Innovative und biologische Verpackung von Lebensmitteln
Das BIOPACK-Projekt richtete sich auf die Entwicklung neuer Arten von proaktiven biologischen Verpackungsmaterialien für Reibe-, Schnitt- und Stückkäse. Diese neuartigen Materialien beruhten auf Polylactiden (PLA) und Chitosan und wurden unter Verwendung von Plasmabeschichtung oder Nanoclay-Beigabe weiter modifiziert. Bei Chitosan handelt es sich um ein bioaktives natürliches Polymer, das für die Modifizierung von PLA-Verpackungsmaterialien angedacht ist, da es eine sehr hohe Gasbarriere sowie gute antimikrobielle Eigenschaften aufweist. Es wurden zahlreiche verschiedene Chitosan-Formen untersucht. Dazu zählten mikrokristallines Chitosan (MCCh), Chitosan-Salze und modifzierte Chitosan-Salze. Für die Beschichtung der PLA-Filmoberfläche wurden ausgewählte Chitosan-Formen verwendet, wobei neben einer einseitigen und doppelseitigen Beschichtung auch eine dritte Anwendung realisiert wurde, bei der sich das Chitosan zwischen den zwei Schichten eines PLA-Films befand. Trotz der schlechten Haftung von Chitosan an der PLA-Filmoberfläche und trotz der Heterogenität der Beschichtung konnte die neueste modifizierte Beschichtung mit mikrokristallinem Chitosan und PLA im Hinblick auf die Feuchtigkeitsempfindlichkeit beachtlich verbessert werden. Alle Formen zeigten eine ausreichende Sauerstoffdurchlässigkeitsrate sowie eine hervorragende antimikrobielle und biologische Aktivität innerhalb der untersuchten Inkubationszeiten und Temperaturen. Besonders Chitosan-Salze und modifizierte Chitosan-Salze wiesen eine hohe bakteriostatische und bakterizide Aktivität gegenüber E.coli auf. Außerdem ist ein Chitosan-Salz (Lactat) biologisch abbaubar. Für andere modifizierte Chitosan-Formen sind weiterführende Untersuchungen notwendig. Chitosan wurde außerdem erfolgreich für die Verbindung mit PLA-Granulat eingesetzt, obwohl nur Chitosan-Präparate mit einer guten Wärmestabilität für die Präparation von PLA/Chitosan-Verbindungen mit geeigneten Eigenschaften genutzt werden können. Für die ersten Chitosanformen konnte eine gute Wärmestabilität nachgewiesen werden, während verschiedene andere Chitosanformen in dieser Hinsicht zufriedenstellende Ergebnisse lieferten. Es sind jedoch weitere Forschungen zum Verbindungsprozess notwendig, da die mit Chitosan verbundenen PLA-Filme aufgrund unzureichender mechanischer Eigenschaften und Barrieremerkmale nicht die Hauptanforderungen an die Verpackung von Käse erfüllten. Neben der Verpackung von Käse können die PLA/Chitosan-Materialien auch erfolgreich für Produkte genutzt werden, die mittlere und hohe Sauerstoffbarrieren benötigen und bei denen die Wasserdampfübertragungsrate nicht maßgeblich ist. Die Technologie besitzt ein erhöhtes Potenzial für weitere Anwendungen wie beispielsweise die Verpackung anderer Lebensmittel wie Fleisch und Molkereiprodukte, Obst und Gemüse sowie Trockenprodukte. Für die weitere Zusammenarbeit werden Hersteller von Lebensmittelverpackungsmaterialien sowie Experten auf dem Gebiet der Mikrobiologie gesucht.
