Effect of adding Lippia origanoides nanoemulsion to carboxymethyl cellulose films for active food packaging
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि लिपिया ओरिगैनोइड्स (Lippia origanoides) एसेंशियल ऑयल नैनोइमल्शन को कार्बोक्सीमिथाइल सेलुलोज फिल्मों में शामिल करने से उन्नत यूवी-ब्लॉकिंग, खुराक-निर्भर एंटीऑक्सीडेंट और चयनात्मक रोगाणुरोधी गुणों वाली सक्रिय पैकेजिंग निर्मित होती है, जो इसे रेफ्रिजेरेटेड या ताज़ा खाद्य पदार्थों को संरक्षित करने के लिए एक आशाजनक समाधान बनाती है।
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खाद्य पैकेजिंग केवल उत्पाद को रखने का काम ही नहीं करती; यह उन अदृश्य शक्तियों के विरुद्ध एक ढाल के रूप में कार्य करती है जो खाद्य पदार्थों के खराब होने का कारण बनती हैं। खाद्य गुणवत्ता के लिए दो सबसे निरंतर खतरे प्रकाश और सूक्ष्मजीव (माइक्रोब्स) हैं। जब भोजन पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश के संपर्क में आता है, तो यह ऊर्जा वसा और प्रोटीन को तोड़ने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सक्रिय कर सकती है, जिससे वसा का स्वाद बिगड़ने (रैंसिडिटी) और अस्वादिष्ट गंध का कारण बनता है। साथ ही, बैक्टीरिया भोजन पर आकर अपनी संख्या बढ़ा सकते हैं, जिससे बीमारी या सड़न हो सकती है। पारंपरिक प्लास्टिक रैप अक्सर इन विशिष्ट खतरों को प्रभावी ढंग से रोकने में विफल रहते हैं, जिससे वैज्ञानिक अधिक स्मार्ट समाधानों की तलाश करने लगे हैं। एक आशाजनक दृष्टिकोण "सक्रिय पैकेजिंग" (एक्टिव पैकेजिंग) है, जहाँ सामग्री में स्वयं ऐसे पदार्थ होते हैं जो ऑक्सीकरण से लड़ते हैं और बैक्टीरिया को मारते हैं। हालाँकि, इनमें से कई सुरक्षात्मक पदार्थ तेल होते हैं जिन्हें पानी आधारित सामग्रियों के साथ मिलाना कठिन होता है, और वे उपयोगी होने के लिए बहुत जल्दी वाष्पित हो सकते हैं। इसे हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने नैनोटेक्नोलॉजी की ओर रुख किया है, जिससे तेल की इतनी छोटी बूंदें बनाई जा गईं कि उन्हें फिल्म के भीतर समान रूप से वितरित और धारण किया जा सके, जिससे उनकी सुरक्षात्मक शक्ति समय के साथ धीरे-धीरे जारी रहे।
एक हालिया अध्ययन में, ब्राजील के शोधकर्ताओं ने यह पता लगाने के लिए अन्वेषण किया कि एक बायोडिग्रेडेबल खाद्य रैपर कैसे बनाया जाए जो प्रकाश और बैक्टीरिया दोनों से लड़ सके। उन्होंने कार्बोक्सीमिथाइल सेलुलोज से शुरुआत की, जो एक ऐसा पदार्थ है जो पौधों से प्राप्त होता है, पानी में आसानी से घुल जाता है और एक मजबूत, लचीली फिल्म बनाता है। इस आधार में, उन्होंने लिपिया ओरिगैनोइड्स (Lippia origanoides) के आवश्यक तेल (एसेंशियल ऑयल) का एक नैनोइमल्शन मिलाया, जो अपने शक्तिशाली रोगाणुरोधी गुणों के लिए जाना जाने वाला एक पौधा है। टीम ने तेल को इतनी छोटी बूंदों में तोड़ने के लिए उच्च-आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगों का उपयोग किया कि उन्हें नग्न आंखों से देखा नहीं जा सकता था, और उन्हें स्थिर रखने के लिए एक सर्फेक्टेंट के साथ मिश्रित किया। फिर उन्होंने इस मिश्रण को पादप-आधारित पॉलीमर के साथ एक घोल में डाला और पतली, पारदर्शी शीट बनाने के लिए इसे सुखाया। लक्ष्य यह देखना था कि क्या इन सूक्ष्म तेल बूंदों को जोड़ने से एक साधारण रैपर एक सक्रिय ढाल में बदल जाएगा जो पारदर्शिता या लचीलापन खोए बिना भोजन की रक्षा करता है।
परिणामों ने दिखाया कि नए फिल्म ने कई प्रमुख क्षेत्रों में बिल्कुल वैसे ही काम किया जैसा उम्मीद थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि तेल की छोटी बूंदें आकार में अविश्वसनीय रूप से समान थीं, जो 60 नैनोमीटर से भी कम चौड़ी थीं, और वे आपस में जुड़ने (क्लंपिंग) के बिना कम से कम 120 दिनों तक स्थिर रहीं। जब इन बूंदों को फिल्म में जोड़ा गया, तो सामग्री ने पराबैंगनी प्रकाश को रोकने की एक शक्तिशाली क्षमता प्राप्त कर ली। जबकि साधारण फिल्म अधिकांश प्रकाश को गुजरने देती थी, तेल की उच्च सांद्रता वाली फिल्मों ने लगभग सभी पराबैंगनी विकिरण को रोक दिया, विशेष रूप से उन तरंग दैर्ध्य (वेवलेंथ) को जो भोजन को सबसे अधिक नुकसान पहुँचाते हैं। इसका अर्थ है कि नया रैपर तेल या डेयरी जैसे संवेदनशील उत्पादों को प्रकाश के संपर्क के कारण खराब होने से बचा सकता है। फिल्में उपभोक्ताओं के लिए भोजन देखने हेतु पर्याप्त स्पष्ट भी बनी रहीं, जो बाजार में स्वीकृति के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है, जबकि आवश्यक प्रकाश अवरोध प्रदान करने के लिए वे थोड़ी अपारदर्शी (ओपेक) हो गईं।
प्रकाश को रोकने के अलावा, फिल्मों ने बैक्टीरिया से लड़ने की मजबूत क्षमता प्रदर्शित की, हालांकि उनकी प्रभावशीलता चयनात्मक थी। सामान्य खाद्यजनित रोगजनकों के खिलाफ परीक्षण करते समय, फिल्मों ने स्टैफिलोकोकस ऑरियस (Staphylococcus aureus) की वृद्धि को सफलतापूर्वक रोका, जो एक ऐसा बैक्टीरिया है जो फूड पॉइजनिंग फैलाता है और ऊष्मा-स्थिर विषाक्त पदार्थ पैदा करता है। फिल्म में तेल की मात्रा बढ़ने के साथ इस बैक्टीरिया का निषेध (इनहिबिशन) बढ़ गया। हालांकि, फिल्मों ने ई. कोलाई (E. coli) या साल्मोनेला (Salmonella) जैसे ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया की वृद्धि को नहीं रोका। यह अंतर संभवतः इसलिए है क्योंकि ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया की बाहरी परत अधिक जटिल होती है और तेल के यौगिकों के लिए इसे भेदना ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया की सरल कोशिका दीवारों की तुलना में कठिन होता है। इस सीमा के बावजूद, स्टैफिलोकोकस ऑरियस को लक्षित करने की क्षमता महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह रोगजनक दुनिया भर में खाद्यजनित बीमारियों का एक प्रमुख कारण है।
अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि तेल के जुड़ने से रैपर की भौतिक प्रकृति कैसे बदल गई। फिल्में अधिक लचीली हो गईं और टूटने से पहले अधिक खिंच सकती थीं, जो कि उन पैकेजिंग के लिए एक वांछनीय गुण है जिसे बिना फटे हलचल को संभालना पड़ता है। हालांकि, इस अतिरिक्त लचीलेपन के साथ एक समझौता भी आया: फिल्में अपनी अधिकतम मजबूती के मामले में थोड़ी कमजोर हो गईं और साधारण फिल्म की तुलना में अधिक जल वाष्प को गुजरने दिया। यह सुझाव देता है कि जबकि यह नई सामग्री प्रकाश और विशिष्ट बैक्टीरिया से भोजन की रक्षा करने के लिए उत्कृष्ट है, यह ठंडे या ताजे खाद्य पदार्थों के लिए अधिक उपयुक्त हो सकती है जिन्हें भारी नमी अवरोध की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, फिल्में उच्च तापमान पर कम स्थिर पाई गईं, जिसका अर्थ है कि इनका उपयोग उन खाद्य पदार्थों के लिए नहीं किया जाना चाहिए जिन्हें पैकेजिंग के बाद गर्म किया जाता है।
अंततः, यह शोध प्रदर्शित करता है कि एक बायोडिग्रेडेबल, सक्रिय खाद्य रैपर बनाना संभव है जो आवश्यक तेलओं की सुरक्षात्मक शक्ति को पादप-आधारित पॉलीमर के संरचनात्मक लाभों के साथ जोड़ता है। नैनोटेक्नोलॉजी का उपयोग करके तेल को फैलाने के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी सामग्री बनाई जो हानिकारक प्रकाश को रोकती है, विशिष्ट बैक्टीरिया से लड़ती है, और उपभोक्ताओं के लिए व्यावहारिक होने के लिए पर्याप्त पारदर्शिता बनाए रखती है। हालांकि ये फिल्में सभी प्रकार के खाद्य संरक्षण के लिए एक सार्वभौमिक समाधान नहीं हैं, वे ऑक्सीकरण और सूक्ष्मजीवी संदूषण के विशिष्ट खतरों से ताजे और रेफ्रिजरेटेड उत्पादों की सुरक्षा के लिए एक परिष्कृत, पर्यावरण के अनुकूल विकल्प प्रदान करती हैं। यह कार्य दर्शाता है कि तेल की बूंदों के सूक्ष्म व्यवहार को समझकर हम अपने भोजन को सुरक्षित और ताजा रखने के लिए मैक्रोस्कोपिक (स्थूल) सुधार कैसे कर सकते हैं।
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