БИОРАЗЛОЖЕНИЕ И ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПИЩЕВЫХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ПОЛИКАПРОЛАКТОНА И МОДИФИЦИРОВАННОГО КРАХМАЛА

Проблема загрязнения окружающей среды пластиком приобрела глобальный характер, что делает разработку биоразлагаемых материалов крайне актуальной задачей. Традиционные пластиковые упаковки разлагаются сотни лет, вызывая накопление отходов в почве, воде и атмосфере. В данной работе исследуется процесс биоразложения пищевых пленок на основе поликапролактона (PCL) и модифицированного крахмала, а также их экотоксикологическое влияние. Экспериментально определены скорость разложения пленок в естественных условиях и в компосте, а также их устойчивость к воздействию микроорганизмов. Результаты показали, что биоразложение пленок напрямую зависит от содержания крахмала: чем выше его концентрация, тем быстрее пленка разлагается. В компостных условиях этот процесс идет значительно интенсивнее, чем в природной среде, что делает возможным их промышленную утилизацию. В то же время, высокая концентрация PCL замедляет биоразложение, но при этом повышает стабильность пленки. Экотоксикологические испытания подтвердили, что продукты разложения пленок не оказывают вредного влияния на почвенные микроорганизмы. Это делает их перспективным решением для создания экологически безопасной пищевой упаковки. Полученные результаты демонстрируют возможность широкого применения PCL-крахмальных композитов, а также необходимость дальнейших исследований по оптимизации их состава. Внедрение таких материалов в промышленное производство позволит снизить нагрузку на окружающую среду.

1. Rajendran R.C. Packaging applications of fungal mycelium-based biodegradable composites / R.C. Rajendran // Fungal Biopolymers and Biocomposites: Prospects and Avenues. – 2022. – Р. 189-208.

2. OECD Global Plastics Outlook: Economic Drivers, Environmental Impacts and Policy Options. – Paris: OECD Publishing, 2022.

3. Plastic pollution, waste management issues, and circular economy opportunities in rural communities / F.-C. Mihai et al // Sustainability. – 2021. – Т. 14, № 1. – Р. 20.

4. European current standardization for plastic packaging recoverable through composting and biodegradation / М. Avella et al // Polymer testing. – 2001. – Т. 20, № 5. – Р. 517-521.

5. Biodegradation of poly (ε-caprolactone)/starch blends and composites in composting and culture environments: the effect of compatibilization on the inherent biodegradability of the host polymer / R. Singh et al // Carbohydrate Research. – 2003. – Т. 338, № 17. – Р. 1759-1769.

6. Biodegradation behaviors of thermoplastic starch (TPS) and thermoplastic dialdehyde starch (TPDAS) under controlled composting conditions / Y.-L. Du et al // Polymer Testing. – 2008. – Т. 27, № 8. – Р. 924-930.

7. Structure and properties of biodegradable gluten/aliphatic polyester blends / S.W. Lim et al // European polymer journal. – 1999. – Т. 35, № 10. – Р. 1875-1881.

8. Physical state and biodegradation behavior of starch-polycaprolactone systems / С. Bastioli et al // Journal of environmental polymer degradation. – 1995. – Т. 3. – Р. 81-95.

9. Particle size and concentration of poly (ɛ-caprolactone) and adipate modified starch blend on mineralization in soils with differing textures / М. César et al // Polymer Testing. – 2009. – Т. 28, № 7. – Р. 680-687.

10. Effects of natural polymer acetylation on the anaerobic bioconversion to methane and carbon dioxide / С. Rivard et al // Applied biochemistry and biotechnology. – 1992. – Т. 34. – Р. 725-736.

11. Ideonella sakaiensis, PETase, and MHETase: From identification of microbial PET degradation to enzyme characterization / S. Yoshida et al // Methods in enzymology. – 2021. – Т. 648. – Р. 187205.

12. Fate of Biodegradable Polymers Under Industrial Conditions for Anaerobic Digestion and Aerobic Composting of Food Waste / F. Bandini et al // Journal of Polymers and the Environment. – 2020. – Т. 28. – Р. 2539-2550.

13. Fogašová M. PLA/PHB-Based Materials Fully Biodegradable under Both Industrial and Home-Composting Conditions / M. Fogašová, S. Figalla, L. Danišová // Polymers. – 2022. – Т. 14.

14. Enhancing the biodegradation rate of poly(lactic acid) films and PLA bio-nanocomposites in simulated composting through bioaugmentation / Е. Castro-Aguirre et al // Polymer Degradation and Stability. – 2018.

15. Challenges and Opportunities in Scaling up Architectural Applications of Mycelium-Based Materials with Digital Fabrication / S. Bitting et al // Biomimetics. – 2022. – Т. 7.

16. Biofabrication of Nanocellulose–Mycelium Hybrid Materials / N. Attias et al // Advanced Sustainable Systems. – 2020. – Т. 5.

17. Algae-Based Biodegradable Eco-Friendly Food Packaging Design: A Case-Control Study with Thermoforming Process / L.R. Parada et al // DYNA. – 2023.

18. Algal cellulose, production and potential use in plastics: Challenges and opportunities / Е. Zanchetta et al // Algal Research. – 2021.

19. Preparation and characterization of polypropylene/polylactide blends and nanocomposites and their biodegradation study / D.K. Mandal et al // Journal of Thermoplastic Composite Materials. – 2021. – Т. 34, № 6. – Р. 725-744.

20. Preparation and study of novel biodegradable blends based on gelatinized starch and 1, 4-transpolyisoprene (gutta percha) for food packaging or biomedical applications / I. Arvanitoyannis et al // Carbohydrate Polymers. – 1997. – Т. 34, № 4. – Р. 291-302.

21. Wu C.-S. Physical properties and biodegradability of maleated-polycaprolactone/starch composite / C.-S. Wu // Polymer degradation and stability. – 2003. – Т. 80, № 1. – Р. 127-134.