Evaluación de propiedades fisicoquímicas y antimicrobianas de películas comestibles adicionadas con nisina y/o glucosa oxidasa Public Deposited
El aislado de proteína del suero de leche (APSL) es un biomaterial de gran interés para la fabricación de empaques comestibles ya que les proporciona excelentes propiedades de barrera a gases y humedad. La incorporación de agentes antimicrobianos naturales dentro de la matriz de empaques elaborados a partir de aislado de proteína de suero de leche puede controlar el crecimiento de microorganismos deteriorantes y/o patógenos presentes en productos alimenticios. El objetivo de éste trabajo fue incorporar dos agentes antimicrobianos naturales en matrices de películas de APSL elaboradas a dos valores distintos de pH, evaluar las propiedades fisicoquímicas y antimicrobianas de las películas y estudiar su estructura por medio de espectroscopia infrarroja (FTIR). En este trabajo se elaboraron películas de APSL a pH 5.5 y 8.5, en las que se incorporaron los agentes antimicrobianos glucosa oxidasa (GO) y/o nisina (N) en distintas concentraciones (N: 0, 0.3 y 1.2; GO: 0, 2.4 x 10-3 y 0.05 % p/v). La actividad antimicrobiana de estas películas se evaluó contra los microorganismos Brochothrix thermosphacta (NCIB-10018), Escherichia coli (JMP 101), Listeria innocua (ATCC 33090) y Enterococcus faecalis (MXVK22) midiendo los halos de inhibición producidos por las películas. Las películas que generaron mayores halos de inhibición fueron las adicionadas con GO en sus diferentes concentraciones (2.4 x 10-3 y 0.05 % p/v), el pH al que se elaboraron éstas películas no afecto de manera significativa su actividad antimicrobiana contra los microorganismos sensibles evaluados. Por otra parte, las películas elaboradas a pH 5.5 sólo con nisina y en combinación con GO crearon halos definidos contra, L. innocua y E. faecalis pero no contra B. thermosphacta y E. coli; igualmente, el pH afecto la actividad antimicrobiana de éstas películas ya que a pH 8.5 se observaron halos de inhibición menores que los formados a pH 5.5. 5203 |a En base a los resultados obtenidos no es recomendable incorporar la mezcla de N y GO dentro de las películas debido a que la sola incorporación de GO genera mayor actividad antimicrobiana sin importar el pH al que fueron elaboradas las películas. Con respecto a el estudio las propiedades fisicoquímicas (transparencia, hidrofobicidad y solubilidad en agua) y mecánicas de las películas (espesor y resistencia al punto de punción), se observó que el pH modificó de manera significativa tanto las propiedades mecánicas como las fisicoquímicas. El efecto de la concentración de N y/o GO adicionada a las películas de APSL influyó de manera significativa en las propiedades fisicoquímicas, como en el caso de la transparencia, las películas con menor transparencia resultaron ser las que contenían la combinación de N y GO a alta concentraciones (N: 1.2 y GO: 0.05 % p/v); por otra parte, las películas que presentaron el mayor espesor fueron las adicionadas con la concentración de 1.2 % p/v de N, los espesores obtenidos fueron de 0.1487 y 0.1530 mm de las películas elaboradas a pH 5.5 y 8.5, respectivamente. Los espectros de IR obtenidos de las películas de APSL con y sin la adición de N y/o GO fueron similares y característicos de los sólidos amorfos. Los espectros de IR mostraron que las películas elaboradas a pH 5.5 pierden más fácilmente el agua contenida en ellas, en comparación con las películas a pH 8.5, ya que los espectros de las películas elaboradas a pH 5.5 presentaron bandas más nítidas en las regiones 1700 cm-1 , características de grupos carbonilo, una banda a 1100 cm-1 , característica de vibraciones C-O, que en los espectros de las películas elaboradas a pH 8.5. La pérdida de agua contenida en las películas elaboradas a pH 5.5 puede deberse a que tienen mayor grado de hidrofobicidad a diferencia de las películas elaboradas a pH 8.5 en donde el agua quedo atrapada dentro de la matriz proteica 5203 |a y por lo tanto fue más difícil eliminarla. A pH de 8.5 se facilita el establecimiento de interacciones proteína-agua al encontrarse más alejada del punto isoeléctrico. Por lo que el pH puede afectar el arreglo estructural y la funcionalidad de películas comestibles de origen proteico alterando su funcionalidad y aplicación.
The whey protein isolate (WPI) is a biomaterial of interest in the production of edible packaging since it provides excellent properties as gas and moisture barriers. The incorporation of antimicrobial natural agents into the matrix material of packages elaborated with WPI could control the growth of spoilage and/ or pathogen microorganisms present in food products. The main aim of this work was to incorporate two antimicrobial agents into the matrix of WPI films, to increase the antibacterial spectra. Additionally, it was considered the pH effect evaluating physicochemical (transparency and hidrofobicity), mechanical (thickness, puncture-strength and water solubility) and antimicrobial properties, and studying the films structure by Fourier transform infrared (FTIR) spectra. WPI films were elaborated at pH 5.5 and 8.5; the antimicrobial agents tested were glucose oxidase (GO) and/or nisin (N). The antimicrobial activity was studied with different concentrations of GO and N (N: 0, 0.3 and 1.2; GO: 0, 2.4 x 10-3 and 0.05 % w/v) against microorganisms as Brochothrix thermosphacta (NCIB-10018), E. coli (JMP 101), L. innocua (ATCC 33090) and Enterococcus faecalis (MXVK22) inoculated in agar plates, their activity were studied measuring the inhibition diameters produced by the films. Films elaborated at pH 5.5 with N, alone or mixed with GO, showed clear inhibition zones against L. innocua and Enterococcus faecalis but not against Brochothrix thermosphacta and E. coli; in addition the antimicrobial activity was also affected by the pH of this films, since pH 8.5 film generated smaller inhibition halos than those for films made at pH 5.5. The films added with GO (2.4 X 10-3 and 0.05 % w/v) shown the highest inhibition diameters. And their antimicrobial activity was not affected by pH under the studied conditions. On basis of obtained results, addition of N in combination with GO did not increased antimicrobial activity. On the other hand, it is worth to comment that the pH had significant effects over all physicochemical properties. Certainly, the concentration of N and/or GO into WPI films has a great impact in the final material properties. The films with less transparency were those made with the mixture of both antimicrobial agents at high concentrations (N: 1.2 and GO: 0.05 % w/v). Thicker films were those made with N: 1.2 % w/v without GO; measurements were 0.1487 y 0.1530 mm for films made at pH 5.5 and 8.5, respectively. All the WPI films were subjected to a thermal process previous to FTIR study to reduce water content in the film matrix. The obtained IR spectra of films with and without the addition of N and /or GO were similar, and characteristic of common amorphous solids. The films elaborated at pH 5.5 loose water easily than those elaborated at pH 8.5, this observation was confirmed by the IR spectra. Films made at pH 5.5 showed sharper bands than those obtained for pH 8.5, thereof, it was possible to see in the regions near to 1700 cm-1 , bands characteristic of carbonyl groups, and in the band near to 1100 cm-1 , characteristic of vibrations C-O. This observation implies that the water contained in the films made to pH 5.5 could be adsorbed on the film surface, contrary to films made at pH 8.5, where the water was entrapped into the matrix, being more difficult eliminate. Studied films had stable structures at high temperatures, around 70 °C.
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