ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΚΑΙ ΕΠΕΝΔΥΣΕΩΝ ΓΕΝΙΚΗ ΓΡΑΜΜΑΤΕΙΑ ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ
Δράση ‘‘Ειδικές Δράσεις «ΥΔΑΤΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ»
– «ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ» – «ΑΝΟΙΧΤΗ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ ΣΤΟΝ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟ»
ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ του έργου ΝΑΝΟΒΙΟPACK
Ειδική Δράση: Βιομηχανικά Υλικά
Κωδικός Έργου: Τ6ΥΒΠ-00307
Τίτλος Έργου: Βιώσιμες συσκευασίες τροφίμων βασιζόμενες σε αιθέρια έλαια σε πολυμερικές μήτρες (NanoBioPack).
ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΤΑΙΡΙΑ ΤΣΙΑΝΑΒΑΣ
Για τη συμμετοχή της στο έργο:
«Βιώσιμες συσκευασίες τροφίμων βασιζόμενες σε
αιθέρια έλαια σε πολυμερικές μήτρες – ΝΑΝΟΒΙΟPACK»
Εισαγωγή
To έργο ΝanoBioPack εκτελείται από τον Φεβρουάριο του 2020 με τη σύμπραξη 6 φορέων (4 ερευνητικών ομάδων και δύο εταιριών) και έχει στόχο την ανάπτυξη νέων, βιοαποικοδομήσιμων και αντιμικροβιακών υλικών συσκευασίας για τη συντήρηση τροφίμων και ιδιαίτερα αλλαντικών και τυροκομικών προϊόντων. Τα καινοτόμα αυτά υλικά, που συντελούν στην αύξηση της ασφάλειας και της διάρκειας ζωής ευαλλοίωτων τροφίμων και τη μείωση της σπατάλης τροφίμων, έχουν ως βάση το πολυγαλακτικό οξύ (PLA), το οποίο είναι πολυμερές του γαλακτικού οξέος που παράγεται φυσικά από οξυγαλακτικά βακτήρια (όπως αυτά που αναπτύσσονται σε ζυμούμενα γαλακτοκομικά προϊόντα) και εδώδιμων μεμβρανών (από πρωτεΐνες γάλακτος ή χιτοζάνη) που μπορούν να επικαλύψουν την επιφάνεια των τροφίμων. Η ερευνητική ομάδα αποτελείται από την εταιρεία Nanotypos Ε.Ε. (Επιστημονικός Υπεύθυνος και Συντονιστής του έργου Ν. Κεχαγιάς), την αλλαντοποιΐα Τσιανάβας ΑΒΕΕ (Υπεύθυνος Ε. Τσιανάβας Καρδίτσα), ερευνητές του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου (ΕΛΜΕΠΑ) (Δρ. Ε. Κουδουμάς, Δρ. Γ. Φραγκιαδάκης), του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας (Δρ. Σ. Ζαούτσος, Δρ. Κ. Πετρωτός, Δρ. Ι. Γιαβάσης), του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας-Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΤΕ- ΙΗΔΛ) (Δρ. Γ. Κενανάκης, Δρ. Μ. Βαμβακάκη), και της Αμερικάνικης Γεωργικής Σχολής (ΑΓΣ) (Δρ. Κ. Ζηνοβιάδου).
Η μελέτη των αντιμικροβιακών υλικών συσκευασίας εστιάστηκε στους εξής τομείς:
Α) στη μελέτη της νανοεκτύπωσης μικροδομών (νανοακίδων, νανοκολώνων) στην επιφάνεια του φιλμ PLA
Β) στη μελέτη πολλών διαφορετικών αντιμικροβιακών και αντιοξειδωτικών ουσιών που δεν αποτελούν συνθετικά συντηρητικά, όπως διαφορετικά είδη αιθέριων ελαίων (ρίγανης, θυμαριού, γαρύφαλλου, δενδρολίβανου), οξείδια μετάλλων (οξείδιο τιτανίου και ψευδαργύρου), φυτικά εκχυλίσματα πλούσια σε πολυφαινόλες ελιάς και εσπεριδοειδών (Medoliva plus, Citrox), ε-πολυλυσίνη, δινάτριο άλας EDTA (αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ) και άλλα. Η μελέτη αυτή έγινε αρχικά in vitro σε δείγματα φιλμ PLA έναντι μυκήτων και παθογόνων βακτηρίων και τα βέλτιστα υλικά εφαρμόστηκαν σε τυριά και αλλαντικά.
Γ) στη δημιουργία εδώδιμων φιλμ πρωτεϊνών γάλακτος και χιτοζάνης για την επικάλυψη τυριών και αλλαντικών.
Τα κύρια αποτελέσματα της έρευνας συνοψίζονται στα εξής:
Α) Οι νανοεκτύπωση νανοδομών που παρεμποδίζουν την προσκόλληση μικροοργανισμών στην επιφάλεια του PLA (και άλλων υλικών συσκευασίας) είναι μια σχετικά απλή μέθοδος για τη μείωση του μικροβιακού φορτίου του υλικού συσκευασίας κατά 0,5-1,0 log cfu/cm2. Β) Η ε-πολυλυσίνη και δευτερευόντως τα οξείδια μετάλλων, με την επικουρική δράση του EDTA-Na2 επιτυγχάνουν σημαντική μείωση κατά 2-4 log cfu/cm2 στον μικροβιακό πληθυσμό στην επιφάνεια του PLA, που μεταφράζεται σε μείωση παθογόνων μικροοργανισμών και της Ολικής Μεσόφιλης Χλωρίδας των τροφίμων κατά 0,5-1,5 log cfu/g.
Γ) Τα αιθέρια έλαια αν και έχουν περιορισμένη δράση σε πειράματα in vitro έναντι των βακτηρίων, ωστόσο είναι λιγότερο δραστικά έναντι μυκήτων και η εφαρμογή τους σε υλικά συσκευασίας τροφίμων επιδρά και στη γεύση των προϊόντων.
Δ) Εάν συνδυαστούν οι νανοδομές (νανοκολώνες 10μm) με επικάλυψη του PLA με τις καλύτερες αντιμικροβιακές ουσίες (e-polylysine 5-10%) μπορεί να επιτευχθεί μείωση του μικροβιακού πληθυσμού της τάξεως των δύο λογαρίθμων (2 log cfu/g) στα τυριά και αλλαντικά, το οποίο αντιστοιχεί σε σημαντικά αύξηση (πολλών ημερών ή μερικών εβδομάδων) στη διάρκεια ζωής των προϊόντων αυτών (περίπου 25% βελτιωμένη διάρκεια ζωής κατά μέσο όρο).
Ε) Τα φιλμ χιτοζάνης με ή χωρίς προσθήκη αντιμικροβιακών ουσιών ή τα φιλμ πρωτεϊνών γάλακτος με ε-polylysine μπορούν επίσης να εφαρμοστούν με εμβάπτιση ή ψεκασμό για την βελτίωση της διάρκειας ζωής των τυροκομικών προϊόντων και αλλαντικών, μειώνοντας το μικροβιακό φορτίου κατά τουλάχιστον 1 log cfu/g.
Συμπεράσματα του έργου:
Η χρήση ενός ανανεώσιμου και βιοαποικοδομήσιμου υλικού συσκευασίας, του πολυγαλακτικού οξέος (PLA), με τη νανοεκτύπωση νανοδομών που εμποδίζουν την ανάπτυξη μικροοργανισμών και με την ενσωμάτωση ή επικάλυψη αντιμικροβιακών ουσιών συμβατών με τα τρόφιμα, όπως η ε-πολυλυσίνη, καθώς και η χρήση αυτών των ουσιών σε εδώδιμες φυσικές μεμβράνες, μπορούν να αυξήσουν σημαντικά την ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής ευαλλοίωτων τροφίμων όπως τα τυριά και τα αλλαντικά και να μειώσουν την περιβαλλοντική επιβάρυνση που προκύπτει από τη χρήση πλαστικών υλικών συσκευασίας.
(Αριστερά) Φιλμ PLA με νανοεκτύπωση και ενσωμάτωση/επίστρωση αντιμικροβιακών ουσιών. (Δεξιά) Μικροοδομές νανοεκτύπωσης (νανοκολώνες 10μm) σε φιλμ συσκευασίας στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
(Πάνω αριστερά) Αιθέρια έλαια (ρίγανης, θυμαριού, λεμονιού, κλπ) που εφαρμόστηκαν ως αντιμικροβιακές ουσίες στη μελέτη. (Πάνω δεξιά) Εργαστηριακές in vitro δοκιμές αντιμικροβιακής δράσης φιλμ PLA. (Κάτω) Δείγματα Αλλαντικών (πάριζας) συσκευασμένα σε αντιμικροβιακά φιλμ PLA.
