Pellicole commestibili antimicrobiche per il packaging alimentare

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La progettazione di nuove pellicole commestibili antimicrobiche da utilizzare per la conservazione dei cibi può essere considerata come una delle principali sfide tecnologiche dell’industria alimentare nei prossimi anni. In futuro, queste pellicole potrebbero essere realizzate su misura per risolvere i problemi di conservazione specifici di un determinato prodotto. Tuttavia, al fine di progettare la pellicola più adatta per un determinato uso, è importante conoscere l’influenza sulle sue proprietà di diversi fattori, come ad esempio la copresenza di più materiali all’interno della pellicola. Infatti una delle tecnologie più promettenti per mantenere inalterata la qualità e la sicurezza dei prodotti alimentari durante la conservazione è rappresentata dallo sviluppo di pellicole commestibili bioattive contenenti polimeri biodegradabili, quali il chitosano o i derivati della cellulosa, combinati con un antimicrobico e/o composti antiossidanti. Per quest’ultima tipologia, stanno ricevendo una sempre maggiore attenzione i composti naturali in alternativa agli agenti chimici, in linea con le modifiche legislative e con le tendenze dei consumatori. Tra i composti naturali attualmente più studiati vi sono gli oli essenziali, che hanno un’attività antimicrobica ben documentata contro i microrganismi patogeni, batteri, muffe e lieviti e che sono riconosciuti come sicuri nelle concentrazioni utilizzate nei prodotti alimentari. In particolare le pellicole commestibili di chitosano contenenti oli essenziali sono state molto studiate di recente. Il chitosano è una biomolecola attiva, che ha grandi potenzialità per una vasta gamma di applicazioni alimentari grazie alla sua biodegradabilità, biocompatibilità, attività antimicrobica, non tossica e capacità di formare pellicole. Le pellicole a base di chitosano presentano modeste proprietà di barriera all’ossigeno e buone proprietà barriera al biossido di carbonio, ma presentano purtroppo anche un’elevata permeabilità al vapore acqueo. Per aumentare le loro proprietà di barriera all’acqua, di solito vengono incorporati composti idrofobi, come ad esempio gli oli essenziali. Tuttavia, per le pellicole a base di chitosano e oli essenziali, dovrebbe sempre essere considerata la possibile presenza di interazioni tra l’agente antimicrobico e il chitosano che potrebbero influenzare il rilascio dell’agente antimicrobico e di conseguenza l’intensità della risposta antimicrobica della pellicola. Si è trovato che l’intensità di queste interazioni dipende dal tipo di olio essenziale che viene usato; ad esempio è stato mostrato che l’incorporazione di olio essenziale di cannella nelle pellicole di chitosano porta ad una diminuzione di compattezza della pellicola che non può essere accettato perché le pellicole devono avere buone proprietà meccaniche, un aspetto adeguato in termini di lucentezza e trasparenza e buone proprietà di barriera all’ossigeno, all’anidride carbonica e all’acqua. Al fine di mettere a punto pellicole commestibili con proprietà adeguate, sono state studiate pellicole commestibili a base di chitosano contenenti olio essenziale di bergamotto (L. Sanchez-Gonzalez et al., 2010). L’olio di bergamotto (BO) è estratto dal Citrus bergamia e può essere utilizzato per evitare la crescita microbica senza alcun impatto sul sapore del prodotto alimentare. Questo studio ha mostrato che le pellicole composite mostrano una significativa inibizione della crescita del Penicillium italicum, un fungo che rappresenta una delle cause principali del degrado degli agrumi con comparsa della cosiddetta “muffa blu”. L’attività antimicotica cresce con la concentrazione di olio di bergamotto e raggiunge il massimo quando il rapporto in peso olio di bergamotto: chitosano è pari a 3:1 con una totale inibizione della crescita di funghi durante i primi 5 giorni di conservazione a 20°C, seguiti da una significativa riduzione osservata anche dopo 12 giorni a 20°C. Quindi le pellicole con questo contenuto di olio di bergamotto potrebbero essere utilizzate per prolungare il tempo di conservazione della frutta mediante il controllo della perdita di umidità e della crescita micotica, senza che vi siano cambiamenti significativi nell’aspetto della frutta. Va però anche detto che l’incorporazione di olio essenziale di bergamotto nelle pellicole di chitosano provoca una diminuzione di permeabilità al vapore acqueo; inoltre le proprietà meccaniche e ottiche di queste pellicole composite sono purtroppo peggiori delle pellicole di chitosano puro, essendo meno resistenti alla rottura, meno deformabili e meno lucide. Pertanto si può concludere che l’incorporazione di olio essenziale di bergamotto nelle pellicole di chitosano offre non solo la possibilità di impartire l’attività antimicrobica contro il Penicillium italicum, ma anche di ottenere una pellicola con migliori proprietà di barriera all’acqua. Gli stessi autori hanno anche studiato pellicole commestibili a base di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) e olio essenziale dell’albero del tè (TTO) (Sanchez-Gonzalez et al., 2009, 2102). L’HPMC, come in generale tutti i derivati della cellulosa, è in grado di formare pellicole, inoltre è inodore, insapore, biodegradabile e a basso costo e presenta delle buone proprietà barriera all’ossigeno, all’anidride carbonica e ai lipidi. Tuttavia, le pellicole di HPMC sono molto permeabili al vapore acqueo e questo è un grave inconveniente che limita la loro applicazione, in quanto si vogliono materiali in grado di controllare efficacemente il trasferimento dell’umidità. Al fine di migliorare le proprietà barriera all’acqua, vengono frequentemente incorporati nella pellicola composti lipidici come gli acidi grassi, le cere, i tensioattivi naturali e le resine. Il TTO è l’olio essenziale della Melaleuca alternifolia ed è una miscela complessa la cui composizione è regolata a livello internazionale e fissata dai livelli di 14 componenti; esso è studiato per le sue proprietà antimicrobiche e antiossidanti, in particolare perché è efficace contro i funghi, i lieviti, i virus e i batteri. In questo lavoro gli autori hanno studiato l’effetto sulle caratteristiche meccaniche, ottiche, di assorbimento di acqua e di barriera dell’incorporazione del TTO in pellicole a base di HPMC. I risultati ottenuti mostrano che l’incorporazione di TTO riduce nel composito la permeabilità al vapore acqueo rispetto alle pellicole di HPMC pura, ma porta anche ad un peggioramento delle proprietà ottiche e meccaniche perché riduce la trasparenza, la resistenza alla trazione e il modulo elastico. Tale peggioramento è probabilmente dovuto alla presenza di goccioline di olio disperse nella pellicola  che rappresentano delle discontinuità in grado di influenzare negativamente le caratteristiche meccaniche e la riflettanza all’interfaccia aria/pellicola.

Bibliografia

Sanchez-Gonzalez et al., Carbohydrate Polymers 82, 2010, 277

Sanchez-Gonzalez et al., Food Hydrocolloids, 23, 2009, 2102

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