PROPIEDADES ANTIMICROBIANAS Y ANTIOXIDANTES DE EXTRACTOS. NATURALES DE HOJAS DE MURTILLA (Ugni molinae TURCZ) Y SU POTENCIAL

Transcripción

1 PROPIEDADES ANTIMICROBIANAS Y ANTIOXIDANTES DE EXTRACTOS NATURALES DE HOJAS DE MURTILLA (Ugni molinae TURCZ) Y SU POTENCIAL APLICACIÓN COMO ADITIVO EN EL DESARROLLO DE ENVASES ACTIVOS PARA ALIMENTOS Ángela Peñaloza 1, Francisco Rodríguez 1, Carolin Hauser 2, Abel Guarda 1, María José Galotto 1 1 Laboratorio de Envases. Dpto de Ciencia y Tecnología de Alimentos. Facultad Tecnológica. Universidad de Santiago de Chile. angela.penaloza@usach.cl 2 Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV. Retention of Food Quality, Freising, Germany.

2 INTRODUCCIÓN Antimicrobianos Absorbedores de etileno Absorbedores de oxígeno Envases activos Antioxidante Arcilla, zeolita Polietileno Derivados de celulosa, PLA, quitosano Eco- y nanocompositos Interacción Envasealimento Surfactantes bisfenol Agentes activos

3 INTRODUCCIÓN Crecimiento microbiano y Oxidación Natural y saludable 1 Ramos et al., Journal of Food Engineering, 109(3),

4 INTRODUCCIÓN Envasado Activo de Alimentos Tipos Propiedades de absorción/ secuestro Propiedades de liberación/ emisión Eliminación de alguna propiedad Control microbiano Control oxidativo Control de temperatura 2 Restuccia et al., 2010Food Control, 21,

5 INTRODUCCIÓN Agentes activos de origen natural Agentes activos Origen Biológico Amplio espectro de acción GRAS Baja Toxicidad 3 Suppakul et al., Packaging Technology and Science, 25 (3)

6 INTRODUCCIÓN Agentes activos de origen natural Murtilla (Ugni molinae Turcz) Descripción Composición química Capacidad aox y am Aplicaciones 4 Rubilar et al., Journal of Food, 8(2), Quilaqueo et al., Carbohydrate Polymers, 87, Shene et al., Eur Food Res Technol, 228,

7 INTRODUCCIÓN Formas de incorporación del agente activo Recubrimientos Adhesión Liberación compuesto activo Características sensoriales y propiedades físicas 7 Han, Food technology, 54(3), Moreno et al., International Journal of Food Microbiology, 123,

8 HIPÓTESIS La incorporación de un recubrimiento basado en un extracto natural de hojas de murtilla (Ugni molinae Turcz) sobre una matriz polimérica de polietileno de baja densidad (LDPE), permite el desarrollo de un material de envase con capacidad antimicrobiana y antioxidante.

9 OBJETIVOS Objetivo General Desarrollar un nuevo material de envase con actividad antimicrobiana y antioxidante a partir de películas de polietileno de baja densidad (LDPE) recubiertas con un barniz activo de metilcelulosa y extracto natural de hojas de murtilla. Objetivos Específicos Obtener extractos en base acuosa y alcohólica desde las hojas de murtilla (Ugni molinae Turcz). Evaluar la capacidad antimicrobiana y antioxidante de los diferentes extractos obtenidos. Evaluar las propiedades físico-mecánicas, antimicrobianas y antioxidantes de los nuevos materiales obtenidos.

10 METODOLOGÍA Diagrama analítico Obtención de los extractos Obtención del recubrimiento Obtención del envase activo E1 E2 E3 Caracterización del envase Caracterización de los extractos Actividad antimicrobiana Difusión en Agar Recuento celular Actividad antioxidante Polifenoles Totales Inhibición del radical DPPH (Porcentaje de inhibición y equivalentes trolox) Caracterización Física Determinación de actividad Espesor Actividad antimicrobiana Propiedades térmicas, Propiedades antioxidantes mecánicas, barrera, de higroscopicidad y ópticas

11 METODOLOGÍA Obtención de los extractos HR: 8-9% Molienda Hoja de murtilla Ecotipo 23-2 Extracto Especificación extractos Cantidad de hoja (g) Cantidad de solvente (ml) E1 0,5 20 E2 0,5 20 E3 1,5 20 Solvente Agua destilada Etanol al 50% Etanol al 50% 20 ml de Solvente Filtración Extracción a 30 C, 170 rpm x 20 min.

12 METODOLOGÍA Obtención del envase activo Metilcelulosa Extracto 3 Incorporación en LDPE LDPE comercial (40 dinas/cm) Agitación a 70 C x 2 hrs Secado durante 48 hrs Materiales obtenidos Caracterización del envase a) LDPE, b) LDPE/MC y c) LDPE/MC-E3

13 RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización de los extractos Difusión en agar Eficiencia antimicrobiana Figura 1. Actividad antimicrobiana para a) E1, b) E2 y c) E3, considerando una densidad celular de 1x10 6 UFC/mL Muestra Diámetro (mm) para densidad celular 1X10 5 UFC Diámetro (mm) para densidad celular 1X10 6 UFC Extracto 1 1,7±0,51 a 1,8±0,40 a Extracto 2 2,3±0,31 b 2,1±0,78 ab Extracto 3 3,0±0,89 c 5,7 ±0,51 c H 2 O N/I d N/I d EtOH 50% N/I de N/I de a,b,c : Indica la existencia de diferencias significativas en cada columna (p> 0,05) con prueba de Fisher. N/I: No existe inhibición

14 RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización de los extractos Eficiencia antimicrobiana Recuento celular (ASTM E modificada) Reducción microbiana respecto al solvente (ciclos log) Extracto 2 horas 24 horas 1 3,5 ± 0,51 a 3,9±0,16 a 2 4,4 ±0,13 b 4,9 ±0,55 ab 3 4,9 ±0,44 bc 4,8±1,17 abc a,b,c : Indica la existencia de diferencias significativas en cada columna (p> 0,05) con prueba de Fisher.

15 RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización de los extractos Método Folin-Ciocalteu y DPPH Capacidad antioxidante Extracto Pf Totales (mg % Inhibición Trolox (µmol GAE/g hs ) radicalaria TE/g hs ) 1 138,3± 6,83 a 93,4 ± 0,50 a 58,8 ±1,86 a 2 129,9±5,42 ab 92,6 ± 1,33 ab 51,0± 0,46 b 3 309,4 ± 14,20 c 91,6 ± 1,54 bc 16,4 ± 0,45 c a,b,c : Indica la existencia de diferencias significativas en cada columna (p> 0,05) con prueba de Fisher. Pf: Polifenoles; GAE: Ácido gálico y g hs : Gramos de hoja seca.

16 Flujo de calor (mw/mg) RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización del envase activo Propiedades físicas Propiedades térmicas LDPE LDPE/MC LDPE/MC-E3 Muestra Tm Hm % cristalinidad ( C) (J/g) (Xc) LDPE ,2 43,3 LDPE/MC ,6 43,5 LDPE/MC-E ,3 43, Temperatura ( C)

17 RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización del envase activo Propiedades mecánicas Propiedades físicas Film Espesor Módulo de Young Fuerza de Tensión Porcentaje de (µm) (N/mm 2 ) (N/mm 2 ) elongación (%) LDPE 51,0 ±1,36 a 133,4 ± 7,88 a 13,9 ±2,03 a 205,1 ±24,64 a LDPE/MC 64,7 ±1,80 b 126,6 ±4,17 b 12,0 ±2,68 ab 195,2 ±35,29 ab LDPE/MC-E 62,3 ± 2,53 c 139,3 ±6,25 c 11,1 ± 2,55 bc 164,2 ± 27,96 c a,b,c : Indica la existencia de diferencias significativas en cada columna (p> 0,05) con prueba de Fisher.

18 RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización del envase activo Propiedades barrera Propiedades físicas Muestra LDPE LDPE/MC LDPE/MC-E Permeación (g/m 2 /día) 5,2 ± 0,05 a 5,3 ± 0,10 ab 5,2 ± 0,09 abc a,b,c : Indica la existencia de diferencias significativas en cada columna (p> 0,05) con prueba de Fisher.

19 RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización del envase activo Propiedades de higroscopicidad Propiedades físicas Muestra Absorción de agua (%) Solubilidad en agua (%) LDPE 0,3 ± 0,22 a 0,1 ± 0,09 a LDPE/MC 15,6 ± 2,89 b 3,9 ± 0,81 b LDPE/MC-E3 7,4 ± 1,41 c 3,2 ± 0,45 c a,b,c : Indica la existencia de diferencias significativas en cada columna (p> 0,05) con prueba de Fisher.

20 RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización del envase activo Propiedades ópticas Propiedades físicas Muestra E Opacidad LDPE 0,00±0,00 a 2,4 ±0,17 a LDPE/MC 0,3±0,11 b 4,6±0,53 b LDPE/MC-E3 2,2±0,21 c 3,0 ±0,34 c a,b,c : Indica la existencia de diferencias significativas en cada columna (p> 0,05) con prueba de Fisher.

21 UFC/Objeto RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización del envase activo a) d) b) Vida útil en función de c. am 1,00E+08 Eficiencia antimicrobiana Figura 2. Capacidad antimicrobiana de LDPE/MC-E3. a) Referencias al tiempo 0 hras dilución -2, b) Referencia a las 24 horas dilución -4 y c) envase activo luego de 60 días de almacenamiento sin dilución previa. 1,00E+06 1,00E+04 1,00E+02 Referencias Tiempo 0 hrs 1,00E+00 1 día 30 días 60 días Tiempo de almacenamiento (días) Referencias después de 24 hrs Envase activo después de 24 hrs

22 Porcentaje de Inhibiicón radicalaria (%) Concentración Trolox (mg/l) RESULTADOS Y DISCUSIONES Caracterización del envase activo Capacidad antioxidante Vida útil en función de c. aox 30 Cinética de liberación antioxidante LDPE LDPE/MC LDPE/MC-E3 (ambiente) LDPE/MC-E3 (oscuridad) Tiempo (minutos) EtOH 10% EtOH 95% Logarítmica (EtOH 10%) Logarítmica (EtOH 95%) día 30 días 60 días Tiempo de almancenaiemto (días)

23 CONCLUSIONES Fue posible obtener y caracterizar de acuerdo a su capacidad antimicrobiana y antioxidante diferentes extractos a partir de las hojas de murtilla. La reducción microbiana respecto al solvente empleado en la extracción indica que tras 24 horas de contacto los tres extractos ejercen el mismo efecto antimicrobiano. Por otra parte, las propiedades antioxidantes determinadas por el método de polifenoles totales y la inhibición radicalaria arrojaron que el extracto 3 fue el que presentó un mayor contenido de polifenoles. La adición del extracto 3 en la formulación de un barniz a base de metilcelulosa otorgó actividad a una matriz de LDPE originando un nuevo material activo, capaz de mantener su actividad incluso después de 60 días de almacenamiento, con un reducción del crecimiento de L. innocua de 2 ciclos logarítmicos y una inhibición de la formación de radicales libres de un 92% para el envase almacenado bajo condición ambiente y de un 94% para el almacenamiento en oscuridad.

24 AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen el soporte financiero del Centro para el desarrollo de la Nanociencia y la nanotecnología (CEDENNA) y del Bayerische Forschungsstiftung.

25 Muchas gracias por su Atención!!!