التقدم البحثي في ​​مجال الأغشية الغذائية المصنوعة من السليلوز

1. يُمرر السليلوز عبر D-جلوكوبيرانوز β-، وهو بوليمر خطي يتكون من روابط جليكوسيدية 1،4. غشاء السليلوز نفسه شديد التبلور ولا يمكن جلتنته في الماء أو تشكيله إلى غشاء، لذا يجب تعديله كيميائيًا. تمنحه مجموعات الهيدروكسيل الحرة في المواضع C-2 وC-3 وC-6 نشاطًا كيميائيًا، ويمكنه الخضوع لتفاعلات الأكسدة، والأسترة، والتطعيم البوليمري. يمكن تحسين ذوبانية السليلوز المُعدَّل، كما يتميز بأداء جيد في تكوين الأغشية.
٢. في عام ١٩٠٨، حضّر الكيميائي السويسري جاك براندنبرغ أول غشاء من السليلوز، السيلوفان، الذي كان رائدًا في تطوير مواد التغليف الشفافة الحديثة. ومنذ ثمانينيات القرن العشرين، بدأ الباحثون بدراسة السليلوز المُعدَّل لاستخدامه كأغشية وطلاءات صالحة للأكل. غشاء السليلوز المُعدَّل هو مادة غشائية مصنوعة من مشتقات السليلوز بعد تعديله كيميائيًا. يتميز هذا النوع من الأغشية بقوة شد عالية، ومرونة، وشفافية، ومقاومة للزيوت، كما أنه عديم الرائحة والطعم، ومقاوم للماء والأكسجين بدرجة متوسطة.
٣. يُستخدم كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) في الأطعمة المقلية، مثل البطاطس المقلية، لتقليل امتصاص الدهون. ويكون تأثيره أفضل عند استخدامه مع كلوريد الكالسيوم. يُستخدم هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) وميثيل السليلوز (MC) على نطاق واسع في الأطعمة المعالجة حراريًا، وخاصةً في الأطعمة المقلية، نظرًا لكونهما مواد هلامية حرارية. في أفريقيا، يُستخدم كل من MC وHPMC وبروتين الذرة والأميلوز لحجب الزيت الصالح للأكل في الأطعمة المصنوعة من عجينة الفاصوليا الحمراء المقلية، وذلك عن طريق رشّ هذه المحاليل أو غمس كرات الفاصوليا الحمراء بها لتحضير أغشية صالحة للأكل. يُعد غشاء MC المغموس الأكثر فعالية في منع امتصاص الدهون، حيث يُمكنه تقليل امتصاص الزيت بنسبة ٤٩٪. وبشكل عام، تُظهر العينات المغموسة امتصاصًا أقل للزيت مقارنةً بالعينات المرشوشة.
4. MCيُستخدم كل من هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) وهيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) في عينات النشا مثل كرات البطاطس، والعجين، ورقائق البطاطس، لتحسين أداء الحاجز، وعادةً ما يتم ذلك عن طريق الرش. تُظهر الأبحاث أن هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) يتمتع بأفضل أداء في منع الرطوبة والزيت. وتعود قدرته على الاحتفاظ بالماء بشكل أساسي إلى انخفاض محبته للماء. ومن خلال المجهر، يمكن ملاحظة أن غشاء هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) يتمتع بالتصاق جيد بالأطعمة المقلية. وقد أظهرت الدراسات أن طلاء هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) المرشوش على كرات الدجاج يتمتع بقدرة جيدة على الاحتفاظ بالماء ويمكنه تقليل محتوى الزيت بشكل ملحوظ أثناء القلي. يمكن زيادة محتوى الماء في العينة النهائية بنسبة 16.4%، ويمكن تقليل محتوى الزيت السطحي بنسبة 17.9%، ويمكن تقليل محتوى الزيت الداخلي بنسبة 33.7%. يرتبط أداء حاجز الزيت بأداء الهلام الحراري لـهيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC)في المرحلة الأولى من تكوّن الهلام، تزداد اللزوجة بسرعة، ويحدث الترابط بين الجزيئات بسرعة، ويتجمد المحلول عند درجة حرارة تتراوح بين 50 و90 درجة مئوية. تمنع طبقة الهلام انتقال الماء والزيت أثناء القلي. إضافة الهلام المائي إلى الطبقة الخارجية لشرائح الدجاج المقلية المغموسة في فتات الخبز يقلل من متاعب عملية التحضير، ويقلل بشكل ملحوظ من امتصاص صدر الدجاج للزيت، ويحافظ على الخصائص الحسية الفريدة للعينة.
5. على الرغم من أن هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز (HPMC) مادة مثالية للأغشية الغذائية، لما تتمتع به من خصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة عالية لبخار الماء، إلا أن حصتها السوقية محدودة. هناك عاملان يحدّان من استخدامها: أولهما، أنها مادة هلامية حرارية، أي مادة صلبة لزجة مرنة تتشكل عند درجات حرارة عالية، ولكنها تبقى في محلول ذي لزوجة منخفضة جدًا عند درجة حرارة الغرفة. ونتيجة لذلك، يجب تسخين المادة وتجفيفها مسبقًا عند درجة حرارة عالية أثناء عملية التحضير. وإلا، فإنه أثناء عملية الطلاء أو الرش أو الغمس، يسهل انسياب المحلول، مما يؤدي إلى تكوين أغشية غير متجانسة، ويؤثر سلبًا على أداء الأغشية الغذائية. إضافة إلى ذلك، تتطلب هذه العملية الحفاظ على درجة حرارة ورشة الإنتاج بأكملها فوق 70 درجة مئوية، مما يؤدي إلى هدر كمية كبيرة من الحرارة. لذلك، من الضروري خفض درجة تجمدها أو زيادة لزوجتها عند درجات الحرارة المنخفضة. ثانيًا، أنها باهظة الثمن، حيث تبلغ تكلفتها حوالي 100000 يوان/طن.