PL247987B1 - Aktywna dwuwarstwowa folia do przedłużania trwałości żywności i sposób wytwarzania aktywnej dwuwarstwowej folii - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest aktywna dwuwarstwowa folia do przedłużania trwałości żywności, która ma pierwszą warstwę z osuszonego przez odparowanie wody z roztworu furcellaranu i drugą warstwę z osuszonego przez odparowanie wody z roztworu karboksymetylocelulozy (CMC). Roztwór furcellaranu zawiera furcellaran rozpuszczony w wodzie destylowanej w ilości od 0,6% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej i pozostawiony do spęcznienia przez 0,9 - 1,1 godziny i następnie rozpuszczony dalej w trakcie mieszania w temperaturze od 180 C do 220 C do czasu uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu foliotwórczego, w ilości od 58,35% do 90,25% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, po czym schłodzony do temperatury od 50 C do 70 C, glicerol w ilości od 0,45% do 1,35% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, roztwór wodny ekstraktu z borówki brusznicy, po dodaniu do wody destylowanej w ilości od 9 g do 11 g na 100 ml użytej wody destylowanej, mieszaniu razem z wodą destylowaną w temperaturze od 60 C do 80 C przez 25 minut do 35 minut i przesączeniu przez filtr, który został dodany do masy pierwszego roztworu powłokotwórczego w ilości od 9,30% do 40,30% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego podczas mieszania. Roztwór karboksymetylocelulozy (CMC) zawiera karboksymetylocelulozę w ilości od 0,8% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości od 97,0% do 99,0% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, glicerol w ilości 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego oraz roztwór hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia otrzymany po rozpuszczeniu hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia w wodzie destylowanej w ilości od 1,5% do 7,5% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego. Zgłoszenie obejmuje także sposób wytwarzania aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest aktywna dwuwarstwowa folia do przedłużania trwałości żywności i sposób wytwarzania aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności, zgodnie z którym roztwory powłokotwórcze są wlewane kolejno warstwa po warstwie do formy w celu wytworzenia aktywnej dwuwarstwowej powłoki biopolimerowej, przykładowo w postaci folii biopolimerowej, która może być wykorzystywana jako opakowanie produktów, w tym produktów żywnościowych. Roztwory powłokotwórcze mogą być również aplikowane bezpośrednio na produkt, w szczególności na produkt żywnościowy, w postaci płynnej przez polewanie, zanurzanie lub natryskiwanie.

Rozwój przemysłu doprowadził do zalegania odpadów z tworzyw sztucznych, które stały się ogromnym problemem, gdyż polimery, to jest polietylen, polichlorek winylu, nie są łatwo rozkładane przez mikroorganizmy glebowe. Ostatecznie, nierozkładane odpady z tworzyw sztucznych pozostają w środowisku na bardzo długi czas, co stanowi ogromne zagrożenie dla fauny i flory środowiskowej (Vieira, da Silva, dos Santos, & Beppu, 2011).

Taka sytuacja wymusiła na przemyśle oraz w środowisku naukowym poszukiwania alternatywy dla tworzyw sztucznych. Ciekawym rozwiązaniem stają się materiały opakowaniowe na bazie biopolimerów. Wśród występujących naturalnie polimerów do najczęściej wykorzystywanych należy zaliczyć chitozan, żelatynę czy skrobię. Folie wytworzone z biopolimerów charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami użytkowymi, a także mogą stanowić bezpieczną matrycę dla składników aktywnych, takich jak ekstrakty roślinne, hydrolizaty białkowe czy nanowypełniacze (Fertahi, Ilsouk, Zeroual, Oukarroum, & Barakat, 2021).

Odpowiedzią na zapotrzebowanie konsumentów na żywność minimalnie przetworzoną i bez sztucznych dodatków może być dwuwarstwowa powłoka biopolimerowa przedstawiona w poniższym opisie, która ma lepsze właściwości barierowe niż powłoki wytworzone z emulsji. Te folie wyróżniają się właściwościami barierowymi, które sprawiają, że powstają wzajemne oddziaływania między produktem i otoczeniem. Transpiracja i ususzka są głównymi przyczynami strat produktów spożywczych podczas ich składowania, dlatego też bardzo ważnym czynnikiem jest poprawa właściwości barierowych folii polimerowych w stosunku do pary wodnej, poprzez inkorporację fazy lipidowej.

Znane są aktywne powłoki zawierające chitozan oraz karagenian. Znane są ponadto aktywne powłoki zawierające furcellaran, jednakże brak jest informacji dotyczących powłok albo roztworów z kompleksem furcellaran-polisacharyd. W znanych przykładach wykonania w celu otrzymania roztworu powłokotwórczego furcellaran mieszano z białkiem serwatkowym (Pluta-Kubica, Jamróz, Kawecka, Juszczak, & Krzyściak, 2019), żelatyną (Jamróz, Kulawik, Krzyściak, Talaga-Ćwiertnia, & Juszczak, 2019) czy hydrolizatem żelatynowym (Jamróz et al., 2021), który wykorzystywano do otrzymywania folii biopolimerowych.

Podążając za trendami konsumenckimi związanymi z eliminacją sztucznych konserwantów z żywności oraz zmniejszeniem ilości marnowanej żywności, wciąż poszukuje się nowych składników pochodzenia naturalnego, które będą wykazywać skuteczność zarówno jako dodatki aktywne do żywności funkcjonalnej, ale także jako substancje konserwujące oraz składniki aktywne biodegradowalnych opakowań. Takim składnikiem może być hydrolizat białkowy ze skór karpia o właściwościach antyoksydacyjnych. Hydrolizat otrzymuje się z odpadów z przetwórstwa karpi, co wiąże się z jego pozytywnym wpływem na środowisko poprzez zagospodarowanie odpadów z przetwórstwa spożywczego. Hydrolizat żelatyny ze skór karpia posiada wysoką aktywność antyoksydacyjną.

Hydrolizat żelatyny, zgodnie ze stanem techniki, może być wytwarzany z żelatyny. Sposobami wytwarzania żelatyny, z której pozyskiwany jest hydrolizat, są sposoby opisane w publikacji pt. „Characterization of carp (Cyprinus carpio) skin gelatin extracted using different pretreatments method”, Food Hydrocolloids 81 (2018). Zgodnie z tą publikacją, w jednym ze sposobów bazujących na przedstawionej metodzie, partię częściowo rozmrożonej skóry o temperaturze około 0°C potraktowano 2,6% roztworem chlorku sodu, przy czym stosunek wagi skór do objętości NaCl wynosił 1 : 6 (wag./obj.). Proces był kontynuowany przez 10 minut w temperaturze nieprzekraczającej 16°C, z intensywnym mieszaniem na mieszadle magnetycznym. Po ekstrakcji mieszaninę pozostawiono na 10 minut do sedymentacji. Następnie górną warstwę roztworu, zawierającą tłuszcz znajdujący się na powierzchni, zebrano i usunięto. Pozostałą część roztworu przelano przez tkaninę o średnicy oczek 72 μm i wirowano przez 5 minut przy 1000 x g, a supernatant usunięto. Powyższą procedurę przeprowadzono dwukrotnie. Potem pozostały surowiec zmieszano z wodą wodociągową w stosunku 6 : 1 (obj./wag.) i mieszano przez 10 mi nut w temperaturze nieprzekraczającej 18°C, i odwirowywano przez 5 minut przy 1000 x g, a supernatant usunięto. Krok ten został powtórzony trzy razy. Następnie materiał został dodany do ciepłej wody destylowanej o temperaturze około 45°C, w stosunku 1 : 3 (wag./obj.). Ekstrakcję żelatyny prowadzono przez 60 minut, z ciągłym mieszaniem w temperaturze 45°C ±1,5°C. Po zakończeniu ekstrakcji roztwór żelatyny oddzielono od nierozpuszczalnego materiału za pomocą filtracji, przy użyciu podwójnej tkaniny o średnicy oczek 72 μm. Wreszcie, roztwór ponownie przesączono przez jakościowy papier filtracyjny o średniej prędkości i wysuszono za pomocą liofilizatora. Ekstrakcje przeprowadzano trzykrotnie.

Inny sposób wytwarzania żelatyny znany ze wspomnianej publikacji został oparty na metodzie opisanej przez Duana i wsp. (2011). Zgodnie z tym sposobem skóry zmieszane z 0,1 M NaOH mieszano przez 6 godzin w sposób ciągły, przy stosunku próbka/roztwór alkaliczny wynoszącym 1 : 3 (wag./poj.), w celu usunięcia białek niekolagenowych. Roztwór alkaliczny był wymieniany co 3 godziny. Następnie próbki przemyto zimną wodą destylowaną, aż do uzyskania obojętnego odczynu pH wody przemywającej, to jest pH 7. Po czym skóry namoczono przy użyciu etanolu spożywczego (95,6%), przy stosunku ciało stałe/rozpuszczalnik wynoszącym 1 : 2 (wag./obj.), pozostawiono na noc w celu usunięcia tłuszczu i kilkakrotnie przemyto zimną wodą destylowaną. Wszystkie procedury przeprowadzono przy temperaturze około 4°C. Żelatynę ekstrahowano ze wstępnie obrobionych skór, przy stosunku frakcja stała/woda destylowana wynoszącym 1 : 3 (wag./obj.), przez 4 godziny w temperaturze 45°C ±1,5°C. Następnie żelatynę zebrano przez filtrację i liofilizowano podobnie jak opisano dla wyżej wspomnianego sposobu. Ekstrakcje przeprowadzano w trzech powtórzeniach.

W jeszcze innym sposobie, znanym ze wspomnianej publikacji, żelatynę otrzymano przy użyciu rozcieńczonych alkaliów i obróbki wstępnej kwasami organicznymi i nieorganicznymi. Ten sposób został oparty na metodzie opisanej przez Grossmana i Bergman (1992) z modyfikacjami. Zgodnie z tym sposobem skóry były moczone w 0,2% NaOH przez 2 godziny, przy stosunku próbka/roztwór alkaliczny wynoszącym 1 : 6 (wag./obj.). Potem skóry potraktowane alkaliami przemywano wodą destylowaną w temperaturze 10°C, do osiągnięcia odczynu pH 7, i moczono w 0,2% H2SO4 przez 2 godziny, przy stosunku próbka/roztwór kwasu wynoszącym 1 : 6 (wag./obj.). Następnie skóry potraktowane kwasem mineralnym przemywano wodą destylowaną w temperaturze 10°C, aż do momentu, gdy popłuczyny miały odczyn pH 7, i nasączano 1,0% wodnym roztworem kwasu cytrynowego przez 2 godziny, przy stosunku próbka/roztwór kwasu cytrynowego wynoszącym 1 : 6 (wag./obj.). Po czym skóry potraktowane kwasem cytrynowym ponownie przemywano wodą destylowaną w temperaturze 10°C, aż popłuczyny osiągnęły odczyn pH 7, i poddano je końcowemu przemyciu wodą destylowaną w celu usunięcia wszelkich pozostałości soli.

Wstępnie przygotowane skóry umieszczono w naczyniu zawierającym wodę destylowaną i ekstrahowano w temperaturze 45°C ±1,5°C. Po całonocnej ekstrakcji, mieszaninę przesączono, a następnie liofilizowano w celu całkowitego usunięcia wilgoci, jak opisano dla wyżej wspomnianych sposobów. Ekstrakcje przeprowadzono w trzech powtórzeniach.

Z publikacji opisu zgłoszeniowego PL.424604 wynalazku pt. „Produkt hydrolizy żelatyny pozyskanej ze skóry karpia i sposób jego otrzymywania” znany jest sposób wytwarzania produktu hydrolizy żelatyny pozyskanej ze skóry karpia, zawierający aktywny peptyd o właściwościach przeciwutleniających, zidentyfikowany jako Alanina-Tyrozyna, cechujący się wysoką rozpuszczalnością w wodzie w szerokim zakresie odczynu pH. Zgodnie ze wspomnianą publikacją, hydrolizat żelatyny ze skóry karpia uzyskiwano przez dodatek enzymu proteolitycznego subtylizyny, otrzymywanego, przykładowo z Bacillus subtilis, w ilości 2% masy liofilizowanej żelatyny o zawartości białka 82%. Otrzymany hydrolizat żelatyny wykazywał aktywność przeciwutleniającą określoną w oparciu o siłę redukującą jonów żelaza (III) zgodnie z metodą FRAP na poziomie 5,14-3,70 μM troloksu na mg liofilizatu.

Wytworzony hydrolizat żelatyny zawierał między innymi białko w ilości 80,09 ±0,43% wagowo całkowitej masy i tłuszcz w ilości 0,93% wagowo całkowitej masy, jako składniki odżywcze. Na profil aminokwasów w białku składała się głównie alanina, arginina, kwas asparaginowy, kwas glutaminowy, glicyna, lizyna, metionina, prolina + hydroksyprolina, seryna, treonina i walina.

Znany z wyżej wymienionej publikacji i dostępnej literatury sposób otrzymywania hydrolizatu żelatyny polegał na tym, że skóry z karpia (Cyprinus carpio), będące produktem ubocznym w procesie filetowania ryb, poddawane były moczeniu w 0,1 M NaOH przez 6 godzin, następnie w alkoholu etylowym przez 12 godzin, w temperaturze 4°C. Żelatynę ekstrahowano w wodzie przez 4 godziny w temperaturze 45°C ±1°C. Otrzymany roztwór poddawany był procesowi liofilizacji. W jednym z przykładów wykonania 12,25 g liofilizowanej żelatyny o zawartości białka 82% rozpuszczano w 150 ml wody destylowanej o temperaturze 50°C, jednocześnie dodając 1 M HCl, w takiej ilości, aby doprowadzić odczyn pH roztworu do wartości 7. Dodawanie HCl do roztworów w celu uzyskania żądanego odczynu pH roztworu jest dobrze znane ze stanu techniki. Z różnych publikacji wynika, że po dodaniu HCl do roztworu sprawdza się odczyn pH roztworu i dodaje się tyle HCl, ciągle sprawdzając wartość odczynu pH, aż doprowadzi się odczyn pH roztworu do żądanej wartości odczynu pH. Pomiary odczynu pH roztworu są łatwiejsze aniżeli obliczenie, ile HCl należy dodać, aby doprowadzić odczyn pH roztworu do żądanej wartości odczynu pH.

Hydrolizę enzymatyczną rozpoczynano przez dodatek enzymu proteolitycznego subtylizyny, otrzymywanego, przykładowo z Bacillus subtilis, w ilości 2% w stosunku do substratu. Proces hydrolizy prowadzono przez 180 minut w temperaturze 50°C, utrzymując stale odczyn pH roztworu o wartości 7 poprzez dodatek 1 M NaOH w ilości pozwalającej na ciągłe utrzymywanie odczynu pH roztworu na poziomie o wartości pH 7. Reakcję hamowano poprzez ogrzewanie hydrolizatu w temperaturze 90°C przez 15 minut, po czym otrzymany roztwór chłodzono w łaźni z lodem przez 10 minut, a następnie wirowano przy 10000 x g przez 15 minut w temperaturze 4°C. Wyrażenie 10000 x g opisuje siłę przyspieszenia przykładaną do próbki w wirówce, którą mierzy się wielokrotnością, w tym przypadku 10000 razy, standardowego przyspieszenia z powodu grawitacji na powierzchni Ziemi albo przyspieszenia wywołanego grawitacją Ziemi. W przypadku energicznego mieszania można je prowadzić do 10000 x g. W celu otrzymania hydrolizatu żelatyny produkt wirowania poddawano liofilizacji.

Za właściwości przeciwutleniające otrzymywanej powłoki odpowiada hydrolizat żelatyny ze skór karpia, zawierający biologicznie aktywne peptydy definiowane jako fragmenty białek, które pozostają nieaktywne w sekwencji swoich prekursorów, natomiast po uwolnieniu przez enzymy proteolityczne mogą oddziaływać z odpowiednimi receptorami, wykazując działanie przeciwutleniające. Hydrolizaty białkowe, które zawierają peptydy przeciwutleniające, można stosować jako składnik bio aktywny w powłokach biopolimerowych. W skład omawianej powłoki wchodzi hydrolizat żelatyny ze skór karpia, będący źródłem między innymi przeciwutleniającego peptydu o sekwencji Alanina-Tyrozyna oraz wykazujący działanie antyhipertensyjne.

Furcellaran znany ze stanu techniki jest siarczanowym, anionowym polisacharydem pozyskiwanym z czerwonych alg Furcellaria lumbricalis, a jego właściwości strukturalne i funkcjonalne są zbliżone do κ-karagenianu.

Aby przygotować roztwór wodny furcellaranu, furcellaran rozpuszcza się w wodzie destylowanej w ilości od 0,7% do 1,3% wagowo użytej wody destylowanej i pozostawia do spęcznienia przez 0,9-1,1 godziny i następnie rozpuszcza w trakcie mieszania w temperaturze od 180°C do 220°C do czasu uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu foliotwórczego furcellaranu.

Składniki biologicznie czynne stanowią integralną część ekstraktów, nalewek i wyciągów roślinnych powszechnie stosowanych w celach farmaceutycznych, spożywczych i kosmetycznych. Spośród wielu fitonutraceutyków na szczególną uwagę zasługują związki polifenolowe, które charakteryzuje wielokierunkowa aktywność biologiczna, m.in. przeciwzapalna, przeciwalergiczna, antyhepatotoksyczna, antymutagenna, przeciwnowotworowa i przeciwmiażdżycowa. Wyżej wymienione aktywności uwarunkowane są w dużej mierze właściwościami przeciwutleniającymi polifenoli. Ekstrakt z borówki brusznicy wykazuje silne działanie bakteriobójcze, antyseptyczne, przeciwutleniające i przeciwzapalne. Potencjalne korzyści zdrowotne borówki brusznicy przypisuje się zróżnicowanemu składowi polifenoli. W owocach borówki brusznicy znajdują się polifenole, takie jak flawonoidy, kwasy fenolowe, antocyjany i procyjanidyny, a także kwasy organiczne i witaminy (A, B1, B2, B3 i C). Pomimo tego, że owoce borówki brusznicy charakteryzują się dużą zawartością związków bioaktywnych, to nadal są słabo wykorzystywane w przemyśle spożywczym, głównie przez trudny smak charakteryzujący się wysoką intensywnością kwasowości, cierpkości i goryczy (Marsol-Vall, Kelanne, Nuutinen, Yang, & Laaksonen, 2021). Dlatego ciekawym rozwiązaniem staje się wykorzystanie wysokiego potencjału zdrowotnego borówki brusznicy w postaci składnika aktywnego w foliach biopolimerowych. Jest to pierwszy przypadek, kiedy ekstrakt z borówki brusznicy został dodany do folii biopolimerowych, aby nadać im właściwości aktywnych.

Podążając za trendami konsumenckimi związanymi z eliminacją sztucznych konserwantów z żywności oraz zmniejszeniem ilości marnowanej żywności, wciąż poszukuje się nowych składników pochodzenia naturalnego, które będą wykazywać skuteczność zarówno jako dodatki aktywne do żywności funkcjonalnej, ale także jako substancje konserwujące oraz składniki aktywne biodegradowalnych opakowań. Takim składnikiem może być hydrolizat białkowy ze skór karpia o właściwościach antyoksydacyjnych. Hydrolizat otrzymuje się z odpadów z przetwórstwa karpi, co wiąże się z jego pozytywnym wpływem na środowisko poprzez zagospodarowanie odpadów z przetwórstwa spożywczego. Hydrolizat żelatyny ze skór karpia posiada wysoką aktywność antyoksydacyjną. Wzbogacenie dwuwarstwowej folii biopolimerowej w ekstrakt z borówki brusznicy oraz w hydrolizat ze skór karpia powoduje nadanie materiałom opakowaniowym aktywności antymikrobiologicznej oraz antyoksydacyjnej, tym samym sprawiając, że zapakowany produkt spożywczy może być dłużej świeży.

Karboksymetyloceluloza (CMC) jest polimerem, półsyntetyczną pochodną celulozy otrzymaną przez przyłączenie do jednej z reszt hydroksylowych glukopiranozy grupy karboksymetylowej. Karboksymetyloceluloza jest stosunkowo odporna na działanie mikroorganizmów. W roztworach wodnych wykazuje właściwości emulgatora anionowo czynnego, stabilizuje emulsję i zwiększa lepkość. W niniejszym opisie pod pojęciem karboksymetylocelulozy należy rozumieć roztwór wodny soli sodowej karboksymetylocelulozy, który aktywność przeciwbakteryjną wykazuje dopiero w roztworach o pH poniżej 5,0. W przemyśle spożywczym jest oznaczona symbolem E466 i należy do grupy emulgatorów i środków zagęszczających.

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania dwuwarstwowej folii biopolimerowej o aktywności przeciwdrobnoustrojowej i antyoksydacyjnej, służącej do wydłużania trwałości produktów spożywczych, które zostają w nią zawinięte. Wynalazek może znaleźć zastosowanie w przemyśle spożywczym jako sposób utrwalania łatwopsujących się produktów spożywczych.

Celem niniejszego wynalazku jest stworzenie aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności, która wykazywałaby dużą aktywność antyoksydacyjną i przeciwbakteryjną i którą można by łatwo nakładać na produkt spożywczy. Ponadto celem niniejszego wynalazku jest ujawnienie sposobu wytwarzania aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności.

Ideą wynalazku jest aktywna dwuwarstwowa folia do przedłużania trwałości żywności, mająca pierwszą warstwę z osuszonego przez odparowanie wody z pierwszego roztworu powłokotwórczego zawierającego furcellaran, zwanego dalej roztworem furcellaranu, i drugą warstwę osuszonego przez odparowanie wody z drugiego roztworu powłokotwórczego zawierającego karboksymetylocelulozę (CMC), zwanego dalej roztworem karboksymetylocelulozy (CMC), przy czym druga warstwa znajduje się na pierwszej warstwie, charakteryzująca się tym, że roztwór furcellaranu służący do wytworzenia pierwszej warstwy zawiera furcellaran rozpuszczony w wodzie destylowanej w ilości od 0,6% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej i pozostawiony do spęcznienia przez 0,9-1,1 godziny i następnie rozpuszczony dalej w trakcie mieszania w temperaturze od 180°C do 220°C do czasu uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu foliotwórczego, w ilości od 58,35% do 90,25% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, po czym schłodzony do temperatury od 50°C do 70°C, glicerol w ilości od 0,45% do 1,35% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania do roztworu furcellaranu, oraz klarowny roztwór wodny ekstraktu z borówki brusznicy wytworzony z proszku z owoców borówki brusznicy po ich zmiksowaniu, dodaniu do wody destylowanej w ilości od 9 g do 11 g na 100 ml użytej wody destylowanej, mieszaniu razem z wodą destylowaną w temperaturze od 60°C do 80°C przez 25 minut do 35 minut i przesączeniu przez filtr w celu otrzymania klarownego roztworu wodnego ekstraktu z borówki brusznicy, który został dodany do masy pierwszego roztworu powłokotwórczego w ilości od 9,30% do 40,30% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego podczas mieszania, a roztwór karboksymetylocelulozy (CMC) służący do wytworzenia drugiej warstwy zawiera karboksymetylocelulozę w ilości od 0,8% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości od 97,0% do 99,0% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, glicerol w ilości 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania w temperaturze pokojowej do roztworu karboksymetylocelulozy oraz roztwór hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia otrzymany po rozpuszczeniu hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia w wodzie destylowanej w ilości od 1,5% do 7,5% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania w temperaturze pokojowej do roztworu karboksymetylocelulozy i glicerolu.

Korzystnie, karboksymetyloceluloza może być solą sodową karboksymetylocelulozy.

Przy tym, pierwsza warstwa i druga warstwa mogą być uformowane w formie albo na produkcie żywnościowym przez polewanie i/albo natryskiwanie i/albo zanurzanie.

Ideą wynalazku jest również sposób wytwarzania aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności mającej pierwszą warstwę z osuszonego przez odparowanie wody z pierwszego roztworu powłokotwórczego zawierającego furcellaran, zwanego dalej roztworem furcellaranu, i drugą warstwę osuszonego przez odparowanie wody z drugiego roztworu powłokotwórczego zawierającego karboksymetylocelulozę, zwanego dalej roztworem karboksymetylocelulozy (CMC), nałożoną na pierw szą warstwę w postaci drugiego roztworu powłokotwórczego, charakteryzujący się tym, że owoce borówki brusznicy miksuje się przez 5 minut do 20 minut aż do uzyskania proszku z owoców borówki brusznicy, który dodaje się do wody destylowanej w ilości od 9 g do 11 g na 100 ml użytej wody destylowanej, miesza się razem z wodą destylowaną w temperaturze od 60°C do 80°C przez 25 minut do 35 minut i przesącza przez filtr w celu otrzymania klarownego roztworu wodnego ekstraktu z borówki brusznicy, a przygotowując roztwór furcellaranu służący do wytworzenia pierwszej warstwy, furcellaran rozpuszcza się w wodzie destylowanej w ilości od 0,6% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej i pozostawia do spęcznienia przez 0,9-1,1 godziny i następnie rozpuszcza się dalej w trakcie mieszania w temperaturze od 180°C do 220°C do czasu uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu foliotwórczego furcellaranu, w ilości od 58,35% do 90,25% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, potem schładza się do temperatury od 50°C do 70°C, po czym, podczas mieszania, dodaje się do roztworu foliotwórczego furcellaranu glicerol w ilości od 0,45% do 1,35% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, a następnie dodaje się klarowny roztwór wodnego ekstraktu z borówki brusznicy w ilości od 9,30% do 40,30% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego podczas mieszania, który wylewa się do formy albo w którym zanurza się produkt żywności, po czym pozostawia się pierwszy roztwór powłokotwórczy w formie do zestalenia albo produkt żywności po zanurzeniu pozostawia się do osuszenia, przygotowując natomiast roztwór karboksymetylocelulozy, służący do wytworzenia drugiej warstwy, do wody destylowanej dodaje się sól sodową karboksymetylocelulozy w ilości od 0,8% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości od 97,0% do 99,0% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, a do roztworu wodnego soli sodowej karboksymetylocelulozy dodaje się podczas mieszania w temperaturze pokojowej glicerol w ilości od 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego oraz roztwór hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia, otrzymany po rozpuszczeniu hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia w wodzie destylowanej w ilości od 1,5% do 7,5% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości od 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania w temperaturze pokojowej do wodnego roztworu soli sodowej karboksymetylocelulozy i glicerolu.

Korzystnie, hydrolizat żelatynowy pozyskuje się z liofilizowanej żelatyny wytworzonej ze skóry z karpia (Cyprinus carpio), którą poddaje się moczeniu najpierw w 0,1 M NaOH przez 6 godzin, a następnie w alkoholu etylowym przez 12 godzin, w temperaturze 4°C, po czym żelatynę ekstrahuje się w wodzie przez 4 godziny w temperaturze 45°C ±1°C, a otrzymany roztwór poddaje się procesowi liofilizacji.

Ponadto, hydrolizat żelatynowy pozyskuje się z 12,25 g liofilizowanej żelatyny o zawartości białka do 82%, którą rozpuszcza się w 150 ml wody destylowanej o temperaturze 50°C, jednocześnie dodając 1 M HCl w takiej ilości, aby doprowadzić odczyn pH roztworu do wartości pH 7, po czym rozpoczyna się hydrolizę enzymatyczną przez dodatek enzymu proteolitycznego subtylizyny, otrzymywanego z Bacillus subtilis, w ilości 2% w stosunku do substratu i proces hydrolizy prowadzi się przez 180 minut w temperaturze 50°C, utrzymując stale odczyn pH roztworu o wartości pH 7 poprzez dodatek 1 M NaOH w ilości pozwalającej na ciągłe utrzymywanie odczynu pH roztworu o wartości pH 7, przy czym proces hydrolizy hamuje się poprzez ogrzewanie hydrolizatu w temperaturze 90°C przez 15 minut, po czym otrzymany roztwór chłodzi się w łaźni z lodem przez 10 minut, a następnie odwirowuje się przy 10000 x g przez 15 minut w temperaturze 4°C i w celu otrzymania hydrolizatu żelatynowego produkt wirowania poddaje się liofilizacji.

Zaletami zgłaszanego wynalazku między innymi jest to, że zarówno wytworzone według wynalazku roztwory powłokotwórcze, jak i aktywna powłoka biopolimerowa do przedłużania trwałości żywności są biodegradowalne i posiadają właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybiczne, antyoksydacyjne i antyutleniające.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu wodnego furcellaranu, Fig. 2 przedstawia schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu wodnego borówki brusznicy, Fig. 3 przedstawia schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu powłokotwórczego do wytworzenia pierwszej warstwy aktywnej powłoki biopolimerowej, Fig. 4 przedstawia schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu wodnego karboksymetylocelulozy (CMC), Fig. 5 przedstawia schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu wodnego hydrolizatu żelatynowego, Fig. 6A i 6B przedstawiają schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu powłokotwórczego do wytworzenia drugiej warstwy aktywnej powłoki biopolimerowej.

W celu otrzymania roztworów powłokotwórczych do wytworzenia aktywnej dwuwarstwowej powłoki biopolimerowej przygotowuje się indywidualnie cztery roztwory: roztwór wodny furcellaranu, roztwór ekstraktu z borówki brusznicy, roztwór wodny soli sodowej karboksymetylocelulozy oraz roztwór wodny hydrolizatu żelatynowego.

Fig. 1 przedstawia schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu wodnego furcellaranu. W kroku 10 furcellaran miesza się z wodą destylowaną. W jednym przykładzie furcellaran miesza się w ilości 0,6% wagowo użytej wody destylowanej, w innym przykładzie furcellaran miesza się w ilości 1,2% wagowo użytej wody destylowanej, korzystnie furcellaran miesza się w ilości 0,9% wagowo użytej wody destylowanej. Po tym w kroku 11 roztwór wodny furcellaranu pozostawia się do spęcznienia, w jednym przypadku przez 0,9 godziny, w innym przypadku przez 1,1 godziny, korzystnie przez 1 godzinę. Następnie w kroku 12 rozpuszcza się go w trakcie mieszania, w jednym przykładzie w temperaturze 180°C, w innym przykładzie w temperaturze 220°C, korzystnie w temperaturze 200°C, aby uzyskać jednorodny, klarowny roztwór foliotwórczy, w ilości od 58,35% do 90,25% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego.

Na Fig. 2 przedstawiono schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu ekstraktu z borówki brusznicy. Po starcie w kroku 20, w kroku 21 miksuje się owoce borówki brusznicy za pomocą blendera znanego ze stanu techniki, aż do uzyskania proszku z owoców borówki brusznicy, w jednym przypadku przez 5 minut, w innym przypadku przez 20 minut, korzystnie przez 12 minut. Następnie w kroku 22 uzyskany proszek z owoców borówki brusznicy dodaje się do wody destylowanej. W jednym przykładzie proszek z owoców borówki brusznicy dodaje się w ilości 9 g na 100 ml użytej wody destylowanej, w innym przykładzie proszek z owoców borówki brusznicy dodaje się w ilości 11 g na 100 ml użytej wody destylowanej, korzystnie proszek z owoców borówki brusznicy dodaje się w ilości 10 g na 100 ml użytej wody destylowanej. Po tym w kroku 23 miesza się go razem z wodą destylowaną w temperaturze od 60°C do 80°C, w jednym przykładzie w temperaturze 60°C, w innym przykładzie w temperaturze 80°C, korzystnie w temperaturze 70°C, przez 25 minut w jednym przykładzie wykonania, przez 35 minut w innym przykładzie wykonania, korzystnie przez 30 minut. Mieszanie w tym przypadku, jak i w innych przypadkach, gdy jest mowa o mieszaniu, można prowadzić przy 1000 x g, a nawet do 10000 x g w przypadku energicznego mieszania. Wyrażenie 1000 x g opisuje siłę wynikającą z przyspieszenia przykładaną do próbki w wirówce, którą mierzy się wielokrotnością, w tym przypadku 1000 razy, standardowego przyspieszenia z powodu grawitacji na powierzchni Ziemi albo przyspieszenia wywołanego grawitacją Ziemi. Potem w kroku 24 otrzymany roztwór ekstraktu przesącza się przez filtr w celu otrzymania klarownego roztworu ekstraktu z borówki brusznicy, aż do zakończenia procesu w kroku 25, jak to przedstawiono na Fig. 2.

Fig. 3 przedstawia schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu powłokotwórczego do wytworzenia pierwszej warstwy aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności. Po starcie w kroku 30 do uzyskanego jednorodnego, klarownego roztworu furcellaranu w kroku 31 dodaje się glicerol, w jednym przykładzie w ilości 0,45% całkowitej masy roztworu powłokotwórczego, w innym przykładzie w ilości 1,35% całkowitej masy roztworu powłokotwórczego, korzystnie w ilości 0,9% całkowitej masy roztworu powłokotwórczego, i w kroku 32 miesza się, w jednym przykładzie przez 10 minut, w innym przykładzie przez 30 minut, korzystnie przez 20 minut. Po tym w kroku 33 do roztworu zawierającego roztwór furcellaranu i glicerol dodaje się klarowny roztwór wodny ekstraktu z borówki brusznicy, wytworzony z proszku z owoców borówki brusznicy po ich zmiksowaniu, w ilości od 9,30% do 40,30% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego i miesza się w kroku 34 aż do zakończenia tworzenia roztworu powłokotwórczego, z którego formuje się pierwszą warstwę aktywnej powłoki biopolimerowej w kroku 35. W jednym przykładzie wykonania, w celu uformowania pierwszej warstwy, pierwszy roztwór powłokotwórczy przygotowuje się w ilości potrzebnej do wytworzenia pierwszej warstwy o grubości od 0,1 mm do 1,5 mm, co oznacza, że ilość pierwszego roztworu powłokotwórczego zależeć będzie od wielkości formy, do której się go wlewa, albo od wielkości powierzchni zanurzanego albo natryskiwanego produktu spożywczego, która ma być pokryta pierwszym roztworem powłokotwórczym, więc w celu obliczenia ilości pierwszego roztworu powłokotwórczego wystarczy przeprowadzić proste obliczenia matematyczne. W celu uformowania pierwszej warstwy, roztwór powłokotwórczy pozostawia się w temperaturze pokojowej przez od 20 minut do 40 minut bez wymuszonego przepływu powietrza aż do przyjęcia formy żelu i zakończenia formowania warstwy w kroku 36.

Na Fig. 4 przedstawiono schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania wodnego roztworu karboksymetylocelulozy (CMC) służącego do wytworzenia drugiej warstwy. W kroku 40 sól sodową karboksymetylocelulozy (CMC) miesza się z wodą destylowaną, w jednym przykładzie sól sodową karboksymetylocelulozy miesza się w ilości 0,8% wagowo użytej wody destylowanej, w innym przykładzie sól sodową karboksymetylocelulozy miesza się w ilości 1,2% wagowo użytej wody destylowanej, korzystnie w jeszcze innym przykładzie wykonania sól sodową karboksymetylocelulozy miesza się w ilości 1,0% wagowo użytej wody destylowanej, przygotowując roztwór wodny karboksymetylocelulozy w ilości od 97,0% do 99,0% przewidywanej całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego.

Na Fig. 5 przedstawiono schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania roztworu wodnego hydrolizatu żelatynowego, w którym w kroku 50 rozpuszcza się, a w kroku 51 miesza się hydrolizat żelatynowy ze skóry karpia z wodą destylowaną. W jednym przypadku hydrolizat żelatynowy rozpuszcza się w wodzie destylowanej w ilości 1,5% wagowo użytej wody destylowanej, a w innym przypadku hydrolizat żelatynowy rozpuszcza się w wodzie destylowanej w ilości 7,5% wagowo użytej wody destylowanej, korzystnie hydrolizat żelatynowy rozpuszcza się w wodzie destylowanej w ilości 4,5% wagowo użytej wody destylowanej. Udział roztworu hydrolizatu żelatynowego w całkowitej masie drugiego roztworu powłokotwórczego wynosi od 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, korzystnie 1,0% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego.

Fig. 6A i 6B przedstawiają schemat blokowy jednego ze sposobów przygotowania drugiego roztworu powłokotwórczego do wytworzenia aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności. Po starcie w kroku 60, w kroku 61 do wodnego roztworu soli sodowej karboksymetylocelulozy, uprzednio przygotowanego, dodaje się podczas mieszania w temperaturze pokojowej glicerol w ilości 0,5% w jednym przykładzie wykonania, a w innym przykładzie wykonania 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, korzystnie 1,0% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego. W kroku 62 roztwór wodny soli sodowej karboksymetylocelulozy i glicerolu miesza się przez 10 h - 15 h w temperaturze pokojowej wynoszącej od 20°C do 22°C. W kroku 63 dodaje się uprzednio przygotowany roztwór hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia otrzymany po rozpuszczeniu hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia w wodzie destylowanej, w ilości 0,5% w jednym przykładzie wykonania, a w innym przykładzie wykonania 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, korzystnie 1,0% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania w kroku 64, przez 10 min w jednym przykładzie wykonania, a przez 20 min w innym przykładzie wykonania w temperaturze pokojowej, do wodnego roztworu soli sodowej karboksymetylocelulozy i glicerolu. Po tym w celu wytworzenia dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności w kroku 65 na pierwszą warstwę roztworu powłokotwórczego, to znaczy na warstwę pierwszego roztworu powłokotwórczego, po przyjęciu formy żelu, wylewa się drugi roztwór powłokotwórczy do wytworzenia aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności zawierający roztwór karboksymetylocelulozy, glicerol i roztwór hydrolizatu żelatynowego, w ilości potrzebnej do wytworzenia drugiej warstwy po przeprowadzeniu prostych obliczeń matematycznych albo natryskuje się nim albo zanurza się w nim produkt spożywczy powleczony pierwszą warstwą albo wylewa się do formy aż do osiągnięcia w formie wysokości drugiego roztworu w granicach od 0,1 mm do 1,5 mm, co kończy formowanie drugiej warstwy w kroku 66. Po wylaniu drugiego roztworu na pierwszy roztwór doprowadzony do formy żelu, obie warstwy potrzebne do wytworzenia folii do przedłużania trwałości żywności mającej pierwszą warstwę zawierającą ekstrakt z borówki brusznicy, furcellaran oraz glicerol i drugą warstwę zawierającą karboksymetylocelulozę (CMC), glicerol i hydrolizat żelatynowy suszy się w temperaturze pokojowej wynoszącej od 20°C do 22°C oraz wilgotności od 40% do 45% przy aktywnym wywiewie powietrza w ilości od 2 m³/min do 50 m³/min przez 12 godzin w jednym przykładzie wykonania, a 24 godziny w innym przykładzie wykonania.

Przykład 1 Folia dwuwarstwowa (FUR z 10% dodatkiem ekstraktu z borówki brusznicy/CMC+HGEL) Przygotowano roztwór ekstraktu z borówki brusznicy. Owoce borówki brusznicy zostały zmiksowane przy użyciu blendera znanego ze stanu techniki. Następnie odważono 20 g proszku z owoców borówki brusznicy, do których dolano 200 ml H2O. Tak przygotowany roztwór mieszano w temperaturze 70°C przez 30 minut. Ekstrakt przesączono przez filtr, aby uzyskać klarowny roztwór.

Przygotowano indywidualnie 1% roztwór karboksymetylocelulozy (CMC) w ilości 99,0 ml, rozpuszczając podczas mieszania sól sodową karboksymetylocelulozy w ilości 1,0% wagowo użytej wody destylowanej, do którego po rozpuszczeniu dodano glicerol w ilości 1,0 ml. Roztwór karboksymetylocelulozy i glicerolu mieszano przez 12 h w temperaturze pokojowej.

Jednocześnie przygotowano 1% roztwór furcellaranu (FUR) w ilości 99,0 ml, do którego po rozpuszczeniu dodano glicerolu w ilości 1,0 ml. Roztwór furcellaranu i glicerolu podgrzano do temperatury 130°C. Do 90 ml roztworu FUR zostało dodane 10 ml ekstraktu z borówki brusznicy. Tak przygotowany roztwór został wylany do przygotowanej formy, przykładowo naczynia okrągłego o średnicy 0 150 mm, i pozostawiony w bezruchu, aż przyjął postać żelu.

Następnie, do 100 ml roztworu karboksymetylocelulozy (CMC) i glicerolu dodano 0,5 g hydrolizatu żelatynowego (HGEL). Gdy roztwór stał się klarowny, to przy pomocy pipety został naniesiony na pierwszą warstwę FUR i pozostawiony w bezruchu aż do przyjęcia formy żelu. Tak otrzymane żele dwuwarstwowe po wysuszeniu przyjęły postać folii.

Przykład 2 Folia dwuwarstwowa (FUR z 20% dodatkiem ekstraktu z borówki brusznicy/CMC+HGEL) Przygotowano roztwór ekstraktu z borówki brusznicy. Owoce borówki brusznicy zostały zmiksowane przy użyciu blendera. Następnie odważono 20 g proszku z owoców borówki brusznicy, do których dolano 200 ml H2O. Tak przygotowany roztwór mieszano w temperaturze 70°C przez 30 minut. Ekstrakt przesączono przez filtr, aby uzyskać klarowny roztwór.

Przygotowano indywidualnie 1% roztwór karboksymetylocelulozy (CMC) w ilości 99,0 ml, rozpuszczając podczas mieszania sól sodową karboksymetylocelulozy w ilości 1,0% wagowo użytej wody destylowanej, do którego po rozpuszczeniu dodano glicerol w ilości 1,0 ml. Roztwór karboksymetylocelulozy i glicerolu mieszano przez 12 h w temperaturze pokojowej.

Jednocześnie przygotowano 1% roztwór furcellaranu (FUR) w ilości 99,0 ml, do którego po rozpuszczeniu dodano glicerolu w ilości 1,0 ml. Roztwór furcellaranu i glicerolu podgrzano do temperatury 130°C. Do 80 ml roztworu FUR zostało dodane 20 ml ekstraktu z borówki brusznicy. Tak przygotowany roztwór został wylany do przygotowanej formy, przykładowo od naczynia okrągłego o średnicy 0 150 mm, i pozostawiony w bezruchu, aż przyjął postać żelu.

Następnie, do 100 ml roztworu karboksymetylocelulozy (CMC) i glicerolu dodano 0,5 g hydrolizatu żelatynowego (HGEL). Gdy roztwór stał się klarowny, to przy pomocy pipety został naniesiony na pierwszą warstwę FUR i pozostawiony w bezruchu aż do przyjęcia formy żelu. Tak otrzymane żele dwuwarstwowe po wysuszeniu przyjęły postać folii.

Przykład 3 Folia dwuwarstwowa (FUR z 40% dodatkiem ekstraktu z borówki brusznicy/CMC+HGEL) Przygotowano roztwór ekstraktu z borówki brusznicy. Owoce borówki brusznicy zostały zmiksowane przy użyciu blendera. Następnie odważono 20 g proszku z owoców borówki brusznicy, do których dolano 200 ml H2O. Tak przygotowany roztwór mieszano w temperaturze 70°C przez 30 minut. Ekstrakt przesączono przez filtr, aby uzyskać klarowny roztwór.

Przygotowano indywidualnie 1% roztwór karboksymetylocelulozy (CMC) w ilości 99,0 ml, rozpuszczając podczas mieszania sól sodową karboksymetylocelulozy w ilości 1,0% wagowo użytej wody destylowanej, do którego po rozpuszczeniu dodano glicerol w ilości 1,0 ml. Roztwór karboksymetylocelulozy i glicerolu mieszano przez 12 h w temperaturze pokojowej.

Jednocześnie przygotowano 1% roztwór furcellaranu (FUR) w ilości 99,0 ml, do którego po rozpuszczeniu dodano glicerolu w ilości 1,0 ml. Roztwór furcellaranu i glicerolu podgrzano do temperatury 130°C. Do 60 ml roztworu FUR zostało dodane 40 ml ekstraktu z borówki brusznicy. Tak przygotowany roztwór został wylany do przygotowanej formy, przykładowo naczynia okrągłego o średnicy 0 150 mm, i pozostawiony w bezruchu, aż przyjął postać żelu.

Następnie, do 100 ml roztworu karboksymetylocelulozy (CMC) i glicerolu dodano 0,5 g hydrolizatu żelatynowego (HGEL). Gdy roztwór stał się klarowny, to przy pomocy pipety został naniesiony na pierwszą warstwę FUR i pozostawiony w bezruchu aż do przyjęcia formy żelu. Tak otrzymane żele dwuwarstwowe po wysuszeniu przyjęły postać folii.

Przykładem zastosowania zgłaszanego wynalazku były pomidorki typu cherry zabezpieczone aktywną folią dwuwarstwową z dodatkiem ekstraktu borówki brusznicy w różnym jej stężeniu. W przykładzie zastosowania stwierdzono, że aktywna folia dwuwarstwowa charakteryzuje się potencjałem antyoksydacyjnym wynoszącym 14-41 mM troloksu/mg określonym metodą FRAP oraz około 18,24% określonym metodą DPPH. Ponadto folię dwuwarstwową poddano badaniom wytrzymałościowym w celu określenia jej właściwości mechanicznych. Stwierdzono, że wydłużenie względnie trwałe folii przy próbie na zerwanie jest rzędu 40-70%, a wytrzymałość na przebicie wynosi około 2 N.

Stwierdzono również, że folie posiadają aktywność antymikrobiologiczną wobec Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica i nie wykazują efektu przeciwgrzybicznego.

W powyższym przykładzie pomidorki typu cherry przechowywano w temperaturze pokojowej przez 17 dni z zastosowaniem folii, po czym próbki analizowano w zakresie zmian ich wagi, koloru oraz zawartości polifenoli. Uzyskane wyniki wskazały, że duża przepuszczalność wobec pary wodnej, wynosząca około 870 g/m²^d powoduje utratę wagi. Proponowana dwuwarstwowa folia powoduje spowolnienie dojrzewania pomidorków, co związane jest z niższą zawartością polifenoli.

Ważną cechą folii jest to, że folia ulega biodegradacji w przeciągu około 3 tygodni, przy czym po 2 tygodniach stwierdzono ubytek około 70%. Stwierdzono, że niskie pH folii wynoszące 3-4 powoduje ograniczenie kiełkowania i wzrostu nasion rzeżuchy (Lepidium sativum L.).

Claims (6)

Zastrzeżenia patentowe

1. Aktywna dwuwarstwowa folia do przedłużania trwałości żywności mająca pierwszą warstwę z osuszonego przez odparowanie wody z pierwszego roztworu powłokotwórczego zawierającego furcellaran, zwanego dalej roztworem furcellaranu, i drugą warstwę osuszonego przez odparowanie wody z drugiego roztworu powłokotwórczego zawierającego karboksymetylocelulozę (CMC), zwanego dalej roztworem karboksymetylocelulozy (CMC), przy czym druga warstwa znajduje się na pierwszej warstwie, znamienna tym, że roztwór furcellaranu służący do wytworzenia pierwszej warstwy zawiera furcellaran rozpuszczony w wodzie destylowanej w ilości od 0,6% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej i pozostawiony do spęcznienia przez 0,9-1,1 godziny i następnie rozpuszczony dalej w trakcie mieszania w temperaturze od 180°C do 220°C do czasu uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu foliotwórczego, w ilości od 58,35% do 90,25% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, po czym schłodzony do temperatury od 50°C do 70°C, glicerol w ilości od 0,45% do 1,35% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania do roztworu furcellaranu, oraz klarowny roztwór wodny ekstraktu z borówki brusznicy wytworzony z proszku z owoców borówki brusznicy po ich zmiksowaniu, dodaniu do wody destylowanej w ilości od 9 g do 11 g na 100 ml użytej wody destylowanej, mieszaniu razem z wodą destylowaną w temperaturze od 60°C do 80°C przez 25 minut do 35 minut i przesączeniu przez filtr w celu otrzymania klarownego roztworu wodnego ekstraktu z borówki brusznicy, który został dodany do masy pierwszego roztworu powłokotwórczego w ilości od 9,30% do 40,30% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego podczas mieszania, a roztwór karboksymetylocelulozy (CMC) służący do wytworzenia drugiej warstwy zawiera karboksymetylocelulozę w ilości od 0,8% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości od 97,0% do 99,0% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, glicerol w ilości 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania w temperaturze pokojowej do roztworu karboksymetylocelulozy oraz roztwór hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia otrzymany po rozpuszczeniu hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia w wodzie destylowanej w ilości od 1,5% do 7,5% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania w temperaturze pokojowej do roztworu karboksymetylocelulozy i glicerolu.

2. Aktywna dwuwarstwowa folia według zastrz. 1, znamienna tym, że karboksymetyloceluloza jest solą sodową karboksymetylocelulozy.

3. Aktywna dwuwarstwowa folia według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że pierwsza warstwa i druga warstwa są uformowane w formie albo na produkcie żywnościowym przez polewanie i/albo natryskiwanie i/albo zanurzanie.

4. Sposób wytwarzania aktywnej dwuwarstwowej folii do przedłużania trwałości żywności mającej pierwszą warstwę z osuszonego przez odparowanie wody z pierwszego roztworu powłokotwórczego zawierającego furcellaran, zwanego dalej roztworem furcellaranu, i drugą warstwę osuszonego przez odparowanie wody z drugiego roztworu powłokotwórczego zawierającego karboksymetylocelulozę, zwanego dalej roztworem karboksymetylocelulozy (CMC), nałożoną na pierwszą warstwę, po przyjęciu formy żelu, w postaci drugiego roztworu powłokotwórczego, znamienny tym, że owoce borówki brusznicy miksuje się przez 5 minut do 20 minut aż do uzyskania proszku z owoców borówki brusznicy, który dodaje się do wody destylowanej w ilości od 9 g do 11 g na 100 ml użytej wody destylowanej, miesza się razem z wodą destylowaną w temperaturze od 60°C do 80°C przez 25 minut do 35 minut i przesącza przez filtr w celu otrzymania klarownego roztworu wodnego ekstraktu z borówki brusznicy, a przygotowując roztwór furcellaranu służący do wytworzenia pierwszej warstwy, furcellaran rozpuszcza się w wodzie destylowanej w ilości od 0,6% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej i pozostawia do spęcznienia przez 0,9-1,1 godziny i następnie rozpuszcza się dalej w trakcie mieszania w temperaturze od 180°C do 220°C do czasu uzyskania jednorodnego, klarownego roztworu foliotwórczego furcellaranu w ilości od 58,35% do 90,25% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, potem schładza się do temperatury od 50°C do 70°C, po czym, podczas mieszania, dodaje się do roztworu foliotwórczego furcellaranu glicerol w ilości od 0,45% do 1,35% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego, a następnie dodaje się klarowny roztwór wodnego ekstraktu z borówki brusznicy w ilości od 9,30% do 40,30% całkowitej masy pierwszego roztworu powłokotwórczego podczas mieszania, który wylewa się do formy albo w którym zanurza się produkt żywności, po czym pozostawia się pierwszy roztwór powłokotwórczy w formie do zestalenia albo produkt żywności po zanurzeniu pozostawia się do osuszenia, przygotowując natomiast roztwór karboksymetylocelulozy, służący do wytworzenia drugiej warstwy, do wody destylowanej dodaje się sól sodową karboksymetylocelulozy w ilości od 0,8% do 1,2% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości od 97,0% do 99,0% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, a do roztworu wodnego soli sodowej karboksymetylocelulozy dodaje się podczas mieszania w temperaturze pokojowej glicerol w ilości od 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego oraz roztwór hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia, otrzymany po rozpuszczeniu hydrolizatu żelatynowego (HGEL) ze skóry karpia w wodzie destylowanej w ilości od 1,5% do 7,5% wagowo użytej wody destylowanej, w ilości od 0,5% do 1,5% całkowitej masy drugiego roztworu powłokotwórczego, dodany podczas mieszania w temperaturze pokojowej do wodnego roztworu soli sodowej karboksymetylocelulozy i glicerolu.

5. Sposób wytwarzania aktywnej dwuwarstwowej folii według zastrz. 4 znamienny tym, że hydrolizat żelatynowy pozyskuje się z liofilizowanej żelatyny wytworzonej ze skóry z karpia (Cyprinus carpio), którą poddaje się moczeniu najpierw w 0,1 M NaOH przez 6 godzin, a następnie w alkoholu etylowym przez 12 godzin, w temperaturze 4°C, po czym żelatynę ekstrahuje się w wodzie przez 4 godziny w temperaturze 45°C ±1°C, a otrzymany roztwór poddaje się procesowi liofilizacji.

6. Sposób wytwarzania aktywnej dwuwarstwowej folii według zastrz. 4 albo 5 znamienny tym, że hydrolizat żelatynowy pozyskuje się z 12,25 g liofilizowanej żelatyny o zawartości białka do 82%, którą rozpuszcza się w 150 ml wody destylowanej o temperaturze 50°C, jednocześnie dodając 1 M HCl w takiej ilości, aby doprowadzić odczyn pH roztworu do wartości pH 7, po czym rozpoczyna się hydrolizę enzymatyczną przez dodatek enzymu proteolitycznego subtylizyny, otrzymywanego z Bacillus subtilis, w ilości 2% w stosunku do substratu i proces hydrolizy prowadzi się przez 180 minut w temperaturze 50°C, utrzymując stale odczyn pH roztworu o wartości pH 7 poprzez dodatek 1 M NaOH w ilości pozwalającej na ciągłe utrzymywanie odczynu pH roztworu o wartości pH 7, przy czym proces hydrolizy hamuje się poprzez ogrzewanie hydrolizatu w temperaturze 90°C przez 15 minut, po czym otrzymany roztwór chłodzi się w łaźni z lodem przez 10 minut, a następnie odwirowuje się przy 10000 x g przez 15 minut w temperaturze 4°C i w celu otrzymania hydrolizatu żelatynowego produkt wirowania poddaje się liofilizacji.