Una nuova pellicola multistrato per il confezionamento del pane

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Negli ultimi decenni, la funzione protettiva degli imballaggi ha subito una profonda evoluzione ed è passata da un ruolo sostanzialmente passivo ad uno più attivo, in cui i materiali da imballaggio incorporano degli additivi funzionali che consentono di prolungare significativamente il tempo di conservazione degli alimenti.

Una delle aree di maggiore sviluppo è rappresentata dai materiali da imballaggio multifunzionali, che utilizzano due o più agenti attivi con funzioni differenziate. Questi materiali sono utili per il confezionamento di molti tipi di alimenti tra cui i prodotti da forno e in particolare il pane, che sono delicati e soggetti ad un facile deterioramento, sostanzialmente provocato dall’azione sia di insetti che di microrganismi.

Materiale polimerico e sostanze attive

Uno degli insetti più dannosi per i prodotti da forno è la cosiddetta tignola indiana (Plodia interpunctella), le cui larve sono in grado di perforare dall’esterno l’imballaggio e contaminare il prodotto alimentare. Inoltre, la crescita di microrganismi presenti all’interno della confezione alimentare provoca altri tipi di danni, come lo scolorimento e il degrado degli ingredienti nutritivi, nonché variazioni organolettiche indesiderate.

In questi casi, gli imballaggi attivi risultano molto utili per prolungare il tempo di conservazione, oltre al fatto che sono in linea con le preferenze dei consumatori perché evitano l’uso di tutti quegli additivi alimentari, come il benzoato di sodio e il sorbato di potassio, che sono comunemente usati come conservanti. In quest’ambito, un gruppo di ricercatori sudcoreani (J. Lee et al., 2019) ha studiato l’attività repellente verso gli insetti e le proprietà antimicrobiche di una pellicola multistrato usata per il confezionamento del pane affettato.

La pellicola studiata contiene in tutto cinque strati, di cui tre a base di materiale polimerico e due contenenti sostanze attive. I materiali dei cinque strati sono il polipropilene (PP), il polietilene tereftalato (PET), il polietilene a bassa densità (LDPE), l’olio essenziale di anice stellato (SAEO, agente repellente per insetti) e il timolo (TH, agente antimicrobico), con la seguente sequenza: PP/SAEO/PET/TH/LDPE. Questo materiale è stato messo a punto seguendo una ben precisa strategia, che vale la pena conoscere.

I due agenti attivi (SAEO e TH) sono stati posizionati in modo tale da diffondersi in direzioni opposte tra loro, a seconda del loro target: il SAEO, essendo l’agente efficace contro gli insetti, forma il secondo strato dall’esterno e può diffondersi in maniera controllata verso l’esterno della confezione, mentre l’agente antimicrobico TH forma il quarto strato dall’esterno in modo tale da diffondersi rapidamente all’interno della confezione. Il PET, che com’è noto ha un’elevata proprietà barriera ai gas, è stato utilizzato come strato di separazione tra i due sistemi attivi. Il PP e l’LDPE sono utilizzati come pellicole di laminazione, rispettivamente sugli strati di SAEO e di TH.

Il PP e l’LDPE hanno una permeabilità ai gas relativamente elevata rispetto al PET, e il PP ha una permeabilità ai gas inferiore rispetto all’ LDPE. Il risultato è che il SAEO viene rilasciato lentamente attraverso lo strato di PP, mentre il TH viene diffuso rapidamente attraverso lo strato di LDPE. Per la preparazione della pellicola multistrato, sono stati usati processi di “bar coating” e di laminazione adesiva.

Più precisamente, il SAEO e il TH sono stati applicati sui due lati del PET come soluzioni di rivestimento, poi su un lato del PP è stato applicato l’adesivo e questa superficie adesiva è stata attaccata alla superficie del PET rivestito con il repellente per insetti mediante laminazione termica. Sull’altro lato del PET, rivestito con la soluzione di rivestimento antimicrobico, è stato applicato l’LDPE mediante un adesivo e successiva laminazione termica.

Un grande potenziale

La pellicola multistrato risultante (PP/SAEO/PET/TH/LDPE) è stata quindi lasciata in condizioni di temperatura e pressione ambiente per 24 ore. La pellicola multistrato così preparata ha le seguenti caratteristiche e proprietà:

  • spessore: valore medio di 101,00 ± 1,33 μm, quindi la pellicola multistrato è il 15,03% più spessa della pellicola “di controllo” PP/PET/LDPE, identica al multistrato e preparata allo stesso modo, ma senza materiali attivi contro gli insetti (SAEO) né antimicrobici (TH);
  • proprietà ottiche: presenza di tonalità verdi e gialle rispetto alla pellicola di controllo, dovute alla presenza del SAEO e del TH. La trasparenza del PP/SAEO/PET/TH/LDPE è abbastanza buona, con valori di trasmittanza di 45,81 ± 0,13 %T/mm, anche se leggermente meno trasparente della pellicola di controllo;
  • proprietà meccaniche: l’incorporazione degli strati di SAEO e di TH nella pellicola ha provocato una significativa diminuzione della resistenza alla trazione e del modulo elastico, probabilmente a causa della debolezza fisica degli strati di rivestimento SAEO e TH. Per controbilanciare le basse proprietà meccaniche del multistrato, sono stati aggiunti dei filler rinforzanti nella soluzione di rivestimento, come la nano-argilla, i nano-tubi e la nano-cellulosa. D’altro canto, non è stata osservata una differenza significativa nell’allungamento a rottura tra la pellicola multistrato e il controllo, il che significa che i due strati di rivestimento SAEO e TH non influiscono sulla flessibilità della pellicola;
  • test di attività repellente contro gli insetti: la pellicola multistrato ha mostrato un’attività importante e prolungata negli imballaggi alimentari, anche quando le fette di pane erano contenute in sacchetti non sigillati;
  • effetto antimicrobico contro lo Staphylococcus aureus inoculato nel pane di frumento affettato: le pellicole multistrato PP/SAEO/PET/TH/LDPE hanno mostrato una limitata azione inibitoria contro la crescita dello S. aureus anche dopo 14 giorni, che può essere spiegata con un ridotto effetto antimicrobico del TH nel pane ad alto contenuto di amido;
  • effetto antimicrobico contro il Penicillium roqueforti inoculato nel pane di frumento affettato: è stato osservato un effetto inibitorio contro la crescita di P. roqueforti nel pane a fette conservato nella pellicola multistrato per 7 giorni a 25°C.

In conclusione, la pellicola multistrato PP/SAEO/PET/TH/LDPE usata come imballaggio per il pane di frumento a fette ha mostrato un’attività forte e prolungata come repellente per insetti, nonché una buona azione antimicrobica.

Questi risultati suggeriscono la potenziale applicabilità della pellicola sviluppata come materiale da imballaggio alimentare attivo che migliora la sicurezza e il tempo di conservazione dei prodotti da forno. Le proprietà di questo materiale sono in generale buone, anche se ulteriori studi dovranno essere fatti per migliorare le sue proprietà meccaniche.

Riferimenti bibliografici, Lee et al., Journal of Food Science, 84, 2019, 3194.

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