Biodegradable packaging based on PLA with antimicrobial properties

• Autorzy: Czaja-Jagielska Natalia , Praiss Anna , Walenciak Michał , Zmyślona Dajana , Sankowska Natalia

Identyfikatory

DOI

10.17270/J.LOG.2020.391

Warianty tytułu

PL

Biodegradowalne opakowania na bazie PLA o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background: Packaging is an inseparable element of most consumer products. In addition to its primary passive protective and logistic function, it is also an excellent tool for the innovation development. One of the types of packaging innovations in the food and cosmetic industry are antimicrobial packaging. They are an example of packaging that actively protects packed products and eliminates harmful preservatives. Protection of goods against microbial spoilage extends shelf life and at the same time facilitates storage processes. Methods: This paper aims to obtain biodegradable films based on PLA with antimicrobial properties. Four different natural antimicrobial agents were used: clove essential oil, peppermint essential oil, and two commercial powders containing nisin (Nisaplin and Novagard). The mechanical, barrier and optical properties were tested. Results: The implementation of antimicrobial agents changed the properties of the tested bio-packaging in different rate depending on the agent. The new blends showed antimicrobial activity, however the addition of antimicrobials weakened the mechanical properties and changed the colour. Conclusions: The biodegradable packaging materials can be used as a polymer matrix of different antimicrobial agents. They can inhibit the growth of bacteria in food or cosmetics and regarding their future use the influence on mechanical properties should be considered. Moreover, the biodegradability of biopolymers containing antimicrobial agents has barely been investigated.

PL

Wstęp: Opakowanie jest nieodłącznym elementem większości produktów dostępnych na rynku. Oprócz pierwotnej, pasywnej funkcji ochronnej i logistycznej jest także doskonałym narzędziem do rozwoju innowacji. W poszczególnych ogniwach łańcucha dostaw rola opakowań w sprawnym przemieszczaniu towarów od producenta do odbioru odgrywa duże znaczenie. Odpowiednio zaprojektowane i wykonane opakowania nie tylko w istotny sposób mogą wpłynąć na obniżenie kosztów, ale także zapewnić jakość i bezpieczeństwo całego łańcucha. Z punktu widzenia ekologicznego coraz częściej wykorzystuje się opakowania na bazie surowców odnawialnych, np. na bazie PLA. Podstawowym zadaniem opakowań jest zabezpieczenie produktu przed niekorzystnymi zmianami jakie są następstwem oddziaływań czynników zarówno egzo– jak i endogennych na zapakowany w nie produkt podczas transportu i przechowywania. Jednym z rodzajów innowacji opakowaniowych są opakowania przeciwdrobnoustrojowe - jako sposób aktywnej ochrony zapakowanych produktów. Ochrona towarów przed psuciem mikrobiologicznym wydłuża okres przydatności do spożycia, a jednocześnie ułatwia procesy przechowywania. Metody: Celem badania jest uzyskanie biodegradowalnych folii na bazie PLA o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych. Zastosowano cztery różne naturalne środki przeciwdrobnoustrojowe: olejek goździkowy, olejek miętowy i dwa proszki zawierające nizynę (Nisaplin i Novagard). Przetestowano właściwości mechaniczne, barierowe, antymikrobiologiczne i optyczne. Wyniki: Dodatek środków przeciwdrobnoustrojowych zmienił właściwości badanych prób w różnym stopniu. Badane folie wykazały aktywność przeciwdrobnoustrojową, jednak dodanie środków przeciwdrobnoustrojowych osłabiło właściwości mechaniczne i zmieniło ich kolor. Wnioski: Przytoczone badania potwierdziły, że PLA można stosować jako matrycę polimerową dla różnych środków przeciwdrobnoustrojowych. Mogą hamować rozwój bakterii w żywności lub kosmetykach, a przy ich przyszłym zastosowaniu należy wziąć pod uwagę wpływ na właściwości mechaniczne. Testowane folie mogą korzystnie oddziaływać na zapakowane produkty w całym systemie logistycznym, wydłużając ich termin przydatności do spożycia, a jednocześnie ich biodegradowalność sprawia, że są opakowaniami przyjaznymi środowisku.

Słowa kluczowe

EN

antimicrobial packaging; biodegradable packaging; mechanical properties; barrier properties; innovation

PL

opakowania przeciwdrobnoustrojowe; opakowania aktywne; opakowania biodegradowalne; właściwości mechaniczne; właściwości barierowe

• Wydawca: Wyższa Szkoła Logistyki
• Czasopismo: LogForum
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 16, no. 2
• Strony: 279--286
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Czaja-Jagielska Natalia

• Poznan School of Logistics, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Poland

autor

Praiss Anna

• Poznan School of Logistics, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Poland

autor

Walenciak Michał

• Poznan School of Logistics, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Poland

autor

Zmyślona Dajana

• Poznan School of Logistics, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Poland

autor

Sankowska Natalia

• Poznan School of Logistics, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Agrimonti C., White J.C., Tonetti S., Marmiroli N., 2019. Antimicrobial activity of cellulosic pads amended with emulsions of essential oils of oregano, thyme and cinnamon against microorganisms in minced beef meat, International Journal of Food Microbiology, 305, 108246, http://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2019.108246.
• 2. Ali A., Chen Y., Liu H., Yu L., Baloch Z., Khalid S., Zhu J., Chen L. 2019. Starch-based antimicrobial films functionalized by pomegranate peel, International Journal of Biological Macromolecules, 129, 1120-1126, http://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.09.068.
• 3. Aswathy J., Heera K.V., Sumi T.S., Meritta J., Shiji M., Praveen G., Indu C. Nair, Radhakrishnan E.K., 2019. Starch-PVA composite films with zinc-oxide nanoparticles and phytochemicals as intelligent pH sensing wraps for food packaging application, International Journal of Biological Macromolecules, 136, 395-403, http://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.018.
• 4. Boyacı D., Iorio G., Sozbilen G. S., Alkan D., Trabattoni S., Pucillo F., Farris S., Yemenicioğlu A., 2019. Development of flexible antimicrobial zein coatings with essential oils for the inhibition of critical pathogens on the surface of whole fruits: Test of coatings on inoculated melons, Food Packaging and Shelf Life, 20, 100316, http://doi.org/10.1016/j.fpsl.2019.100316.
• 5. Heydari-Majd M., Ghanbarzadeh B., Shahidi-Noghabi M., Najafi M.A., Hosseini M. 2019. A new active nanocomposite film based on PLA/ZnO nanoparticle/essential oils for the preservation of refrigerated Otolithes ruber fillets, Food Packaging and Shelf Life, 19, 94-103 http://doi.org/10.1016/j.fpsl.2018.12.002.
• 6. Fonseca L., dos Santos Cruxen C.E., Bruni G.P., Fiorentini A.M., da Rosa Zavareze E., Lim L., Dias A. 2019. Development of antimicrobial and antioxidant electrospun soluble potato starch nanofibers loaded with carvacrol, International Journal of Biological Macromolecules, 139, 1182-1190, http://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.08.096.
• 7. Kashiri M., López-Carballo G., Hernández-Muñoz P., Gavara R., 2019. Antimicrobial packaging based on a LAE containing zein coating to control foodborne pathogens in chicken soup, International Journal of Food Microbiology, 306, 108272, http://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2019.108272.
• 8. Lee, H., Kim, K., Choi, K.-H., Yoon, Y., 2015. Quantitative microbial risk assessment for Staphylococcus aureus in natural and processed cheese in Korea. J. Dairy Sci. 98, 5931-5945. http://doi.org/10.3168/jds.2015-9611.
• 9. Lan W., Zhang R., Ahmed S., Qin W., Liu Y., 2019. Effects of various antimicrobial polyvinyl alcohol/tea polyphenol composite films on the shelf life of packaged strawberries, LWT, 113, 2019, 108297, http://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108297.
• 10. Liu B., Xu H., Zhao H., Liu W., Zhao L., Li Y. 2017. Preparation and characterization of intelligent starch/PVA films for simultaneous colorimetric indication and antimicrobial activity for food packaging applications, Carbohydrate Polymers, 157, 842-849, http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.10.067.
• 11. Malhotra B, Keshwani A and Kharkwal H., 2015. Antimicrobial food packaging: potential and pitfalls. Front. Microbiol. 6:611. http://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00611
• 12. Qin Y., Li W., Liu D., Yuan M., Li L. 2017. Development of active packaging film made from poly (lactic acid) incorporated essential oil, Progress in Organic Coatings 103, 76-82, http://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2016.10.017
• 13. Talebi F., Misaghi A., Khanjari A., Kamkar A., Gandomi H., Rezaeigolestani M. 2018. Incorporation of spice essential oils into polylactic acid film matrix with the aim of extending microbiological and sensorial shelf life of ground beef, LWT, 96, 482-490, http://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.05.067.
• 14. Wang K., Lim P.N., Tong S.Y., Thian E.S. 2019. Development of grapefruit seed extract-loaded poly(ε-caprolactone)/chitosan films for antimicrobial food packaging, Food Packaging and Shelf Life, 22, 2019,100396, http://doi.org/10.1016/j.fpsl.2019.100396.
• 15. Yahyaoui M., Gordobil O., Díaz R. H., Abderrabba M., Labidi J., 2016. Development of novel antimicrobial films based on poly(lactic acid) and essential oils, Reactive and Functional Polymers, 109, 1-8, http://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2016.09.001.
• 16. Zhao Y., Teixeira J.S., Saldaña M. D.A., Gänzle M. G., 2019. Antimicrobial activity of bioactive starch packaging films against Listeria monocytogenes and reconstituted meat microbiota on ham, International Journal of Food Microbiology, 305, 108253, http://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2019.108253.
• 17. Zheng K., Xiao S., Li W., Wang W., Chen H., Yang F., Qin C. 2019. Chitosan-acorn starch-eugenol edible film: Physico-chemical, barrier, antimicrobial, antioxidant and structural properties, International Journal of Biological Macromolecules, 135, 344-352, http://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.05.151.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).