Плёнки на основе отработанной кофейной гущи, координированные ионами металлов, обеспечивают многофункциональное сохранение пищевых продуктов

Недавно команда по переработке продукции тропических культур Института переработки Китайской академии тропических сельскохозяйственных наук (CATAS) систематически раскрыла регуляторный механизм воздействия металлических ионов на структуру, свойства и функции консервирования пищевых продуктов плёнок на основе отработанного кофейного жмыха, предоставив новые идеи для высокоценного использования отработанного кофейного жмыха и разработки деградируемых материалов для пищевой упаковки.

Как основной побочный продукт кофейной отрасли, отработанные кофейные жмыхи ежегодно образуются в огромных количествах по всему миру, однако большая часть попадает на свалки как отходы, что легко приводит к экологическим проблемам, таким как загрязнение воды и выбросы метана. Следует отметить, что отработанные кофейные жмыхи содержат такие компоненты, как углеводы, лигнин, белки и липиды, что делает их пока недоиспользованным ресурсом биомассы.

В данном исследовании из отработанного кофейного жмыха как сырья были успешно изготовлены многофункциональные плёнки для упаковки пищевой продукции с хорошей водостойкостью, антибактериальными свойствами, барьерными свойствами по отношению к УФ-излучению и огнестойкостью методом растворения в ионной жидкости и регенерации раствора ионов металлов. Кроме того, исследование раскрыло механизм регулирующего воздействия координации ионов металлов на структуру, механические свойства и функциональные характеристики плёнки.

Результаты показали, что устойчивая координационно-сшитая структура, сформированная ионами металлов и гидроксильными группами полисахаридов, заменила сеть водородных связей, которая первоначально легко разрушалась водой, что значительно повысило поверхностную гидрофобность плёнок, заметно улучшило их механические свойства во влажном состоянии и обеспечило барьерные свойства по водяному пару, сопоставимые с аналогичными показателями полиэтилена низкой плотности. Кроме того, определённые ионы металлов также придали плёнкам, в частности, защиту от УФ-излучения, антибактериальные и самозатухающие огнезащитные свойства.

Все плёнки с координированными ионами металлов могли полностью биодеградировать в естественной почве в течение 40 дней. В экспериментах по сохранению клубники по сравнению с традиционной пластиковой упаковочной плёнкой упакованная в плёнки с координированными ионами цинка клубника имела самый низкий процент гниения, значительно сниженные скорость потери массы и степень размягчения, а также заметно увеличенный срок годности. Результаты исследования были опубликованы в журнале Food Chemistry: X под названием: Экологичные и многофункциональные плёнки на основе отработанного кофейного жмыха с координированными ионами металлов для сохранения пищевых продуктов.

Чжан Шаокай, младший научный сотрудник Института переработки Китайской академии тропических сельскохозяйственных наук (CATAS), является первым автором статьи, а научные сотрудники Шэн Чжаньу, Линь Цзин и Лю Ицзюнь — соавторами, ответственными за переписку. Исследование финансировалось такими проектами, как Национальная ключевая программа НИОКР, Базовые расходы на проведение фундаментальных исследований центральными государственными научно-исследовательскими институтами общественного благосостояния, а также Команда научно-технических инноваций Национального тропического сельскохозяйственного научного центра Китайской академии тропических сельскохозяйственных наук. Ссылка на статью: https://doi.org/10.1016/j.fochx.2026.103737