Opakowanie musi zachować trwałość podczas przechowywania żywności, ale po użyciu nie powinno pozostawać trwałym obciążeniem dla środowiska. W Bio4Pak pojawia się jeszcze jedno wyzwanie, czyli nadanie materiałowi zdolności do zwalczania wybranych bakterii chorobotwórczych, które mogą być obecne w żywności. Badacze z międzynarodowego konsorcjum koordynowanego przez Uniwersytet Łódzki szukają rozwiązania, łącząc biodegradowalne tworzywa pochodzenia mikrobiologicznego z bakteriofagami. Rozwój takiej technologii wymaga jednak nie tylko rozwiązania problemów badawczych, lecz także podejmowania kolejnych decyzji dotyczących zakresu badań, sposobu oceny ich wyników oraz momentu, w którym do dalszych prac powinien zostać włączony partner przemysłowy.
Mniej odpadów, ale nie kosztem żywności
Ochrona produktu, ułatwienie transportu i przekazanie informacji konsumentowi pozostają podstawowymi zadaniami opakowania. Rosnące wymagania środowiskowe nie zastępują tych funkcji. Trzeba je spełnić, nie pogarszając ochrony zawartości.
Taki kierunek wyznacza również unijne rozporządzenie w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych, znane jako PPWR, stosowane od 12 sierpnia 2026 r. Jego wymagania, wprowadzane stopniowo, dotyczą między innymi ograniczania ilości odpadów, ponownego użycia opakowań i ich przydatności do recyklingu. Dla producentów oznacza to konieczność uwzględniania sposobu zagospodarowania opakowania już podczas jego projektowania.
W debacie o przyszłości opakowań nie można jednak tracić z pola widzenia samej żywności. Według danych Eurostatu w 2023 r. w Unii Europejskiej powstało ponad 58 mln ton odpadów żywnościowych. Straty te mają wiele przyczyn i pojawiają się na różnych etapach łańcucha żywnościowego, od produkcji i przechowywania po sprzedaż i gospodarstwa domowe. Opakowanie nie wyeliminuje tego problemu, ale właściwie zaprojektowane może ograniczać część strat, przede wszystkim przez lepszą ochronę produktu i wydłużenie okresu jego przydatności do spożycia.
Dlatego samo mniejsze zużycie materiału nie wystarcza do akceptacji nowego rozwiązania. Jeżeli cieńsza folia lub inne tworzywo gorzej chroniłyby produkt, oszczędność surowca należałoby zestawić z ryzykiem większych strat żywności. Przedmiotem oceny powinno być opakowanie wraz z jego zawartością, a nie sam materiał.
Ochrona przed bakteriami wymaga dodatkowych rozwiązań
Ograniczanie strat żywności i zapewnienie jej bezpieczeństwa to zadania powiązane, lecz nie tożsame. Podobnie zwalczanie bakterii odpowiedzialnych za psucie produktu nie oznacza automatycznie ochrony przed drobnoustrojami chorobotwórczymi.
O znaczeniu tego drugiego problemu świadczą dane Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności oraz Europejskiego Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób. W 2024 r. w UE zgłoszono 79 703 przypadki salmonellozy u ludzi. Była ona drugą, po kampylobakteriozie, najczęściej zgłaszaną chorobą odzwierzęcą.
Opakowanie o działaniu przeciwbakteryjnym może stanowić dodatkową barierę ograniczającą ryzyko mikrobiologiczne, ale nie zastąpi zasad higieny produkcji, kontroli jakości ani właściwych warunków przechowywania. Rozwiązania rozwijane w Bio4Pak mają uzupełniać istniejące środki ochrony żywności, wspierając ograniczanie obecności wybranych bakterii chorobotwórczych.
Fot. Agencja marketingowa Wykreowani
Bakteriofagi w materiale opakowaniowym
Bio4Pak jest realizowany w ramach programu Horyzont Europa, z finansowaniem instrumentu EIC Pathfinder Challenges. Celem projektu jest opracowanie opakowań z materiałów biopochodnych i biodegradowalnych, którym bakteriofagi mają nadać dodatkową funkcję przeciwbakteryjną.
Bakteriofagi, w skrócie fagi, to wirusy zakażające bakterie. Ich swoistość pozwala dobierać je do bakterii, które mają być zwalczane. W projekcie chodzi jednak o coś więcej niż samo umieszczenie fagów w opakowaniu. Rozwijany system uwalniania fagów ma kontrolować ich uwalnianie: uruchamiać je tylko w odpowiedzi na sygnały pochodzące od docelowych bakterii. Głównym modelem badawczym projektu jest wykorzystanie bakteriofagów atakujących bakterie z rodzaju Salmonella i zastosowanie ich do wytwarzania opakowań do przechowywania świeżego mięsa drobiowego.
Badania obejmują dwa rodzaje opakowań: opakowania foliowe oraz opakowania w formie tacki na żywność. W obu przypadkach trzeba pogodzić wymagania stawiane materiałowi z warunkami niezbędnymi do zachowania aktywności fagów. O przydatności rozwiązania będzie decydować działanie obu tych elementów po ich połączeniu.
Projekt ma doprowadzić technologię do czwartego poziomu gotowości technologicznej, czyli TRL 4. Oznacza to potwierdzenie jej działania w warunkach laboratoryjnych, a nie gotowość do produkcji przemysłowej czy dopuszczenie gotowego opakowania do obrotu. Wyniki mają stworzyć podstawę do decyzji o dalszym rozwoju, a kolejne etapy prac mogłyby uzyskać wsparcie, także finansowe, w ramach instrumentów oferowanych przez Europejską Radę ds. Innowacji (EIC).
Co trzeba sprawdzić poza skutecznością?
Nawet skuteczne zwalczanie bakterii nie przesądzi o przydatności opakowania. Trzeba jeszcze ustalić, czy sposób jego wytwarzania nie pozbawia fagów aktywności, jak długo zachowują one swoje właściwości i czy działają w warunkach przechowywania żywności. Równie istotne jest to, czy dodanie składnika biologicznego nie pogarsza właściwości samego materiału.
Folia musi nadawać się do formowania i zamykania opakowania, a tacka zachowywać odpowiednią wytrzymałość. Oba materiały powinny zapewniać właściwą ochronę zawartości, także pod względem przenikania gazów i pary wodnej. Nie można więc oceniać części biologicznej w oderwaniu od materiałowej.
Osobnej oceny wymaga bezpieczeństwo kontaktu z żywnością. Badania migracji pozwalają ustalić, jakie składniki materiału mogą przechodzić do produktu i w jakich ilościach. Biologiczne pochodzenie surowca nie zwalnia z takiej oceny, ponieważ każde opakowanie musi spełniać wymagania bezpieczeństwa właściwe dla jego składu i przeznaczenia.
Podobnej ostrożności wymaga biodegradowalność. Nie oznacza ona, że materiał rozłoży się szybko i bezpiecznie w każdych warunkach. Trzeba określić środowisko, czas i przebieg rozkładu, a następnie rozważyć, czy zużyte opakowanie rzeczywiście trafi do odpowiedniego sposobu zagospodarowania. Korzyści środowiskowe wymagają oceny całego cyklu życia, od pozyskania surowców po postępowanie z odpadem.
Z tego powodu zakres Bio4Pak obejmuje zarówno rozwój materiałów i prototypów, jak i badania ich działania podczas przechowywania, bezpieczeństwa, biodegradowalności oraz wpływu na środowisko. Poszczególne wyniki mogą prowadzić do zmiany pierwotnej koncepcji. W badaniach nad nową technologią korekta projektu jest często niezbędna, by usunąć ograniczenia ujawnione dopiero po połączeniu jego elementów.
Badania potrzebują współpracy i ciągłości
W takim przedsięwzięciu jak Bio4Pak mikrobiolog nie może pracować niezależnie od inżyniera materiałowego, a oceny środowiskowej nie da się odłożyć do chwili powstania prototypu. Zmiana składu materiału może wpłynąć na aktywność fagów, sposób przetwarzania albo późniejszy rozkład opakowania, a decyzje podejmowane w jednej części projektu mają konsekwencje dla pozostałych.
Bio4Pak łączy zatem mikrobiologię, biotechnologię, chemię i inżynierię materiałową. Międzynarodowe konsorcjum pozwala prowadzić te prace wspólnie, zamiast dopiero na końcu próbować połączyć wyniki uzyskane przez poszczególne zespoły.
Finansowanie z EIC Pathfinder służy właśnie badaniom nad technologiami na wczesnym etapie rozwoju, o dużej ambicji naukowej i znacznym ryzyku niepowodzenia. Nie można wymagać od nich pewności wyniku właściwej dla dopracowanego procesu produkcyjnego. Można natomiast wymagać dobrze postawionych pytań, rzetelnych metod i jasnych kryteriów oceny.
Z perspektywy europejskiej polityki badawczej równie istotne jest to, co nastąpi po zakończeniu takiego projektu. Potwierdzenie działania w laboratorium nie usuwa potrzeby dalszych badań, prób produkcyjnych i oceny kosztów. Obiecujący wynik powinien mieć szansę na kontynuację, ale nie oznacza to finansowania każdej koncepcji aż do wdrożenia. Potrzebne są kolejne etapy, na których można rozstrzygnąć, czy warto rozwijać technologię, czy należy ją zmienić, czy też z niej zrezygnować.
Wymagania prawa i przemysłu trzeba poznać wcześniej
W przypadku opakowania zawierającego aktywny składnik biologiczny wymagania prawne nie są wyłącznie sprawą dokumentacji przygotowywanej przed sprzedażą. Dotyczą samej konstrukcji rozwiązania: jego składu, kontaktu z żywnością, uwalniania składników i przewidywanego zastosowania. Unijne przepisy przewidują odrębne wymagania dla materiałów aktywnych, oprócz ogólnych zasad bezpieczeństwa materiałów do kontaktu z żywnością.
Już podczas planowania badań należy zatem ustalić, jakie dane będą potrzebne do przyszłej oceny produktu. Wczesna konsultacja ze specjalistami od regulacji może pomóc właściwie dobrać badania i uniknąć sytuacji, w której po kilku latach pracy brakuje informacji niezbędnych do dalszego postępowania. Nie jest to obietnica uzyskania zgody na wprowadzenie produktu do obrotu, lecz sposób na ograniczenie niepewności.
Podobnie należy traktować współpracę z przemysłem, gdzie producent opakowań będzie pytał o możliwość przetwarzania materiału, powtarzalność jego właściwości i koszt wytwarzania. Producenta żywności będzie z kolei interesować zgodność z procesem pakowania, warunkami przechowywania i wymaganiami jakościowymi. Te pytania powinny wpływać na kierunek badań, zanim zespół przywiąże się do jednego rozwiązania. Na wczesnym etapie nie trzeba znać wszystkich odpowiedzi, ale trzeba wiedzieć, czego przyszłe zastosowanie będzie wymagało.
Europejska innowacyjność w praktyce
Bio4Pak może być dobrym przykładem do rozmowy o tym, jak powinna wyglądać współpraca nauki, przemysłu i instytucji publicznych przy rozwijaniu nowych technologii. Zamiast poprzestawać na ogólnym postulacie wspierania innowacji, warto pytać, na jakich etapach potrzebne jest dalsze finansowanie, według jakich kryteriów oceniać postęp prac i kiedy do procesu rozwoju technologii powinni włączać się przyszli producenci.
Przykład naszego opakowania pokazuje również, dlaczego polityki środowiskowej, bezpieczeństwa żywności i rozwoju przemysłu nie warto rozpatrywać osobno. Nowy materiał będzie musiał spełnić wymagania wszystkich tych obszarów jednocześnie. Sama nowość naukowa nie uzasadni jego zastosowania, podobnie jak korzyść środowiskowa nie zwolni z wykazania bezpieczeństwa.
Gotowość do finansowania ryzykownych badań nie wymaga więc łagodniejszych kryteriów wobec przyszłych produktów. Wymaga natomiast ciągłości prac i zgody na to, że o losie pomysłu rozstrzygną wyniki badań, a nie siła towarzyszącej mu obietnicy. Tego połączenia Europa potrzebuje: odwagi w poszukiwaniu nowych rozwiązań i rzetelności w ocenie tego, co rzeczywiście udało się osiągnąć.
O projekcie
Bio4Pak jest projektem badawczo-innowacyjnym koordynowanym przez Uniwersytet Łódzki, realizowanym od 1 października 2025 r. do 30 września 2029 r. Otrzymał finansowanie Unii Europejskiej w ramach programu Horyzont Europa, instrumentu EIC Pathfinder Challenges, na podstawie umowy grantowej nr 101223372. Treść niniejszego artykułu odzwierciedla wyłącznie poglądy autorki i pozostaje jej wyłączną odpowiedzialnością. Nie może być uznawana za odzwierciedlenie stanowiska Komisji Europejskiej, Europejskiej Rady ds. Innowacji (EIC), Europejskiej Rady ds. Innowacji i Agencji Wykonawczej ds. MŚP (EISMEA) ani żadnego innego organu Unii Europejskiej. Komisja Europejska i EISMEA nie ponoszą odpowiedzialności za sposób wykorzystania informacji zawartych w artykule.
autorzy: Dr Karolina Rudnicka, prof. UŁ i dr hab. Przemysław Płociński, prof. UŁ, Katedra Immunologii i Biologii Infekcyjnej, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego
Fotografia główna: Agencja marketingowa Wykreowani
