Биопластик и новые материалы из рожкового дерева
Поиск альтернатив ископаемым пластмассам вновь делает растительное сырье ценным с точки зрения материаловедения. Рожковый дерево — выдающееся растение в этом отношении: камедь, получаемая из его семян, является натуральным полимером, плодовая мякть — сырьё, богатое сахаром, а побочные продукты, образующиеся при переработке, служат источником волокна и танинов. Эти компоненты; Он исследуется в таких областях, как покрытия, клеи, гидрогели и биотопливо.
В этой статье мы обсуждаем, почему рожковый дерево представляет интерес с точки зрения биоматериалов, какие компоненты оцениваются в каких применениях, тенденции исследований и разработок в этой области, а также реалистичные ограничения перехода из лаборатории на рынок на основе источников.
Что такое биопластик и биоматериалы?
Хотя термин «биопластик» часто используется в повседневной речи, на самом деле он охватывает два разных свойства. Материальный сырьё может быть «биоразлагаемым», потому что он растительного или биологического происхождения; он может быть «биоразлагаемым», потому что может быть разлагаем микроорганизмами в природе; или может быть и тем, и другим. Не все биоразлагаемые материалы биоразлагаемы, и не все биоразлагаемые материалы являются биоразлагаемыми.
Натуральные полимеры, такие как растительные полисахариды, то есть крахмал, целлюлоза и различные камедь, являются сырьём для значительной части исследований в этой области. Эти полимеры могут взаимодействовать с водой, образовывать пленки при высыхании и комбинироваться с другими веществами для получения материалов с разными свойствами. Камедь, получаемая из семян рожкового дерева, также относится к этому семейству природных полимеров.
В этой статье рассматривается понятие «биопластика» в широком смысле; Мы рассматриваем их как биоматериалы, которые могут заменять или дополнять пластик и аналогичные синтетические материалы.
Почему рожковый кэроб привлекает внимание?
Ценность рожкового дерева с точки зрения материальных исследований заключается в том, что его разные части содержат разные виды сырья:
| Секция рожков | Сырьё, которое она предлагает | Изученное использование |
|---|---|---|
| Эндосперм ядра | Галактоманнан (гамма рожкового кэроба) | Покрытие, клей, плёнка, гидрогель |
| Плодовая мяккоть | Растворимые сахара | Биоэтанол и сахарная платформа |
| Фруктовый порошок и побочные продукты переработки | Клетчатка, раковина, масса, полифенолы | Биокомпозитные наполнения, активная упаковка, гидрогель, биотопливо |
| Лист и кора | Таннин | Дубление, окрашивание кожи |
| Дерево | Твёрдый и прочный древесинный материал | Здание, мебель, маркетри |
Всесторонний обзор Martins-Loução и др., опубликованный в журнале Plants в 2024 году, подробно рассматривает возможности использования этих различных компонентов кэроба. Согласно обзору, отходы рожкового дерева могут использоваться как сахарная платформа для биотоплива или как улучшение почвы, танины листьев для дубления и окрашивания кожи, а также древесина в строительстве и мебели.
В Турции на официальном уровне подчеркивается широкий потенциал использования рожкового дерева в промышленности. В заявлении Министерства сельского хозяйства и лесного хозяйства за 2020 год пластик также учитывается в промышленных районах, где используется рожковый дерево.
Галактоманнан: от натурального полимера к покрытию и клею
Рожковая камедь известна как загуститель в пищевых продуктах с кодом E410. Однако тот же полимер также рассматривается как материал вне пищевых продуктов. Сборник Мартинс-Лусао и соавторов включает клеи и покрытия к непищевым применениям рожковой резинки.
Галактоманны представляют интерес в этой области, поскольку при растворении в воде образуют вязкие растворы и при высыхании могут оставлять тонкий слой. Это свойство служит основой для тонких пленок, покрывающих поверхность, или клеев, соединяющих две поверхности, например. Похожее применение встречается в истории: согласно источникам о заводе рожкового дерева на Кипре, часть обработанной продукции превращалась в гранулы для изготовления клея.
Съедобные плёнки из гаммы рожковых деревьев
Исследования пленок на основе рожковой камеди (LBG) также проводились в Турции. В исследовании, опубликованном в Turkish Journal of Chemistry в 2004 году, изучались плёнки LBG, к которым добавлялся полиэтиленгликоль (PEG) в качестве пластимикатора. По мере увеличения количества ПЭГ и молекулярной массы мутность пленок увеличивалась, а их светопропускаемость, прочность на растяжение и удлинение уменьшались; наиболее подходящим пластификатором среди исследуемых был определен PEG 200. В том же исследовании сообщалось, что LBG не плавился и оставался стабильным до 300 °C (Aydinli et al., 2004).
Свойства чистых плёнок камеди можно улучшить, комбинируя их с другими полисахаридами. В исследовании Курта, Токера и Тёрнюка (2017) была использована синергия между ксантановой камедью и LBG; в оптимальной формуле, содержащей 89,6 процента ЛГГ, 10,4 процента ксантана и 20 процентов глицерила, прочность на растяжение измерялась 86,97 МПа, а удлинение при разрыве — 33,34 процента. Авторы сообщают, что оба полимера взаимодействуют гармонично, а для биоразлагаемых пленок и покрытий получаются улучшенные свойства. Эти результаты лабораторного масштаба; для коммерческой упаковки требуются дополнительные испытания.
Биокомпозиты из раковины, целлюлозы и порошка
В биопластиках рожковый дерево используется не только как жвачка, но и как наполнитель в виде порошка для молотых фруктов или отходов переработки:
- Плёнка гидрогеля ПВА: В исследовании, проведённом в Техническом университете Бурса, в поливинил-спиртовые пленки добавляли 5, 10 и 20 процентов порошка рожковых плодов по массе; наилучшая прочность на растяжение и удлинение были достигнуты с вкладом в 10 процентов, а вздутие и влажность снижались по мере увеличения пыли (Мутлу и Эроглу, 2025).
- Биопластик крахмала: порошок рожкового дерева добавлялся в термопластичные пленки, полученные из крахмала картофельной кожуры, с концентрацией 2–15%, и наблюдалась сильная адгезия между наполнителем и матрицей (Guemmour et al., 2024).
- Наполнитель биоугля: Биоуголь, полученный из отходов рожкового дерева при экстракции глюкозы, добавлялся в биоразлагаемый полимер PBAT с частотой 10 и 20 процентов; по словам авторов, он показал задержку на деградацию полимера светом (Infurna et al., 2022).
Гидрогели также являются частью этой области. В сборнике Мартинс-Лусао и др. упоминается финансируемый проект, направленный на преобразование побочных продуктов рожкового дерева в гидрогели для устойчивого сельского хозяйства. Разработка водосберегающих материалов из побочных продуктов засухоустойчивого дерева является значимым примером циркулярной экономики.
Активная упаковка: защитные покрытия с ингредиентами рожкового дерева
Полифенолы и летучие компоненты рожкового дерева также исследуются с целью придания антиоксидантных свойств упаковке. В исследовании, изучавшем экстракты, полученные из трещин рожкового дерева, семян и листьев, наиболее сильный антиоксидантный эффект был обнаружен в экстракте семян; миграция веществ в тесте на активные пленки, полученные добавлением этого экстракта к клею многослойной плёнки на основе целлюлозы (Ouahioune et al., 2022). В другом исследовании, проведённом на Кипре, из остатков плодов рожкового дерева было разработано полифенольное покрытие; было сообщено, что покрытие снижает окисление липидов в филе лосося, хранящихся в холоде (Goulas et al., 2019).
Сахар, древесина и танины: другие ингредиенты
Мяккоть плодов рожкового дерева богата натуральными сахарами, которые могут быть преобразованы в биопродукты путём ферментации. В сборнике Мартинса-Лусао и др. биоэтанол относится к технологическим и биотехнологическим применениям, связанным с рожковым, и отмечается, что отходы рожкового дерева можно рассматривать как «сахарную платформу» для производства биотоплива. GRIN-Global, база данных Министерства сельского хозяйства США по генетическим ресурсам растений, также включает алкоголь, дрова и древесный уголь среди экономических применений кэроба. «Сахарная платформа» означает способность растительных сахаров быть исходным материалом для химических веществ, таких как строительные блоки биопластика, а также топливо.
Древесина и танины дерева использовались как материалы на протяжении веков:
- Дерево: Может использоваться в строительстве и мебели; Согласно ботаническому саду Вал Рахме, его красноватая древесина использовалась в маркетри на юге Франции в XIX веке.
- Танин: Листовые танины могут использоваться для дубления и окрашивания кожи. Исторические источники на Кипре утверждают, что зерно, полученное из коры и листьев, особенно использовалось для окрашивания парусов.
Эти традиционные применения показывают, что рожковое дерево можно оценить почти полностью.
Тенденции в НИОКР: публикации и патенты
Научно-технический интерес к рожковому дереву значительно возрос в последние годы. Согласно составлению Мартинса-Лусао и др., 54 процента публикаций по рожковому дереву связаны с технологическими и биотехнологическими приложениями, а 35 процентов — патентными записями. Области применения охватывают широкий спектр, включая фармацевтику, пищевую промышленность и биоэтанол.
В Турции также обсуждается потенциал рожкового дерева в новых регионах. В заявлениях, сделанных в Аланье в 2025 году, было отмечено, что Кёроб Воркшоп оценил потенциал продукта во многих областях — от сельского хозяйства до торговли, от пищевой промышленности до косметики.
Реалистичный взгляд: от лаборатории к рынку
Хотя восторг по поводу биопластика и новых материалов из рожкового дерева понятен, необходима реалистичная оценка. Многие приложения в этой области всё ещё находятся на стадии исследований, и для достижения коммерческого масштаба необходимо преодолеть препятствия:
- Стоимость: Биоматериалам на основе сложно конкурировать с пластиками на основе ископаемых по цене.
- Приоритет сырья: ассортимент рожкового дерева и сахара — ценные пищевые сырьевые материалы; использование побочных продуктов более заметно для производства материалов.
- Характеристики: Водостойкость и механические свойства материалов на основе натуральных полимеров требуют улучшения для многих применений.
- Масштаб: Применение эффективного метода в лаборатории на промышленном уровне требует отдельного инженерного процесса.
- Предложение: По данным Мартинса-Лусао и др., выращивание кэробов в Средиземноморье сократилось на 65 процентов в XXI веке; сохранение сырья — важный вопрос в этом отношении.
Поэтому вместо настойчивых названий вроде «пластик из рожкового дерева» точнее сказать, что компоненты рожкового дерева являются одними из перспективных исходных материалов в исследованиях биоматериалов.
Возможности для Турции
Тот факт, что исследования плёнки LBG, ксантана-LBG и порошка PVA-carob, упомянутые выше, были проведены турецкими исследователями, свидетельствует о внутренней накопленности в этой области. В заявлении министерства от 2020 года было указано, что спрос на заводы, перерабатывающие рожковую печь, вырос; увеличение мощностей по переработке означает больше побочных продуктов, а значит, больше возможностей для использования раковины, целлюлозы и волокна.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли сделать пластик из кэроба?
В лаборатории были получены съедобные пленки из гаммы рожкового дерева, крахмал из фруктового порошка и биокомпозиты на основе ПВА. Однако эти применения находятся на стадии исследований; пока рано говорить о распространённых коммерческих пластиковых изделиях на основе кэроба.
Где используется гамма кэроба как материал?
Помимо пищевых продуктов, он используется в клеях и покрытиях; в настоящее время его изучают на предмет съедобных и биоразлагаемых пленок путём комбинирования с другими полисахаридами, такими как пластификаторы или ксанантаны.
Во что можно превратить побочные продукты рожкового дерева?
Его оценка изучается в таких областях, как сахарная платформа для биотоплива, почвенные добавки и гидрогели для устойчивого сельского хозяйства.
Какова доля патентов в исследованиях кэроба?
Согласно обзору 2024 года, 54 процента публикаций по кэробу связаны с технологическими и биотехнологическими приложениями; 35 процентов из них — это патентные регистрации.
Сырье будущего с Carob Türkiye
Рожковый кэроб — это растение, которое даёт надежду на новые материалы и устойчивые технологии, выходящие за рамки традиционного пищевого использования. Реализация этого потенциала возможна при регулярном, отслеживаемом и качественном поставке сырья.
Как Carob Türkiye, мы поставляем рожковые фрукты, крошки, муку/порошок, семена и экстракты. Для ваших потребностей в сырьевых материалах для научно-исследовательских проектов и промышленных применений Наши продукты страница, для сырья для широкого производства Рожковое семя Вы можете посетить нашу страницу. Для ваших оптовых и экспортных запросов Связаться сейчас Вы можете связаться с нами на нашей странице.
Внутренние ресурсы
Агентство Anadolu / Habertürk, «Министерство сельского хозяйства и лесного хозяйства объявляло инвестиции в производство рожкового дерева», 11 декабря 2020 года. Хабертурк.
com/ СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО — и- лес- Служение- Рожковый- производство... Экономическая газета, «Фестиваль урожая рожкового кёгка в Аланье», 9 сентября 2025 года. эконом-газета.
com/ Города/ В Аланье — Рожковый- Урожай- s… Айдынлы, М., Тутас, М., Боздемир, О. А., «Механические и светопропускающие свойства съедобных пленок на основе камеди саранчи», Turkish Journal of Chemistry, 28(2), 163–171, 2004. Avesis.
Средиземноморье. Эду. en/ ПУБЛИКАЦИЯ/ E2710250- 24f6- 4bf8- A7A4- 5a3d4... Курт, А., Токер, О. С., Тёрнюк, Ф., «Влияние синергетического взаимодействия ксантана и саранчи на характеристики биоразлагаемой съедобной пленки», International Journal of Biological Macromolecules, 102, 1035–1044, 2017. DOI.
org/ 10. 1016/ j. IJBIOMAC. 2017. 04. 081 Мутлу, Б., Эроглу, М., «Включение порошка рожкового стручка на биокомпозитную гидрогельную пленку на основе поливинилового спирта», Journal of Polymer Research, 32(10), 2025. DOI.
org/ 10. 1007/ S10965- 025- 04590- y Зарубежные источники
Мартинс-Лусан, М.А., Коррея, П.Дж., Романо, А., «Рожковый дерево: средиземноморский ресурс для будущего», Plants, 13(9), 1188, 2024. DOI.
org/ 10. 3390/ растения13091188 USDA ARS GRIN-Global, «Ceratonia siliqua» (экономическое использование). NPGSTEST.
арс- Улыбка. gov/ gringlobal/ Таксон/ Taxonomydetail?id=... Jardin Botanique Val Rahmeh (MNHN), «Ceratonia siliqua – рожок». jardinbotaniquevalrahmehmenton.
fr/ это/ узел/ 3952 Эндрюс, Р., «Чёрное золото Кипра», Hampshire Mills Group Newsletter 123, 2018. Хэмпширские миллы.
org/ Информационные бюллетени/ 123%20Зима%2018%20Новости... История Лимассола, «Смена рожковой мельницы в центре Лимассола с тех пор до настоящего времени», Всё о Лимассоле. Всё из-за Лимассола.
com/ en/ Это- Изменение- из- рожк- мельница- в... Это- c… Геммур, Х., Кхеффаш, Д., Кхиер, Н., «Устойчивые биопластики на основе крахмала, усиленные наполнительом рожковой кэроб: оценка характеристик и биоразлагаемости», International Journal of Polymer Analysis and Characterization, 2024. DOI.
org/ 10. 1080/ 1023666X. 2024. 2377648 Инфурна, Г., Ботта, Л., Манискалко, М., Моричи, Э., Капуто, Г., Марулло, С., Д'Анна, Ф., Динчева, Н. Т., «Частицы биоугля, полученные из сельскохозяйственных рожковых отходов, в качестве подходящего наполнителя для устойчивых биокомпозитных формул», Polymers, 14(15), 2022. DOI.
org/ 10. 3390/ polym14153075 Ouahioune, L. A., Wrona, M., Becerril, R., Salafranca, J., Nerín, C., Djenane, D., "Ceratonia siliqua L. сухой корм, семена и листья как источник летучих биоактивных соединений для антиоксидантной пищевой биоупаковки", Food Packaging and Life Life, 31, 100764, 2022. DOI.
org/ 10. 1016/ j. FPSL. 2021. 100764 Goulas, V., Hadjivasileiou, L., Primikyri, A., Michael, C., Botsaris, G., Tzakos, A. G., Gerothanassis, I. P., «Валоризация остатков рожковых плодов для приготовления новых бифункциональных полифенольных покрытий для пищевой упаковки», Molecules, 24(17), 3162, 2019. DOI.
Научные ресурсыorg/ 10. 3390/ молекулы24173162
