Думан Рымгалиевич Орынбеков – кандидат технических наук, ассоциированный профессор,
071412, г. Семей, ул. Глинки, 20А
Duman Rymgalievich Orynbekov – Candidate of Technical Sciences, Associate Professor,
071412, Semey, Glinki str., 20 А
Жанар Қалибекқызы – кандидат биологических наук, ассоциированный профессор,
071412, г. Семей, ул. Глинки, 20А
Zhanar Kalibekkyzy – Candidate of Biological Sciences, , Associate Professor,
071412, Semey, Glinki str., 20 А
Алмагуль Нургазезовна Нургазезова – кандидат технических наук, ассоциированный профессор,
071412, г. Семей, ул. Глинки, 20А
Almagul Nurgazezovna Nurgazezova – Candidate of Technical Sciences, Associate Professor; Head of the Center for Training and Certification of Scientific Personnel,
071412, Semey, Glinki str., 20 А
Гульнур Несиптайкызы Нурымхан – кандидат технических наук, ассоциированный профессор, декан исследовательской школы пищевой инженерии;
071412, г. Семей, ул. Глинки, 20А
Gulnur Nesiptaykyzy Nurymkhan – Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Dean of the Research School of Food Engineering,
071412, Semey, Glinki str., 20 А
У Ган – PhD, ассоциированный профессор факультета пищевой технологии и инженерии,
712100, № 3, Тайчэн-роуд, Янлин, Шэньси
Wu Gang – PhD, Associate Professor at the College of Food Science and Engineering,
712100, №.3 Taicheng Road, Yangling, Shaanxi
Марат Муратхан – докторант,
071412, г. Семей, ул. Глинки, 20А
Marat Muratkhan – PhD student,
071412, Semey, Glinki str., 20 А
Целью настоящего исследования являлась разработка и оптимизация съедобных антимикробных пленок с использованием крахмала, обработанного электронным пучком, и биополимерных добавок. Рисовый крахмал сорта «Маржан» и маниоковый крахмал сорта «Cassava 531» подвергались физической модификации методом облучения с дозами 0, 3, 6 и 9 кГр с применением ускорителя ILU-10. Пленкообразующие растворы готовились путём смешивания крахмала, хитозана и глицерина, после чего осуществлялось литьё и сушка. Метод поочерёдного варьирования одного фактора (OFAT) применялся для оценки влияния содержания крахмала, времени клейстеризации, содержания глицерина и хитозана на свойства пленок: прочность на разрыв (TS), удлинение при разрыве (EAB), паропроницаемость (WVP) и прозрачность.
Для многофакторной оптимизации использовался метод поверхности отклика (RSM) на основе дизайна Бокса-Бенкена (BBD). Регрессионная модель прозрачности (%) показала, что содержание крахмала и хитозана оказывает положительное линейное влияние, однако это влияние уменьшается из-за выраженных отрицательных квадратичных членов. Время клейстеризации и содержание глицерина показали отрицательное линейное влияние на прозрачность, а также были выявлены значимые взаимодействия факторов.
Несмотря на умеренную статистическую значимость модели (R² = 35,05%), она выявила сложные взаимозависимости факторов и позволила определить направление для оптимальной формулы. Полученные результаты подтверждают потенциал облучённого крахмала в качестве функционального компонента биоразлагаемых пленок и создают основу для дальнейшей разработки устойчивых упаковочных материалов с улучшенными физико-механическими и барьерными свойствами.
This study aimed to develop and optimize edible antimicrobial films using electron beam-irradiated starches and biopolymer additives. Rice starch (“Marzhan” variety) and cassava starch (“Cassava 531” variety) were physically modified via irradiation at doses of 0, 3, 6, and 9 kGy using an ILU-10 accelerator. Film-forming solutions were prepared by blending starch, chitosan, and glycerol, followed by casting and drying. One-Factor-at-a-Time (OFAT) screening was conducted to evaluate the effects of starch content, gelatinization time, glycerol, and chitosan on film properties including tensile strength (TS), elongation at break (EAB), water vapor permeability (WVP), and transparency.
A Box–Behnken Design (BBD) based on Response Surface Methodology (RSM) was used for multi-factor optimization. The regression model for transparency (%) revealed that starch and chitosan contents had positive linear effects but exhibited diminishing returns due to significant negative quadratic terms. Gelatinization time and glycerol content showed negative linear effects on transparency, while several interaction terms also influenced the response.
Although the model demonstrated modest statistical significance (R² = 35.05%), it highlighted complex factor interdependencies and provided direction for optimal formulation. The findings support the potential of irradiated starch in functional biodegradable films and offer a foundation for future development of sustainable packaging materials with improved physical and barrier properties.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.