Ambalaje alimentare antimicrobiene cu [625548]

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI
FACULTATEA DE CHIMIE APLICATĂ ȘI ȘTIINȚA MATERIALELOR

Ambalaje alimentare antimicrobiene cu
papaină imobilizată cu curcumină pe post de
reticulant

Profesor coordonator: Student: [anonimizat]. Paul Stănescu Șoica Mihaela, C ATB IV

1

Cuprins

Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………… 2
Substanțe toxice și evitarea acestora ………………………….. ………………….. 3
Papaina ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 4
Imobilizarea papainei ………………………….. ………………………….. ………….. 4
Imobilizarea cu UV ………………………….. ………………………….. …………….. 5
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 5
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ……………………….. 6

2
Introducere

Alimentele sunt st ricate de microflora de degradare, întruc ât apariția unor focare de boli
alimentare cauzate de alimente contaminate de agenți patogeni este un fenomen global. Prin
urmare, tehnologiile de ambalare a produselor alimentare cu ambalaje ant imicrobiene au devenit
mai prezente . Contaminarea microbiană a alimentelor are loc în principal la suprafață din cauza
manipulării post procesare. Ambalajele antimicrobiene active sunt cele care intră în contact cu
alimentele ajut ând la extinderea termenului de valabilitate prevenind dezvoltarea microbilor.
Bacteriocinele, acizii organici, sorbatul de potasiu sau pimaricinul prezintă activitate
antimicrobiană în materialele de ambalare a produselor alimentare. Prin imobilizarea
antimicrobienelor pe ambalajul produsului alimentar, se obține efectul antimicrobian, având o
activitate îndelungată.
În acest referat se descrie imobilizarea covalentă a mai multor materiale bio, cum ar fi:
polietilena de joasă densitate (LDPE), polietile na de înaltă densitate (HDPE), polietilena liniară
de joasă densitate (LLDPE) și policaprolactam a (PCL), care conțin curcumină (conform studiului
Design of a papain immobilized antimicrobial food package with curcumin as a crosslinker )
Aproximativ 50% din curcumină și 82 -92% din papaină au fost imobilizate cu succes pe acești
polimeri. După 30 de zile, enzima liberă a păstrat 87% din activitatea sa inițială, în timp ce
enzima imobilizată a păstrat mai mult de 90% din activitatea acestor polimeri. La LLDPE,
papaina reticulată a prezentat cele mai bune proprietăți antibiofilm împotriva acinetobacteriilor.
Papaina acț ionează prin deteriorarea membranei celulare, iar enzima este capabilă de a reduce
cantitatea conținutului de carbohidrați și proteine în biofilme le formate de aceste organisme.
Brânzeturile tari, acoperite cu LDPE modificată și depozitate la 4° C au prezentat reducerea
acestor organisme la sfârșitul celei de a șaptea zi de depozitare, în comparație cu probele
împachetate cu polimer comun. Această me todă de reticulare poate fi utilizată pe polimeri cu sau
fără grupări funcționale și pot fi adoptate pentru a lega orice tip de agent antimicrobian.

3
Substanțe toxice și evitarea acestora

Dioxidul de titan, oxidul de fier, dioxidul de argint, aur și argint sunt exemple de antimicrobiene
pe bază de nanoparticule utilizate în aplicații ale foliilor alimentare. Fiind toxice și afectând
țesuturile din corpul uman, utilizarea agenților antimicrobieni naturali, inclusiv a enzimelor este
din c e în ce mai solicitată. Peptidele sunt în curs de dezvoltare ca nou grup de antibiotice, iar
natura antimicrobiană a celui izolat din hidrolizatul de ovalbumină este raportat ca fiind deosebit
de eficient.

Compuși naturali, inclusiv uleiurile esențiale ș i alte extracte din plante au fost testați ca agenți
antimicrobieni. Peroxizii, eugenolul, nisinul, lactoferina, diacetatul de sodiu, acid sorbic, sorbat
de potasiu, lizozima, glucozoxidaza, timolul, carvacrolul, linaloolul și methylchavicolul sunt
agenți antimicrobieni reprezentativi, dovediți ca inhibatori ai creșterii agenților patogeni din
alimente.

Însă, lizozimul își pierde activitatea după imobilizarea pe poliamidă și limitează utilizarea sa în
ambalarea alimentelor. Peroxizii sunt toxici pentru oa meni și sorbatul de potasiu, prezintă și el
un nivel ridicat de o toxicitate. Deci, există o nevoie de a identifica noi compuși din surse
naturale, care prezintă o activitate ridicată și stabilitate pe o perioadă lungă de timp. În plus,
există o nevoie de a identifica un non -agent de legătură în cruce, pentru imobiliza acești compuși
pe folia alimentară.

4
Papaina

Acinetobacteriile spp. sunt aerobe și se găsesc într -o gamă largă de produse, inclusiv în lapte
pasteurizat și alim ente congelate și refrigerate, i ar biofilmele cu acinetobacterii spp. sunt
rezistente la cele mai multe dintre substanțele antimicrobiene utilizate în mod obișnuit, fiind
recunoscute ca una dintre cele mai dificile infecții asociate sănătății. Există foarte puține studii
privind prevenirea contaminării în produsele alimentare congelate, dar Staphylococcus aureus
este un agent patogen alimentar foarte frecvent, care cauzează boli prin producerea rotoxinelor
stabile la căldură.

Papaina este o enzimă cu stabilitate ridicată și activitate în condiții de mediu diferit. Ea prezintă
o activitate proteolitică, față de proteine, peptide cu catenă scurtă, esteri ai aminoacizilor și
legături amidice. Papaina are un situs activ format din trei resturi și anume, cisteina -25, h istidina
159 și asparagină -175. Inițial, substratul conține o legătură peptidică, fixându -se pe situsul activ.
Papaina prezintă proprietăți antifungice, antibacteriene și anti -inflamatorii, datorită calităților
proteolitice și proprietăților elastolitice.

Imobili zarea papainei

În industria alimentară, substanțele antimicrobiene sunt utilizate sub formă de spray -uri sau
pelicule lichide de acoperire. Dar o astfel de cerere directă are beneficii limitate, deoarece,
substanța activă este neutralizată, în contact cu produsul alimentar, sau poate difuza rapid, de la
suprafață în produs. Întrucât, imobilizarea acestor substanțe la suprafața unui polimer ajută la
ancorarea materialului, prevenind astfel deplasarea lor în alimente, susținând activitatea și
stabilitatea a cestora pe o perioadă lungă de timp. Imobilizarea covalenței unei enzime previne
agregarea acestuia, proteoliza și interacțiunea cu suprafața hidrofobă. De aceea, în prezent există
un puternic interes în utilizarea suporturilor din surse regenerabile și no n-toxice, pentru a face
procesul mai ecofriendly.

Imobilizarea papainei în LDPE (polietilenă de joasă densitate), HDPE (polietilenă de înaltă
densitate), LLDPE (polietilenă liniară de joasă densitate) și PCL (policaprolactamă ), folosind
curcumina ca veri gi cruce, este o soluție ecologică și durabilă. LDPE este polimerul cel mai
frecvent utilizat în filme comerciale, saci de transport, spume de protecție și capace flexibile.
Este un material folosit pe scară largă pentru ambalarea alimentelor în fiecare zi .

Utilizarea unei bacteriocine produs de Enterococcus casseliflavus IM 416K1, înglobată într -un
strat hibrid organic -anorganic și aplicat pe o folie de LDPE și tes tat ca un înveliș alimentar,
demonstrează că LDPE și LLDPE sunt flexibile, în timp ce HDPE este rigid. Toate trei sunt
folosite în ambalarea alimentelor. LDPE este utilizat pentru fabricarea filmelor și a peliculelor de
căptușire a ambalajelor de carton, în timp ce LLDPE este utilizat pentru folia stretch. LDPE este
mai transparent decât LLDPE ș i este ideal pentru ambalarea produselor care necesită o observare
vizuală. Conform datelor, producția globală anuală de LDPE și LLDPE este de 23,3, respectiv,
7,4 milioane de tone, indicând marea disponibilitate în utilizare.

5
Imobilizarea cu UV

Photocrosslinking -ul este un tip de imobilizare care implică utilizarea de lumină UV, fiind
aplicat în mod extensiv în acoperiri metalice de suprafață. Costul ridicat, precum și natura toxică
a reticulanților utilizați în prezent restricționează utilizarea ace stei tehnologii în ambalarea
alimentelor, deoarece, grupările reactive fotochimice sunt toxice. Însă, curcumina este sigură,
fiind utilizată pe scară largă, ca agent aromatizant alimentar. Ea are mai multe grupe funcționale
și este un agent antioxidant și antiinflamator binecunoscut, având și beneficii împotriva mai
multor boli, inclusiv împotriva cancerului și a diabetului.

Concluzii

Curcumina a fost folosită cu succes ca agent de reticulare, pentru a cupla covalent la patru tipuri
diferite de polimeri. Acești polimeri reticulați de papaină au rămas stabili și activi pentru o
perioadă de 30 de zile. Mai mult decât atât, suprafața tratată, avansat hidrofilă, a devenit
rezistentă la adeziunea microbilor. De asemenea, a prezentat activitate împotri va tulpinelor Gram
pozitive și Gram negativ e. Rapoartele din literatura de specialitate indică faptul că, în general,
microorganismele dezvoltă rezistență față de agenții antibacterieni, ca urmare a modificărilor
genetice, dar componentele membranei celul are rămân nemodificate.

Prin urmare, așa cum s -a demonstrat aici, polimerii reticulați de papaină prezintă o activitate
antibacteriană exc elentă împotriva Acinetobacter .KC119137.1 ș i S.aureus odată ce acestea au
fost contaminate cu carne de vită, datorit ă efectului combinat al curcuminei reticulat și al
papainei imobilizate. Această strategie oferă o platformă promițătoare pentru fabricarea filmelor
antimicrobiene la prețuri acceptabile, non -toxice, regenerabile și care pot oferi o gamă largă de
aplicații în industria alimentară, farmaceutică și ambalare biomedicală.

Această strategie poate fi aplicată pentru acoperirea suprafețelor care nu prezintă grupe
funcționale. Atât, curcumina, cât și papaina, sunt produse naturale, dezvoltate din produse
alimenta re și, prin urmare, pot fi considerate ca fiind sigure.

6

Bibliografie

1. Manoh ar CM, Prabhawathi V, Sivakumar PM, Doble M (2015) Design of a papain
immobilized antimicrobial food package with curcumin as a crosslinker. PLoS ONE
10(4): e0121665. doi:10.1371/journal.pone.0121665
2. http://www.meat -milk.ro/utilizarea -biofilmelor -ambalarea -produselor -alimentare/