Published March 31, 2023
| Version v1
Publication
Open
Vegetable lignocellulosic residues and chitosan as valuable resources in the superabsorbent bio-aerogels development for food conservation
Creators
- 1. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales
- 2. National University of Mar del Plata
- 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Abstract Superabsorbent bio-aerogels were developed from TEMPO-oxidized cellulose nanofibers (isolated from vegetables lignocellulosic residues) and two different commercial chitosan reactants (low and high molecular weight) by polyelectrolyte complex formation at room temperature. Three different thickness values were considered, and two different aging times were employed, thus leading to twelve different bio-aerogels samples. Remarkably, no crosslink agents nor organic solvents were used. All the developed materials were characterized and deeply studied. The bio-aerogels components were strongly interacting through hydrogen bonding, leading to highly porous and stable materials able to absorb high amounts of water and soybean oil. Then, the specific tests to visualize the material's potential use as food absorbent pads showed: i) they were able to absorb simulated food exudates under a specific pressure in higher quantities (≈ 4000%) than some commercial pads (≈ 1600%); ii) the materials have low to moderate antibacterial activities exposing better reduction effectiveness for Listeria monocytogenes than for Salmonella typhimurium ; and iii) the antioxidant properties were in general low. In the light of all the results achieved, the bio-aerogels prepared from H-CH with an aging time of 24 h and whose thickness was around 2.1 mm (H-10g-24) were selected as the most appropriate for the desired application.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم تطوير الهلاميات الهوائية الحيوية فائقة الامتصاص من ألياف السليلوز النانوية المؤكسدة TEMPO (المعزولة عن بقايا الخضروات السليلوزية) واثنين من متفاعلات الكيتوزان التجارية المختلفة (الوزن الجزيئي المنخفض والعالي) بواسطة تكوين مركب البولي إلكتروليت في درجة حرارة الغرفة. تم النظر في ثلاث قيم مختلفة للسمك، وتم استخدام زمنين مختلفين للشيخوخة، مما أدى إلى اثني عشر عينة مختلفة من الهلاميات الهوائية الحيوية. ومن اللافت للنظر أنه لم يتم استخدام أي عوامل ربط تشابكي أو مذيبات عضوية. تم تمييز جميع المواد المطورة ودراستها بعمق. كانت مكونات الهلاميات الهوائية الحيوية تتفاعل بقوة من خلال الترابط الهيدروجيني، مما أدى إلى مواد عالية المسامية ومستقرة قادرة على امتصاص كميات عالية من الماء وزيت فول الصويا. بعد ذلك، أظهرت الاختبارات المحددة لتصور الاستخدام المحتمل للمادة كمنصات ماصة للأغذية: 1) أنها كانت قادرة على امتصاص الإفرازات الغذائية المحاكية تحت ضغط محدد بكميات أعلى (≈ 4000 ٪) من بعض الفوط التجارية (≈ 1600 ٪) ؛ 2) تحتوي المواد على أنشطة مضادة للبكتيريا منخفضة إلى معتدلة تكشف عن فعالية تقليل أفضل لمولدات الليستريا أحادية الخلية مقارنة بالسالمونيلا التيفيموريوم ؛ و 3) كانت خصائص مضادات الأكسدة منخفضة بشكل عام. في ضوء جميع النتائج المحققة، تم اختيار الهلاميات الهوائية الحيوية المحضرة من H - CH بوقت تقادم 24 ساعة والتي كان سمكها حوالي 2.1 مم (H -10g -24) على أنها الأنسب للتطبيق المطلوب.Translated Description (French)
Résumé Des bio-aérogels superabsorbants ont été développés à partir de nanofibres de cellulose oxydées par TEMPO (isolées à partir de résidus lignocellulosiques de légumes) et de deux réactifs de chitosane commerciaux différents (faible et haut poids moléculaire) par formation de complexes polyélectrolytiques à température ambiante. Trois valeurs d'épaisseur différentes ont été considérées, et deux temps de vieillissement différents ont été utilisés, conduisant ainsi à douze échantillons de bio-aérogels différents. De manière remarquable, aucun agent de réticulation ni solvant organique n'a été utilisé. Tous les matériaux développés ont été caractérisés et étudiés en profondeur. Les composants des bio-aérogels interagissaient fortement par liaison hydrogène, conduisant à des matériaux hautement poreux et stables capables d'absorber de grandes quantités d'eau et d'huile de soja. Ensuite, les tests spécifiques pour visualiser l'utilisation potentielle du matériau en tant que tampons absorbants alimentaires ont montré : i) qu'ils étaient capables d'absorber des exsudats alimentaires simulés sous une pression spécifique en quantités plus élevées (≈ 4000%) que certains tampons commerciaux (≈ 1600%) ; ii) que les matériaux avaient des activités antibactériennes faibles à modérées exposant une meilleure efficacité de réduction pour Listeria monocytogenes que pour Salmonella typhimurium ; et iii) que les propriétés antioxydantes étaient en général faibles. Au vu de tous les résultats obtenus, les bio-aérogels préparés à partir de H-CH avec un temps de vieillissement de 24 h et dont l'épaisseur était d'environ 2,1 mm (H-10g-24) ont été sélectionnés comme les plus appropriés pour l'application souhaitée.Translated Description (Spanish)
Resumen Los bioaerogeles superabsorbentes se desarrollaron a partir de nanofibras de celulosa oxidada con TEMPO (aisladas de residuos lignocelulósicos de vegetales) y dos reactivos de quitosano comerciales diferentes (de bajo y alto peso molecular) mediante la formación de complejos de polielectrolitos a temperatura ambiente. Se consideraron tres valores de espesor diferentes y se emplearon dos tiempos de envejecimiento diferentes, lo que condujo a doce muestras de bioaerogeles diferentes. Sorprendentemente, no se utilizaron agentes de reticulación ni disolventes orgánicos. Todos los materiales desarrollados fueron caracterizados y profundamente estudiados. Los componentes de los bioaerogeles interactuaron fuertemente a través de enlaces de hidrógeno, lo que dio lugar a materiales altamente porosos y estables capaces de absorber grandes cantidades de agua y aceite de soja. Luego, las pruebas específicas para visualizar el uso potencial del material como almohadillas absorbentes de alimentos mostraron: i) pudieron absorber exudados de alimentos simulados bajo una presión específica en cantidades más altas (≈ 4000%) que algunas almohadillas comerciales (≈ 1600%); ii) los materiales tienen actividades antibacterianas bajas a moderadas que exponen una mejor efectividad de reducción para Listeria monocytogenes que para Salmonella typhimurium ; y iii) las propiedades antioxidantes fueron en general bajas. A la luz de todos los resultados obtenidos, se seleccionaron los bioaerogeles preparados a partir de H-CH con un tiempo de envejecimiento de 24 h y cuyo espesor rondaba los 2,1 mm (H-10g-24) como los más adecuados para la aplicación deseada.Files
latest.pdf.pdf
Files
(2.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b4b4dcdd23a4ae3eed519e02fcc6eb3f
|
2.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- بقايا السليلوز النباتي والكيتوزان كموارد قيمة في تطوير الهلاميات الهوائية الحيوية فائقة الامتصاص لحفظ الأغذية
- Translated title (French)
- Les résidus lignocellulosiques végétaux et le chitosane en tant que ressources précieuses dans le développement des bio-aérogels superabsorbants pour la conservation des aliments
- Translated title (Spanish)
- Residuos lignocelulósicos vegetales y quitosano como recursos valiosos en el desarrollo de bioaerogeles superabsorbentes para la conservación de alimentos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4361864122
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-2740851/v1
References
- https://openalex.org/W1572185381
- https://openalex.org/W1945098904
- https://openalex.org/W1980051923
- https://openalex.org/W1981774615
- https://openalex.org/W1984232287
- https://openalex.org/W2018322964
- https://openalex.org/W2030495063
- https://openalex.org/W2043408078
- https://openalex.org/W2044103417
- https://openalex.org/W2044622137
- https://openalex.org/W2044946010
- https://openalex.org/W2052850753
- https://openalex.org/W2053928920
- https://openalex.org/W2065853716
- https://openalex.org/W2074951535
- https://openalex.org/W2090348075
- https://openalex.org/W2290387279
- https://openalex.org/W2618834440
- https://openalex.org/W2800894995
- https://openalex.org/W2807363434
- https://openalex.org/W2888657411
- https://openalex.org/W2917942227
- https://openalex.org/W2944246908
- https://openalex.org/W2950938723
- https://openalex.org/W2951623127
- https://openalex.org/W2953242565
- https://openalex.org/W2970581832
- https://openalex.org/W2985804513
- https://openalex.org/W2999317217
- https://openalex.org/W3012460681
- https://openalex.org/W3047469539
- https://openalex.org/W3118791931
- https://openalex.org/W3132060285
- https://openalex.org/W3132524088
- https://openalex.org/W3133991083
- https://openalex.org/W3157027538
- https://openalex.org/W3157629659
- https://openalex.org/W3173828813
- https://openalex.org/W3178155291
- https://openalex.org/W3197514009
- https://openalex.org/W3209461155
- https://openalex.org/W4210270407
- https://openalex.org/W4212944864
- https://openalex.org/W4213145365
- https://openalex.org/W4214519734
- https://openalex.org/W4308152755