Een onderzoeksteam van de Universiteit van Cadiz (Spanje), samen met onderzoekers van de Universiteit van Aveiro (Portugal) van de onderzoeksgroep Biopol4fun, hebben een bioactief of gefunctionaliseerd plastic ontwikkeld, gemaakt van nanogefibrilleerde cellulose en mangobladextracten, dat voedsel langer bewaart dan niet-gefunctionaliseerde plastics.

Deze verpakking is bedoeld om de eigenschappen van voedsel voor een langere periode te behouden zonder de noodzaak om chemische toevoegingen toe te voegen, aangezien de verpakking zelf als een actieve barrière fungeert die de bewaring bevordert. Dit komt omdat deze biologisch afbreekbare film antimicrobiële en antioxiderende verbindingen van mangobladextract bevat die in vitro zijn getest, terwijl het tegelijkertijd een krachtiger ultraviolet lichtfilter biedt dat voedselbederf vertraagt.

Om tot deze conclusies te komen, de onderzoekers vergeleken twee verschillende technieken voor het verkrijgen van de verpakking. De conventionele bestaat uit het oplossen van de componenten in een oplosmiddel, die later wordt verwijderd. De andere alternatieve procedure vereist geen gebruik van chemische oplosmiddelen, maar gebruikt superkritische CO ₂ om het polymeer te functionaliseren, die de bioplastic effectievere fysisch-chemische en bioactieve eigenschappen geeft dan die verkregen door conventionele behandeling. De nieuwigheid van deze studie ligt in het feit dat het de laatste methode valideert om deze film te verkrijgen die de conservering van voedsel verlengt en, tegelijkertijd, fungeert als een barrière tegen voedselpathogenen.

Deze bioactieve verpakking, dat is, met antimicrobiële en antioxiderende eigenschappen van mangobladextract, verhoogt de beschermende barrière tegen ultraviolet licht. "Dankzij voedsel dat in deze film is verpakt, kan langer worden bewaard zonder toevoeging van conserveermiddelen. De film zelf vervangt het chemische additief, aangezien de werkzame stof zijn werking uitoefent via de verpakking zonder dat er iets aan het voedsel moet worden toegevoegd, "Cristina Cejudo, onderzoeker aan de Universiteit van Cadiz en co-auteur van de studie, gewezen op Fundación Descubre.

Om dit bioplastic te ontwikkelen, de experts gebruikten mangobladextracten van snoeiresten van de teelt van deze vrucht op de experimentele boerderij van het Instituut voor Subtropische en Mediterrane Tuinbouw "La Mayora" in Malaga (Spanje). De nanogefibrilleerde cellulose die het polymeer vormt, is afkomstig van de chemische en enzymatische behandeling van een afvalproduct van de papierindustrie.

Conventioneel gieten met oplosmiddel versus superkritische impregnering met oplosmiddel

Met deze materialen het onderzoeksteam heeft twee verschillende procedures gebruikt om hun fysieke eigenschappen en bioactieve functie te vergelijken, zoals uitgelegd in de studie, getiteld "Biobased films van nanocellulose en mangobladextract voor actieve voedselverpakkingen:superkritische impregnatie versus oplosmiddelgieten, " gepubliceerd in het tijdschrift Food Hydrocolloids.

Aan de ene kant, onderzoekers gebruikten de conventionele gietmethode, die bestaat uit het toevoegen van de actieve verbinding voordat de kunststof wordt gepolymeriseerd, dat is, alvorens de verbindingen te binden. Het proces bestaat daarom uit het oplossen van het mangobladextract en de nanocellulose en het vervolgens polymeriseren en drogen van de oplosmiddelen bij een temperatuur van 45ºC.

Voor de behandeling op basis van de superkritische impregnatietechnologie, ze gebruikten een extract dat eerder met dezelfde techniek was verkregen. "Door het zo te doen, een betere oplossing van het extract wordt bereikt tijdens het impregneren van het polymeer, omdat het mango-extract aan de oppervlakte doordringt in de samenstelling van de nanocellulose, die de migratie van de actieve verbindingen bevordert, waardoor het minder tijd nodig heeft om zijn conserverende werking uit te oefenen, ", legt onderzoeker Cejudo uit.

Een bijkomend voordeel van de superkritische techniek is dat de pathogeenremming hoger is door de selectie van de meest bioactieve stoffen in mango-extract voor superkritische impregnatie. Hierdoor krijgt de kunststof een hogere concentratie van deze verbindingen dan de conventionele techniek. "Als resultaat, de actieve eigenschappen van de mango blijven intact na impregnatie, wat het vermogen van de film om voedsel te beschermen vergroot, ' zegt Cejudo.

Met deze resultaten, het onderzoeksteam heeft de effectiviteit geverifieerd van de superkritische impregnatietechniek om deze nieuwe bioactieve verpakking te verkrijgen. "Deze behandeling is effectief en geldig omdat het helpt om voedsel te bewaren met een meer bederfelijke houdbaarheid en ook het voordeel biedt dat het kan worden toegepast zonder het gebruik van oplosmiddelen of kunstmatige chemische verbindingen, ’ zegt de deskundige.

Terwijl bij de conventionele methode de container oranje gekleurd is door een sterkere interactie van de mango met het polymeer, met de superkritische impregnering krijgt het een groenachtige kleur, vergelijkbaar met die van het originele mengsel, omdat de depositie oppervlakkiger is, wat ook een snellere prestatie van de verbindingen tijdens het verpakken bevordert.

In-vitrotests op voedselpathogenen

Tegelijkertijd en om de werkzaamheid te testen van de nieuwe verpakking verkregen door superkritische impregnering, het onderzoeksteam evalueerde in vitro de antimicrobiële werking tegen twee voedselpathogenen:Staphylococcus aureus en Escherichia coli.

Met deze toets ze ontdekten dat de mango-polyfenolen die aanwezig zijn in de bioactieve film de verspreiding van beide micro-organismen voorkomen vanwege hun antimicrobiële eigenschappen. "Dit resultaat laat zien dat het nieuwe bioplastic kan worden gebruikt als verpakking om de verspreiding van ziekteverwekkers te remmen en voedselbederf te voorkomen, ’, merkt Cejudo op.

Daarnaast, de aanwezigheid van het extract in de film verhoogt de UV-barrière, die de hoeveelheid invallend licht verminderen dat ook voedselbederf veroorzaakt, vooral op voedingsmiddelen die oxideerbare verbindingen bevatten, zoals lipiden.

Deze studie is een aanvulling op een soortgelijke studie die ze een jaar geleden hebben uitgevoerd om een ​​andere nieuwe verpakkingsvorm te ontwerpen met een voedselplastic waaraan ze rode bietextract hebben toegevoegd, rijk aan antioxidanten. Na het uitvoeren van een voorlopige test, ze hebben een product bereikt dat tot doel heeft de kenmerken van de containers die momenteel worden gebruikt te verbeteren om het voedsel langer houdbaar te maken zonder dat het zijn eigenschappen verliest.

De volgende stap voor dit onderzoeksteam zal zijn om te bestuderen hoe deze bioactieve verpakking reageert op het bewaren van specifieke voedingsmiddelen en om de prestaties ervan op pilootschaal te analyseren.