Use of antimicrobial biodegradable packaging to control Listeria monocytogenes during storage of cooked ham

The antimicrobial effect against L. monocytogenes of biodegradable films (alginate, zein and polyvinyl alcohol) containing enterocins was investigated. Survival of the pathogen was studied by means of challenge tests performed at 6 °C during 8 and 29 days, for air-packed and vacuum-packed sliced cooked ham, respectively. Air packaging was tested with two concentrations of enterocins (200 and 2000 AU/cm2). Control air-packed cooked ham showed an increase of L. monocytogenes from 104 to 107 CFU/g after 8 days. By contrast, packaging with antimicrobial films effectively slowed down the pathogen's growth, leading to final counts lower than in control lots. Air-packaging with alginate films containing 2000 AU/cm2 of enterocins effectively controlled L. monocytogenes for 8 days. An increase of only 1 log unit was observed in zein and polyvinyl alcohol lots at the same enterocin concentration. Vacuum packaging with films containing enterocins (2000 AU/cm2) also delayed the growth of the pathogen. No increase from inoculated levels was observed during 15 days in antimicrobial alginate films. After 29 days of storage, the lowest counts were obtained in samples packed with zein and alginate films containing enterocins, as well as with zein control films. The most effective treatment for controlling L. monocytogenes during 6 °C storage was vacuum-packaging of sliced cooked ham with alginate films containing 2000 AU/cm2 of enterocins. From the results obtained it can concluded that antimicrobial packaging can improve the safety of sliced cooked ham by delaying and reducing the growth of L. monocytogenes.

High-pressure processing and antimicrobial biodegradable packaging to control Listeria monocytogenes during storage of cooked ham

The efficiency of combining high-pressure processing (HPP) and active packaging technologies to control Listeria monocytogenes growth during the shelf life of artificially inoculated cooked ham was assessed. Three lots of cooked ham were prepared: control, packaging with alginate films, and packaging with antimicrobial alginate films containing enterocins. After packaging, half of the samples were pressurized. Sliced cooked ham stored at 6 °C experienced a quick growth of L. monocytogenes. Both antimicrobial packaging and pressurization delayed the growth of the pathogen. However, at 6 °C the combination of antimicrobial packaging and HPP was necessary to achieve a reduction of inoculated levels without recovery during 60 days of storage. Further storage at 6 °C of pressurized antimicrobial packed cooked ham resulted in L. monocytogenes levels below the detection limit (day 90). On the other hand, storage at 1 °C controlled the growth of the pathogen until day 39 in non-pressurized ham, while antimicrobial packaging and storage at 1 °C exerted a bacteriostatic effect for 60 days. All HPP lots stored at 1 °C led to counts <100 CFU/g at day 60. Similar results were observed when combining both technologies. After a cold chain break no growth of L. monocytogenes was observed in pressurized ham packed with antimicrobial films, showing the efficiency of combining both technologies.

Biodegradable packaging materials in 2013 and their feasibility in chocolate industry

The development of biopolymers has been rapid in recent years and the range of available bioplastics is increasing continuously, driven by a growing demand for sustainable solutions. There are several key drivers behind this growth. The oil reservoirs are decreasing which is causing a price increase for the traditional plastic materials and therefore the gap to bioplastics’ price is getting smaller. In addition, other environmental topics, such as waste disposal and green production, have become more and more important factors for institutes, companies and consumers. Legislation and directives have to be taken into account as well in decision making concerning different packaging materials. The new environmental law with waste disposal responsibility will also have an effect on the packaging business. Therefore a need has risen to study closer the current offering closer of bio-based materials that could be used in chocolate packaging. In this Master’s Thesis the bioplastics’, and especially biodegradable materials’ technical properties and their development, availability, possible existing products in the markets, waste disposal possibilities and consumers attitude towards environmental friendly packaging is studied. This is a case study where the offering of biodegradable materials was investigated during March 2013 for Fazer Confectionary.

Physical performance of biodegradable films intended for antimicrobial food packaging

Antimicrobial films were prepared by including enterocins to alginate, polyvinyl alcohol (PVOH), and zein films. The physical performance of the films was assessed by measuring color, microstructure (SEM), water vapor permeability (WVP), and tensile properties. All studied biopolymers showed poor WVP and limited tensile properties. PVOH showed the best performance exhibiting the lowest WVP values, higher tensile properties, and flexibility among studied biopolymers. SEM of antimicrobial films showed increased presence of voids and pores as a consequence of enterocin addition. However, changes in microstructure did not disturb WVP of films. Moreover, enterocin-containing films showed slight improvement compared to control films. Addition of enterocins to PVOH films had a plasticizing effect, by reducing its tensile strength and increasing the strain at break. The presence of enterocins had an important effect on tensile properties of zein films by significantly reducing its brittleness. Addition of enterocins, thus, proved not to disturb the physical performance of studied biopolymers. Development of new antimicrobial biodegradable packaging materials may contribute to improving food safety while reducing environmental impact derived from packaging waste.

Filmes de amidos de mandioca modificados para recobrimento e conservação de uvas

In this article, films were produced with six types of cassava's starch mixed with gelatin and plasticized with sorbitol. These films were used in covering of grapes 'Benitaka' (Vitis vinifera L.) as biodegradable packaging. The acetylated starch film showed the best results in solubility, thickness and homogeneity, besides the less water loss the fruit, resulting in better coverage, increasing the shelf life fruits in 12 days. These results demonstrate the great potential of using films in food conservation, adding value to agricultural activity and helping to reduce non-biodegradable plastics in the environment.

Caracterizaçãode biofilme àbase de zeína e ácido oléico adicionado de nanocarbonato

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de nova embalagem para comercialização, transporte e liberação do parasitoide Cotesia flavipes (Cameron, 1891) (Hymenoptera: Braconidae)

Pós-graduação em Agronomia (Entomologia Agrícola) - FCAV

Desenvolvimento de filmes biodegradáveis à base de zeína, caracterização das propriedades funcionais e estruturais e avaliação do uso como cobertura na conservação das características físico-químicas do queijo Minas padrão

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Development of a New Container for Storage and Release of the Parasitoid Cotesia flavipes (Hymenoptera: Braconidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nanocompósitos multifuncionas de fibroína reforçados com biocelulose

This work shows the preparation and characterization of the new nanocomposites based on fibroin and biocellulose. Bacterial cellulose (BC) is an exopolysaccharide produced by bacteria of the genus Gluconacetobacter, which it has identical chemical structure of the cellulose from plants and it has gained attention in the field of research for its unique properties as excellent mechanical properties when dry and hydrated , higher capacity of water retention, moldability , biodegradability and excellent biological affinity . Silk fibroin (SF) is a structural protein present in the cocoon of the silkworm, Bombyx mori, has been identified as suitable for developing optical devices, tissue engineering application, enzyme immobilization, controlled release drug agent biopolymer. Silk fibroin/bacterial cellulose nanocomposite films were prepared impregnating different cellulose charges (0.5 %, 1.0 %, 1.5 %, 2.5 %, 5.0 % and 10.0 %) weight/weight. According mechanical tests and water and Paynes's cup permeability showed that SF/BC 1% nanocomposite has the most relevant results. Poliethylenoglicol (PEG) containing SF films improved optical and mechanical properties when compared to pristine SF film. New SF/BC nanocomposites could be applied in Medicine, as biodegradable packaging and flexible substrates for OLEDs.

Desenvolvimento de embalagem biodegradável ativa a base de fécula de mandioca e agentes antimicrobianos naturais.

Aliado ao fato dos biomateriais ainda serem pouco explorados pelas indústrias alimentícias, este trabalho propôs o desenvolvimento de embalagens que sejam, além de biodegradáveis, também ativas através do uso de um agente antimicrobiano natural capaz de inibir a proliferação de fungos correntes em produtos de panificação (Penicillium commune e Eurotium amstelodami). Primeiramente, filmes biodegradáveis a base de fécula de mandioca foram elaborados pela técnica de casting, usando açúcares e glicerol como plastificantes. O aumento do conteúdo de glicerol causou diminuição da resistência máxima à tração e elevação dos valores de propriedades de barreira. Numa segunda etapa do trabalho, a introdução de nanopartículas de argila esmectita influenciou positivamente as propriedades de barreira dos filmes, devido à diminuição observada nos valores de permeabilidade ao vapor de água e coeficiente de permeabilidade ao oxigênio. Nesta fase, a variação do conteúdo de glicerol também afetou significativamente as propriedades mecânicas e de barreira dos filmes biodegradáveis. As concentrações inibitórias mínimas dos óleos essenciais de cravo e de canela contra os fungos estudados foram definidas e o óleo essencial de canela foi selecionado, para ser incorporado aos filmes biodegradáveis, em três conteúdos distintos, pois foi o composto que mostrou uma inibição mais eficiente. A atividade antimicrobiana dos filmes biodegradáveis com incorporação de óleo essencial de canela foi testada sobre os micro-organismos escolhidos através de testes de difusão em halo, cujos resultados foram suficientes para demonstrar o potencial ativo da embalagem desenvolvida. Como método alternativo de incorporação do agente antimicrobiano, gás carbônico (CO2) em estado supercrítico foi utilizado como solvente. Os resultados obtidos foram promissores, uma vez que se observou incorporação de agente antimicrobiano dentro da matriz polimérica em quantidade suficiente para inibir a proliferação dos fungos testados.

The plasticisation effect of glycerol and water on the gelatinisation of wheat starch

In the extrusion manufacture of starch-based thermoplastics, such as biodegradable packaging materials, glycerol is an effective additive as a plasticiser, that is, to diminish the brittle nature of the product and provide the desired extent of flexibility. However, the addition of glycerol may also affect the gelatinisation behaviour of the starch-water mixture, and hence the required processing conditions for producing a homogeneously gelatinised starch-based material. The effect of glycerol on the gelatinisation of wheat starch was studied using differential scanning calorimetry (DSC). Mixtures of starch, water and glycerol were investigated with a water content ranging from 12 - 40% and a glycerol concentration up to 75%. Dependent on composition, the enthalpy of gelatinisation ranged from 1.7 - 12.6 J/g (on a dry starch basis), while the onset and peak temperatures varied from 54 to 86 degreesC and 60 to 90 degreesC, respectively. As expected, water acted as a plasticiser in that the onset temperature for gelatinisation (TO) decreased with increasing moisture content. Glycerol, however, increased To. It is shown that the T-0 of starch-glycerol-water mixtures may be predicted on the basis of the effective moisture content of the starch fraction of these mixtures resulting from the relative speed of moisture absorption by glycerol and starch, respectively. Moisture sorption kinetics of wheat starch and glycerol in 100% relative humidity were determined and used to predict the preferential water absorption by glycerol in starch-glycerol-water mixtures and hence the resulting T-0 of the system.

Desenvolvimento e caracterização de filmes a base de isolado protéico de resíduos de corvina (micropogonias furnieri) e óleo de palma

Nas últimas duas décadas, o descarte e o acúmulo de embalagens não biodegradáveis têm agravado os problemas ambientais. Uma das soluções encontradas, particularmente na área de embalagens de alimentos, é o desenvolvimento de filmes a partir de polímeros que possam substituir os materiais sintéticos. Fontes alternativas de proteína, como os resíduos de pescados, tornam-se importante, pois estes representam de 60 a 70% da matéria-prima e são descartados pelas indústrias de filetagem contribuindo com os danos ao meio ambiente. As propriedades funcionais dos filmes biodegradáveis são resultantes das características das macromoléculas utilizadas, das interações entre os constituintes envolvidos na formulação (macromolécula, solvente, plastificante e outros aditivos), dos parâmetros de fabricação (temperatura, tipo de solvente, pH, entre outras), do processo de dispersão da solução filmogênica (pulverização, espalhamento, etc.) e das condições de secagem. Um problema limitante no uso de filmes biodegradáveis a base de proteínas de pescado é a sua susceptibilidade à umidade, devido à hidrofilicidade dos aminoácidos das moléculas de proteína. O objetivo geral do trabalho foi desenvolver e caracterizar filmes a base de isolado proteico de resídeos de corvina (IPC) e óleo de palma (OP). O desenvolvimento dos filmes foi estudado em duas etapas. Neste estudo utilizou-se resíduos de corvina (Micropogonias furnieri) para a obtenção do isolado protéico, glicerol como plastificante e óleo de palma para conferir hidrofobicidade ao filme. Na primeira etapa, o objetivo foi investigar o efeito das concentrações de IPC, de glicerol e do pH sobre as propriedades dos filmes de proteína de resíduos de corvina (Micropogonias furnieri). Os filmes foram avaliados quanto aos parâmetros de cor, opacidade, propriedades mecânicas, espessura, solubilidade em água, permeabilidade de vapor de água (PVA) e propriedades morfológicas. Como resultado foi observado que a opacidade e a luminosidade dos filmes não foram afetados pelas variáveis do processo. Os filmes de IPC ficaram amarelados e opacos. Apresentaramse mais claros quando elaborados com baixas concentrações de IPC e altas concentrações de glicerol nas soluções filmogênicas. A menor solubilidade em água ocorreu nos filmes com pH baixo e menores concentrações de glicerol. Com relação as propriedades mecânicas, os filmes apresentaram alta elongação e sua resistência à tração aumentou quando utilizadas maiores concentrações de IPC, menores concentrações de glicerol e pHs mais baixos.Os filmes apresentaram superficies ásperas e irregulares. Na segunda etapa foram elaborados filmes biodegradáveis de IPC contendo diferentes concentrações de óleo de palma (OP) (10 e 20 g de OP /100g de IPC) e suas propriedades de barreira, mecânicas, físico-químicas, térmicas e morfológicas foram estudadas. A adição de OP aumentou as espessuras dos filmes com 2 e 4% de IPC, no entanto a solubilidade não foi afetada pela adição do OP. Os filmes com 3 e 4% de IPC ficaram menos permeáveis a água quando incorporado 20% de OP nos mesmos. A opacidade dos filmes aumentou com a adição do OP. A incorporação do OP nos filmes resultou em uma diminuição da resistência à tração e no aumento da elongação dos filmes. Nos filmes com 2% de IPC o aumento na elongação foi significativo apenas quando adicionado 20% de OP. O aparecimento de apenas uma temperatura de fusão nos filmes sugeriu uma homogeneidade dos mesmos. A decomposição térmica dos filmes iniciou em torno de 120 -173ºC. Os filmes apresentaram uma superfície descontínua.