Essbare Verpackungen bald in Reichweite
Entwicklung aus Milchprotein und pflanzlicher Zellulose hat Potenzial für nachhaltigen Trend
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Lebensmittelverpackung: künftig ess- und biologisch abbaubar (Foto: pixabay.com, Servetphotograph) |
University Park/State College (pte005/11.06.2025/06:10)
Essbare, biologisch abbaubare Nanofasern aus Milchprotein und pflanzlicher Zellulose könnten zum nächsten Nachhaltigkeits-Trend werden. Erzeugt hat dieses Kunststück ein Team von Wissenschaftlern der Pennsylvania State University (Penn State). Ihre Forschungsergebnisse sind im "Journal of Colloid and Interface Science" nachzulesen.
Biologisch abbaubar
Die Forscher haben das Milchprotein Kasein mit Hydroxypropylmethylcellulose (Hypromellose), einer aus Pflanzenmaterial gewonnenen Verbindung, kombiniert, um Nanofasern zu erzeugen, die 1.000 Mal dünner sind als ein menschliches Haar. Anschließend verarbeiteten sie diese Fasern zu Matten, die sich für eine Vielzahl von Produkten eignen, zum Beispiel für biologisch abbaubare und sogar essbare Lebensmittelverpackungen.
"In einer Proof-of-Concept-Studie haben wir die erfolgreiche Herstellung von eigenständigen kaseinreichen Elektrospinnmatten demonstriert. Elektrogesponnene Nanofasern auf Proteinbasis sind aufgrund ihrer potenziellen Verwendung in der Gewebezüchtung, in biomedizinischen Anwendungen wie Wundverbänden und in der sich abzeichnenden Rolle bei essbaren Verpackungen, die nachhaltige Lösungen für die Konservierung und Sicherheit von Lebensmitteln bieten, sehr gefragt", so Federico Harte, Co-Leiter des Teams.
Zullulose-Kasein 1:12
Die Kombination von mit Hypromellose angereichertem Kasein ist laut den Forschern bis zu einem Zellulose-Kasein-Verhältnis von 1:4 elektrospinnbar. Die Fasern mit den wenigsten Perlen, also verdickten, unregelmäßigen Abschnitten sowie der größten Oberfläche sind am besten geeignet zur Einbindung in Matten. Sie wurden aus einer Lösung mit einem Zellulose-Kasein-Verhältnis von 1:12 gesponnen. Zudem reagierten die Fasermatten bei 100 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit chemisch leicht auf Feuchtigkeit und verwandelten sich in klare Filme, die sich für Lebensmittelverpackungen eignen.
"Kasein wird seit Langem als Material sowohl für Lebensmittel als auch für andere Zwecke verwendet", erläutert Gregory Ziegler, ebenfalls Co-Leiter des Forschungs-Teams. Das Protein könne die Textur und den Nährwert von Lebensmitteln verbessern und zur Herstellung von Klebstoffen, Farben, Papierbeschichtungen, Kosmetika und Arzneimitteln verwendet werden. "Diese Forschung erhöht seinen Nutzen, indem sie ihm eine neue Form gibt: Nanofasern", so Ziegler.
"Die Idee war, Matten auf der Basis von Kasein zu schaffen, was bisher noch nicht gemacht wurde. Unsere ersten Versuche mit Kasein allein zeigten deutlich, dass wir die mechanischen Eigenschaften der Matten verbessern mussten, und wir beschlossen schließlich, Hypromellose hinzuzufügen, weil wir dachten, dass eine Wechselwirkung zwischen Kasein und Zellulose die mechanischen Eigenschaften dieser Matten optimieren würde", resümiert Harte. Die künftige Forschung werde neue Anwendungen für essbare Kasein-Nanofasern erforschen, wie etwa Lebensmittelverpackungen und Filtration.
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