От пробирки до кастрюли: Как ученые разрабатывают продукты, которые мы едим каждый день - Анастасия Волчок

проблемой стал пластик, состоящий из биополимеров лишь отчасти, то есть гибрид обычного пластика и его биоверсии. Появлению упаковок этой категории в немалой степени содействовали законы, созданные во имя помощи природе, но в конечном счете решение получилось спорным. Поскольку в сополимерах все еще содержатся углеводородные пластмассы, они не разлагаются до конца и при этом их нельзя использовать вторично. Попадая в почву или воду, такой материал быстро распадается на крошечные частички, мигрирующие в биосфере, – их называют микропластиком. Эти кусочки пластика практически невозможно извлечь из окружающей среды, и они, подобно стойким пестицидам, накапливаются в том числе в наших с вами организмах. Разумеется, обычный пластик тоже их производит. Микропластик часто упоминается в контексте борьбы с чайными пакетиками, косметикой, содержащей глиттеры, или синтетикой в одежде, которая отдает часть себя воде во время каждого цикла стирки. И все же осознание риска усугубить микропластиковое загрязнение вместе с пониманием производственных цепочек (для получения биопластика нужно растительное сырье, а чтобы его вырастить, требуются плодородные земли и тонны агрохимикатов) сильно затормозило расширение массового использования биоразлагаемых пластмасс. Многие крупные производители продуктов питания пришли к тому, что пока наиболее экологичный выбор – разумное потребление и повторная переработка хорошо изученных полиэтилена или полипропилена (рис. 40). Если грамотно сортировать мусор, то при наличии инфраструктуры можно добиться значительного сокращения объемов пластиковых отходов, и никакой полилактид не понадобится. А биополимеры пока прекрасно чувствуют себя в других сферах – медицине и фармацевтике.

В Европе в настоящее время актуальны инициативы, делающие более «зеленой» обычную пластиковую упаковку. Например, в Германии встречаются многоразовые пластиковые бутылки для газировки, которые можно сдавать, возвращая часть стоимости товара. А недавно власти ЕС централизованно обязали производителей напитков перейти на крышки, плотно прикрепленные к таре (рис. 41). В интернете это решение породило немало шуток из-за своей кажущейся никчемности, между тем оно помогает сократить количество потерянных или выброшенных на улице крышек. Теперь они вместе с бутылками благополучно добираются до мусорных пакетов.

Размышляя о замене ПЭТ на биополимеры, нельзя сбрасывать со счетов и другие факторы. Один из них – важные свойства синтетических пластиков, которые сложно повторить. Чтобы сделать биопластик достаточно гибким и устойчивым к внешним воздействиям, ученым приходится изобретать многостадийные методы его обработки, что сильно повышает себестоимость. Управлять отходами в условиях растущего рынка биополимеров тоже становится тяжелее. Там, где процесс сбора пластикового мусора уже отлажен, новая упаковка без маркировок вносит сумбур и путаницу. Биомусор попадает в пластиковую массу и мешает ее переработке, а классический пластик чаще оказывается на свалке.

Рис. 40. Перерабатываемые синтетические пластики и их свойства. Существуют и другие пластики (поликарбонат, полиамид) или их смеси. Они переработке не поддаются и маркируются цифрой 7 (others). Признаком того, что продукт нельзя переработать, является и полное отсутствие маркировки – таковы, например, трубочки для питья или внешняя пленка с упаковки

Рис. 40. (Продолжение)

Рис. 41. Новый тип крышек для пластиковых бутылок. Их нельзя открутить и выбросить

И все же рано или поздно люди справятся и с этими ограничениями. Традиционная пластмасса исчезнет, когда у нас закончится нефть, и ее место займут более продвинутые и экологичные материалы. Надо только немного их доработать и научиться с ними обращаться.

Зачем продуктам биосенсоры

Умная упаковка – не только экологичный материал. Среди изобилия пищевых товаров, в условиях жесткой конкуренции компании все чаще пытаются привлекать потребителей новыми, высокотехнологичными решениями, которые делали бы покупку и использование их продуктов удобнее и безопаснее. В теории умная коробка сможет сообщать, насколько свеж продукт внутри нее, нет ли в нем патогенных бактерий, был ли он заморожен в процессе хранения и какие в нем содержатся аллергены. Вопрос только в том, как добавить упаковке «мозгов», как внедрить в нее датчик, индикатор или сенсор и какой именно. При этом технология должна быть простой и дешевой, иначе даже самая заманчивая идея обречена на провал.

Многие команды в поиске решений для интеллектуальных упаковок в конце концов останавливают выбор на биосенсорах – биологически совместимых с человеком безопасных системах, в основе которых лежит та или иная химическая реакция с участием природных органических веществ. Например, ученые из санкт-петербургского Университета ИТМО прямо сейчас работают над упаковкой, которая должна рассказывать о свежести продукта с помощью размещенных на ней флуоресцентных индикаторов[238]. По замыслу, они будут засекать сероводород, выделяющийся при гниении мяса или рыбы, и менять уровень своего свечения под ультрафиолетом. Недостаток такого подхода очевиден. Чтобы использовать эти сенсоры, их придется помещать под свет определенной длины волны, а потом измерять уровень свечения углеродной отметки, что невозможно сделать на глаз. Это значит, что в супермаркетах придется устанавливать специальные аппараты, чтобы класть в них товары для проверки. Но если проект будет поддержан крупными сетями ритейла и государством, он может иметь успех. Индикаторы свежести на базе биосенсоров, по идее, могут фиксировать и другие метаболиты, связанные с процессами порчи: уксусную кислоту, н-бутират, биогенные амины или этанол. Все зависит только от фантазии биологов[239].

Конечно, есть и более простые датчики или способы, делающие упаковку чем-то бóльшим, нежели просто пакет или бутылка. Термохромные чернила часто используют, чтобы человеку было проще понять, какая температура оптимальна для употребления напитка. Они обратимо меняют цвет при изменении температурного режима среды и могут проявляться в определенных условиях, сигнализируя, что напиток готов к употреблению или что он слишком горячий. Существуют также датчики, реагирующие на изменение кислотности продукта (для них хорошо подходят природные пигменты – метиловый красный, бромфеноловый синий и другие) или показывающие, не перегревался ли продукт при хранении – ведь это может сигнализировать о его порче или потере потребительских свойств.

Активные компоненты упаковки

Еще одно направление в упаковке подразумевает включение в нее активных веществ. Как правило, они нужны для продления срока годности продуктов. Поглотители кислорода заметно снижают окисление сухофруктов и мяса, а регуляторы влажности могут предотвращать плесневение или, наоборот, преждевременное черствение. Гидроксид кальция помогает удалять лишний углекислый газ из банок с кимчи и из упаковок свежеобжаренного кофе, а перманганат калия окисляет этилен в пакетах со свежими фруктами и овощами. Это тормозит созревание и преждевременную порчу таких капризных плодов, как авокадо, манго или бананы.

В качестве компонентов упаковочных материалов нового поколения распространены также разнообразные антимикробные агенты – органические кислоты или наночастицы серебра. Они подавляют рост нежелательных микроорганизмов и особенно востребованы производителями быстропортящихся мясных и рыбных продуктов.

Упаковка без упаковки