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Comparative evaluation of PLA and rPET as packaging materials for sunflower oil
a storage study
Bianca Neiber
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Marc Pignitter
DOI
10.25365/thesis.82069
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21994.96479.395822-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Pflanzliche Öle sind ein wesentlicher Bestandteil der menschlichen Ernährung und werden häufig in Kunststoffverpackungen wie Polyethylenterephthalat (PET) abgefüllt. Die weitverbreitete Verwendung von PET trägt jedoch erheblich zur Entstehung von Kunststoffabfällen bei, wodurch das Interesse an nachhaltigeren Verpackungsalternativen stetig zunimmt. Polymilchsäure (PLA), ein biologisch abbaubares Polymer aus nachwachsenden Rohstoffen, hat aufgrund seiner geringeren Abhängigkeit von fossilen Ressourcen und seiner geringeren Umweltbelastung als potenzieller Ersatz für konventionelle erdölbasierte Verpackungsmaterialien zunehmend an Bedeutung gewonnen. Ziel dieser Masterarbeit war die Untersuchung der Eignung von PLA-Flaschen zur haushaltsüblichen Lagerung von Sonnenblumenöl im Vergleich zu Flaschen aus recyceltem PET (rPET) über einen Zeitraum von zwölf Monaten. Hierzu wurden Sonnenblumenölproben, die in verschlossenen und unverschlossenen PLA- sowie rPET-Flaschen gelagert wurden, nach einem Tag sowie nach sechs, neun und zwölf Monaten analysiert. Die oxidative Stabilität wurde mittels Rancimat-Test bestimmt, während die Bildung primärer und sekundärer Oxidationsprodukte durch die Peroxidzahlbestimmung und GC-MS untersucht wurde. Darüber hinaus wurden die Konzentrationen von α-Tocopherol und γ-Tocopherol mittels HPLC-UV bestimmt, um mögliche Veränderungen der Ölqualität zu erfassen. Potenziell aus PLA migrierende Verbindungen wurden mittels UHPLC-Q-TOF-MS analysiert. Ergänzend wurden mögliche PLA- oder rPET-Partikel im Öl mithilfe der Raman-Mikroskopie untersucht. Die erhobenen Daten ermöglichten eine eindeutige Bewertung der Eignung von PLA als Alternative zu rPET für die haushaltsübliche Lagerung von Sonnenblumenöl. Die Tocopherol-Konzentrationen blieben während der gesamten Lagerdauer stabil und deuten somit nicht auf einen Qualitätsverlust des Öls hin. Dennoch wurde bei allen Proben eine Abnahme der oxidativen Stabilität beobachtet, die mit erhöhten Konzentrationen primärer und sekundärer Oxidationsprodukte einherging. Dabei wurden in den in verschlossenen und unverschlossenen PLA-Flaschen gelagerten Sonnenblumenölproben nach 12 Monaten Lagerung höhere Peroxidzahlen gemessen. Dies deutet darauf hin, dass PLA einen geringeren Schutz vor Lipidoxidation bietet als rPET und somit für die Langzeitlagerung von Sonnenblumenöl keine geeignete Alternative zu rPET darstellt. Auch die Untersuchung der sekundären Oxidationsprodukte führte zu einem weitgehend eindeutigen Ergebnis, da die Resultate der zwölfmonatigen Lagerungsstudie zeigten, dass PLA-Flaschen im Allgemeinen einen geringeren Schutz vor oxidativen Abbau boten als rPET-Flaschen und infolgedessen höhere oder vergleichbare Werte nahezu aller untersuchten sekundären Oxidationsprodukte im Sonnenblumenöl aufwiesen. Darüber hinaus konnten keine der untersuchten Migrationsverbindungen in den in PLA-Flaschen gelagerten Ölen nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse wurden durch die Raman-mikroskopischen Untersuchungen bestätigt, womit weder migrierte Verbindungen noch PLA- oder rPET-Partikel in den Ölproben nachgewiesen wurden. Insgesamt legen die Ergebnisse dieser Studie nahe, dass PLA-Flaschen hinsichtlich der Erhaltung der oxidativen Stabilität von Sonnenblumenöl keine geeignete Alternative zu rPET-Flaschen darstellen. Die Ergebnisse der Raman-Mikroskopie sowie der UHPLC-Q-TOF-MS-Analysen zeigen jedoch, dass PLA dennoch als sicheres alternative Verpackungsmaterial für Sonnenblumenöl angesehen werden kann.
Abstract
(Englisch)
Vegetable oils are a fundamental part of the human diet and are commonly packaged in polyethylene terephthalate (PET) plastic containers. However, the widespread use of PET contributes significantly to plastic waste generation, prompting increasing interest in sustainable packaging alternatives. Polylactic acid (PLA), a biodegradable polymer derived from renewable resources, has gained increasing attention as a potential substitute for conventional petroleum-based packaging materials due to its reduced reliance on fossil resources and lower environmental impact. This master´s thesis investigated the suitability of PLA bottles for the storage of sunflower oil under household conditions by comparing their performance with recycled PET (rPET) bottles over a period of twelve months. Sunflower oil samples stored in sealed and unsealed PLA and rPET bottles were analysed after 1 day and after 6, 9, and 12 months of storage. Oxidative stability was determined using the Rancimat test, while the formation of primary and secondary oxidation products was assessed by peroxide value analysis and GC-MS. In addition, α-Tocopherol and γ-Tocopherol concentrations were measured using HPLC-UV to evaluate changes in oil quality. Potential migrating compounds originating from PLA were investigated using UHPLC-Q-TOF-MS, and Raman microscopy was employed to detect possible PLA or rPET particles in the oil. The data observed allowed for a clear conclusion regarding the suitability of PLA as an alternative to rPET for sunflower oil storage under household conditions. Tocopherol concentrations remained stable throughout the storage period, indicating no substantial loss of oil quality. Nevertheless, a decline in oxidative stability was observed in all samples and was associated with increased concentrations of primary and secondary oxidation products. Hereby, the peroxide values were consistently higher in sunflower oil samples stored in sealed and unsealed PLA bottles after 12 months of storage, indicating that PLA provides a less effective protection against lipid oxidation than rPET and therefore does not appear to be a suitable alternative to rPET for the long-term storage of sunflower oil. Similarly, the analysis of secondary oxidation products produced a relatively conclusive outcome, as the results of the observed 12-month storage period demonstrated that PLA bottles generally provided poorer protection against oxidative degradation than rPET bottles, resulting in higher or equivalent levels of nearly all of the investigated secondary oxidation products in the sunflower oil samples. Furthermore, none of the investigated migration compounds were detected in oils stored in sealed PLA bottles. These findings were supported by the Raman microscopy measurements, concluding that neither migrated compounds nor PLA and rPET particles were observed in oil stored in PLA or rPET bottles. Overall, the results of this study suggest that PLA bottles are not a viable alternative to rPET bottles with respect of preserving the oxidative stability of the sunflower oil. However, the Raman microscopy analysis and the UHPLC-Q-TOF-MS measurements indicate that PLA may nevertheless be considered a safe alternative packaging material to rPET bottles.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
PLA Kunststoff rPET Recyceltes PET Polyethlyenterephthalat Polymilchsäure Plastikalternativen Lagerstudie Sonnenblumenöl Recyceltes Polyethlyenterephthalat Lebensmittelchemie Kunststoffalternativen SPME-GC-MS HPLC-UV UHPLC-Q-TOF-MS Migrationsprodukte IDF-Test Rancimat-Test Raman-Mikroskopie Oxidationsprodukte Tocopherol
Schlagwörter
(Englisch)
PLA Polylactic acid rPET recycled PET Polyethlyene terephthalate Storage study sunflower oil recycled Polyethlyene terephthalate food chemistry plastics alternatives SPME-GC-MS HPLC-UV UHPLC-Q-TOF-MS migration products IDF-Test Rancimat-Test Raman-Microscopy oxidation products Tocopherol
Autor*innen
Bianca Neiber
Haupttitel (Englisch)
Comparative evaluation of PLA and rPET as packaging materials for sunflower oil
Hauptuntertitel (Englisch)
a storage study
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
XI, 125 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Marc Pignitter
Klassifikation
35 Chemie > 35.23 Analytische Chemie. Allgemeines
AC Nummer
AC18046313
Utheses ID
82584
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |