Littérature scientifique sur le sujet « Packaging attivo »

<em>Sinoxylon</em> <em>anale</em> Lesne, 1897 and <em>S. unidentatum</em> (Fabricius, 1801) (Coleoptera, Bostrichidae), two almost cosmopolitan species most likely native of the Oriental Region, are recorded for the first time from Greece on the basis of several specimens intercepted in a consignment at the Piraeus harbor (Attica, Athens) in wood packaging material originating from China. The establishment of these species in Greece is briefly discussed, moreover, an updated list of their interceptions, countries of establishment and host plants, is provided.

Purpose The purpose of this paper is to develop and implement benchmarking methods on food safety and hygiene between suppliers of fruits and vegetables, regardless the food safety management systems they implement. Design/methodology/approach A tailor made questionnaire was prepared of 64 questions, divided into ten sectors regarding hygiene and food safety. The suppliers were selected from the inventory of a large chain of retail stores. The audits were performed by a food safety expert on the site of the company. Totally, 72 audits were conducted in several geographic regions of Greece. The data collected was statistically analyzed for benchmarking with technical, geographical or financial criteria. Findings The large size companies have a level from satisfactory to very satisfactory in the transport and need improvement on their packaging materials. Improvement in procedures of cleaning and disinfection is required by companies which are in the region of Attica and the Peloponnese. Originality/value The proposed methodology and analysis can be used to benchmark groups of food companies with common commercial profile in order to prioritize both the frequency of audits and the importance of interventions and preventive measures.

L'attuale tendenza nel confezionamento degli alimenti è orientata alla sostituzione di polimeri non biodegradabili a base di petrolio con materiali di imballaggio ecologici e che possano prolungare anche la shelf-life degli alimenti. In questo contesto, il progetto Ph.D. ha preso in considerazione lo sviluppo di film misti a base di chitosano arricchiti con composti antimicrobici naturali (oli essenziali) e di sintesi (etil lauroil arginato) per applicazioni di confezionamento alimentare sostenibile. L'intero progetto è stato diviso in cinque parti principali. Il capitolo I presenta una breve introduzione sui recenti progressi dei film costituiti da miscele a base di chitosano. Il motivo per cui è stato scelto il chitosano come biopolimero principale in questo studio e nella revisione della letteratura riguardante la miscelazione del chitosano con altri biopolimeri è stata descritta. Nel capitolo II, i film attivi a base biologica e doppio strato sono sviluppati mediante tecnica solvent casting, usando chitosano e gelatina come biopolimeri, glicerolo come plastificante e etil lauroil arginato (LAE) come composto antimicrobico. I risultati hanno mostrato che i film di miscelazione presentavano una resistenza alla trazione e un modulo elastici più elevati e una permeabilità al vapore acqueo inferiore rispetto ai film a doppio strato (p <0,05). I film bilayer hanno dimostrato un’efficace barriera contro la luce UV e valori di trasparenza inferiori (p <0,05). Gli spettri FT-IR hanno indicato la presenza di interazioni tra chitosano e gelatina, in particolare interazioni elettrostatiche e formazione di legami idrogeno. Tuttavia, l'aggiunta di LAE non ha interferito nella struttura della rete. I film attivi contenenti LAE (0,1%, v / v) hanno inibito la crescita di quattro patogeni alimentari tra cui Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella typhimurium e Campylobacter jejuni. Nel capitolo III, sono sviluppati film a base di miscela chitosano-gelatina arricchita con cannella, citronella, chiodi di garofano rosa, noce moscata e oli essenziali di timo (1%, v / v) e le loro proprietà fisiche, ottiche, meccaniche, di barriera all'acqua e microstrutturali sono state valutate per applicazioni di confezionamento alimentare attivo. I risultati hanno confermato le interazioni intermolecolari tra i gruppi funzionali degli oli essenziali con i gruppi idrossile e amminico della rete di film di chitosano-gelatina. L'incorporazione di diversi oli essenziali ha migliorato notevolmente le proprietà di barriera UV. I film sviluppati, con particolare riguardo a quelli integrati con l'olio essenziale di timo, erano efficaci contro i quattro comuni patogeni alimentari testati. Il capitolo IV si concentra sullo sviluppo di film attivi basati sulla miscelazione di biopolimeri naturali (chitosano) e sintetici (polivinilico alcool). Sono stati sviluppati film in miscela di chitosano, polivinil alcool e LAE, incorporato in questi film a diverse concentrazioni (1-10%, p / p). I risultati hanno mostrato che alti livelli di LAE hanno influenzato negativamente sulle proprietà di barriera meccanica e permeabilità all'acqua. Anche in questo caso film attivi sviluppati erano efficaci contro quattro agenti patogeni alimentari testati. Il capitolo V rappresenta la conclusione di questa tesi, e presenta una sintesi dei punti salienti dei risultati importanti, ottenuti in questo studio.
The current trend in food packaging is oriented towards the substitution of non-biodegradable petroleum-based polymers by packaging materials that are eco-friendly and can prolong the food shelf life as well. In this context, this Ph.D. project aims to the development of chitosan-based blend films enriched with natural (essential oils) and synthetic (ethyl lauroyl arginate) antimicrobial compounds for sustainable food packaging applications. The overall project has been divided into five main parts. The brief description of each chapter is presented here: Chapter I presents a brief introduction to the recent advances of chitosan-based blend films for food packaging applications. The reason for selecting chitosan as the main biopolymer in this study and literature review concerning blending chitosan with other biopolymers has been described. Chapter II aims to develop blend and bilayer bio-based active films by solvent casting technique, using chitosan and gelatin as biopolymers, glycerol as a plasticizer and ethyl lauroyl arginate (LAE) as an antimicrobial compound. The results showed that blend films had higher tensile strength and elastic modulus and lower water vapor permeability than bilayer films (p<0.05). Bilayer films demonstrated as effective barriers against UV light and showed lower transparency values (p<0.05). FT-IR spectra indicated that interactions existed between chitosan and gelatin due to electrostatic interactions and hydrogen bond formation. However, the addition of LAE did not interfere in the network structure. Active films containing LAE (0.1%, v/v) inhibited the growth of four food bacterial pathogens including Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, and Campylobacter jejuni. Chapter III focuses to develop films based on chitosan-gelatin blend enriched with cinnamon, citronella, pink clove, nutmeg, and thyme essential oils (1%, v/v) and evaluating their physical, optical, mechanical, water barrier and microstructural properties for active food packaging applications. The results confirmed intermolecular interactions between functional groups of the essential oils with the hydroxyl and amino groups of the chitosan-gelatin film network. The incorporation of different essential oils notably improved the UV barrier properties. The developed films, with special regards for those including thyme essential oil, were effective against four common food bacterial pathogens. Chapter IV aims to develop active films based on blending chitosan and polyvinyl alcohol enriched with LAE at different concentrations (1-10%, w/w). The results showed that high LAE levels negatively affected mechanical and water barrier properties. Addition of LAE improved UV barrier properties. The developed active films were effective against four common food bacterial pathogens.

I vantaggi dell’utilizzo di enzimi al posto di reagenti chimici nei processi industriali e le loro applicazioni ad ampio spettro sono oggi comunemente noti, ma negli ultimi decenni si assiste ad un passaggio dall’uso di enzimi liberi in soluzione a quello di enzimi immobilizzati. In particolare, nell’industria alimentare, un enzima immobilizzato si trova spesso come agente funzionale nel cosiddetto “imballaggio attivo”. Tra gli enzimi utilizzati per scopi industriali, la laccasi (E.C. 1.10.3.2.) è certamente uno dei più sfruttati e versatili, grazie alla sua larga specificità per substrati ed al suo potenziale ossido-riduttivo modulabile in diverse condizioni di lavoro. E’ stato riportato per esempio che una laccasi da fungo è in grado di degradare alcune micotossine. In questo lavoro di dottorato, sono stati condotti studi su enzimi da utilizzare per applicazioni nel campo degli imballaggi alimentari. Una isoforma fungina di laccasi ricombinante, espressa in lievito, è stata immobilizzata in forma attiva su membrane di idrogel. Sono stati condotti studi funzionali in vitro e su matrice alimentare. I risultati hanno mostrato che l’enzima ricombinante, accoppiato ad un opportuno mediatore, è efficace nel degradare micotossine altamente diffuse e pericolose come l’aflatossina M1 e l’aflatossina B1. Un’altra laccasi fungina è stata espressa in batteri, ma la purificazione non ha dato un prodotto funzionale. Come seconda soluzione per imballaggi alimentari, il lisozima è stato scelto quale agente antimicrobico nella sua forma cristallina, ovvero cristalli di proteina sono stati fatti crescere su materiali avanzati composti da strati di idrogel su supporto di membrana idrofobica (membrane-idrogel composite). Test in vitro hanno dimostrato che l’attività antimicrobica di questa nuova soluzione di imballaggio risulta essere più efficiente dell’attività dell’enzima libero. Ad oggi questo è il primo studio riguardante l’applicazione di enzimi cristallizzati in imballaggi alimentari.
The advantages of using enzymes instead of chemicals in the industrial processes and their wide range applications are nowadays of common knowledge, but over the last few decades we are experiencing a shift from the use of enzymes free in solution to the use of immobilized enzymes. In particular, in the food industry, an immobilized enzyme is often found as the functional agent in the so called “active packaging”. Among the enzymes used for industrial applications, laccase (E.C. 1.10.3.2) is certainly one of the most exploited and versatile, thanks to its broad substrate-specificity and tuneable redox potential at different working conditions. It has been reported for example that fungal laccase can degrade some mycotoxins. In this PhD work, studies were carried out on enzymes to be used for food packaging applications. A recombinant fungal laccase isoform overexpressed in yeast has been successfully immobilized in its active form into hydrogel films. Functional studies were carried out both in vitro and on food matrix. Results showed that the recombinant enzyme, coupled with a proper laccase-mediator system, was effective in degrading widespread and very hazardous mycotoxins such as aflatoxin M1 and aflatoxin B1. Another laccase fungal isoform was successfully overexpressed in bacteria, but purification did not give a functional product. As a second solution for food packaging, lysozyme was chosen as antimicrobial agent in the crystal form, as protein crystals were grown on advanced materials composed by hydrogel layers coated on hydrophobic membranes (hydrogel composite membranes). Tests in vitro showed that the antimicrobial activity of this new packaging solution resulted to be more efficient than the one of the enzyme free in solution. To our knowledge this is the first study concerning the application of crystallized enzymes on food packaging.

Le tecnologie alimentari giocano un ruolo fondamentale fin dall’inizio della civiltà umana. L’evoluzione dei processi e del packaging hanno determinato un aumento della sicurezza e della qualità alimentare, migliorando la vita delle persone. Attualmente, il mondo accademico e l’industria sono divenuti consapevoli dell’impatto ecologico ed economico delle tecnologie convenzionali, spingendoli ad orientarsi verso tecniche e materiali sostenibili e inaugurando l’era “green” delle tecnologie alimentari. Questo progetto di PhD ha avuto lo scopo di sviluppare e testare protocolli e biomateriali attivi sostenibili per applicazioni alimentari attraverso un approccio multidisciplinare comprendente microbiologia alimentare, scienza dei materiali, tecniche estrattive e strumenti statistici. Si riporta una descrizione dei capitoli della tesi. Il Capitolo 1 introduce le tecnologie non termiche come alternativa ai trattamenti convenzionali per garantire la sicurezza degli alimenti. Un particolare focus è dedicato ai polimeri biodegradabili da fonti rinnovabili (sottoprodotti alimentari), impiegati per la produzione di packaging attivo con funzione antimicrobica e antiossidante. Il capitolo introduce inoltre il concetto di “teoria degli ostacoli”. Il Capitolo 2 valuta l’impiego sinergico della refrigerazione e dell’ozono gassoso come strumento per inibire la crescita di batteri ambientali e patogeni all’interno di celle frigo per lo stoccaggio di alimenti. La ricerca ha valutato l’impatto dell’ozono a bassa concentrazione (0.05 ppm, diversi periodi) sulla popolazione batterica presente sulle pareti e nell’aria interna a una cella appositamente costruita. L’efficacia del trattamento è stata testata sulla crescita in vitro di E. coli, L. monocytogenes, S. Typhimurium, C. jejuni, and P. fluorescens. Il Capitolo 3 mette in luce la complessa interazione tra proprietà dei film biodegradabili e parametri di produzione, e quindi la necessità di strumenti statistici che descrivano e predicano in modo efficace tale interdipendenza. La ricerca ha analizzato l’influenza di 8 fattori compositivi e di essiccazione sulle proprietà strutturali e tecniche di film in chitosano e pectina attraverso un approccio statistico multivariato. Sono state sviluppate 32 formulazioni di packaging in base alla variazione dei suddetti parametri e i risultati sono stati analizzati mediante PCA. La discussione dei risultati ha confermato l’idoneità degli strumenti di analisi multivariata per lo studio del comportamento tecnico dei film biodegradabili sulla base del processo produttivo. Il Capitolo 4 esplora il mondo degli estratti vegetali applicati alla produzione di biofilm attivi con funzione antiossidante. E’ stato messo a punto un protocollo ottimizzato per l’estrazione di polifenoli da foglie di salvia e ortica, i quali sono stati incorporati all’interno di film in chitosano e idrossipropil metilcellulosa (CS/HPMC). Le proprietà tecniche e antiossidanti dei film sono state discusse, mettendo in luce la possibilità di impiegare questi film in sostituzione a packaging sintetico per il confezionamento di alimenti sensibili all’ossidazione. Nel Capitolo 5, sono stati isolati nano-cristalli di cellulosa da bucce di arancia di scarto mediante un processo di bleaching alcalino seguito da idrolisi acida. I nano-cristalli sono stati impiegati per la produzione di biofilm nano-rinforzati in CS/HPMC, ai quali è stato aggiunto lauroil etil arginanto con funzione antimicrobica. Le proprietà tecniche e battericide dei film sono state misurate. I film prodotti si sono dimostrati promettenti sostituti di film antimicrobici sintetici. Inoltre, l’utilizzo di bucce di arancia di scarto ha dimostrato come i sottoprodotti alimentari possano impiegati per ridurre lo spreco alimentare.
Food technologies have played a crucial role since the beginning of human civilization. The evolution of food processing and packaging have led to an increase of food quality and safety, improving the quality of human life. Recently, academic research and industries have gained awareness about the economic and environmental impact of conventional technologies. This consciousness oriented the efforts towards more sustainable techniques and materials, paving the way to a new “green era” of food technology. This PhD project is an example of multidisciplinary approach in which food microbiology, biomaterial science, extraction techniques, and statistic tools are synergistically applied to develop and test sustainable protocols and active packaging materials with promising applications in food sector. An outline of the thesis chapters is provided below. Chapter 1 introduces sustainable non-thermal technologies as promising substitutes of conventional thermal treatments to ensure food safety and quality. A focus is dedicated to biodegradable polymers from renewable sources (e.g., agri-food by-products) and their application to produce active packaging films with antimicrobial and antioxidant properties. Moreover, this chapter gives to the readers an overview about the concept of “hurdle technology”. Chapter 2 aims to evaluate cold storage coupled with gaseous ozone as a prospective strategy to inhibit pathogenic and spoilage bacteria growth in food storage cold chambers. The research investigated the impact of gaseous ozone (0.05 ppm, different exposures) on the bacterial contamination of internal surfaces and air in a cold chamber (3°C). The effectiveness of this combination of technologies was also tested in vitro against E. coli, L. monocytogenes, S. enterica Typhimurium, C. jejuni, and P. fluorescens. Chapter 3 focuses on the complex interaction between the properties of biodegradable films and the manufacturing parameters, leading the need for statistical models to describe and predict this interdependence. This study analysed the impact of 8 compositional and drying factors on microstructural and functional properties of films based on chitosan and pectin through a multivariate approach. 32 formulations were developed and the results were analysed through principal component analysis (PCA). An in-depth discussion of the results was provided, highlighting the suitability of multivariate data analysis to predict the technical behaviour of films related to the manufacture process. Chapter 4 explores the use of plant leaf extracts to produce active biodegradable films with antioxidant properties. This research aimed to set up an optimised protocol to extract polyphenols from sage and nettle leaves and to incorporate them into films based on chitosan/hydroxypropyl methylcellulose (CS/HPMC) blend, hence characterising their structural, technical, and antioxidant performances. The results showed that the obtained natural films could be employed as valuable alternative to synthetic plastics with antioxidant activity to prolong the shelf-life of food products. In Chapter 5, cellulose nanocrystals (CNCs) were isolated from orange peel discarded by orange juice industry using an alkaline/H2O2 bleaching followed by sulfuric acid hydrolysis. Extracted CNCs were added as reinforcing agent into CS/HPMC films enriched with lauroyl arginate ethyl (LAE) to produce nanocomposite antimicrobial films. The biocidal activity of the films against E. coli, S. enterica, L. monocytogenes, and P. fluorescens was tested. Overall, nanocomposite films enriched with LAE showed potentiality as a suitable strategy to replace antimicrobial petroleum-derived materials and to valorise discarded orange peels, using food waste to reduce food loss.