Innowacyjne zastosowanie olejku eterycznego z pomelo na foliach PLA – badania nad wzmocnieniem właściwości fizykochemicznych i efektu przeciwdrobnoustrojowego

Współczesne technologie pakowania żywności coraz częściej koncentrują się na innowacyjnych, zrównoważonych i biodegradowalnych materiałach, które mogą skutecznie zastąpić konwencjonalne plastiki pochodzenia petrochemicznego. Kwas polimlekowy (PLA) to jeden z najbardziej obiecujących biopolimerów, który zdobywa popularność jako materiał opakowaniowy ze względu na swoje ekologiczne pochodzenie i możliwość biodegradacji. Pomimo tych zalet PLA ma pewne ograniczenia, takie jak słaba bariera dla gazów oraz brak naturalnych właściwości antybakteryjnych. Yen T H Dang i współpracownicy w "Efficacy of pomelo oil gelatin coatings on polylactic acid thin films for enhanced antibacterial properties in food packaging" badali sposób przezwyciężenia tych ograniczeń poprzez zastosowanie powłok żelatynowych wzbogaconych olejkiem eterycznym z pomelo (EO), który wykazuje silne działanie przeciwdrobnoustrojowe. Celem badania była ocena skuteczności powłok EO-żelatyna na foliach PLA w kontekście poprawy ich właściwości fizykochemicznych i antybakteryjnych oraz sprawdzenie, czy są one bezpieczne dla komórek ludzkich.

Folie oceniono pod kątem:

• Mikrostruktury i morfologii: za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM)
• Hydrofobowości: poprzez pomiar kąta zwilżania
• Barierowości UV: wykorzystując spektroskopię UV-Vis
• Aktywności antybakteryjnej: wobec Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa
• Cytotoksyczności: poprzez hodowlę ludzkich monocytów THP-1 w kontakcie z powłokami

Struktura i właściwości fizykochemiczne powłok

Badania SEM wykazały, że powłoka żelatynowa z EO skutecznie przylega do powierzchni PLA, tworząc jednolitą warstwę zawierającą nanokropelki olejku eterycznego. Pomiar kąta zwilżania wykazał, że chociaż wartość ta nieznacznie zmniejszyła się po nałożeniu powłoki, to materiał nadal zachowywał dobrą barierowość dla wilgoci. Analiza UV-Vis pokazała, że PLA z powłoką EO ma lepsze właściwości ochronne przed promieniowaniem UV, co może chronić przechowywaną żywność przed degradacją oksydacyjną.

Właściwości antybakteryjne

Powłoki EO-żelatyna wykazały znaczną redukcję wzrostu bakterii S. aureus i P. aeruginosa w porównaniu do samych folii PLA. Analiza przy użyciu mikroskopii konfokalnej potwierdziła, że bakterie w kontakcie z powłoką EO wykazywały wysoką śmiertelność, co potwierdza skuteczność działania bioaktywnych składników olejku, takich jak limonen, β myrcen oraz α-phelandren.

Bezpieczeństwo biologiczne

Badania cytotoksyczności wykazały, że powłoki EO-żelatyna są bezpieczne dla ludzkich komórek monocytarnych THP-1. Zaobserwowano jedynie niewielkie zmniejszenie ich adhezji do powierzchni powlekanych EO, co może sugerować korzystne właściwości przeciwdrobnoustrojowe bez negatywnego wpływu na ludzkie komórki.

Wnioski

Badania wykazały, że zastosowanie powłok żelatynowych zawierających olejek eteryczny z pomelo znaczną poprawia funkcjonalność PLA w kontekście opakowań spożywczych.

Powłoki te zapewniają:

1. Działanie antybakteryjne, co wydłuża trwałość przechowywanej żywności
2. Poprawę ochrony przed UV, zapobiegając degradacji produktów
3. Dobrą barierowość dla wilgoci, chroniąc produkty przed utratą świeżości
4. Bezpieczeństwo biologiczne, co czyni je obiecującym rozwiązaniem w branży spożywczej

Autorzy podkreślają konieczność dalszych badań nad skalowalnością tej technologii i jej długoterminową stabilnością w rzeczywistych warunkach przemysłowych. 

Źródło: Yen T H Dang, Neethu Ninan, The H Duong, Khuong Ba Dinh, Yu Xuan Fong, Trong Luu, Xuan Duy Do, Vi Khanh Truong, Efficacy of pomelo oil gelatin coatings on polylactic acid thin films for enhanced antibacterial properties in food packaging, International Journal of Food Science and Technology, Volume 60, Issue 1, January 2025, vvae042, https://doi.org/10.1093/ijfood/vvae042