Effects of glycerol and sorbitol on optical, mechanical, and gas barrier properties of potato peel-based films

Abstract

Potato peel is a by-product of potato-based food production and seen as a zero- or negative-value waste of which millions of tons are produced every year. Previous studies showed that potato peel is a potential material for film development when plasticized with 10% to 50% glycerol (w/w potato peel). To further investigate potato peel as a film-forming material, potato peel-based films containing the plasticizer sorbitol were prepared and investigated on their physicochemical properties in addition to films containing glycerol. Due to sufficient producibility and handling of casted films in preliminary trials, potato peel-based films containing 50%, 60%, or 70% glycerol (w/w potato peel) and films containing 90%, 100%, or 110% sorbitol (w/w potato peel) were prepared in this study. Generally, with increasing plasticizer concentration, water vapor and oxygen permeability of the films increased. Films containing glycerol showed higher water vapor and oxygen permeabilities than films containing sorbitol. Young’s modulus, tensile strength, and elongation at break decreased with increasing sorbitol concentration, whereas no significant effect of plasticizer content on elongation at break was shown in films containing glycerol. Due to crystallization of films containing sorbitol as a plasticizer, potato peel-based films containing 50% glycerol (w/w) were identified as the most promising films, characterized by a water vapor transmission rate of 268 g 100 mu m m(-2)d(-1)and an oxygen permeability of 4 cm(3)100 mu m m(-2)d(-1)bar(-1). Therefore, potato peel-based cast films in this study showed comparable tensile properties with those of potato starch-based films, comparable water vapor barrier with those of whey protein-based films, and comparable oxygen barrier with those of polyamide films.

TSC Opinion

L’utilisation des déchets de l’agriculture, ou plus généralement de l’agroalimentaire, est une approche qui est étudiée par de nombreux groupes de recherche afin de fabriquer des matériaux écoconçus à base de ressources naturelles. En effet, la consommation de pommes de terre dans de nombreux pays de la planète est très élevée, elle génère deux types de déchets : les tiges et les feuilles qui sont en général utilisées en amendement organique après compostage et les pelures lors de leur préparation culinaire. Ces dernières contiennent de la cellulose et de l’amidon qui sont deux composants permettant de fabriquer des polymères utilisables dans les plastiques, en particulier pour les films d’emballage. Les auteurs montrent ici qu’en mélangeant ces matières avec un plastifiant comme le glycérol ou le sorbitol, qui sont d’origine naturelle, les propriétés des films fabriqués sont très proches de celles des polyamides d’origine pétrochimique ou des films fabriqués à partir de protéines. Au-delà de cette réalisation technique, reste à organiser la collecte et le traitement des pelures de pommes de terre afin que l’empreinte écologique, en particulier les émissions de gaz à effet de serre, ne soit pas préjudiciables aux produits finaux. Nous soulignons ici que le fait d’avoir des matières premières d’origine naturelle n’implique pas que ces polymères soient biodégradables facilement dans la nature. Cette propriété n’a pas été investiguée dans cette étude. De même, la recyclabilité de ces films n’a pas été envisagée non plus. Cette piste technique est donc intéressante mais nécessite des études complémentaires pour vraiment l’intégrer dans une démarche d’économie circulaire.