Upload
vannguyet
View
224
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Ff
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE
PRODUKCJI YWNOCI
SPONSORZY
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE
PRODUKCJI YWNOCI
Redakcja naukowa
Hanna Maria Baranowska Micha Pitek
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Pozna 2016
Redakcja naukowa
Dr hab. Hanna Maria Baranowska
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Dr in. Micha Pitek
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Copyright by
Polskie Towarzystwo Technologw ywnoci Oddzia Wielkopolski
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Pozna 2016
Utwr w caoci ani we fragmentach nie moe by powielany ani rozpowszechniany
za pomoc urzdze elektronicznych, kopiujcych, nagrywajcych i innych
bez pisemnej zgody Wydawcy.
ISBN 978-83-7160-837-7
Redakcja
Joanna Le Thanh-Blicharz
Jacek Lewandowicz
Projekt okadki
Przemysaw Kowalczewski
Wydawca
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
ul. Wojska Polskiego 28
60-637 Pozna
Ark. wyd. 9,45
Wydanie I
Pozna 2016
Recenzenci
Dr hab. Hanna Maria Baranowska
Katedra Fizyki i Biofizyki
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Dr hab. Renata Cegielska-Radziejewska
Katedra Zarzdzania Jakoci ywnoci
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Prof. dr hab. in. Danuta Grecka
Katedra Technologii ywienia Czowieka
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Dr in. Joanna Le Thanh-Blicharz
Zakad Koncentratw Spoywczych i Produktw Skrobiowych
Instytut Biotechnologii Przemysu Rolno-Spoywczego im. prof. Wacawa Dbrowskiego
Prof. dr hab. in. Grayna Lewandowicz
Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Dr in. Agnieszka Makowska
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Dr hab. in. Krzysztof Melski
Katedra Przyrodniczych Podstaw Jakoci
Wydzia Towaroznawstwa, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu
Dr hab. in. Dorota Piasecka-Kwiatkowska
Katedra Biochemii i Analizy ywnoci
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Dr in. Micha Pitek
Instytut Technologii Misa
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Prof. dr hab. in. Edward Pospiech
Instytut Technologii Misa
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Dr hab. in. Dorota Walkowiak-Tomczak
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Autorzy
Karina Baranowska
JK Packaging, Krotoszyn
Ra Biegaska-Marecik
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Paulina Bierzuska
Katedra Technologii Mleczarstwa
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Anna Brya
Instytut Technologii i Inynierii Chemicznej
Wydzia Technologii Chemicznej, Politechnika Poznaska
Dorota Cais-Sokoliska
Katedra Technologii Mleczarstwa
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Sylwia Chudy
Katedra Technologii Mleczarstwa
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Katarzyna Czaczyk
Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Janusz Czapski
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Grzegorz Galiski
Katedra Higieny ywienia Czowieka
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Tomasz Gral
Zakad Fitopatologii
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Rolin
Danuta Grecka
Katedra Technologii ywienia Czowieka
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Marzanna H
Katedra Technologii ywienia Czowieka
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Katarzyna Jaros-Kolecka
TK Nano, Wrocaw
Leszek Jarosawski
Zakad Koncentratw Spoywczych i Produktw Skrobiowych
Instytut Biotechnologii Przemysu Rolno-Spoywczego im. prof. Wacawa Dbrowskiego
ukasz K. Kaczyski
Katedra Technologii Mleczarstwa
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Marcin Kido
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Dominik Kmiecik
Katedra Technologii ywienia Czowieka
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Joanna Kobus-Cisowska
Katedra Technologii ywienia Czowieka
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Przemysaw ukasz Kowalczewski
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Tomasz Kolecki
Politechnika Wrocawska
Danuta Kurasiak-Popowska
Katedra Genetyki Rolin
Wydzia Rolnictwa i Bioinynierii Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Joanna Le Thanh-Blicharz
Zakad Koncentratw Spoywczych i Produktw Skrobiowych
Instytut Biotechnologii Przemysu Rolno-Spoywczego im. prof. Wacawa Dbrowskiego
Grayna Lewandowicz
Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Jacek Lewandowicz
Katedra Przyrodniczych Podstaw Jakoci
Wydzia Towaroznawstwa, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu
Agnieszka Makowska
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Artur Marciniak
Solvadis Polska Sp. z o. o., Wrocaw
Krzysztof Melski
Katedra Przyrodniczych Podstaw Jakoci
Wydzia Towaroznawstwa, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu
Jan Michniewicz
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Karolina Mynarczyk
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Anna Ostrowska-Koodziejczak
Katedra Chemii
Wydzia Technologii Drewna Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Juliusz Perkowski
Katedra Chemii
Wydzia Technologii Drewna Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Micha Piegza
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocawiu
Krzysztof Przygoski
Zakad Koncentratw Spoywczych i Produktw Skrobiowych
Instytut Biotechnologii Przemysu Rolno-Spoywczego im. prof. Wacawa Dbrowskiego
Elbieta Radziejewska-Kubzdela
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Magorzata Robak
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocawiu
Kinga Stuper-Szablewska
Katedra Chemii
Wydzia Technologii Drewna, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Jarosaw Szafran
JK Packaging, Krotoszyn
Dorota Walkowiak-Tomczak
Instytut Technologii ywnoci Pochodzenia Rolinnego
Wydzia Nauk o ywnoci i ywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
Karolina Woyniec
Solvadis Polska Sp. z o. o., Wrocaw
Roman Zielonka
Zakad Koncentratw Spoywczych i Produktw Skrobiowych
Instytut Biotechnologii Przemysu Rolno-Spoywczego im. prof. Wacawa Dbrowskiego
Barbara arowska
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocawiu
SPIS TRECI
Streszczenie ............................................................................................................................ 11
Wstp ..................................................................................................................................... 14
Krzysztof Melski
Innowacje opakowaniowe potencjalnym rdem sukcesu ywnoci ogrzewanej mikrofalowo
............................................................................................................................................... 15
Tomasz Kolecki, Katarzyna Jaros Kolecka, Jarosaw Szafran, Artur Marciniak,
Karina Baranowska, Karolina Woyniec, Micha Piegza, Barbara arowska,
Magorzata Robak
Zastosowanie nanoczstek srebra w foliach spoywczych .................................................... 24
Barbara arowska, Micha Piegza, Katarzyna Jaros Kolecka, Tomasz Kolecki,
Magorzata Robak
Nanoczastki srebra (SNP) a hamowanie wzrostu mikroorganizmw .................................... 36
Anna Brya, Grayna Lewandowicz
Technologia liposomowa w przemyle spoywczym ............................................................ 48
Kinga Stuper-Szablewska, Anna Ostrowska-Koodziejczak, Tomasz Gral
Danuta Kurasiak-Popowska, Juliusz Perkowski
Aktywacja nieenzymatycznych mechanizmw odpornociowych pszenicy w celu
podniesienia wartoci zdrowotnych produktw pszennych ................................................... 61
Agnieszka Makowska, Przemysaw ukasz Kowalczewski, Grzegorz Galiski, Sylwia Chudy,
Jan Michniewicz
Warto ywieniowa ekstrudatw pszenytnich na podstawie bada in vivo ........................ 70
Roman Zielonka, Leszek Jarosawski
Przebieg hydrolizy nieskleikowanej skrobi ziemniaczanej z udziaem rnych
enzymatycznych ukadw amylolitycznych ........................................................................... 80
Leszek Jarosawski, Krzysztof Przygoski, Roman Zielonka
Przebieg procesu karmelizacji w warunkach przemysowej produkcji karmelu
amoniakalnego ....................................................................................................................... 90
Joanna Le Thanh-Blicharz, Jacek Lewandowicz
Waciwoci reologiczne oraz tekstura kisieli zagszczonych skrobi woskow rnego
pochodzenia botanicznego ................................................................................................... 100
Jacek Lewandowicz, Joanna Le Thanh-Blicharz
Waciwoci reologiczne oraz tekstura budyni zagszczonych skrobi woskow rnego
pochodzenia botanicznego ................................................................................................... 109
Marzanna H, Danuta Grecka, Dominik Kmiecik, Joanna Kobus-Cisowska
Wykorzystanie wybranych hydrokoloidw jako zamiennikw tuszczu w emulsjach
majonezowych ..................................................................................................................... 118
Ra Biegaska-Marecik, Elbieta Radziejewska-Kubzdela, Janusz Czapski,
Katarzyna Czaczyk, Marcin Kido, Dorota Walkowiak-Tomczak, Karolina Mynarczyk
Comparison of vacuum impergantion, dipping and blanching as treatment method
maintaining quality of fresh-cut apple ................................................................................. 128
ukasz K. Kaczyski, Paulina Bierzuska, Dorota Cais-Sokoliska
Technologiczne uwarunkowania syntezy kwasu 2-hydroksypropanowego w fermentowanym
mleku o obnionej zawartoci laktozy ................................................................................. 146
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
11
STRESZCZENIE
Innowacyjno polskiego przemysu spoywczego jest kluczowym elementem jego
konkurencyjnoci w warunkach gospodarki rynkowej. Jej zapewnienie wymaga dobrej
wsppracy pomidzy jednostkami naukowymi i badawczo - rozwojowymi
a przedsibiorcami. Jednym z elementw tej dobrej wsppracy s wysokie kwalifikacje
kadry technicznej zatrudnionej w produkcji, systematycznie ledzcej pojawiajce si
nowoci technologiczne. Niniejsza monografia jest adresowana gwnie do kadry
naukowo - technicznej zwizanej z produkcj i przechowalnictwem ywnoci. Moe by
rwnie ciekawa dla szerszego grona czytelnikw zainteresowanych technologi ywnoci.
W monografii przedstawiono najintensywniej rozwijane aktualnie kierunki w zakresie
wytwarzania i pakowania ywnoci. To ostatnie zagadnienie ma szczeglne znaczenie
dla trwaoci produktw jak rwnie dla atwoci ich przygotowywania. Innowacje
opakowaniowe dla ywnoci ogrzewanej mikrofalowo zostay opisane w rozdziale
otwierajcym monografi. Zostay w nim przedstawione czynniki wpywajce na jako
ywnoci ogrzewanej mikrofalowo, tendencje rozwoju ywnoci wygodnej przeznaczonej
do ogrzewania w kuchenkach mikrofalowych, jak rwnie opakowania aktywne
i kompostowalne ywnoci ogrzewanej mikrofalowo.
Tematyka opakowa zostaa poruszona rwnie w rozdziale drugim opisujcym folie
spoywcze zawierajce nanoczstki srebra. Ich zastosowanie nie tylko zapewnia czysto
produktu, ale rwnie pozwala wyduy czas przydatnoci do spoycia oraz ograniczy
straty finansowe wynikajce ze zmian organoleptycznych zachodzcych na skutek rozwoju
mikroorganizmw. Przedstawione badania pozwalaj na uzasadniony optymizm w stosunku
do stosowania nanoczstek srebra, jako dodatkw do produkcji folii na potrzeby pakowania
produktw spoywczych. Udowodniono, e nie jest wymagane wysokie stenie nanosrebra,
a wrcz wskazany jest ich minimalny udzia, nie tylko skutkujcy lepszym dziaaniem,
ale take niszym kosztem. Rola nanoczstek srebra w hamowaniu rozwoju drobnoustrojw
zostaa szczegowo przedyskutowana w rozdziale trzecim wskazujc na celowo
ich stosowania w foliach sucych do pakowania ywnoci czy te rnego rodzaju
materiaach kompozytowych.
Nanotechnologia w produkcji ywnoci to nie tylko hamowanie wzrostu
mikroorganizmw przez nanoczstki metali, ale rwnie kapsukowanie substancji
bioaktywnych wewntrz liposomw. Zostao ono opisane w rozdziale czwartym, w ktrym
szczegln uwag powicono podstawom fizykochemicznym tego procesu. Ponadto,
opisano metody badania nanokapsuek liposomowych oraz sposoby ich wytwarzania
na skal laboratoryjn i przemysow. Przedstawiono gwne kierunki zastosowania
technologii liposomowej w wytwarzaniu ywnoci oraz podkrelono jej zalety
i ograniczenia.
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
12
Rozwj technologiczny majcy na celu podwyszenie jakoci ywnoci moe by
realizowany ju na etapie uprawy. Podczas wegetacji, zboa naraone s bowiem na rnego
rodzaju czynniki stresogenne, ktre wpywaj jako i bezpieczestwo zdrowotne ziarna.
W rozdziale pitym opisano w jaki sposb stymulacja nieenzymatycznych mechanizmw
odpornociowych wpywa na zwikszon produkcj kwasw fenolowych oraz wzrost
aktywnoci przeciwutleniajcej ziarna pszenicy. Przekada si to bezporednio
na podwyszenie wartoci zdrowotnych produktw spoywczych otrzymanych z ziarna
pszenicy. Inny sposb zwikszania wartoci odywczej opisano w rozdziale szstym. Polega
on za zastosowaniu ekstruzji w wyniku, ktrej surowce dotychczas stosowane jedynie
do celw paszowych staj si konkurencyjne w stosunku do tradycyjnych produktw
spoywczych.
Na znaczenie procesw enzymatycznych dla rozwoju technologii ywnoci zwrcono
rwnie uwag w rozdziale sidmym. Wykazano, e pozwalaj one na znaczce obnienie
kosztw produkcji, na skutek niskiej energochonnoci, przy rwnoczesnym podniesieniu
jakoci produktw. Jest to moliwe przez precyzyjne sterowanie reakcjami katalizowanymi
przez enzymy.
Rozwj technologiczny musi si odbywa nie tylko przez wdraanie nowych
technologii, ale przez doskonalenie ju wspczenie egzystujcych. Przykadem na tego
typu dziaanie jest opisana w rozdziale smym modyfikacja procesu karmelizacji
zrealizowana w firmie CHEMET sp. z o.o. z Plewisk k. Poznania. Dziki odpowiednim
zabiegom technologicznym uzyskano znaczce, do poziomu omiokrotnie niszego
od wartoci dopuszczonej prawem Unii Europejskiej, zmniejszenie zawartoci substancji
szkodliwej (4-metyloimidazolu).
Wrd wspczesnych trendw rozwojowych technologii ywnoci poczesne miejsce
zajmuje poszukiwanie niekonwencjonalnych surowcw. Skrobia ziemniaczana woskowa
to produkt od niedawna dopuszczony do obrotu w Unii Europejskiej. Moe on stanowi
konkurencj dla dotychczas stosowanej zwykej skrobi. Tym zagadnieniom powicono
rozdziay dziewity, dziesity oraz jedenasty w ktrych porwnano waciwoci kisieli
i budyni otrzymanych na bazie skrobi kukurydzianej woskowej i tradycyjnych surowcw
stosowanych do przyrzdzania tych deserw. Niekonwencjonalne surowce zostay
te zastosowane do wytwarzania majonezw niskotuszczowych opisane w rozdziale
jedenastym. Produkty tego typu s poszukiwane, jednak konsumenci bywaj bardzo
krytyczni w ocenie ich waciwoci sensorycznych. Zostao wykazane, e rozwizaniem tego
problemu moe by uycie tradycyjnych surowcw, takich jak elatyna,
w niekonwencjonalnych zastosowaniach.
ywno nisko przetworzona zdobywa coraz wiksz popularno wrd
konsumentw. Waciwa technologia przy minimalnym przetworzeniu jest gwarantem
wysokiej jakoci oferowanego produktu. W rozdziale dwunastym wykazano, e nasczanie
prniowe moe by korzystn alternatyw dla blanszowania w technologiach owocw
niskoprzetworzonych.
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
13
Monografi zamyka rozdzia powicony technologicznym uwarunkowaniom syntezy
kwasu 2-hydroksypropanowego w fermentowanym mleku o obnionej zawartoci laktozy.
Jest to zagadnienie wane ze wzgldu na fakt i kwas 2hydroksypropanowy wykazuje
waciwoci prozdrowotne. Hamuje potencja elektrochemiczny membran komrkowych,
denaturuje wewntrzkomrkowe biaka i obnia pH treci komrek mikroflory patogennej.
Ponadto, przyspiesza trawienie biaek w przewodzie pokarmowym, wzmaga wydzielanie
sokw trawiennych, pobudza perystaltyk jelit oraz zwiksza wchanialno jonw elaza,
wapnia i fosforu. ywno zawierajca kwas 2hydroksypropanowy jest klasyfikowana jako
funkcjonalna. Produkty tego typu s poszukiwane na rynku a zainteresowanie nimi wykazuje
staa tendencje wzrostow.
Sowa kluczowe: ogrzewanie mikrofalowe, liposomy, nanoczstki srebra, hydroliza
enzymatyczna, warto odywcza, surowce niekonwencjonalne
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
14
WSTP
Sukces produktu w warunkach gospodarki rynkowej jest uwarunkowany przede
wszystkim zastosowaniem waciwej technologii, umoliwiajcej otrzymanie atrakcyjnego
wyrobu przy jednoczesnym ponoszeniu jak najmniejszych nakadw. Dlatego
te przedsibiorcy brany spoywczej staraj si wprowadza systematycznie do swojej
oferty nowe produkty, skutecznie konkurujce na rynku nie tylko cen, ale rwnie, a moe
przede wszystkim wartoci odywcz, atrakcyjnych smakiem, zapachem i wygldem
jak rwnie trwaoci. Taka dziaalno wzmaga zapotrzebowanie na nowe technologie
produkcji i przechowywania ywnoci. W odpowiedzi na takie zapotrzebowanie instytuty
badawcze i jednostki naukowe uczelni wyszych prowadz szeroko zakrojone badania.
S to badania podstawowe a take innowacyjno-wdroeniowe. W tym aspekcie najwiksze
zainteresowanie koncentruje si wok moliwoci zastosowania nanotechnologii.
Ten ostatni kierunek budzi nie tylko nadzieje konsumentw, ale rwnie mniej lub bardziej
uzasadnione obawy. Przykadowo wrd spoeczestwa do powszechna jest znajomo
przeciwdrobnoustrojowego dziaania nanoczstek srebra. Niemniej jednak, obawy budz
dugofalowe skutki ich stosowania, zarwno dla zdrowia czowieka jak i dla rodowiska.
Nanotechnologia w produkcji ywnoci to nie tylko hamowanie wzrostu mikroorganizmw
przez nanoczstki metali, ale rwnie kapsukowanie substancji bioaktywnych wewntrz
liposomw. Badania podstawowe w zakresie nanotechnologii pozwalaj na okrelenie
zarwno moliwoci jej zastosowania jak i ogranicze w produkcji ywnoci.
Wspczesny konsument jest nie tylko coraz bardziej wymagajcy, ale rwnie
ma coraz mniej czasu na przygotowywanie posikw. W tym aspekcie niezwykle wane jest
rozwijanie technologii tzw. ywnoci wygodnej, ktrej przygotowanie wymaga niewiele
wysiku. Jest spraw oczywist, e ta kategoria produktw powinna rwnie
charakteryzowa si wysok wartoci odywcz. Bardzo uyteczne w przygotowywaniu
tego typu posikw jest ogrzewanie mikrofalowe. Aby jednak jego stosowanie nie wizao
si z obnieniem jakoci produktw konieczne jest zastosowanie odpowiedniej technologii
produkcji opakowa.
Niemniej wanym kierunkiem rozwojowym w wytwarzaniu ywnoci jest
doskonalenie technologii ju wdroonych do praktyki przemysowej. Najwiksz rol
do spenienia maj tu instytuty branowe, powoane do tego typu dziaania i majce
ogromne, wieloletnie dowiadczenie we wsppracy z przemysem. Niestety ostatnio
ta ich rola jest kwestionowana co zmniejsza konkurencyjno polskiego wytwrcy
w stosunku do wielkich koncernw spoywczych dysponujcych wasnym zapleczem
badawczym. Kolejn barier hamujc konkurencyjno polskiego przemysu spoywczego
jest jego rozdrobnienie, co powoduje i poszczeglni przedsibiorcy nie s w stanie
udwign ryzyka ekonomicznego zwizanego z innowacyjnoci.
Hanna M. Baranowska, Micha Pitek
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
15
KRZYSZTOF MELSKI
Katedra Przyrodniczych Podstaw Jakoci
Wydzia Towaroznawstwa
Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu
INNOWACJE OPAKOWANIOWE POTENCJALNYM RDEM SUKCESU
YWNOCI OGRZEWANEJ MIKROFALOWO
Abstrakt
Opakowanie stanowi element nierozerwalnie zwizany z opakowanym produktem,
bdc rwnoczenie jednym z czynnikw determinujcych jego sukces rynkowy. Rosnce
wymagania wobec wyrobw, w poczeniu ze zoonymi systemami ich dystrybucji oraz
finalnego wykorzystania sprawiaj, e coraz czciej opakowanie staje si integraln czci
wyrobu, bez ktrej jego funkcjonowanie na rynku nie byoby moliwe. Znaczenie
marketingowe opakowa oraz szerokie spektrum obszarw innowacji sprawia, e to wanie
brana opakowaniowa jawi si jedn z najbardziej innowacyjnych. Znaczcy potencja
w omawianym zakresie posiadaj opakowania ywnoci przeznaczonej do ogrzewania
w kuchenkach mikrofalowych, stanowicej sztandarowy przykad tzw. ywnoci wygodnej.
Specyfika ogrzewania mikrofalowego sprawia, e podany efekt
w postaci rwnomiernego lub strefowego ogrzania produktu, wymaga specyficznych
rozwiza, czsto rnych dla poszczeglnych grup produktw. W artykule omwiono
wybrane kierunki rozwoju opakowa ywnoci ogrzewanej mikrofalowo oraz ich potencja
w zakresie rozwiza innowacyjnych.
Sowa kluczowe: opakowanie, ogrzewanie mikrofalowe, ywno wygodna
Wstp
Wraz z nastaniem epoki globalnej gospodarki rynkowej do historii przeszy czasy,
kiedy produkt mg sprzedawa si sam bez mniej lub bardziej zaawansowanych dziaa
marketingowych. Ostra, midzynarodowa konkurencja sprawia, e sfera podejmowanych
dziaa obejmuje nie tylko sam produkt lecz take jego opakowanie, ktre oprcz
tradycyjnych funkcji: ochronnej, informacyjnej i logistycznej coraz czciej realizuje szereg
funkcji o charakterze marketingowym.
Przemys opakowaniowy zaliczany jest do grupy dynamicznie rozwijajcych si
sektorw gospodarki, take w zakresie wykazywanej rnorodnoci w zakresie innowacji.
Dotycz one gwnie: zwikszenia funkcjonalnoci, ergonomicznoci, walorw
ekologicznych, ekonomicznych, a take szaty graficznej opakowania. Rozwj
w opakowalnictwie przebiega w trzech zasadniczych kierunkach: technologicznym,
materiaowym oraz konstrukcyjnym [Korzeniowski i in., 2011].
Rosnce wymagania wobec wyrobw i sposobw ich finalnego wykorzystania,
zaawansowane systemy logistyczne oraz techniki sprzeday sprawiaj, e coraz czciej
opakowanie staje si niejako czci wyrobu tworzc wraz z nim tzw. produkt zintegrowany.
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
16
Niespotykane dla adnego produktu rynkowego spektrum funkcji realizowanych przez
opakowania kreuje szerokie pole do opracowania i wdraania innowacyjnych rozwiza.
Sytuacja taka stwarza wyjtkow szans dla rednich i maych firm opakowaniowych oraz
produkcyjnych, ktre we wzajemnej wsppracy mog opracowa i wdroy innowacyjne
rozwizania bdce rdem sukcesu rynkowego ich produktu. Celem niniejszego
opracowania jest prezentacja wybranych kierunkw rozwoju opakowa ywnoci
ogrzewanej mikrofalowo, posiadajcych znaczcy potencja innowacyjny.
Kuchenki mikrofalowe w gospodarstwach domowych
W zakresie nasycenia kuchenkami mikrofalowym i sytuacja polskich gospodarstw
domowych jest odmienna w porwnaniu z ich odpowiednikami w krajach
wysokorozwinitych. W Stanach Zjednoczonych odsetek gospodarstw domowych
posiadajcych kuchenk mikrofalow przekroczy 90% pod koniec XX wieku [Liegey,
2001]. W Wielkiej Brytanii podobny poziom osignito w roku 2006 [Self 2008; Swain,
2008]. W Polsce, pomimo ponad siedemdziesicioprocentowego wzrostu liczby gospodarstw
posiadajcych kuchenki mikrofalowe w ostatniej dekadzie (2005-14), nasycenie tego typu
sprztem wynosio w roku 2014 niespena 57%. Jak pokazano na rys.1 w ostatnich latach
nastpio znaczce wyhamowanie dynamiki wzrostu liczby gospodarstw posiadajcych
kuchenk mikrofalow. Jeli nie nastpi odwrcenie trendu 60% nasycenia stanowi bdzie
poziom maksymalny.
Rysunek 1. Odsetek polskich gospodarstw domowych posiadajcych kuchenk mikrofalow
Opracowano na podstawie rocznikw statystycznych GUS
Specyficzny jest take sposb wykorzystania kuchenek mikrofalowych. W roku 2011
ok. 83 % z przebadanych 172 gospodarstw domowych uywao kuchenki mikrofalowej do
podgrzewania wczeniej przygotowanych potraw. Rozmraanie prowadzone byo w 61 %
gospodarstw, podgrzewanie zestaww obiadowych w 46 %, przygotowanie przeksek typu
fast food w 35 %, a gotowanie w 13% [Melski, 2012]. Relatywnie niski udzia operacji
prowadzonych z uyciem gotowych produktw przeznaczonych do nadania gotowoci
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
17
kulinarnej w kuchence mikrofalowej z jednej strony wiadczy o konserwatyzmie polskich
konsumentw, z drugiej o znaczcym potencjale rynku produktw dedykowanych
do ogrzewania mikrofalowego. Naley przypuszcza, e rosnce tempo ycia, denie
do wygody wraz z wzrastajcym poziomem zamonoci spoeczestwa stymulowa bd
rozwj rynku tego typu produktw.
W zaistniaej sytuacji niezwykle istotne jest, aby producenci ywnoci zaoferowali
produkty czce w sobie przyzwyczajenia kulinarne rodzimych konsumentw z zaletami,
jakie oferuje ogrzewanie mikrofalowe. Nie mniej wana jest zmiana postrzegania kuchenek
mikrofalowych i przygotowanych w nich posikw przez potencjalnych konsumentw.
Oprcz szybkoci procesu i oferowanej wygody, w pewnym stopniu jako zaleta postrzegany
jest take aspekt higieniczny procesu. Odmiennie wyglda sytuacja w odniesieniu
do waciwoci zdrowotnych, wartoci odywczych oraz smaku gotowych posikw, ktre
oceniane s negatywnie (rys. 2). Jednym z obszarw zmiany wizerunku ywnoci
ogrzewanej mikrofalowo jest poprawa waciwoci sensorycznych. Dziaania w tym
obszarze wymagaj znajomoci czynnikw wpywajcych na cechy gotowego produktu,
w szczeglnoci te wynikajce ze specyfiki ogrzewania mikrofalowego.
Rysunek 2. Postrzeganie przez konsumentw ogrzewania ywnoci w kuchenkach
mikrofalowych
rdo: [Melski, 2012]
Interesujcym zjawiskiem jest te postrzeganie ekologii procesu ogrzewania
mikrofalowego jako jego wady, pomimo znacznie wikszej efektywnoci energetycznej
ogrzewania mikrofalowego w stosunku do klasycznego [de Almeida i in., 2011]. Decydujc
rol w negatywnym postrzeganiu procesu odgrywa powszechne zastosowanie opakowa
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
18
jednorazowych z tworzyw sztucznych oraz naganiane czsto w mediach niekorzystne
oddziaywanie promieniowania mikrofalowego na ludzi i rodowisko [Balmori, 2009].
Negatywne postrzeganie rodowiskowego aspektu ogrzewania mikrofalowego stanowi
moe czynnik ograniczajcy popyt na gotowe produkty przeznaczone do ogrzewania
mikrofalowego.
Nie ulega wtpliwoci, e produkty ogrzewane mikrofalowo zaliczy moemy
do tzw. ywnoci wygodnej, co potwierdza powszechna opinia o szybkoci i wygodzie
ogrzewania mikrofalowego (rys. 2). Popularno tego typu produktw idzie w parze
ze zmianami stylu ycia wspczesnego spoeczestwa. Coraz czciej spotykane
jednoosobowe gospodarstwa domowe, osoby posiadajce nienormowany czas pracy lub
samotnie wychowujce dzieci, yjce w biegu nie majc czasu na przygotowanie posikw
w tradycyjny sposb chtniej sigaj po tego typu produkty [Agriculture and Agri-Food
Canada, 2012]. Mona przyj, e w pewnym zakresie pozwalaj na spoywanie produktw
o zadawalajcych waciwociach sensorycznych, wieoci i wyduonym okresie
przydatnoci do spoycia przy zastosowaniu moliwie agodnych technik konserwacji
[Dainelli i in., 2008].
Rozwj ywnoci wygodnej cile zwizany jest w aplikacj innowacyjnych
rozwiza dodajcych produktom kolejnych funkcjonalnoci lub rozszerzajcych ju
istniejce. W omawianej grupie wyrobw jest on nierozerwalnie zwizany z zastosowanymi
rozwizaniami w obrbie opakowania. Poza klasycznymi funkcjami opakowania powinno
ono pozwala na ogrzanie produktu w swoim wntrzu oraz atwe i bezpieczne operowanie
nim wraz z gorc zawartoci. Dalsze zwikszenie wygody oraz bezpieczestwa procesu
nadania gotowoci kulinarnej mona osign poprzez przystosowanie opakowania do roli
naczynia, z ktrego produkt jest spoywany. Znacznie wysze wymagania w zakresie
funkcjonalnoci i estetyki spenione mog by poprzez zastosowanie innowacyjnych
rozwiza konstrukcyjnych poczonych z atrakcyjn form oraz materiaami. Takie
podejcie znaczco rozszerza pole rozwiza konstrukcyjnych i stosowanych materiaw
w kierunku udoskonalenia funkcjonalnoci i estetyki opakowania-naczynia.
Kolejny, wyszy poziom zaspokojenia potrzeb wspczesnego konsumenta moe
czy dalsze zwikszenie wygody z trosk o ochron rodowiska naturalnego. Trend ten jest
niezwykle istotny w wietle negatywnego postrzegania ekologicznych aspektw ogrzewania
mikrofalowego (rys. 2). Podanym kierunkiem zmian moe by zastosowanie w miejsce
klasycznych tworzyw sztucznych ich biodegradowalnych odpowiednikw pozwalajcych
na wyrzucenie opakowania/naczynia wraz z pozostaociami posiku do odpadw
poddawanych przerbce biologicznej. Opakowanie kompostowalne istotnie zwiksza
rwnie wygod konsumenta, gdy nie musi on oczyszcza pojemnika z resztek posiku,
oszczdzajc w ten sposb czas, wod, detergenty oraz energi, przez co po raz kolejny,
porednio przyczynia si do ochrony rodowiska. Zastosowanie kompostowalnych
materiaw opakowaniowych wytworzonych z surowcw odnawialnych czyni opakowanie
jeszcze bardziej ekologicznym. Przedstawione rozwizanie wpisuje si w nurt
proekologicznych zachowa konsumenckich, wynoszc warto dodan
do funkcjonalnoci ywnoci wygodnej (rys. 3).
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
19
Rysunek 3. Tendencje rozwoju ywnoci wygodnej przeznaczonej do ogrzewania w
kuchenkach mikrofalowych
Czynniki wpywajce na jako ywnoci ogrzewanej mikrofalowo
Na przebieg procesu ogrzewania mikrofalowego ywnoci wywieraj wpyw trzy
wzajemnie powizane elementy: produkt, kuchenka mikrofalowa i naczynie, w ktrym
proces jest prowadzony (rys. 4). Kady z nich posiada okrelony potencja innowacyjny, jak
rwnie istotne ograniczenia wynikajce ze swojej specyfiki. Dla produktu s nimi: skad,
kompozycja, waciwoci sensoryczne, warto odywcza, wielko porcji itp.
Mikrofale s powszechnie wykorzystywane przez systemy radiolokacyjne oraz
komunikacyjne: telefoni komrkow, telekomunikacj, telewizj itp., co skutkuje cis
reglamentacj dostpnych czstotliwoci. W urzdzeniach sucych do ogrzewania
mikrofalowego stosowane s dwie czstotliwoci 915 MHz i 2,45 GHz, przy czym pierwsza
najczciej w instalacjach przemysowych do rozmraania produktw gboko zamroonych
[Van Loock, 2001; Ku i in., 2002]. cile okrelona, daleka od optymalnej, czstotliwo
pracy kuchenek mikrofalowych 2,45 GHz istotnie ogranicza zakres moliwych
modyfikacji urzdzenia. Poprawa efektywnoci, funkcjonalnoci oraz jakoci pracy kuchenki
osignita by moe poprzez zmiany w obrbie komory grzewczej.
Trzeci element jakim jest opakowanie, posiada najwikszy potencja w zakresie
oddziaywania na jako procesu ogrzewania mikrofalowego. Pomimo ogranicze
narzuconych przez wielko porcji, brak negatywnego wpywu na ogrzewany produkt,
barierowo i odporno termiczn, istnieje wzgldnie szerokie pole manewru w zakresie
ksztatu opakowania oraz zastosowanego materiau. Ponad to opakowanie moe
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
20
w specyficzny sposb oddziaywa z mikrofalami modyfikujc rozkad pola
elektromagnetycznego w produkcie bd wchodzc w interakcj z mikrofalami generowa
ciepo w okrelonych obszarach opakowania [opacka i in., 2015].
Rysunek 4. Czynniki wpywajce na jako produktu ogrzewanego mikrofalowo
Rodzaj i skad chemiczny materiau oraz konstrukcja opakowania wpywaj znaczco
na rozkad przestrzenny temperatury. Poza rodzajem materiau opakowaniowego, jednym
z gwnych czynnikw wpywajcych na efektywno ogrzewania mikrofalowego jest
ksztat opakowania. Najbardziej optymalnym jest ksztat okrgy lub owalny. Nie wystpuje
wwczas charakterystyczny dla opakowa prostoktnych efekt brzegowy zwizany
z wystpowaniem krawdzi i naroy, gdzie temperatura podczas ogrzewania jest wysza ni
w pozostaej czci opakowania [Borowy i Kubiak, 2010].
Biorc pod uwag oczekiwania konsumentw dotyczce spoywanych produktw
oraz wymagania formalne stawiane ywnoci, opakowaniom i kuchenkom mikrofalowym;
naley stwierdzi, e najwiksze moliwoci w zakresie implementacji innowacyjnych
rozwiza zwizane s z opakowaniem wyrobu.
Opakowania aktywne ywnoci ogrzewanej mikrofalowo
Unikalna zdolno promieniowania mikrofalowego do generowania ciepa wewntrz
ogrzewanego produktu skutkuje najistotniejszymi zaletami procesu szybkoci,
jednoczesnym ogrzewaniem caej objtoci oraz efektywnoci energetyczn. Z drugiej
strony niska temperatura powietrza w komorze kuchenki oraz niedogrzanie powierzchni
produktu skutkuje gromadzeniem si na niej wody, czego efektem jest papkowata
struktura powierzchni oraz brak kruchoci i zbrzowienia powierzchni licznych produktw,
np. pizzy [Galema, 1997; Melski, 2000]. W przypadku ogrzewania mikrofalowego zarwno
naczynie jak i otaczajce powietrze nie s ogrzewane, a ciepo generowane jest
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
21
w ogrzewanym produkcie. Jednake intensywne chodzenie zewntrznych warstw przez
otaczajce, zimne powietrze sprawia, e wntrze produktu posiada znacznie wysz
temperatur ni jego warstwy zewntrzne. W produkcie wystpuje niewielki gradient
temperaturowy skierowany do zewntrz [Galema, 1997]. To niekorzystne zjawisko stanowi
podstawowy powd krytycznego postrzegania waciwoci sensorycznych ogrzewanych
produktw, co w omawianej wyej ankiecie respondenci wyrazili w postaci krytycznej oceny
smaku. Rozwizanie problemu jakoci (wymagana chrupko, zbrzowienie) powierzchni
ogrzewanych produktw stanowi klucz do sukcesu rynkowego znaczcej grupy wyrobw.
Ze wzgldu na skad i kompozycj produktw wymagajcych chrupkiej powierzchni
praktycznie nie ma moliwoci manewru w tym obszarze.
W konstrukcji kuchenek mikrofalowych osignito poowiczne rozwizanie, ktrym
jest ogrzewanie hybrydowe realizowane jednoczenie przez mikrofale i klasyczny element
grzejny umieszczony w komorze grzejnej kuchenki. Stanowi ono krok wstecz, w kierunku
klasycznych metod ogrzewania, co odbywa si kosztem szybkoci oraz efektywnoci
procesu, czciowo niwelujc najwaniejsze zalety ogrzewania mikrofalowego.
Najlepsze rezultaty w rozwizaniu problemw chrupkoci ogrzewanych produktw
osignito stosujc innowacyjne rozwizania w sferze opakowa. Ide przewodni jest
umieszczenie elementu grzejnego wewntrz opakowania, poprzez zastosowanie materiau
oddziaujcego z mikrofalami. Wykonanie okrelonego elementu opakowania z materiau
aktywnego, nazywanego take receptorem lub susceptorem pozwala na przeksztacenie
czci padajcego na jego powierzchni promieniowania mikrofalowego w ciepo. Wzrost
temperatury opakowania w wybranych miejscach powoduje szybkie ogrzanie powierzchni
produktu i nadanie jej podanej chrupkoci. Rwnoczenie wntrze dania ogrzewane jest
mikrofalami, dziki czemu gotowo kulinarna osigana jest z szybkoci charakterystyczn
dla mikrofalwki. Oprcz susceptorw stosowane mog by take reflektory odbijajce
mikrofale w celu ochrony wybranych fragmentw dania przed nadmiernym nagrzaniem,
np. surwek w zestawach obiadowych [Lisiska-Kunierz i Ucherek, 2003; Robertson, 2006;
Przetaczek-Ronowska, 2010].
Opakowania kompostowalne
Rosnca wiadomo ekologiczna konsumentw stymuluje wzrost wymaga
orodkw legislacyjnych oraz konsumentw w zakresie wpywu produktw rynkowych
na rodowisko naturalne. Wzgldnie krtki czas wykorzystania, najczciej jednorazowe
zastosowanie oraz udzia konsumenta w wytwarzaniu odpadw opakowaniowych sprawiaj,
e to wanie opakowanie w znacznym stopniu determinuje postrzeganie produktu jako
przyjaznego bd nie dla rodowiska naturalnego [Melski, 2012]. Rozwizanie czci
problemw zwizanych z zagospodarowaniem odpadw opakowaniowych, przy
jednoczesnej poprawie wizerunku zarwno opakowania, jak i zawartego w nim produktu
moliwe jest przez zastosowanie opakowa podlegajcych rozkadowi biologicznemu
w trakcie procesu kompostowania. Odpady tego typu mog by przetwarzane biologicznie
w instalacjach przemysowych lub kompostownikach przydomowych [Rydz i in., 2015].
Wykorzystanie kompostowalnych opakowa produktw ogrzewanych mikrofalowo
moliwe jest nie tylko w gospodarstwach domowych, lecz take w obiektach maej
gastronomii. Zastosowanie opakowa/naczy jednorazowych, ktre wraz z resztkami
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
22
poywienia mog by oddane do utylizacji generowa moe wymierne korzyci materialne
i organizacyjne. W barach typu fast food zastosowanie recyklingu materiaowego jest
problematyczne, gdy wikszo odpadw staych stanowi opakowania zanieczyszczone
resztkami produktw spoywczych. Oczyszczanie i gromadzenie posegregowanych
odpadw jest praktycznie niewykonalne, dlatego stopie odzysku w tego typu obiektach jest
niewielki, a wikszo odpadw nadajcych si do przerbki trafia na skadowiska [Aarnio
i Hmlinen, 2008]. Za najbardziej efektywny ekonomicznie i rodowiskowo sposb
wykorzystania opakowa podlegajcych rozkadowi biologicznemu naley uzna
ich zastosowanie do pakowania ywnoci wygodnej. Konkluzja powysza nabiera
szczeglnego znaczenia w poczeniu z ograniczon w duszej perspektywie czasowej
dostpnoci tego typu materiaw opakowaniowych.
Podsumowanie
Ze wzgldu na powszechno stosowania oraz coraz wiksze znaczenie opakowa
na dzisiejszym rynku, brana opakowaniowa zajmuje szczegln pozycj, gdy wspczesny
klient wchodzi w kontakt z opakowaniem o wiele wczeniej i czciej ni z produktem.
Ze wzgldu na szeroki zakres realizowanych funkcji opakowanie zawiera zwykle znacznie
wicej rozwiza innowacyjnych ni opakowany produkt, w zwizku z czym potencjalny
nabywca, mniej lub bardziej wiadomie, styka si z innowacjami opakowaniowymi. Jednym
z obszarw implementacji innowacyjnych rozwiza jest ywno przeznaczona
do ogrzewania w domowych kuchenkach mikrofalowych. W ograniczonym zakresie nowe
rozwizania dotyczy mog zarwno urzdzenia grzewczego, jak i ogrzewanego produktu.
Elementem o najwikszym potencjale innowacyjnym jest opakowanie, ktre w synergii
z dwoma pozostaymi elementami moe generowa znaczce korzyci w obrbie ekonomii,
technologii, dietetyki, marketingu oraz ochrony rodowiska naturalnego.
Literatura
Aarnio, T., Hmlinen, A., 2008, Challenges in packaging waste management in the fast
food industry, Resources, Conservation and Recycling, 2008, 52, 612621.
Agriculture and Agri-Food Canada, 2012, Consumer Trends, Chilled Foods in Poland,
http://publications.gc.ca/site/archivee_archived.html?url=http://publications.gc.ca/collections
/collection_2014/aac-aafc/A74-1-117-2012-eng.pdf(dostp: stycze 201).
Balmori, A., Electromagnetic pollution from phone masts. Effects on wildlife,
Pathophysiology, 2009, 16, 191199.
Borowy T, Kubiak M.S., Opakowania ywnoci stosowane w technologii mikrofalowej,
Gospodarka Misna, 2010, 62 (06), 20-24.
esnek J., Dobi J., Houov J., Sedlek J., 2003,Properties of thin metallic films for
microwave susceptors, Czech Journal of Food Sciences, 21, s. 3440.
Dainelli, D., Gontard, N., Spyropoulos, D., Zondervanvan den Beuken, E., Tobback, P.,
Active and intelligent food packaging: legal aspects and safety concerns, Trends in Food
Science & Technology, 2008, 19, 103112.
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
23
de Almeida, A., Fonseca, P., Schlomann, B., Feilberg, N., Characterization of the household
electricity consumption in the EU, potential energy savings and specific policy
recommendations, Energy and Buildings, 2011, 43, 18841894.
Galema S. A., Microwave Chemistry, Chemical Society Reviews, 1997, 26, 233-238.
Korzeniowski, A., AnkielHoma, M., CzaajaJagielska, N., Innowacje w opakowalnictwie,
Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, 2011.
Ku, H.S., Siores, E., Taube, A., Ball, J.A.R., Productivity improvement through the use of
industrial microwave technologies, Computers & Industrial Engineering, 2002, 42, 281290.
Liegey, P.R., 2001, Hedonic Quality Adjustment Methods For Microwave Ovens In the U.S.
CPI, U.S. Bureau of Labor Statistic, http://qz.com/187743/the-slow-death-of-the-microwave/
(dostp: stycze 2016).
Lisiska-Kunierz M, Ucherek M., Postp techniczny w opakowalnictwie, Wydawnictwo
Akademii Ekonomicznej w Krakowie, 2003.
opacka J., Lipiska A., Rafalska U., Zmiany zachodzce w materiale opakowaniowym
i w ywnoci w trakcie obrbki mikrofalowej, Problemy Higieniy i Epidemiologii,
2015, 96 (1), 77-83.
Melski K., Opakowania do kuchenek mikrofalowych, Packaging Polska, 2000, 3, 36-37.
Melski K., Towaroznawcza ocena opakowa ywnoci stosowanych w technice
mikrofalowej, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, 2012.
Przetaczek-Ronowska, I., Opakowania ywnoci do ogrzewania w kuchenkach
mikrofalowych, Przemys Spoywczy, 2010, 64 (1), 40-43.
Robertson G.L., Food Packaging. Principales and Practice, wyd. 2, CRC Press,
271-284, 2006.
Rocznik Statystyczny Rzeczypospolitej Polskiej, Gwny Urzd Statystyczny, roczniki od
1998 do 2015, http://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/roczniki-statystyczne/.
Rydz j., Sikorska W., Kyulavska M., Christova D., Polyester-Based (Bio)degradable
Polymers as Environmentally Friendly Materials for Sustainable Development, International
Journal of Molecular Sciences, 2015, 16, 564-596.
Self, A (red.), Social Trends No 38, 2008 Editon, 2008, Office for National Statistic, UK.
Swain, M.J., James, S.J., Swain, M.V.L., Effect of power output reduction of domestic
microwave ovens after continuous (intermittent) use on food temperature after reheating,
Journal of Food Engineering, 2008, 87, 1115.
Van Loock, W., European regulations of the radio spectrum, ISM use and safety, Journal of
Microwave Power and Electromagnetic Energy, 2001, 36 (4), 199215.
http://qz.com/187743/the-slow-death-of-the-microwave/
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
24
TOMASZ KOLECKI1, KATARZYNA JAROS-KOLECKA
2, JAROSAW SZAFRAN
3,
ARTUR MARCINIAK4, KARINA BARANOWSKA
3, KAROLINA WOYNIEC
4,
MICHA PIEGZA5, BARBARA AROWSKA
5, MAGORZATA ROBAK
5
1Politechnika Wrocawska
[email protected] 2TK Nano, Wrocaw
3JK Packaging, Krotoszyn
4Solvadis Polska Sp. z o. o., Wrocaw
5Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocawiu
ZASTOSOWANIE NANOCZSTEK SREBRA W FOLIACH SPOYWCZYCH
Streszczenie
Folie z dodatkiem nanoczstek srebra (SNP) tworz now jako w obrocie wie
ywnoci. Ich uycie nie tylko zapewnia czysto produktu, ale rwnie pozwala wyduy
czas przydatnoci do spoycia oraz ograniczy straty finansowe wynike z psucia si
towarw na skutek rozwoju mikroorganizmw. Zatem dziki zastosowaniu folii z SNP
w opakowanych produktach mona liczy na powstrzymanie wzrostu drobnoustrojw
i psucia si ywnoci. Ostatecznie moemy zyska czas, pienidze oraz zapewni szerszy
rynek zbytu. Celem przeprowadzonych bada bya ocena stopnia skutecznoci dodatku SNP
do folii spoywczych w hamowaniu wzrostu drobnoustrojw oraz okrelenie zawartoci
srebra ugujcego si z folii.
Materia badawczy stanowia folia spoywcza przygotowana z SNP. Oceniano siedem
wariantw folii, ktre przygotowano z dodatkiem SNP lub bez (folie kontrolne).
Do polimeryzacji folii LDPE VII dodatkowo dodano 0,5% barwnika. Materiaem
badawczym byo te wiee miso wieprzowe przechowywane w foliach w warunkach
chodniczych. W pracy oceniano przeciwdrobnoustrojow aktywno folii wobec:
Pseudomonas fluorescens, Escherichia coli i Staphylococcus aureus oraz wzrost oglnej
liczby drobnoustrojw mezofilnych w zapakowanym misie przechowywanym w warunkach
chodniczych przez cztery tygodnie.
W stosunku do folii kontrolnej (bez SNP) obserwowano znaczne (82-85%)
zahamowanie wzrostu S. aureus w obecnoci folii wytoczonej ju przy najmniejszym
steniu dodawanego roztworu SNP. Wzrost szczepu E. coli zosta nieznacznie zahamowany
(13%) przy najwyszych steniach SNP. W analizie wzrostu oglnej liczby drobnoustrojw
mezofilnych z przechowywanych prb misa najwiksz ich liczb w 1g, wiadczc
o najmniejszym dziaaniu ochronnym foli i SNP, wyznaczono dla misa opakowanego
w foli LDPE IV. W pierwszym tygodniu miso opakowane w poszczeglne folie
i przechowywane w warunkach chodniczych nie wykazywao oznak zepsucia. W drugim
tygodniu pojawi si zapach (folia LDPE VII) i wyciek oraz utrata koloru misa. W oparciu
o uzyskane wyniki rozpoczto testowanie innych polimerw opakowaniowych
zawierajcych SNP i badania nad ustaleniem stenia SNP hamujcego wzrost drody oraz
bakterii.
mailto:[email protected]
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
25
Sowa kluczowe: aktywno przeciwdrobnoustrojowa, folia spoywcza, nanoczstki srebra,
SNP.
Wprowadzenie
W dobie nowoczesnych technologii, w tym take tych dotyczcych opakowa
i ich roli w przechowywaniu ywnoci poszukiwanie moliwoci wyduenia trwaoci
skania do wykorzystywania nietypowych materiaw, a za takie uzna mona
nanomateriay, struktury o jednym z wymiarw mieszczcym si w granicach 1-100 nm,
czyli na poziomie zblionym do atomw i czsteczek [Sionkowski i Kaczmarek, 2015].
Dziki rozdrobnieniu czstki w skali nano, np. metale szlachetne zyskuj waciwoci,
istotnie rnice si od makrostruktur tego samego zwizku chemicznego. Jednym
z moliwych do wykorzystaniu nanomateriaw jest srebro, metal, ktremu ju staroytnoci
przypisywano waciwoci lecznicze i biobjcze. Pniej zapomniany i dopiero rozwj
nanotechnologii oraz moliwo syntetyzowania nanoczsteczek srebra ponownie zwrciy
uwag na moliwo jego zastosowania [Mroczek-Sosnowska i in., 2013]. Wodne roztwory
zawierajce nanoczstki srebra (Silver Nano Particles, SNP) uwaane s za jedne
z najskuteczniejszych rodkw dezynfekcyjnych [Wzorek i Konopka, 2007; Kruthyakow
i in., 2008; Rai i in., 2009; Sharma i in., 2009; Chmielowska-Korzeniowska i in., 2013].
Ich zastosowanie powoduje likwidacj ponad 90% bakterii i grzybw. SNP, jako czynnik
przeciwdrobnoustrojowy, z powodzeniem moe by zastosowany do dezynfekcji powietrza,
wody oraz rnego rodzaju powierzchni np. materiaw i ubra stosowanych w medycynie,
opakowa plastikowych [Tran i in., 2013]. Od kilku lat prowadzone s badania nad
wprowadzeniem nanoczstek srebra do opakowa, w tym folii przeznaczonej
do przechowywania ywnoci [Eschegoyen i Nevin, 2013; Metak i Ajaal, 2013]. Celem
pracy bya ocena stopnia skutecznoci dodatku SNP w rnych steniach do folii
spoywczych. Skuteczno t oceniano poprzez ograniczenie wzrostu wybranych
drobnoustrojw w obecnoci folii (hodowle pynne i stae), zmian w wygldzie misa
zapakowanego w dane folie i wpywie na ogln liczb drobnoustrojw zawart
w opakowanym misie przechowywanym przez 4 tygodnie. W pracy badano take, w jakim
stopniu srebro jest wymywane (ugowane) z folii.
Materiay i metody
Materia badawczy stanowia folia spoywcza przygotowana z nanoczastkami srebra.
Jednowarstwowe folie, o gruboci 80 m przygotowano z polietylenu o maej gstoci LDPE
(Malen E FABS 23-D022) wytoczonego przy temperaturze masy tworzywa 180C i stopniu
rozdmuchu 1:2,5. Badano take oddziaywanie folii EVOH zawierajcej ywice
kopolimerow etylenu i alkoholu winylowego, otrzyman. Oceniano 7 wariantw
wyprodukowanej folii. Folie LDPE IV-VII oraz EVOH z Ag, ktre zostay przygotowane
z 1-2% dodatkiem roztworw nanoczstek srebra o steniu od 1 do 10% oraz dwie folie
kontrolne bez Ag EVOH i LDPE (tabela 1). Dodatkowo do polimeryzacji folii nr LDPE VII,
o najwyszej zawartoci SNP, dodano 0,5% barwnika AquaBlue w celu zamaskowania
barwy wynikajcej z dodatku SNP. Folie te wykorzystano do opakowania misa
wieprzowego. Natomiast nanoczstki srebra (SNP) zostay otrzymane przez redukcj
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
26
azotanu srebra w roztworze wodnym, zawierajcym surfaktant niejonowy i polimer
stabilizujcy; reduktorem by kwas askorbinowy [Kolecki i in. 2011].
Tabela 1. Wykorzystane folie oraz wybrane parametry nanoczstek srebra (SNP)
Folia
Stenie roztworu
SNP
[%]
Ilo roztworu
SNP dodana do
polimeryzacji
[%]
Stenie SNP
w mieszaninie do
polimeryzacji
[mg%]
EVOH z Ag* 5 1 50
EVOH bez Ag 0 0 0
LDPE IV 1 2 20
LDPE V 5 1 50
LDPE VI 10 1 100
LDPE VII 10 2 200
LDPE Kontrolna 0 0 0
* srebro jest tylko po jednej stronie folii i warstwa z SNP jest gruboci maksymalnie 20 m.
Kawaki misa pochodzcego bezporednio z uboju, zostao zapakowane i zgrzane w
siedmiu rnych foliach: EVOH z Ag, EVOH bez Ag, LDPE z Ag o numerach IV, V, VI
i VII (z niebieskim barwnikiem) oraz foli zwykej, bez Ag (LDPE Kontrolna). Otrzymane
prby byy przechowywane w warunkach chodniczych przez 2 tygodnie i poddawane ocenie
makroskopowej co kilka dni. Po 2 tygodniach opakowania otwarto i pobrano miso do bada
mikrobiologicznych, czyli oznaczeniu oglnej liczby drobnoustrojw mezofilnych.
Przygotowanie materiau do oznaczania oglnej liczby drobnoustrojw mezofilnych
polegao na odwaeniu 5g misa z kadej prby i rozdrobnieniu w 45 mL soli fizjologicznej
w aparacie Stomacher przez 15 minut. Z tak otrzymanej zawiesiny sporzdzono szereg
dziesitnych rozciecze. Do oznaczania liczby drobnoustrojw wykorzystano podoe
z agarem odywczym i wykonano posiew wgbny 1 mL z kadego rozcieczenia.
Po zestaleniu zaszczepione pytki inkubowano w 30C przez 24-48 godzin i nastpnie
obliczano ilo jednostek tworzcych kolonie (jtk).
Aktywno przeciwdrobnoustrojow poszczeglnych folii oceniano w hodowlach
w podou pynnym i staym. W pynnym oceniano efekt folii wzgldem Escherichia coli
i Staphylococcus aureus, szczepw pochodzcych z Kolekcji Katedry Biotechnologii
i Mikrobiologii ywnoci Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocawiu. Wzrost bakterii
oceniano przez pomiar OD 600nm w podou Luria Bertanii (LB) i bulionie odywczym
(NB), odpowiednio dla E. coli i S. aureus. Do hodowli dodawano wycite kwadraty folii
o boku 1cm. W hodowlach na podou staym aktywno przeciwdrobnoustrojow oceniano
wobec trzech drobnoustrojw: Pseudomonas fluorescens, Escherichia coli oraz
Staphylococcus aureus. Badanie przeprowadzono na agarze odywczym. Wyjciowo
w masie agaru danej pytki (szczepienie wgbne, 1mL inokulum) umieszczono nastpujce
iloci komrek : P. fluorescens 1,71 x 109, S. aureus 1,74 x 10
9 oraz E. coli 4,1 x 10
9.
Po 6 godzinach na powierzchnie agaru wykadano 1cm2 okrelonej folii. Po inkubacji
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
27
w temperaturze 30 C, przez 24 godziny od momentu wyoenia foli, obserwowano wzrost
bakterii.
W celu okrelenia zawartoci srebra ugujcego si do otoczenia, przygotowano
roztwory wody demineralizowanej, w ktrej umieszczono kawaki folii. Dla wszystkich
prbek masa folii i wody bya jednakowa. Prbki byy przechowywane w temperaturze
pokojowej, a folia bya usuwana z roztworw odpowiednio po 48 godzinach,
po 14 i 21 dniach. W celu okrelenia zawartoci srebra w poszczeglnych roztworach
wykonano pomiary ilociowe i jakociowe z wykorzystaniem spektrometru emisyjnego
ze wzbudzeniem prbki w plazmie argonowej ICP (model ARL 3410). Roztwory zostay
zakwaszone kwasem azotowym (J.T. Baker Instra-Analyzed Plus 9368)
do 1% HNO3.Pomiary przeprowadzono przy dugociach fali : 328.08 nm (DL 0.002 mg/L)
oraz 338.30 nm (DL 0.003 mg/L).
Wyniki
Opakowane miso nie wykazywao adnych oznak zepsucia w cigu pierwszego
tygodnia od uboju. Po upywie tego czasu w niektrych prbach pojawi si zapach (folia
LDPE VII i LDPE kontrola), a zewntrznie obserwowano pojawienie si wycieku (lekko
zielonego kolory) i oznaki utraty koloru przez fragmenty misa. Najwyraniej takie
zachowanie zaobserwowano dla prby misa opakowanego w folie LDPE VII, IV i V oraz
LDPE kontroln (rys.1).
Rysunek 1. Prby misa opakowanego w folie, po dwch tygodniach przechowywania
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
28
Przygotowujc prbki do bada na zawarto oglnej liczby drobnoustrojw
mezofilnych zaobserwowano, e w trakcie rozdrobnienia misa w homogenizatorze znaczne
zmikczenie prbek pochodzcych z opakowania w folie EVOH (z Ag i bez Ag). Objawiao
si to wikszym i szybszym procesem rozdrabniania w stosunku do folii opartych na LDPE.
Natomiast najwiksz liczb jtk w 1g misa, wiadczc o najwikszym rozwoju
drobnoustrojw w przechowywanych prbach wyznaczono dla misa opakowanego w foli
LDPE IV o najniszej zawartoci SNP (tab. 2). Liczba drobnoustrojw obecna w 1g misa
przechowywanego w tej folii bya ponad 10-100 krotnie wysza ni dla wikszoci
pozostaych prb, w tym kontrolnych. Najmniejszy wzrost drobnoustrojw
w przechowywanym misie wykazano w misie z foli LDPE V. Ilo jtk/g misa bya
10 razy mniejsza ni dla prby kontrolnej misa opakowanego w foli zwykej (LPDE bez
Ag) i prb misa przechowywanych w foliach EVOH (z Ag i bez Ag). Natomiast liczba
drobnoustrojw w misie zapakowanym w folie o najwikszej zawartoci nanoczstek srebra
(LPDE VII) z dodatkiem barwnika bya wysza ni w misie zapakowanym w folie
kontroln, czy o mniejszej zawartoci SNP.
Tabela 2. Zawarto oglnej liczby drobnoustrojw mezofilnych wyznaczona jako
uredniona liczba jednostek tworzcych kolonie (jtk) w 1g misa po okresie przechowywania
W celu peniejszego zobrazowania rnic w przyrocie mikroorganizmw w misie
zapakowanym w poszczeglne folie porwnano gstoci wzrostu drobnoustrojw z tego
samego rozcieczenia po 24 godzinach inkubacji. Przykad takiego porwnania jest seria
pytek Petriego (rys.2) z hodowli zaszczepionych 1 mL (10-3
) zawiesiny komrek. Jak mona
zauway na pytce z prb misa z LPDE V jest najmniejszy wzrost, a na pytce z foli
zwyk (LPDE bez SNP) jest on najwikszy (rys. 2 A i B). Ciekawie wyglda take
porwnanie wzrostu drobnoustrojw z prb misa z foli EVOH i foli zwykej, LPDE bez
SNP (rys.2, C). Folia EVOH, w wikszoci przypadkw, lepiej zabezpieczya miso przed
drobnoustrojami ni folia zwyka. Przy tym samym rozcieczeniu prby (103) najwikszy
wzrost obserwowano dla misa zapakowanego w foli LPDE bez SNP, EVOH bez SNP,
a najmniejszy w przypadku foli EVOH z SNP.
Prba misa przechowywana w Oglna liczba drobnoustrojw mezofilnych
[jtk / 1g misa]
EVOH bez AG 3,9 x 106
EVOH z Ag 4,4 x 106
LPDE IV 475,7 x 106
LPDE V 0,27 x106
LPDE VI 20,6 x 106
LPDE VII 10,3 x 106
LPDE bez Ag 3,9 x 106
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
29
A
B
C
Rysunek 2. Wzrostu drobnoustrojw na pytkach Petriego: rozcieczenie 10-3
, agar
odywczy
W stosunku do folii kontrolnej (bez SNP) obserwowano znaczne (82-85%)
zahamowanie wzrostu S. aureus w obecnoci folii wytoczonej ju przy najmniejszym
steniu dodawanego roztworu SNP. Wzrost szczepu E. coli zosta nieznacznie zahamowany
(13%) przy najwyszych steniach SNP.
Oddziaywania SNP w foliach na wzrost trzech gatunkw drobnoustrojw
przeprowadzono w hodowlach pynnych i staych. Po inkubacji w temperaturze 30 C przez
24 godziny (od momentu wyoenia foli) obserwowano brak wzrostu P. fluorescens S.
aureus oraz E. coli, szczeglnie w agarze przykrytym foliami EVOH (Rys. 3). Na pytce
kontrolnej obserwowano jednolity wzrost drobnoustrojw w caej objtoci agaru.
LPDE VII LPDE bez SNP
LPDE VI LPDE V LPDE VII
LPDE bez SNP EVOH bez SNPVII EVOH z SNP
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
30
Rysunek 3. Wzrost bakterii w obecnoci foli LPDE bez nanoczstek srebra (1), folia LPDE
V z nanoczastkami srebra (2), foli EVOH bez nanoczastek srebra (3), folia EVOH z
nanoczastkami srebra po jednej stronie (4)
Obraz z 24 godzinnej inkubacji
Po 48 godzinach inkubacji, wykazano hamowanie wzrostu bakterii P.fluorescens oraz
S. aureus przez folie LPDE V, folie EVOH bez nanoczastek srebra oraz folie EVOH
z nanoczastkami srebra po jednej stronie (rys. 4 Najmniejszy wzrost bakterii obserwowano
dla foli EVOH z nanoczastkami srebra po stronie przylegajcej do agaru, czyli najlepsze
hamowanie rozwoju bakterii.
Rysunek 4. Wzrost bakterii w obecnoci foli zwykej bez nanoczstek srebra (1), foli z
nanoczastkami srebra (2), foli EVOH bez nanoczastek srebra (3), Folie EVOH z
nanoczastkami srebra po jednej stronie (4)
Obraz z 48 godzinnej inkubacji
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
31
W przypadku E.coli potwierdzono wczeniej obserwowane nieznaczne zahamowanie
wzrostu niezalenie od typu foli; nawet dla foli kontrolnej, LPDE bez SNP. Zatem testem
powierzchniowym nie mona wykaza czy nanosrebro dziaa na bakterie E.coli. Natomiast
w hodowli pynnej udao si wyznaczy zaleno zawartoci SNP i inhibicji wzrostu
(pomiar OD 600nm). Dla S. aureus obserwowano znaczc inhibicje wzrostu, a dla E.coli
tylko nieznaczn (rys. 5). Komrki E.coli byy zdecydowanie mniej wraliwe na SNP.
Rysunek 5. Przeciwdrobnoustrojowa aktywno w zalenoci od zawartoci SNP w
mieszaninie do polimeryzacji folii
Hodowla pynna z dodatkiem 1cm2 okrelonej folii LPDE, przez 24 i 48 godzin, w 30C
W badaniach wykazano, e srebro nie dyfundowao z folii do otoczenia. Nie wykryto
sygnau srebra w roztworach wody demineralizowanej, w ktrej przechowywano folie przez
21 dni w temperaturze pokojowej. Mimo to wiadomo, e wykazana aktywno
przeciwdrobnoustrojowa, szczeglnie wobec S. aureus w obecnoci foliach zawierajcych
nanoczsteczki srebra, bya moliwa ze wzgldu na nieznaczn dyfuzj nanosrebra
do podoa.
Dyskusja
Song i in. [2011] prowadzc badania nad migracj nanoczstek srebra z kompozytu
polietylenowego w rnej temperaturze (20, 30 i 70C) i stosujc stosowne substytuty
ywnoci (3% kwas octowy i 95% etanol), wykazali e 3-5,6% nanoczstek srebra uwalnia
si do roztworu kwasu i zaledwie 0,22-0,24% do roztworu alkoholu. Zatem zakadajc,
e uwalnia si maksymalnie 6% dodanych SNP, to z Foli LPDE VII (o najwyszej
zawartoci SNP), ilo uwolnionych nanoczstek srebra moga maksymalnie wynosi
0, 96 g. Wg Li i in. [2010] nanoczstki srebra dopiero w steniu 10 g/mL hamuj wzrost
E.coli, a wg Rai i in. [2009] dopiero w steniu 75 g/mL. Yoon i in. [2007] obserwowali
90% zahamowania wzrostu E. coli przy steniu nanoczstek srebra wynoszcym
58,41 g/mL, czyli ponad 50 razy wyszym ni potencjalne maksymalne stenie
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 50 100 150 200 250
E.coli
S.aureus 24h
S.aureus 48h
Wzrost
[OD600nm]
SNP [%]
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
32
nanoczstek srebra dyfundujcych do podoa z badanych folii. Zatem otrzymane wyniki
s zgodne z wynikami otrzymanymi przez wyej wymienionych badaczy, bowiem
do podoa nie moga przenikn wiksza ilo nanoczstek srebra.
W wiatowej literaturze istniej doniesienia dotyczce wtpliwoci czy nanoczstki
srebra s toksyczne i czy dyfunduje midzy innymi z opakowa przygotowanych
z ich udziaem [Song i in, 2011; Eschegoyen i Nerin, 2013; Matak i Ajaal, 2013; Roy i in,
2013;]. Wanym elementem byo wykazanie, e limit detekcji srebra w zamiennikach
ywnoci (etanol, kwas octowy) wynosi 0,04 ng/mL, czyli 0,04 mg/L [2011]. Natomiast
wyniki dotyczce iloci uwalnianego z opakowa srebra nie s tak jednoznaczne.
Wg Echegoyen i Nerin [2013] nanoczstki srebra uwalniane byy w iloci
od 1,66 do 31,5 ng/cm2, odpowiednio z foli o zawartoci SNP od 20 do 390 g/cm
2.
Uwolnione iloci SNP stanowiy zatem jedynie okoo 0,008% SNP zawartych w foliach,
czyli zdecydowanie mniej ni wykazali w swoich badaniach Song i in. [2011]. Komisja
Europejska (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health
Risks-SCENIHR), okrelia dopuszczalny limit migracji srebra do ywnoci, z materiaw
opakowaniowych to 0.05 mg/kg ywnoci [Saber i in., 2014].
W badaniach nad zastosowaniem opakowa z nanoczastkami srebra Metak i Ajaal
[2013] wykazali pozytywny efekt dodatku SNP do opakowa. Przedstawili zahamowanie
rozwoju pleni na powierzchni zapakowanej marchwi. Podobny efekt uzyskano w tej pracy.
Folia z dodatkiem nanoczastek srebra nie tylko hamowaa wzrost P.fluorescens i S.aureus,
ale chronia zapakowane miso przed nadmiernym rozwojem drobnoustrojw mezofilnych.
Przy czym nie obserwowano cisej zalenoci pomidzy steniem SNP a liczb jtk/g
misa. Natomiast obserwowane wiksze zmikczenie misa opakowanego w folie EVOH
moe by spowodowane mniejsz wymian gazow, ktra si charakteryzuje ten typ folii
[Kluz A., 2007]. Jednoczenie wyjanienia wymaga 2-10 krotnie sabszy efekt przeciw
drobnoustrojowy foli o najwikszej zawartoci nanoczstek srebra - do ktrej jednoczenie
dodano barwnik LPDE VII w stosunku do folii o mniejszej zawartoci SNP.
W podou pynnym wzrost bakterii monitorowano poprzez pomiar gstoci
optycznej hodowli (OD 600nm), czyli zmtnienia bdcego wynikiem przyrostu liczby
komrek. Pomiar OD 600nm jest najszybsz i najprostsz metod pomiaru przyrostu
drobnoustrojw, wykorzystywan w mikroanalizatorach [Grabarczyk i in., 2013]. Niektrzy
badacze wyznaczyli nawet zaleno pomidzy wartoci OD 600nm a liczb komrek.
Wg Sondi i Salopek-Sondi [2004] OD 600nm rwne 0,1 odpowiada steniu komrek
108/mL. Zastosowana technika analityczna -hodowla w podou pynnym-umoliwia
prawidow ocen wzrostu bakterii i waciwoci anty-drobnoustrojowych danej folii.
Gatunek E,coli jest reprezentantem bakterii G-ujemnych. Podobny wynik otrzymali Becano
in. [2015], ktrzy rwnie wykazali lepsz aktywno bjcz wobec S. aureus. Yoon
i in. [2007] zaobserwowali wiksz inhibicje wzrostu Bacillus subtilis (Gram-dodatniego
gatunku) ni E.coli. Niektrzy badacze uzyskali odmienne wyniki, wykazujc hamowanie
zarwno wobec bakterii G-dodatnich jak i G-ujemnych lub nawet wiksze dziaanie wobec
tych drugich [Sondi i Salopek-Sondi 2004; Li in., 2010]. Niezgodno otrzymanych
wynikw moe by wynikiem wielu czynnikw, poczynajc od natury szczepu,
zastosowanej technice, medium hodowlanym czy nawet ograniczeniem dostpu
do skadnikw odywczych. W wielu przypadkach kluczowe jest wykonania stosownej
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
33
kontroli, opartej na foli bez dodatku NSP. Oddziaywanie jonw srebra zawartych
w nanoczsteczkach midzy innymi polega na ich wnikniciu do komrki i zaburzeniu
procesw metabolicznych. Zrnicowany stopie hamowania wzrostu moe wynika
z rni w budowie ciany komrkowej bakterii G-dodatnich i G-ujemnych. Wielu autorw
rwnie podkrela odmienno budowy ciany bakteryjnej starajc si wykaza miejsce
dziaania SNP. Sondi i Salopek-Sondi [Sondi i Salopek-Sondi 2004] przedstawiaj
mikroskopowe zdjcia komrek E.coli z przyczonymi nanoczsteczkami srebra.
Pal i in. [2007] wskazuj na zaleno pomidzy ksztatem nanoczstek, a stopniem
uszkodzenia bony. Stwierdzaj, e nanoczastki w ksztacie trjktnym s najbardziej
toksyczne.
Wnioski
Najlepiej przechowao si miso opakowane w folie EVOH i LPDE V
z nanoczstkami srebra.
Najmniejsz ogln liczb drobnoustrojw mezofilnych obecn w prbach misa
po wykazano opakowanego w folie LPDE V zawierajc nanoczstki srebra.
Najintensywniejsz inhibicja wzrostu bakterii z gatunku Pseudomonas fluorescens
cechowa si folia EVOH z nanoczastkami srebra, potem EVOH, nastpnie folia
z nanoczstkami srebra, oznaczona przez producenta jako folia LPDE V.
Najintensywniejsz inhibicja wzrostu bakterii z gatunku Staphylococcus aureus
cechowaa si folia EVOH z nanoczstkami srebra, potem EVOH. Mniej intensywnie
hamowaa wzrost folia z nanoczstkami srebra, oznaczona przez producenta jako folia
LPDE V.
W przypadku bakterii z gatunku Escherichia coli zahamowanie wzrostu bakterii
zaobserwowano dla wszystkich folii, w tym folii kontrolnej. Zatem nie mona oceni
czy badane folie dziaaj, hamuj wzrost tego gatunku bakterii.
Nie wykazano ugowania srebra z folii.
Przeprowadzone badania pozwoliy na uzasadniony optymizm w stosunku
do stosowania nanoczstek srebra, jako dodatkw do produkcji folii na potrzeby
pakowania produktw spoywczych. Udowodniono, e niewymagane jest wysokie
stenie nanosrebra, a wrcz wskazany jest ich minimalny udzia, nie tylko
skutkujcy lepszym dziaaniem, ale take taszym kosztem.
Literatura
Becano A.A., Puti F.C., Correa D.S., Paris E.C., Marconcini J.M., Ferreira M.D.,
Polyethylene films containing silver nanoparticles for applications in food packaging:
characterization of physicochemical and anti-microbial properties. Journal of Nanosciences
and Nanotechnology, 2015, 15, 2148-2156.
Chmielowiec-Korzeniowska A., Krzosek ., Tymczyna L., Pyrz M., Drabik A., Bactericidal,
fungicidal and virucidal properties of nanosilver. Mode of action and potential application. A
review. Annales Universitatis Mariae Curie-Skodowska Lublin - Polonia, Sectio EE XXXI
(2), 2013, 111.
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
34
Echegoyen Y., Nerin C., Nanoparticle release from-nano-silver antimicrobial food
containers. Food and Chemical Toxicology 2013, 62, 16-22
Grabarczyk M., Mczka W., Winska K., arowska B., Anio M., Antimicrobial activity
of hydroxylactone obtained by biotransformation of bromo-and iodolactone with
gem-dimethylcyclohexane ring. Journal of the Brazilian Chemical Society,
2013, 24 (12), 1913-1922.
Kluz A., Kopolimer etylenu i alkoholu winylowego EVOH : charakterystyka i zastosowania.
Zeszyty Naukowe Politechniki Poznaskiej. Budowa Maszyn i Zarzdzanie
Produkcj.2007,4, 129-136.
Kolecki T., Teterycz H., Sokoowski A., Polowczyk I., Sawiski W., Maliszewska I.,
Szydo J., Sposb syntezowania nanoczstek srebra. Zgoszenie patentowe. nr P 395979 z
16.08.2011.
Krutyakov Y.A., Kudrinskiy A.A., Olenin A.Y., Lisichkin G.V., Synthesis and properties
of silver nanoparticles: advances and prospects. Russisan Chememical Review,
2008, 77 (3), 233257.
Li W-R., Xie X-B., Shi Q-S., Zeng H-Y., OU-Yang Y-S., Chen Y-B., Antibacterial activity
and mechanism of silver nanoparticles on Escherichia coli. Applied of Microbiological
Biotechnology 2010, 85, 1115-1122.
Metak A. M., Ajaal T.T., Investigation on Polymer Based Nano-Silver as Food Packaging
Materials, International Scholarly and Scientific Research & Innovation,
2013, 7 (12), 772-778.
Mroczek-Sosnowska N., Jaworski S., Siennicka A., Gondek A., Unikalne waciwoci
nanoczstek srebra. Polskie Drobiarstwo, 2013, 6-8.
Pal S., Tak Y.K., Song J.M., Does the antibacterial activity of silver nanoparticles depend on
the shape of the nanoparticle? A study of the Gram-negative bacterium Escherichia col.i.
Applied and Environmental Microbiology, 2007, 73 (6), 17121720.
Rai M., Yadav A., Gade A., Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials.
Biotechnology Advances, 2009, 27, 76-83.
Roy N., Gaur A., Jain A., Bhattacharya S., Rani V., Green synthesis of silver nanoparticles:
an approach to overcome toxicity. Environmental Toxicology and Pharmacology, 2013, 36,
807-812.
Saber A.T., Mikkelsen S.H., Lam H.R., Hougaard K.S., Larsen P.B., Christensen F., Vogel
U., Hazard assessment of nanomaterials in consumer products. Scientific Committee on
Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR)-Environmental project No. 1637,
2015, Wyd. The Danish Environmental Protection Agency, Kopenhaga, 2015.
Sharma V.K., Yngard R.A., Lin Y., Silver nanoparticles: Green synthesis and their
antimicrobial activities. Advances in Colloid and Interface Science, 2009, 145 (1-2), 83-96.
https://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=R1OMWTAd6qGuMeHeqVL&page=1&doc=5&cacheurlFromRightClick=nohttps://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=R1OMWTAd6qGuMeHeqVL&page=1&doc=5&cacheurlFromRightClick=nohttps://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=R1OMWTAd6qGuMeHeqVL&page=1&doc=5&cacheurlFromRightClick=nohttp://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-journal-1733-1919-zeszyty_naukowe_politechniki_poznanskiej__budowa_maszyn_i_zarzadzanie_produkcjahttp://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-journal-1733-1919-zeszyty_naukowe_politechniki_poznanskiej__budowa_maszyn_i_zarzadzanie_produkcja
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
35
Sionkowski G., Kaczmarek H., Polimery z nanoczasteczkami srebra-wybrane ukady
otrzymywanie, waciwoci, zastosowania. Polimery 2010, 55, 7-8.
Sondi I., Salopek-Sondi B., Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on
E.coli as a model for gram-negative bacteria. Journal of Colloid and Interface Sciences,
2004, 275, 177-182.
Song H., Li B., Wu H-J., Chen Y., Migration of silver from nanosilver-polyethylene
composite packaging into food stimulants. Food Additives and Contaminants,
2011, 28 (12), 1758-1762.
Tran Q.H., Nguyen V.Q., Le A-T., Siver nanoparticles: synthesis, properties, toxicology,
applications and perspectives. Adv.Nat.Sci.: Nanoscience and Nanotechnology,
2013, 4, 033001 (20 p); doi:10.1088/2043-6262/4/3/033001.
Wzorek Z., Konopka M., Nanosrebro nowy rodek bakteriobjczy. Czasopismo
Techniczne Chemia, 2007, 1, 175181.
Yoon K.Y., Byeon J.H., Park J.H, Hwang J., Susceptibility constraints of Escherichia coli
and Bacillus subtilis to silver and copper nanoparticles. Science of the Total Environment,
2007, 373, 572-575.
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
36
BARBARA AROWSKA1, MICHA PIEGZA
1, KATARZYNA JAROS-KOLECKA
2,
TOMASZ KOLECKI3, MAGORZATA ROBAK
1
1Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocawiu
[email protected] 2TK Nano, Wrocaw
3Politechnika Wrocawska
NANOCZASTKI SREBRA (SNP)
A HAMOWANIE WZROSTU MIKROORGANIZMW
Streszczenie
Nanoczstki srebra (SNP) posiadaj potwierdzone dziaania antybiotyczne. Nie ma
natomiast pewnoci, co do minimalnego stenia SNP, ktre skutecznie hamuje wzrost
mikroorganizmw. Otrzymano zawiesin SNP o steniu 107mg/L i scharakteryzowano
wielko nanoczstek. Z wykorzystaniem analizatora wzrostu drobnoustrojw
Bioscreen C przeprowadzono badanie wzrostu wybranych szczepw bakterii i drody
w obecnoci rnych ste SNP. Pozwolio to na ustalenie minimalnego, hamujcego
wzrost stenia SNP nastpujcych wzorcowych szczepw drobnoustrojw:
Pseudomonasaeruginosa, Staphylococcusaureus (o biaej lub tej barwie kolonii) oraz
Candida albicans. Do hodowli drody C.albicans wykorzystano odpowiednio stone
podoe YM, bakterie P. aeruginosa i S. aureus hodowano natomiast w bulionie
odywczym. Do podoa dodawano od 10 do 60 l roztworu SNP o steniu 107 mg/L
(ppm). Najwysz wraliwoci na dziaanie czstek nanosrebra cechoway si komrki
bakterii P. aeruginosa, ktrych wzrost cakowicie hamowany by ju przy steniu
8,92 mg/L SNP. Nieco bardziej odporne na dziaanie tych czstek okazay si drode
C. albicans oraz bakterie S. ureus, w przypadku, ktrych obserwowano dug, trwajc
32-40 godz. lag-faz, po ktrej mikroorganizmy rozpoczynay powolny wzrost.
Sowa kluczowe: nanoczstki srebra, SNP, aktywno przeciwdrobnoustrojowa,
Bioscreen C
Wprowadzenie
Nanotechnologia stanowi silnie rozwijajc si dziedzin nauki, zmierzajc
do maksymalnego, bezpiecznego zarwno dla czowieka jak i otaczajcego go rodowiska,
wykorzystania nanoczstek metali o rozmiarach jednego z wymiarw nieprzekraczajcego
do 100 nm w bezporednim kontakcie, w szerokiej gamie produktw [Sionkowski
i Kaczmarek, 2015]. Uznaje si, e nano struktury mog znale szerokie zastosowanie
w takich dziedzinach jak medycyna, kosmetologia, odnawialne rda energii, oczyszczanie
rodowiska i wielu innych [Tran i in., 2013]. Na szczegln uwag zasuguj nanoczstki
srebra (SNP), dla ktrych potwierdzono szerokie spectrum aktywnoci
przeciwdrobnoustrojowej, szczeglnie w kierunku bakterii zarwno Gram dodatnich jak
i Gram ujemnych [Yoon i in., 2007; Jones i Hoek, 2010]. Mechanizm biobjczego
oddziaywania SNP nie jest do koca wyjaniony, jednake najprawdopodobniej opiera si
mailto:[email protected]
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
37
ono na trzystopniowym procesie. Najpierw nanoczstki przyczaj si do powierzchni bony
komrkowej naruszajc jej podstawowe funkcje, takie jak pprzepuszczalno i oddychanie.
Kolejnym etapem jest przeniknicie do wntrza komrki i kolejne uszkadzanie struktur
wewntrznych, gwnie poprzez interakcje z siark i fosforem. Ostatecznie nanoczstki
wydzielaj wolne jony srebra podkrelajc efekt bjczy [Morones i in., 2005; Tran
i in., 2013]. W prezentowanych badaniach skupiono si na wykazaniu minimalnego stenia
hamujcego wzrost czterech wzorcowych szczepw drobnoustrojw: drody Candida
albicansoraz bakterii Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus (dwa szczepy
rnice si barw kolonii: biay i ty) w mikrohodowlach prowadzonych w aparacie
mikrobiologicznym Bioscreen C.
Materiay i metody
Nanoczstki srebra (SNP) zostay zsyntezowane poprzez redukcj soli srebra
w roztworze wodnym, zawierajcym niejonowy zwizek powierzchniowo czynny (NZPC)
i polimer pomocniczy (PEI). Reduktorem by wodny roztwr kwasu askorbinowego
[Kolecki i in., 2011]. W wyniku reakcji otrzymywano dyspersj o steniu 107 mg Ag/L
roztworu (107 ppm). Nanoczstki zostay scharakteryzowane technikami TEM, DLS
i UV-Vis.
Zdjcia obrazujce nanoczstki wykonano metod transmisyjnej mikroskopii
elektronowej (TEM) z wykorzystaniem urzdzenia Zeiss EM 900. Prbki nanoszono
na siateczki niklowe 300 mesh, pokryte ywic Formvar (SPI Supplies). Obserwacje
standardowo prowadzono przy powikszeniu 86000.
Pomiary technik dynamicznego rozpraszania wiata (DLS) przeprowadzono
na dwch urzdzeniach: Nicomp 380ZLS (ParticleSizing Systems), wyposaony w laser
532 nm/50 mW i 64-kanaowy autokorelator oraz aparacie PhotocorComplex (Photocor
Instruments) z laserem 657.04 nm/36 mW i 288-kanaowym autokorelatorem, pracujcym
w trybie multi-tau. W przypadku urzdzenia Nicomp pomiary prowadzono w standardowych
kuwetach z czterema przejrzystymi cianami, wykonanymi z PMMA (Kartell);
kt rozpraszania promieni wynosi 90. Analiza wynikw uzyskanych t metod
przeprowadzona zostaa przy pomocy oprogramowania ZPW388 1.71 (ParticleSizing
Systems). W przypadku urzdzenia Photocor, pomiary wykonywane byy w cylindrycznych
buteleczkach o rednicy 14.5 mm (Supelco); kt rozpraszania promieni wynosi 110,
a analiz wynikw przeprowadzono przy pomocy oprogramowania DynaLS 2.8.3 (Alango
Ltd.). Pomiary spektrofotometryczne UV-Vis wykonano przy pomocy jednowizkowego
aparatu Helios (ThermoElectronCorporation), w kuwetach pmikro o drodze optycznej
10 mm, wykonanych z polistyrenu (Carl Roth GmbH).
SNP o steniu 107 mg/L, dodawano do hodowli drobnoustrojw w iloci
od 10-60 L. W badaniach wykorzystano jeden szczep drody z gatunku Candida albicans
oraz trzy szczepy bakterii: jeden z gatunku Pseudomonas aeruginosa i dwa z gatunku
Staphylococcus aureus. Wszystkie szczepy pochodziy z niemieckiej kolekcji kultur DSMZ
(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen un dZellkulturen, Leibnitz-Institute)
Mikrohodowle prowadzono w 4 powtrzeniach, w podou YM dla drody oraz bulionie
odywczym dla bakterii, komplementowanych zmiennym steniem roztworu SNP.
Cakowita objto pynu hodowlanego w mikrostudzience wynosia 300 L, a kocowe
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
38
stenie dodawanych SNP wynosio od 0 (kontrola) do 21,4 mg/L (maksymalnego stenie).
Hodowle zaszczepiano zawiesin komrek (w objtoci 20 L) wystandaryzowan
do stenia 108 komrek/mL i inkubowano w analizatorze Bioscreen C, w temperaturze
28C, przez 72 godziny stosujc automatyczne wytrzsanie i pomiar zmian gstoci
optycznej co 30 minut, przy dugoci fali wiata widzialnego 560-600nm.
Po hodowli zawarto mikrostudzienek dotyczc danego stenia SNP i danego
drobnoustroju, zebrano do sterylnej probwki typu Falconi badano na obecno
nanosrebra.W celu usunicia zanieczyszcze, ktre mogyby zakci pomiar DLS prbki
oczyszczono przy pomocy wirowania i filtracji wirwkowej z wykorzystaniem filtrw
hydrofilowych o porowatoci 0.2 m, zapewniajcej swobodny przepyw nanoczstek
i niewielkich aglomeratw i stanowicych barier dla biomasy pozostaej po wstpnym
oczyszczaniu, przez wirowanie. Prbki po pomiarach w urzdzeniu
Bioscreen C przygotowywano wedug przedstawionej poniej procedury. Okoo 1 ml prbki
wirowano przez 10 minut z przyspieszeniem 2000 g, przy pomocy wirwki Spectrafuge
Mini Centrifuge (Labnet International). Po odwirowaniu, pobierano 700 l supernatantu
i przenoszono do filtra wirwkowego Costar Spin-X z membran poliamidow
0.2 m (Corning Inc.), po czym odwirowywano w analogiczny sposb. Nastpnie pobierano
500 l permeatu i rozcieczano przy pomocy 1000 l wody dejonizowanej. Tak
przygotowane prbki wykorzystywano do pomiarw UV-Vis, a nastpnie DLS
wg procedury opisanej wyej.
Wyniki
Na rysunku 1 przedstawiono przykadowe widmo UV-Vis wodnej dyspersji
nanoczstek srebra (SNP). Najbardziej charakterystyczn cech widma jest szeroki pik
o maksimum absorpcji okoo 416 nm, charakterystyczny dla rezonansu plazmonowego SNP.
Rysunek 1. Widmo UV-Vis wodnej dyspersji nanoczstek srebra o steniu 10 ppm
Zjawisko to jest odpowiedzialne za t barw sferycznych nanoczstek srebra, ktra
zobrazowano na rys. 2 i stanowi niekiedy problem w zastosowaniach praktycznych, na
przykad w przemyle farbiarskim lub kosmetycznym. Nie wydaje si jednak, eby ta
barwa stanowia jakkolwiek przeszkod w przemyle spoywczym.
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
39
Rysunek 2. Dyspersja wodna nanoczstek srebra o steniu 27 ppm
Obecno sferycznych nanoczsteksrebra potwierdzono przy pomocy pomiarw
mikroskopowych. Reprezentatywne zdjcie TEM przedstawiono na rysunku 3.
Rysunek 3. Obraz nanoczstek srebra wykonany metod transmisyjnej mikroskopii
elektronowej (TEM)
Jak mona zauway, ksztat czstek srebra jest zbliony do sferycznego. Analiza
obrazowa wykonana dla populacji 200 nanoczstek wykazaa natomiast, e rednia
sferyczno jest rwna 1.72 0.49, natomiast mediana ma warto 1.70 (Rys.4), co oznacza
e faktycznie czstki maj ksztat eliptyczny. Kolisto czstek wyraana bya wzorem:
gdzie: R kolisto, L obwd czstki, L pole powierzchni czstki.
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
40
Rysunek 4. Histogram rozkadu kolistoci czstek nanosrebra
W pomiarach technik dynamicznego rozpraszania wiata (DLS) uzyskano wyniki
zblione. Na rysunku 5 przedstawiono wynik pomiarw dla czstek zobrazowanych
na rysunku 3. Dane uzyskane obydwoma metodami s porwnywalne. Wynika z nich,
e zsyntezowane nanoczstki maj promie hydrodynamiczny rwny 11.83 2.98 nm
(mediana rozmiaru odchylenie standardowe). Prbka zawiera te okoo 5% aglomeratw
o rozmiarze okoo 100 nm.
Rysunek 5. Analiza uytych w eksperymencie nanoczstek srebra technik dynamicznego
rozpraszania wiata (DLS)
Scharakteryzowane powyej SNP w wyjciowym steniu 107 mg Ag/L
wykorzystano w badaniach dotyczcych okrelenia ich wpywu na wzrost drobnoustrojw
w analizatorze mikrobiologicznym Bioscreen C. Badaniom poddano dwa izolaty bakterii
z gatunku S. aureus, jeden szczep P. aeruginosa oraz jeden szczep drody C. albicans.
Hodowle prowadzono w podou pynnym, odpowiednio bulionie odywczym i YM.
Analizujc wpyw nanoczstek srebra na wzrost drody stwierdzono, e szczep C. albicans
dobrze rs w podou zawierajcym 3,57 i 7,13 mg/mL SNP (Rys.6). Wysze stenie SNP,
wynoszce 8,92 mg/L, wykazywao hamujce dziaanie na wzrost tych drody, jednake
tylko do 32 godziny hodowli. Po tym czasie komrki rozpoczynay wzrost. Cakowit
inhibicj wzrostu obserwowano przy steniach nanoczstek srebra, przekraczajcych
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
41
17 mg/L. Stenie 8,92 mg/L powodowao cakowit inhibicj wzrostu bakterii
P. aeruginosa i znaczne wyduenie czasu trwania lag fazy w hodowlach obu testowanych
szczepw S. aureus. W obecnoci takiej dawki nanoczstek srebra w rodowisku
hodowlanym rozpoczynay one wzrost dopiero po 36-40 godzinie hodowli, a ich cakowit
inhibicj wzrostu, podobnie jak w przypadku badanych drody, obserwowano dopiero
w obecnoci wyszych ste SNP (Rys. 7).
Rysunek 6. Wzrost Candida albicans w podou YM zawierajcym rne stenia
czsteczek nanosrebra
Naley jednak zwrci uwag na fakt, e przyrost biomasy mierzony jako warto
OD w hodowlach wszystkich testowanych szczepw, prowadzonych w obecnoci SNP
o steniu 8,92 mg/Lby znacznie niszym ni w rwnoczenie biegncych hodowlach bez
SNP lub zawierajcych nisze ich dawki, na poziomie 3,57 i 7,13 mg/L (Tab. 1). Przyrost
biomasy w kolejnych dobach hodowli, obliczony jako wielokrotno pocztkowego
zmtnienia, wynosi dla hodowli bez SNP od 34 (C.albicans po 24 h) do 80 (P.aeruginosa
po 48 h), a dla hodowli z najnisz dawk SNP (3,57mg/L) od 2,6 (C.albicans po 24 h)
do 7,5 (P.aeruginosa po 72h). Wzrost drobnoustrojw w hodowli z wikszymi dawkami
SNP by zdecydowanie niszy, a przyrost OD w tych hodowlach, w stosunku do wartoci
pocztkowej by jedynie od 4 do okoo 6 krotny.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 20 40 60 80
21,4 [mg/L]
17,83 [mg/L]
8,92 [mg/L]
7,13 [mg/L]
3,57 [mg/L]
bez SNP
Candida albicans
Czas [h]
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
42
Tabela 1. Przyrost biomasy badanych szczepw drobnoustrojw
Gatunek Stenie SNP
[mg/L]
Przyrost biomasy
[wielokrotno wyjciowego OD]
24 h 48 h 72 h
P. aeruginosa
0 76 81 80
3,57 6,2 7,1 7,5
7,13 1,4 5,5 6,6
8,92 0,6 0,6 1,3
17,83 1,8 1,3 1,3
21,4 1,6 1,4 1,4
S. aureus (biay)
0 38 35 36
3,57 4 4,3 4,1
7,13 3,4 3,6 3,5
8,92 0,4 0,9 0,9
17,83 1,5 1,1 1,1
21,4 1 0,9 0,9
S. aureus (ty)
0 44 42 41
3,57 4,7 4,8 4,3
7,13 4,2 4,6 4,8
8,92 0,4 1,3 1,5
17,83 1,5 1,2 1,2
21,4 1,3 1 1
C. albicans
0 34 38 38
3,57 2,6 5,2 5,3
7,13 3,8 4,4 4,4
8,92 0,7 2,3 3,9
17,83 0,3 0,6 2
21,4 3,3 3,6 7
NOWOCZESNE TECHNOLOGIE PRODUKCJI YWNOCI
43
Rysunek 7. Wzrost bakterii w bulionie odywczym z dodatkiem rnych ste nanoczstek
srebra (SNP)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 20 40 60 80
21,4 [mg/L]
17,83 [mg/L]
8,92 [mg/L]
7,13 [mg/L]
3,57 [mg/L]
bez SNP
OD Pseudomonas aeruginosa
Czas [h]
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 20 40 60 80
21,4 [mg/L]
17,83 [mg/L]
8,92 [mg/L]
7,13 [mg/L]
3,57 [mg/L]
bez SNP
Staphylococcus aureus (biay) Staphylococcus aureus (biay) Staphylococcus aureus (biay)
Czas [h]
OD
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 20 40 60 80
21,4 [mg/L]
17,83 [mg/L]
8,92[mg/L]