Upload
darko-adzic
View
89
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ambalažni materijali
Citation preview
SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKUPREHRAMBENO-TEHNOLOŠKI FAKULTET OSIJEKDIPLOMSKI STUDIJ PROCESNO INŽENJERSTVO
ANTIMIKROBNO PAKIRANJE HRANE
Darko Adžić
Ivan Kovač
Goran Miljić
U Osijeku,
6.6.2012.
Zahtjevi za svježu i minimalno procesiranu hranu
Globalizacija trgovine hranom
http://www.medicaldaily.com/news/20120601/10125/food-poisoning-outbreak-complex-trade-network.htm
Bolesti uzrokovane hranom
NAJČEŠĆI UZROČNICI:
Salmonella spp.
• najčešći uzročnik trovanja hranom• može se naći u sirovom mlijeku, jajima i proizvodima od sirovih jaja
i mesu• bakterija preživljava ako hrana
nije pravilno termički obrađena
http://www.pigprogress.net/background/benzoic-acid-and-salmonella-the-latest-knowledge-7491.html
Campylobacter spp.
• vrlo često uzročnik trovanja hranom• najčešće se nalazi u mesu peradi, crvenom mesu, nepasteriziranom
mlijeku i netretiranoj vodi• vrlo se brzo razmnožava u probavnom sustavu domaćina
http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/File:Semc.jejuni.gif
Clostridium perfringens
• u mnogim vrstama hrane, posebno u mesu i mesnim prerađevinama
• ne uništava se u potpunosti termičkom obradom odnosno kuhanjem
http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/File:Clostridium_perfringens.jpg
Listeria monocytogenes
• sirevi i paštete koji polagano dozrijevaju
(Camembert, Brie, plavi sir)• bolest nastupa unosom hrane koja sadrži veliki broj ovih bakterija
http://www.sciencephoto.com/media/11666/enlarge
Escherichia coli O157
• nedovoljno pečena, mljevena govedina• nepasterizirano mlijeko• nepravilno pasterizirano mlijeko• mlijeko zagađeno ovom bakterijom nakon pasterizacije
http://www2.cedarcrest.edu/academic/bio/hale/bioT_EID/lectures/foodecoli.html
SAD
• u razdoblju od 2000. do 2007 god. (CDCP):
-47.8 mil. slučajeva bolesti uzrokovanih hranom
-127 839 hospitaliziranih slučajeva
-3 037 smrtnih slučajeva
AUSTRALIJA
• godišnje:
-5.4 mil. slučajeva bolesti uzrokovanih hranom
-18 000 hospitaliziranih slučajeva
-300 000 recepata za antibiotike
-120 smrtnih slučajeva
ANTIMIKROBNE TVARI
• ALKOHOLI: etanol• ANTIBIOTICI: natamicin• BAKTERIOCINI: brevicin, lakticin• ENZIMI: laktoperoksidaza, glukoza-oksidaza• MASNE KISELINE: laurinska kiselina• FUNGICIDI: sumporni dioksid• METALI: bakar, srebro• PRIRODNI FENOLI: katehin• ORGANSKE KISELINE: benzojeva kiselina
VRSTE ANTIMIKROBNE AMBALAŽE1. Ambalaža s dodatkom vrećica (kesica) ili jastučića koji sadrže
hlapiva antimikrobna sredstva
- najčešće upotrebljavana vrsta antimikrobne ambalaže
- dodatak zatvorenih vrećica koje mogu biti spojene s unutrašnjosti ambalaže ili slobodne
- vrećice sadrže apsorbere kisika, vlage ili generatore para etanola
- apsorberi kisika i vlage koriste se za pekarske proizvode, tjesteninu, meso itd.
- generatori para etanola sadrže etanol na nosaču zatvoren u polimernim paketićima (za pekarske proizvode i proizvode od sušene ribe)
1. Ambalaža s dodatkom vrećica (kesica) ili jastučića koji sadrže hlapiva antimikrobna sredstva
- jastučići se najčešće koriste kod pakiranja mesa za upijanje eksudata
- u jastučiće se umeću organske kiseline i površinski aktivne tvari kako bi se spriječio razvoj mikroorganizama u eksudatima koji su bogati nutrijentima
2. Ugradnja antimikrobnih tvari u polimere- najčešća upotreba supstituiranih zeolita (osobito u
Japanu)
- Na ioni prisutni u zeolitima se zamijenjuju Ag ionima koji imaju antimikrobno djelovanje
- mikroorganizmi unose Ag ione u svoje stanice te dolazi do poremećaja enzimske aktivnosti i odumiranja mikroorganizama
- upotrebljavaju se i antimikrobni enzimi (laktoperoksidaza, laktoferin), antimikrobni peptidi (magainin, cekropin), prirodni fenoli (hidrokinoni, katehini), esteri masnih kiselina, antibiotici, metali; moguće i u kombinacijama
2. Ugradnja antimikrobnih tvari u polimere- ugradnja antimikrobnih tvari može se odvijati pri samoj proizvodnji polimera(zeoliti –podnošenje visokih temperatura), ili otapanjem (za antimikrobne tvari osjetljive na povišene temperature – lizozim)
- razvijeni su i polimeri koji otpuštaju hlapive antimikrobne tvari ( ClO2 , SO2, CO2)
-prednosti: mogu prodrijeti u unutrašnjost hrane, nije potreban direktan kontakt sa hranom
-mane: neugodan miris, visoka hlapivost
3. Premazivanje ili adsorpcija antimikrobnih tvari na površinu polimera
- antimikrobne tvari osjetljive na povišenu temperaturu često se nanose na površinu polimera
- premazi od nizina/metilceluloze za PE ambalažu
- adsorpcija nizina na PE, PP, PET, PVC
- bolja adsorpcija se postiže dodatkom NaOH, acetona, poliamidnih smola, polivinil alkohola, škroba i kazeina
4. Imobilizacija antimikrobnih tvari ionskim ili kovalentnim vezama s polimerima-obavezna prisutnost funkcionalnih skupina na antimikrobnoj tvari i polimeru
-antimikrobne tvari s funkcionalnim skupinama: peptidi, enzimi, poliamini, organske kiseline
-polimeri s funkcionalnim skupinama: ionomerni filmovi, polistiren, polivinil alkohol itd.
-zbog imobilizacije može doći do smanjene antimikrobne aktivnosti (potrebna zaštita aktivnih mjesta)
4. Imobilizacija antimikrobnih tvari ionskim ili kovalentnim vezama s polimerima
- ionska veza - sporo otpuštanje antimikrobne tvari u hranu
- kovalentna veza – olakšana difuzija
- enzimi: glukoza oksidaza, beta galaktozidaza, laktoferin itd.
- peptidi: životinjski, biljni, mikrobni, peptidi insekata, kemijski sintetizirani peptidi
- inhibicijski učinak na E. Coli
5. Upotreba prirodno antimikrobnih polimera- hitozan – štiti svježe voće i povrće od gljivica
- filmovi izrađeni od Ca-alginata
- baktericidni akrilni polimeri
- obrada poliamidnih filmova i filmova od najlona UV zračenjem
PRIMJENA ANTIMIKROBNIH TVARI
ANTIMIKROBNA TVAR AMBALAŽNI MATERIJAL NAMIRNICA
kalijev sorbat PE-LD sir
kalcijev sorbat CMC/papir kruh
anhidrid benzojeve kiseline PE riblji fileti
BHT PE-HD žitarice
glukoza-oksidaza alginat riba
Primjena antimikrobne ambalaže u pakiranju hrane
Direktni doticaj s hranom (čvrsta) ili “u masi” (tekuće)
Samosterilizirajući ambalažni materijalZnatno smanjena mogućnost rekontaminacije
Npr. Moguća zamjena za tretman peroksidom
Samosterilizirajuće namirnice (tekuće) pića (kisele namirnice – voćni sokovi)
Procesna oprema
• Pri korištenju ambalaže s antimikrobnim svojstvima važno je uzeti u obzir: sastav namirnice i svojstva ciljanog mikroorganizma
• Svojstva antimikrobno aktivnoe tvari (spoja):– Spektar djelovanja (aktivnosti)– Kemijski sastav (svojstva)– Reaktivna skupina na spoju
• Mora biti aktivan i kad se “prikači” na polimer (reaktivna skupina)
Npr.: reaktivna skupina pričvršćena na membrani stanice ili mikroorganizmu -> djeluje na stanice ali ako je potreban ulazak u citosol neće biti djelovanja
• Komponente hrane koje ograničavaju aktivnost antimikrobnih spojeva:– lizin, sulfati, sulfiti, aminokiseline sa sumporom– Općenito: nutritivno bogate namirnice– > Primjena antimikrobne ambalaže pogodna
za pića siromašna nutrijentima kao što su čaj i mineralna voda
• Aditivi u polimerima– Moguć negativni utjecaj: često mjenjaju
konformaciju polinoma što otežava difuziju (antimikrobnog agenta u hranu) ili direktna interakcija s reaktivnom skupinom
Utjecaj antimikrobnih tvari na svojtva polimera
- Općenito negativno utječu na mehanička svojstva polimera (čvrstoća, tvrdoća)
- Mijenjaju otpornost na toplinu, adhezijska svojstva i pogodnost za printanje
- Biljni ekstrakti često utječu (pojačavaju) boju i neprozirnost polimera
- Sorbati smanjuju prozirnost LDPE filmova
- LDPE koji sadrži citosan ima smanjenu propusnost kisika i pare
- LDPE koji sadrži benzojevu kiselinu ima povećanu propusnost kisika i pare
Određivanje učinkovitosti antimikrobne ambalaže
• Mnogo službenih metoda za određivanje otpornosti plastičnih materijala na mikrobiološku dedgradaciju ali ne postoji priznata metoda za određivanje učinkovitosti anitimikrobne aktivnosti polimera
• Minimal inhibitory concentrations (MIC)• Agar plate methods• Dynamic shake flask
• MIC– U niz epruveta s hranjivom podlogom nacijepi
se mikroorganizam i polimer različitih koncentracija antimikrobne tvari
– Inkubira se određeno vrijeme i vizualno ocjenjuje rast mikroorganizma
• Agar plate method– Na čvrstoj hranjivoj podlozi koja sadrži
mikroorganizme stavi se antimikrobni film– Inkubacija
• Područje oko flima ukazuje na difuziju antimikrobno aktivne tvari iz filma i na njeno djelovanje
• Za nestanak mikroorganizama ispod filma može se okriviti nedostatak kisika
• Dynamic shake flask– U tikvicu se stavi tekućina (hranjiva
podloga,hrana) nacijepi se mikroorganizam i polimer s antimikrobnim djelovanjem
– Inkubacija uz lagano miješanje (tresenje)– Daje više informacija o kinetici antimikrobnog
djelovanja
Zakonska regulativa
• U većini zemalja svijeta su zakoni vezani za pakiranje hrane dobro razvijeni
• Antimikrobne tvari koje bi mogle prijeći iz ambalaže u hranu promatraju se kao aditivi stoga moraju udovoljavati pravilnicima o aditivima u hrani
• Pravilnik o ambalaži i ambalažnom otpadu NN 97/05
• Pravilnik o prehrambenim aditivima
NN 62/10• Pravilnik o provođenju monitoringa hrane radi
utvrđivanja razina nutrijenata, kontaminata, aditiva, drugih sastojaka i tvari NN 135/04
• Pravilnik o preradi, pakiranju, prijevozu i skladištenju ekoloških proizvoda NN 129/09
Buduća istraživanja
• Korištenje biološki aktivnih derivata antimikrobnih tvari koji se vežu na polimere
• Povećanje potrebe za novim antimikrobnim spojevima širokog spektra i male toksičnosti
• Razvoj “pamtenih” odnosno “inteligentnih” pakovanja koja će prepoznati prisutnost mikroorganizma u hrani i potom djelovati
HVALA NA PAŽNJI!!!
LITERATURA:
• REVIEW OF ANTIMICROBIAL FOOD PACKAGING; Paola Appendini, Joseph H. Hotchkiss
• ACTIVE PACKAGING TECHNOLOGIES WITH AN EMPHASIS ON ANTIMICROBIAL PACKAGING AND ITS APPLICATIONS;
P. Suppakul, J. Miltz, K. Sonneveld, and S.W. Bigger
• http://www.prdc.dost.gov.ph/tutorial/tutorial_materials/antimicrobial_food_pkg.PDF• http://www.hah.hr/• http://en.wikipedia.org/wiki/Foodborne_illness