魚ゼラチンフィルムの技術的特性に及ぼすポリビニルアルコールとカルボキシメチルセルロースの影響

Scientific Reports volume 12、記事番号: 10497 (2022) この記事を引用

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この研究の目的は、ゼラチン/カルボキシメチルセルロース (FG/CMC) とゼラチン/ポリビニルアルコール (FG/PVOH) を混合することにより生分解性フィルムを開発し、これらのポリマーの添加が魚ゼラチンフィルムの特性に及ぼす影響を評価することでした。 フィルム FG/CMC および FG/PVOH は 90/10、80/20、および 70/30 の比率で製造され、それらの物理的、化学的および機能的特性を特徴付けました。 CMCとPVOHの添加により、ゼラチンフィルムの機械的強度、バリア性、水溶性が向上しました。 FG/CMC フィルムは、FG/PVOH よりも高い引張強度と高い溶解性を示しました。 CMC の濃度が最大になると機械的抵抗が最大になりますが、PVOH 含有量が最大になると溶解度が最も低いフィルムが生成されます。 提案された混合システムは、魚ゼラチンフィルムの特性を改善するのに適切であることが証明されており、包装分野での応用の可能性があります。

新しいテクノロジーと現在の世界の需要、さらには包装（一次、二次、三次）を必要とする加工食品の大量消費により、固形廃棄物の発生量が増加しており、固形廃棄物は数百、または数千年にわたって残存しています。環境中に何年も存在し、経済的および社会的問題だけでなく環境危機を引き起こします1。 これを考慮すると、すでに観察されている深刻な環境問題と生態学的リスクにより、石油由来のプラスチック包装の運命についての懸念が高まっています2、3。

生分解性フィルムパッケージは、プラスチックフィルムとして予め形成された薄層であり、一般にキャスティング技術または押出成形によって製造され、食品を包むために使用されます4。 バイオポリマーから製造される生分解性フィルムは、石油ベースのプラスチックを削減または代替する可能性がある場合、非生分解性プラスチック残留物5の処理によって引き起こされる環境への影響を軽減する上で重要な役割を果たします。 このような生物学的ベースのフィルムは、経済的で環境に優しい方法で、封じ込め、保護、保存、情報のすべての必要な機能を提供する必要があります6。

従来の材料で製造されたフィルムの代替として、環境を汚染しないフィルムを開発するために、生分解性、非毒性、生体適合性、再生可能な原料を使用して多くの研究が行われてきました7。 これらの原料の中でも、コラーゲンの部分加水分解から得られる動物性タンパク質であるゼラチン8は、フィルムの形成や光や酸素のバリア性などの優れた特性により、生分解性食品包装開発の有望な原料として際立っています9。

骨や皮などの加工残渣から抽出された魚ゼラチンは、ウシやブタの原料を入手する際の社会文化的および健康的側面から、哺乳類の代替品となる可能性があります10。 さらに、生分解性フィルムの開発に廃棄物を利用することは、漁業と環境にとって重要な利点をもたらします11。 ゼラチンフィルムはフィルム製造に適した特性を備えていますが 12、この材料の親水性により用途が制限される可能性があります 13。 ゼラチンフィルムは、従来のプラスチックと比較すると機械抵抗が低く、耐水性も低いため、包装材料として使用する場合の主な欠点の 1 つです。

これらのフィルムの機能的特性を改善するために多くの研究が行われており、その中には、ゼラチンフィルムの特性をより効率的にするための他のポリマーとの混合も含まれる。 タンパク質/多糖類および/または合成/天然ポリマーなどのポリマーの混合により、複合フィルムを得ることが可能になり、その結果、純粋な成分よりも優れた特性を備えた材料が得られます。 フィルムの物理的および化学的特性を改善できるため、さまざまな用途が可能になり、最終製品で優れた性能が得られます6。