Powłoki ochronne w systemach opakowań żywności

Prezentacja na temat: "Powłoki ochronne w systemach opakowań żywności"— Zapis prezentacji:

1 Powłoki ochronne w systemach opakowań żywności
Andrzej Jarmoluk Katedra Technologii Surowców Zwierzęcych i Zarządzania Jakością Wydział Nauk o Żywności Akademia Rolnicza we Wrocławiu

2 Era kamienia Era brązu Era ceramiki Era stali Era plastiku Era szkała Era biopolimerów Era plastiku Era plastiku

3 Czynniki hamujące wzrost drobnoustrojów
chemiczne biochemiczne biologiczne fizyczne pH konserwanty składniki dymu wędzarn. antybiotyki przyprawy potencjał redox Substancje biologicznie aktywne: bakteriocyny lizozym cystatyna laktoferyna itd.. Procesy: fermentacyjne kultury startowe cieplne świetlne ciśnieniowe PPE MAP radiacyjne filtracyjne aw

4

5 Polimery syntetyczne polibutadien polietylen poliizopren polipropylen
poliwęglan poliestery poliamid (nylon) poliuretan poliimid polimocznik polisiloksany polisilany polietery polietylen polipropylen policzterofluoroetylen (Teflon®) polichlorek winylu polichlorek winylidenu polistyrenen polioctan winylu polimetaakrylan (Plexiglas®) poliakrylonitryl Produkcja: USA mln ton/rok świat 100 mln ton/rok Zużycie do opakowań: USA 29 % UE %

6 Rodzaje opakowań elastyczne nieaktywne aktywne niejadalne jadalne
bakteriostatyczne/bakteriobójcze jadalne żele filmy (formowane poza produktem) powłoki (formowane bezpośrednio na produkcie) bakteriostatyczne/bakteriobójcze polimery

7 Systemy pakowania wykorzystujące elastyczne materiały - niejadalne
pakowanie próżniowe pakowanie MAP pakowanie CAP pakowanie na tackach folią APF pakowanie w folie kurczliwe

8 Odpady plastikowe USA: 30 mln ton/rok UE: 17.5 mln ton/rok
Źródła: gospodarstwa domowe 63.0% opakowania % motoryzacja % budownictwo % AGD/elektronika % rolnictwo % European source: 16 Mio tons, good agreement

9 Rynek i wykorzystanie polimerów biodegradowalnych
powłoki/osłonki włókna tworzywa sztuczne kleje kosmetyki przemysł olejów przemysł papierniczy tekstylia/odzież uzdatnianie wody biomedyczne farmaceutyczne motoryzacja gumy Globalne zużycie 1996 – 14 mln kg 2001 – 68 mln kg Wartość sprzedaży 2005 – 600 mln $

10 Źródła biopolimerów stosowanych do powłok ochronnych
ROŚLINY ZWIERZĘTA GRZYBY BAKTERIE skrobia celuloza białka lipidy gumy (guar…) hydrokoloidy (alginiany, karageniany, pektyny…) chityna chitozan pullulan, gellan, dekstran, ksantan, polyhydroxyalkanonates (PHA) polyhydroxybutyrates (PHB) poly-3-hydroxybutyrate-3- hydroxyvalerate (PHBV) poly-L-lactide (PLLA)

11 Tworzenie filmów i powłok ochronnych
topienie i utwardzanie stałych tłuszczów, wosków, żywic; chemiczne strukturowanie I - hydrokoloid rozproszony w roztworze wodnym jest wytrącany lub żelowany przez usunięcie rozpuszczalnika lub przez dodanie substancji wywołującej efekt wysalania; chemiczne strukturowanie II - dwa koloidalne roztwory o przeciwnych ładunkach łączą się, a skutkiem interakcji składników wytrąca się polimerowa struktura; termiczne żelowanie lub koagulacja - ogrzewanie roztworów makromolekularnych lub szybkie ochładzanie roztworu koloidalnego, wywołuje przejście zolu w żel lub precypitację

12 Quintavalla S., Vicini L. (2002) Meat Sci. 62, 373-380

13 Systemy opakowań aktywnych
selektywna przenikalność wyrównanie temperatury inaktywacja np. wolnych rodników absorpcja cieczy stabilizacja/selektywne uwalnianie – barwników, aromatów, przypraw, konserwantów, etanolu, kwasów, antyoksydantów itp. absorpcja obcych zapachów

14 Systemy bakteriostatyczne
materiał ochronny zawiera substancje zwalniające dynamikę wzrostu i namnażania drobnoustrojów (antybiotyki, bakteriocyny, laktoferyna, lizozym, cystatyna…) materiał ochronny zawiera żywe, specjalnie dobrane kultury drobnoustrojów tworzące ochronny biofilm

15 Powłoka ochronna z udziałem laktoferyny
laktoferyna imobilizowana na nośniku cukrowym efektywność oddziaływania przez kilka tygodni Patent: A.S. Naidu, Center for Antimicrobial Research, California State Polytechnic University

16 Laktoferyna odkryta 1939 glikoproteid (~700 aminokwasów)
wiąże bardzo silnie Fe+2 (zakłóca u mikroorganizmów G (-) homeostazę żelazową) składnik mleka, krwi, śliny, łez aktywna przeciw ~30 patogenów (w tym Salmonella, E. coli O157:H7)

17 Aktywna laktoferyna [LF]
eliminuje fimbrie (pili) komórki bakterii G (-) hamowanie wzrostu LF Morgan J.B. 2002, 55th RMC

18 Właściwości jadalnych powłok i filmów ochronnych do żywności
dobra jakość sensoryczna (bezsmakowość/kompatybilność) dobre właściwości mechaniczne duża stabilność biochemiczna i fizykochemiczna stabilność mikrobiologiczna bezpieczeństwo dla zdrowia prosta technologia produkcji biodegradowalność niskie koszty surowców niskie koszty procesu wytwarzania

19 Funkcje jadalnych powłok i filmów ochronnych do żywności
barierowość dla wymiany gazów i wody barierowość dla światła (UV) bariera/ochrona komponentów w układach wieloskładnikowych związków aromatycznych przeciwutleniaczy substancji bakteriostatycznych barwników jonów