостро'' ш-токсикацп, в т.ч. алкогольно'', проявiв алерп-чних реакцiй, паразитарних швазш, дермати-тГв тощо.

Соцiально-економiчна ефективнiсть вгд впровадження розробок у виробництво та сферу торпвлГ полягатиме як у подовженш термiнiв зберГгання харчових продуктГв так г в розширенш асортименту харчових продук-

TiB з властивостями, що сприяють виведенню ксенобiотикiв з opraHi3My людини не меди-каментозним шляхом.

Висновки

Враховуючи позитивний свiтовий досвiд ви-користання цеолтв в хaрчовiй гaлузi, сыьсь-кому господaрствi, медицинi, встановлену безпечшсть для живих оргaнiзмiв i доведет ïx сорбцiйнi влaстивостi проведення науково-дослiдниx робiт щодо вивчення можливостей ïx використання для розробки захисних та пакувальних мaтерiaлiв для харчових проду-ктiв е актуальним та перспективним.

Список шформацшних джерел

1. Таран Н. Г. Адсорбенты и иониты в пищевой промышленности. Москва : Легкая и пищевая

промышленность, 1983. 248 с.

2. Традицшш i нетрадицшш мшерали в тваринництвi / пiд ред. М. Ф. Кулика. Кшв :

Сiльгоспосвiта, 1995. 248 с.

3. Панин, Л. Е. Природные цеолиты в медицине, пищевой промышленности и экологии. Новые

химические системы и процессы : материалы Международной научно-практической конференции с международным участием, г. Новосибирск, 21-22 декабря 2001. Новосибирск : СибУПК, 2002. - С. 150-157.

4. Буханов В. Д., Везенцев А. И., Козубова Л. А. , Королькова С. В., Воловичева Н. А., Перистый В. А.

Антибактериальные свойства монтмориллонит содержащих сорбентов. Научные ведомости Белгородского государственного национального исследовательского университета. Серия: Естественные науки. 2011. № 21. С. 57-63.

5. Макамова I. М. Технолопя подготовки насшня соняшнику i3 застосуванням дисперсних

мiнералiв : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.18.06. Харюв : Нац. техн. ун-т «Харк. полггехн. ш-т», 2005. 20 с.

6. 1щенко В. М., Колотуша Т. П., Полумбрик О. М. Використання бентонтв у харчовш

промисловосп. Харчова промисловсть. 2013. № 14. С. 34-36.

7. Anticaking agent for dairy : patent W01995US12860 19951017 / R. Malilerddy. URL:

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=W0&NR=9611581A1&KC=A1& FT=D (viewed 02.11.2016).

8. Use of bentonites as additives to flour and dough : patent W0/2000/050548 / A. Lietzmann,

M. Bocker, G. Blasey, D. Jung, M. Semrau. URL:

https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=W02000050548 (viewed 02.11.2016).

9. Anti-mycotic composition : patent EP20000304608 20000531. URL:

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=EP&NR=1068809A3&KC=A3&F T=D (viewed 02.11.2016).

10. Food product or a seasoning thereof containing bentonite or montmorillonite having activity of

metabolic protein load reduction : patent W0/2014/037877 / P. Michielan, T. Not. URL: https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=W02014037877 (viewed 02.11.2016).

11. Саштарш правила i норми по застосуванню харчових добавок : наказ Мшктерства охорони

здоров'я Украши вщ 23 липня 1996 р. № 222. Верховна Рада Украти : офщшний веб-портал. URL: http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/z0715-96 (дата зверення 02.11.2016).

© е. В. Бондаренко , В. В. Ващенко Стаття отримана 01.11.2016, прийнята 28.11.2016, оприлюднена online 30.11.2016

World Overview of Packaging Materials for Food Based on Zeolite

Bondarenko Evgeniya

Kyiv National University of Trade and Economics, Department of Commodity, Safety and Quality Management, PhD in Technical Science, Associate Professor,

Ukraine

Vashenko Valentyna

Kyiv National University of Trade and Economics, Department of Commodity, Safety and Quality Management, PhD in Technical Science, Associate Professor,

Ukraine

Abstract. The paper studies the world experience of using zeolites in manufacturing food packaging materials with a view to extend food storage. Antimicrobial properties of zeolites are confirmed by the results of the research of antifungal mixture for prolongation of food products shelf life. They correlate with the experience of using the mixture in agriculture as a fungicide and preservative for corn, root crops, sunflower, silage.

The ability of zeolites to inactivate pathogens and accelerate excretion of metabolic products from the human body as well as products of disturbed metabolism and toxic compounds derived from the environment was considered. In medicine almost all zeolites are used as highly effective sorbents, and it is confirmed by the positive results of their use in the treatment of poisoning and other intoxications, and for their prevention. Thus, they can be used as raw materials in the development of food with detoxicative properties for people who face food, environmental or occupational poisoning.

Bentonite (representative of zeolites), established to meet FDA requirements to contact with food, is included into the List of food additives (E 558). It has the official permission to be used in the food industry and can be used in the development of food products for special purposes.

Keywords: zeolite; bentonite; montmorillonite; food; packaging.

UDC 661.183.6:664 Ltt Subject Category: TS195-198.8, TP368-456 DOI: http://dx.doi.org/10.22178/pos.16-8_

References

1. Taran, N. G. (1983). Adsorbenty i ionity v pishhevoj promyshlennosti [Adsorbents and ion exchange

resins in the food industry]. Moscow: Legkaja i pishhevaja promyshlennost' (in Russian).

2. Kulyk, M. F. (Ed.). (1995). Tradytsiini i netradytsiini mineraly v tvarynnytstvi [Traditional and non-

traditional minerals in cattle]. Kyiv: Silhosposvita (in Ukrainian).

3. Panin, L. E. (2002). Prirodnye ceolity v medicine, pishhevoj promyshlennosti i jekologii []. In Novye

himicheskie sistemy i processy. Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, g. Novosibirsk, 21-22 dekabrja 2001 (pp. 150-157). Novosibirsk: SibUPK (in Russian).

4. Buhanov, V. D., Vezencev, A. I., Kozubova, L. A. , Korol'kova, S. V., Volovicheva, N. A., & Peristyj, V. A.

(2011). Antibakterial'nye svojstva montmorellonit soderzhashhih sorbentov [Antibacterial properties of sorbents containing montmorillonit]. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo nacional'nogo issledovatel'skogo universiteta. Serija: Estestvennye nauki, 21, 5763 (in Russian).

5. Maksimova, I. M. (2005). Tekhnolohiia pidhotovky nasinnia soniashnyku iz zastosuvanniam

dyspersnykh mineraliv [Technology training sunflower seeds dispersed using minerals] (Doctoral thesis). Kharkiv: Khark. politekhn. in-t (in Ukrainian).

ISSN 2413-9009

6. Ishchenko, V. M., Kolotusha, T. P., & Polumbryk, O. M. (2013). Vykorystannia bentonitiv u kharchovii

promyslovosti [Using bentonites in the food industry]. Kharchova promyslovist, 14, 34-36 (in Ukrainian).

7. Malilerddy, R. (1996). Anticaking agent for dairy. European Patent Office

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=WO&NR=9611581A1&KC=A1& FT=D

8. Lietzmann, A., Böcker, M., Blasey, G., Jung, D., & Semrau M. (2000). Use of bentonites as additives to

flour and dough. World Intellectual Property Organization No W0/2000/050548. Retrieved from https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=W02000050548

9. Anti-mycotic composition. European Patent Office No EP2000030460820000531. Retrieved from

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=EP&NR=1068809A3&KC=A3&F T=D

10. Michielan, P., & Not, T. Food product or a seasoning thereof containing bentonite or montmorillonite

having activity of metabolic protein load reduction. World Intellectual Property Organization No WO/2014/037877. Retrieved from

https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2014037877

11. Sanitarni pravyla i normy po zastosuvanniu kharchovykh dobavok [Sanitary rules and regulations on

the use of food additives] (Ukraine) 23 July 1996, No 222. Retrieved November 2, 2016, http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/z0715-96 (in Ukrainian).

No WO1995US1286019951017.

Retrieved

from

© E. Bondarenko, V. Vashenko

Received 2016-11-01, Accepted 2016-11-28, Published online 2016-11-30