Eetbare, biologisch afbreekbare nanovezels gemaakt van melkeiwitten en plantencellulose

Milk-eiwit en cellulose afgeleid van planten kunnen het volgende grote ding zijn in duurzaamheid, dankzij een eerste vooruitgang die onderzoekers van Penn State hebben gemaakt.

Via elektrospinning, waarbij een spanning wordt gebruikt om een ​​vloeibare oplossing in een kegelvorm te dwingen die zich uitstrekt en verandert in kleine vezels terwijl de oplossing uit een uitwerp van een uitwerpselen, combineerde het team het melkeiwitcaseïne met hydroxypropylmethylcellulose, een verbinding die ook bekend is als hydromellose en afgeleid van plantenmateriaal, om nanofibers te creëren 1.000 times dunner dan een menselijke haar. Vervolgens manipuleerden ze die vezels in matten die veelbelovend zijn voor verschillende producten, zoals biologisch afbreekbare – en zelfs eetbare – voedselverpakkingen.

“In een proof-of-concept-studie hebben we de succesvolle fabricage van stand-alone caseïne-rijke elektrospun-matten aangetoond,” zei teamco-leider Federico Harte Professor of Food Science aan het College of Agricultural Sciences. “E-eiwitgebaseerde elektrospun nanovezels zijn zeer gewild voor hun potentiële gebruik in weefseltechniek, biomedische toepassingen zoals wondverbanden en opkomende rollen in eetbare verpakkingen, die duurzame voedselbehoud en veiligheidsoplossingen bieden.”

In de studienu online beschikbaar en gepland om te worden gepubliceerd in het septembernummer van de Journal of Colloid and Interface Sciencemeldden de onderzoekers dat de combinatie van caseïne verrijkt met HyPromellose elektrospinnerbaar was tot een cellulose-tot-caseïne-verhouding van 1 tot 4. Echter, vezels met de minste kralen, die verdikt zijn, onregelmatige secties en het grootste oppervlakteoppervlak-die ze het meest wenselijke voor inclusie in MATS-zijn van een oplossing met een oplossing met een oplossing met een cellulose-ratio van 1:12.

En, in een nieuwe ontdekking, bij 100% relatieve vochtigheid, reageerden de vezelmatten met gemak chemisch op vocht, wat transformeerde in heldere films die potentieel voor voedselomslag hebben, stelden de onderzoekers voor.

“Caseïne heeft een lange geschiedenis van gebruik als materiaal voor zowel voedsel als non-food gebruik,” zei teamco-leider Gregory Ziegler, vooraanstaand professor in de voedselwetenschap, waarin wordt uitgelegd dat het eiwit voedseltexturen en voedingswaarden kan verbeteren, evenals gebruikt bij de productie van lijmen, verf, papiercoatings, papieren coatings, cosmetics en apotheek. “Dit onderzoek draagt ​​bij aan het nut ervan door een nieuwe vorm te geven: nanovezels.”

Deze studie was de laatste in een reeks gepubliceerd onderzoek met betrekking tot de elektrospinnen van Casein, merkte Harte op. Eerder beoordeelde deze onderzoeksgroep de elektrospinnen van caseïne alleen en caseïne gecombineerd met carrageen, een voedseladditief afgeleid van rood zeewier en voornamelijk gebruikt als een verdikkingsmiddel, stabilisator en emulgator in verschillende voedingsmiddelen. De in die studies geproduceerde matten bevatten echter zwakke en brosse nanovezels.

In deze studie testten de onderzoekers het idee om caseïne aan te vullen met hypromellose, waarvan ze veronderstelden dat ze kracht en flexibiliteit kunnen bieden aan het eiwit. Ze hadden gelijk.

“Het idee hier was om matten te maken op basis van Casein, iets dat nog niet eerder is gedaan,” zei Harte. “Onze vroege inspanningen die caseïne alleen gebruikten, toonden duidelijk aan dat we de mechanische eigenschappen van de matten moesten verbeteren, en uiteindelijk besloten we om hypromellose toe te voegen omdat we dachten dat een interactie tussen caseïne en cellulose de mechanische eigenschappen in deze matten zou optimaliseren.”

Harte voegde eraan toe dat toekomstig onderzoek nieuwe toepassingen voor de eetbare caseïne -nanovezels zoals voedselverpakkingen en filtratie zal onderzoeken.