Нанокапсули пазят продуктите свежи при влага и жега

Ирански учени от Технологичния университет „Бабол Ноширвани“ и Университета „Шахид Бехешти“ създадоха естествен консервант за хранителни продукти от опасния за хората персийски хераклеум, чийто сок причинява тежки кожни изгаряния, но етеричното му масло унищожава бактериите, след като бъде затворено в специални наноконтейнери от нишесте, съобщават от научното списание Scientific Reports.

От опасни мехури до защита срещу бактерии

Персийският хераклеум е ароматно многогодишно растение, което се среща в планинските райони на Иран, Турция и Ирак. Въпреки че семената му се използват като популярна подправка в кулинарията на Близкия изток, видът е инвазивен и представлява сериозна заплаха както за местното биоразнообразие, така и за човешкото здраве. Той е близък родственик на добре познатия хераклеум на Сосновски.

Опасността при двете растения идва от способността им да натрупват фуранокумарини в своя растителен сок. При пряк контакт с кожата и последващо излагане на слънчева светлина тези химични съединения предизвикват болезнени изгаряния и тежки мехури.

Парадоксално, в етеричното масло на същото това растение въпросните вещества променят своето въздействие в полза на човека. В комбинация с фенолните киселини те придават на извлека силни антибактериални и антиоксидантни свойства, които могат да предпазват храните от разваляне.

Капан на молекулярно ниво

Директното използване на чисти етерични масла в хранителната индустрия обаче се сблъсква със сериозни технологични пречки. Тези масла са изключително нестабилни при нормално съхранение. Техните летливи ароматни молекули се изпаряват бързо на въздух, разграждат се лесно под въздействието на светлината и са практически неразтворими във вода.

За да преодолеят този проблем, изследователите са потърсили решение във веществото бета-циклодекстрин. То се извлича от обикновено нишесте и вече има утвърдено приложение в хранително-вкусовата промишленост. Уникалното при него е формата на самата му молекула, която наподобява отсечен конус.

Външната част на този микроскопичен конус привлича водните молекули, докато вътрешната му кухина действа като уловител за неразтворими съединения, каквито са компонентите на етеричните масла. Веднъж попаднали и „заключени“ в тази кухина, активните вещества остават защитени от светлината, не се изпаряват и не се разграждат с времето.

Формулата за стабилност

В хода на лабораторните експерименти научният екип е изпробвал три различни пропорции между етеричното масло от персийски хераклеум и бета-циклодекстрина. Най-добри резултати е показало съотношението 15 към 85 в полза на нишестената молекула.

При тази формула са получени наночастици с размер между 397 и 593 нанометра. Те са показали значително по-висока стабилност спрямо останалите тествани варианти и не са се слепвали помежду си. Тестовете за издръжливост в продължение на 30 дни, проведени както на светло, така и на тъмно, са доказали, че капсулираното масло губи своята антиоксидантна активност много по-бавно в сравнение със свободното некапсулирано масло.

Механизъм за „умни“ опаковки

Най-голямото предимство на новите наноконтейнери е способността им да освобождават защитното масло по строго контролиран начин в зависимост от околната температура и влажност. Когато храната се съхранява на хладно в хладилник, капсулите задържат консерванта вътре в себе си. За период от 15 дни при температура от 4 градуса по Целзий се е освободило едва 9,4% от маслото.

При критични условия обаче реакцията се ускорява рязко. При температура от 40 градуса по Целзий и 75% влажност на въздуха освободеното количество достига 28,1%. Точно тази чувствителност превръща разработката в идеален кандидат за създаването на така наречените „умни“ опаковки за храни – в момента, в който даден продукт започне да се разваля и влажността вътре в пакета се повиши, нанокапсулите автоматично активират по-силно отделяне на естествения консервант.

„Подобрената стабилност, запазената биоактивност и контролираното освобождаване показват потенциала на тези комплекси за екологично консервиране на продукти“, отбелязват авторите на изследването, цитирани от БТА.

Към момента иновативната разработка все още не е достигнала до търговската мрежа и рафтовете в магазините, тъй като всички изпитания са проведени единствено в лабораторна среда. Следващата стъпка пред иранските учени е да разширят мащаба на производството и да интегрират защитните нанокапсули директно в реални опаковъчни материали.