СВОЙСТВА И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ПЛЕНКИ НА ОСНОВЕ КРАХМАЛА С ДОБАВКОЙ ДИОКСИДА ТИТАНА: TQUDGG

Татьяна Владленовна Крюк; Евгений Николаевич  Труш; Оксана Сергеевна  Попова; Сергей Владимирович Пильгук; Наталья Александровна Романенко

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.014

Авторы

Татьяна Владленовна Крюк Институт физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко https://orcid.org/0000-0002-8538-5856
Евгений Николаевич Труш Институт физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко https://orcid.org/0009-0007-5545-9328
Оксана Сергеевна Попова Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского https://orcid.org/0000-0003-0008-5406
Сергей Владимирович Пильгук Донецкий национальный технический университет https://orcid.org/0009-0009-5313-0187
Наталья Александровна Романенко Институт физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко https://orcid.org/0009-0001-0703-0806

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2026.02.014

Ключевые слова:

пищевая упаковка, крахмал, карбоксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт, диоксид тита-на, экстракт эхинацеи пурпурной, пленочные материалы, ультразвуковая обработка, техно-логия

Аннотация

Технология производства полимерных пленок традиционно включает экструзионную обработку. При этом при разработках новых пленочных материалов на основе крахмала, которые находятся на начальной стадии «проверки формулы», используют более простой способ полива раствора. Для того, чтобы в дальнейшем лабораторный метод реализовался в крупномасштабное производство, необходимо обеспечить наличие у пленок определенного набора сорбционных, барьерных и механических характеристик. Показано, что наполнение пленкообразующего раствора, содержащего кукурузный крахмал, натрий карбоксиметилцеллюлозу, поливиниловый спирт (соотношение полимеров 70:17:13 мас./мас.), лимонную кислоту и глицерин, смесью пищевой добавки Е171 (диоксид титана) с экстрактом эхинацеи пурпурной (Echinаcea purpиrea (L.) Moench) позволяет получить пленочные материалы, обладающие достаточным для упаковки пищевых продуктов уровнем потребительских свойств с использованием технологии полива. Для придания образцам однородности предложено включение в технологию их получения ультразвуковой обработки. Установлено, что использование ультразвуковой обработки пленкообразующей композиции сохраняет стабильность полимерной суспензии в течение всего процесса сушки поливочного раствора. При наполнении композита смесью Е171 и экстракта эхинацеи в количестве 1 % и 5 % от массы полимеров соответственно паропроницаемость пленок снижается на 11 %, прочность при растяжении увеличивается на 11 %, значительно повышается антирадикальная активность и способность выдерживать действие УФ-излучения по сравнению с образцами без добавок. Предложена технологическая схема получения пленочных материалов.

Библиографические ссылки

Starch-based biodegradable plastics: meth-ods of production, challenges and future perspective / L.V. Siqueira [et al.] // Current Opinion in Food Sci-ence. 2021. Vol. 38. Р. 122–130. DOI: 10.1016/j.cofs. 2020.10.020.

Impact of metal and metal oxide nanoparti-cles on functional and antimicrobial activity of starch nanocomposite film: A review / M. Navaf [et al.] // Measurement: Food. 2023. Vol. 11. 100099. DOI: 10.1016/j.meafoo.2023.100099.

Conductive drying of starch-fiber films pre-pared by tape casting: Drying rates and film properties / J.O. de Moraes [et al.] // LWT. 2015. Vol. 64. Р. 356–366. DOI: 10.1016/J.LWT.2015.05.038.

Influence of extrusion process conditions on starch film morphology / P. González-Seligra [et al.] // LWT. 2017. Vol. 84. Р. 520–528, DOI: 10.1016/j.lwt.2017.06.027.

Effects of extrusion on starch molecular deg-radation, order–disorder structural transition and di-gestibility – A review / X. Huang [et al.] // Foods. 2022. Vol. 11. № 16. 2538. DOI: 10.3390/foods11162538.

Enhancement of resistant starch content in modified rice flour using extrusion technology / B. Gul-zar [et al.] // Cereal Chemistry. 2021. Vol. 98. № 3. Р. 634–641. DOI: 10.1002/cche.10407.

Waramboi J.G., Gidley M.J., Sopade P.A. In-fluence of extrusion on expansion, functional and di-gestibility properties of whole sweetpotato flour // LWT. 2014. Vol. 59. № 2. Р. 1136–1145, DOI: 10.1016/j.lwt.2014.06.016.

Jafari M., Koocheki A., Milani E. Effect of ex-trusion cooking on chemical structure, morphology, crystallinity and thermal properties of sorghum flour extrudates // Journal of Cereal Science. 2017. Vol. 75. Р. 324–331. DOI: 10.1016/j.jcs.2017.05.005.

Advances in conversion of natural biopoly-mers: A reactive extrusion (REX)–enzyme-combined strategy for starch/protein-based food processing / E. Xu [et al.] // Trends in Food Science & Technology. 2020. Vol. 99. Р. 167–180. DOI: 10.1016/j.tifs.2020.02.018.

Herniou-Julien C., Mendieta J.R., Guti´errez T.J. Characterization of biodegradable/non-compostable films made from cellulose acetate/corn starch blends processed under reactive extrusion conditions // Food Hydrocolloids. 2019. Vol. 89. Р. 67–79. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2018.10.024.

In situ reactive compatibilization of polylactic acid (PLA) and thermoplastic starch (TPS) blends; synthesis and evaluation of extrusion blown films thereof / B. Palai [et al.] // Industrial Crops and Prod-ucts. 2019. Vol. 141. № 11. 111748. DOI: 10.1016/j.indcrop.2019.111748.

Starch-based biodegradable packaging ma-terials: A review of their preparation, characterization and diverse applications in the food industry / H. Cheng [et al.] // Trends in Food Science & Technolo-gy. 2021. Vol. 114. Р. 70–82. DOI: 10.1016/j.tifs.2021.05.017.

Effect of extrusion process on the functional properties of high amylose corn starch edible films and its application in mango (Mangifera indica L.) cv. Tommy Atkins / T.A.A. Calderón-Castro [et al.] // Journal of Food Science and Technology. 2018. Vol. 55. № 3. Р. 905–914. DOI: 10.1007/s13197-017-2997-6.

Разработка технологии получения био-разлагаемых композиций на основе полиэтилена, крахмала и моноглицеридов / И.Ю. Васильев [и др.] // Тонкие химические технологии. 2020. Т. 15. № 6. С. 44–55. DOI: 10.32362/2410-6593-2020-15-6-44-55.

Comparative study of the physical and tensile properties of jicama (Pachyrhizus erosus) starch film prepared using three different methods / H. Abral [et al.] // Starch–Starke. 2019. Vol. 71. № 5–6. 1800224.

Способ получения биоразлагаемого ком-позиционного материала на основе растительных биополимеров (варианты): пат. 2731695 Рос. Фе-дерация № 2019139536; заявл. 03.12.2019; опубл. 08.09.2020, Бюл. № 25. 13 с.

Shahabi-Ghahfarrokhi I., Goudarzi V., Ba-baei-Ghazvini A. Production of starch based biopoly-mer by green photochemical reaction at different UV region as a food packaging material: Physicochemical characterization // International Journal of Biological Macromolecules. 2018. Vol. 122. Р. 201–209. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2018.10.15.

Starch-based films: Major factors affecting their properties / R. Thakur [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2019. Vol. 132. Р. 79–89. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.03.190.

Light processable starch hydrogels / С. Noè [et al.] // Polymers. 2020. Vol. 12. № 6. Р. 1359–1372. DOI: 10.3390/polym12061359.

ASTM E96/E96M–23. Test methods for grav-imetric determination of water vapor transmission rate of materials. West Conshohocken : ASTM, 2023. 6 р.

Разработка состава пленочных материа-лов на основе полисахаридов для пищевой упа-ковки / Т.В. Крюк [и др.] //. Пищевая промышлен-ность: наука и технологии. 2024. Т. 17. № 4. С. 67–75.

Antioxidant, antidiabetic, and antihyperten-sive properties of Echinacea purpurea flower extract and caffeic acid derivatives using in vitro models / C. Shiow-Ying [et al.] // Journal of Medicinal Food. 2017. Vol. 20. № 2. P. 171–179. DOI: 10.1089/jmf.2016.3790.

Modification of physicochemical and thermal properties of starch films by incorporation of TiO2 na-noparticles / S.A. Oleyaei [et al.] // International Jour-nal of Biological Macromolecules. 2016. Vol. 89. Р 256–264. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2016.04.078.

Recent progress on titanium dioxide nano-materials for photocatalytic applications / M. Nasr [et al.] // ChemSusChem. 2018. Vol. 11. № 18. Р. 3023–3047. DOI: 10.1002/cssc.201800874.

Датчики цвета в «интеллектуальной упа-ковке» пищевых продуктов / Р.В. Крюк [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 2. С. 321–333. DOI: 10.21603/2074-9414-2022-2-2366.

Toughened and water-resistant starch/TiO2 bio-nanocomposites as an environment-friendly food packaging material / J. Xiong [et al.] // Materials Re-search Express. 2019. Vol. 6. № 5. 055045. DOI: 10.1088/2053-1591/ab058b.

Recent advances and applications in starch for intelligent active food packaging: а review / D. Liu [et al.] // Foods. 2022. Vol. 11. № 18. 2879. DOI: 10.3390/foods11182879.

Pineapple peel extract incorporated poly(vinyl alcohol)-corn starch film for active food packaging: рreparation, characterization and antioxidant activity / P. Kumar [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. Vol. 187. P. 223–231. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.07.136.

Gromovaya V.F. Shapoval G.S., Mironyuk I.E. Electrochemical simulation of redox reactions of glutathione // Russian Journal of General Chemistry. 2008. Vol. 78. № 12. P. 2386–2390. DOI: 10.1134/S1070363208120153.

Evaluation of the specific migration according to EU standards of titanium from chitosan/metal com-plexes films containing TiO2 particles into different food simulants. A comparative study of the nano-sized vs micro-sized particles / D. Enescu [et al.] // Food Packaging and Shelf Life. 2020. Vol. 26. 100579. DOI: 10.1016/j.fpsl.2020.100579.

Evaluating the antioxidant activity of ethanol extract from Echinacea purpurea (L.) Moench / A.P. Firzani [et al.] // Indonesian Journal of Biotechnology and Biodiversity. 2022. Vol. 6. № 2. P. 39–44. DOI: 10.47007/ijobb.v6i2.132.

Photochemically inert broad-spectrum sun-screen by metal-phenolic network coatings of titanium oxide nanoparticles / S. Choi [et al.] // ACS Applied Materials & Interfaces. 2024. Vol. 16. № 13. Р. 16767–16777. DOI: 10.1021/acsami.4c00174.