Разработана новая композитная антимикробная пленка

Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали антимикробную пленку, которая может помочь существенно снизить риск заражения пищевых продуктов сальмонеллой, листерией и патогенной кишечной палочкой.

Новая композитная пленка, полученная путем соединения антимикробного слоя с обычным прозрачным полиэтиленовым пластиком, обычно используемым для вакуумной упаковки пищевых продуктов, таких как мясо и рыба, может помочь уменьшить вспышки болезней пищевого происхождения, считают исследователи из Колледжа сельскохозяйственных наук Пенсильванского университета.

Противомикробный слой пленки состоит из биополимера на основе пуллулана – полисахаридного полимера получаемого из крахмального сиропа в процессе ферментации, который уже одобрен для использования в пищевых продуктах. Водорастворимый пуллулан, по сути, представляет собой цепочку молекул сахара, глицерина и целлюлозы, связанных вместе. Чтобы получить вещество, эффективное против таких патогенов, как сальмонелла, листерия и кишечная палочка, исследователи объединили пуллулан с аргинатом лауриновой кислоты, изготовленным из природных веществ и также уже получившим одобрение для применения в пищевой промышленности.

Как говорят исследователи пенсильванского Университета, актуальность разработки композитной противомикробной пленки обусловливают более чем 76 миллионов случаев болезней пищевого происхождения, которые ежегодно регистрируются только в США и, согласно данным Центров США по контролю и профилактике заболеваний (CDC), приводят к 300 000 госпитализаций и 5000 смертей.

Пуллуановая пленка замедляет высвобождение антимикробного средства, распределяя его с предсказуемой скоростью и тем самым обеспечивая непрерывную активность уничтожения патогенной микрофлоры, объяснила профессор Университета Пенсильвании Кэтрин Каттер. Она добавила, что, не будучи нанесенным на пленку, антимикробный препарат будет просто стекать с поверхности защищаемого продукта или испариться.

Именно лауриновый аргинат был выбран в качестве противомикробного средства, прежде всего, потому, что он является высокоэффективным противомикробным соединением широкого спектра действия. Это вещество в ходе многочисленных испытаний уже доказало свою действенность в уничтожении и ограничении роста патогенных микроорганизмов, вызывающих болезни пищевого происхождения, отметила Кэтрин Каттер.

«Лауриновый аргинат безопасен и абсолютно не токсичен», – сказала она. – «Он гидролизуется в организме человека химическими и метаболическими путями, которые быстро разлагают его на природные компоненты – лауриновую кислоту и L-аргинин».

Каттер выразила большую благодарность Абдельрахиму Хассану, адъюнкт-профессору в сфере безопасности пищевых продуктов и технологии Университета Бени-Сюэфа в Египте, который возглавил последнее исследование. Именно под его руководством была разработана процедура объединения антибактериального слоя на основе пуллулана с полиэтиленовым пластиком, благодаря чему получился новый композитный материал.

«Хассан нашел способ заставить пуллулан надежно закрепляться на поверхности полиэтилена», – сказала Каттер. – «Для этого он модифицировал состав пуллулана и изменил гидрофобность пластика. Эти шаги имели ключевое значение, поскольку обычный полиэтилен отталкивает практически любые среды. Поэтому наша главная задача заключалась как раз в том, чтобы заставить пуллулан закрепляться на пластиковой поверхности».

На основании предварительных результатов исследователи экспериментально инокулировали кишечную палочку E. coli, выделяющую шига-токсин, сальмонеллы, палочковидной бактерии Listeria monocytogenes и золотистого стафилококка на сырую говядину, сырое куриное филе и приготовленную грудку индейки. После этого опытные образцы были упакованы в условиях вакуума в новую противомикробную пленку, необходимым образом запечатаны и помещены в холодильник на различные сроки – максимум 28 дней.

По результатам исследования Хассан и Каттер сообщили, что композитная противомикробная пленка, содержащая аргинат лауриновой кислоты, значительно уменьшает количество пищевых патогенных микроорганизмов на экспериментально инокулированных поверхностях сырых и готовых к употреблению мясных продуктов после хранения в холодильнике.

Кэтрин Каттер также сказала, что результаты этого исследования, скорее всего, будут представлять интерес для отрасли упаковочных материалов и мясной промышленности, а также для регулирующих органов, которые стремятся сократить количество патогенных микроорганизмов в продуктах питания. Хотя не так давно считалось, что чистые биополимеры могут полностью заменить пластик в пищевой упаковке, Каттер заявила, что композитная природа антимикробной пленки, объединяющая природные и синтетические материалы, по-прежнему необходима.