Un equipo de científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur y la Escuela de Salud Pública TH Chan de Harvard, EE. UU., ha desarrollado un material de envasado de alimentos 'inteligente' que es biodegradable, sostenible y mata los microbios que son dañinos para los humanos.También podría extender la vida útil de la fruta fresca de dos a tres días.
El empaque impermeable para alimentos está hecho de un tipo de proteína de maíz llamada zeína, almidón y otros biopolímeros de origen natural, infundidos con un cóctel de compuestos antimicrobianos naturales. Estos incluyen aceite de tomillo, una hierba común que se usa para cocinar, y ácido cítrico,que se encuentra comúnmente en las frutas cítricas.
En experimentos de laboratorio, cuando se exponen a un aumento en la humedad o enzimas de bacterias dañinas, se ha demostrado que las fibras en el empaque liberan los compuestos antimicrobianos naturales, matando bacterias peligrosas comunes que contaminan los alimentos, como E. Coli y Listeria, así como hongos.
El empaque está diseñado para liberar las minúsculas cantidades necesarias de compuestos antimicrobianos solo en respuesta a la presencia de humedad o bacterias adicionales. Esto asegura que el empaque pueda soportar varias exposiciones y durar meses.
Como los compuestos combaten cualquier bacteria que crezca en la superficie del empaque, así como en el producto alimenticio en sí, tiene el potencial de usarse para una gran variedad de productos, incluidos alimentos listos para comer, carne cruda,frutas y vegetales.
En un experimento, las fresas que estaban envueltas en el empaque se mantuvieron frescas durante siete días antes de desarrollar moho, en comparación con las fresas que se mantuvieron en cajas de plástico de frutas convencionales, que solo se mantuvieron frescas durante cuatro días.
La invención es el resultado de la colaboración de científicos de NTU-Harvard TH Chan School of Public Health Initiative for Sustainable Nanotechnology NTU-Harvard SusNano, que reúne a investigadores de NTU y Harvard Chan School para trabajar en aplicaciones de vanguardia enagricultura y alimentos, con énfasis en el desarrollo de nanomateriales no tóxicos y ambientalmente seguros.
El desarrollo de este material de envasado de alimentos avanzado es parte de los esfuerzos de la Universidad para promover soluciones tecnológicas alimentarias sostenibles, que está alineado con el plan estratégico NTU 2025, cuyo objetivo es desarrollar soluciones sostenibles para abordar algunos de los grandes desafíos apremiantes de la humanidad.
La profesora Mary Chan, directora del Centro de Bioingeniería Antimicrobiana de la NTU, quien codirigió el proyecto, dijo: "Esta invención serviría como una mejor opción para el envasado en la industria alimentaria, ya que ha demostrado cualidades antimicrobianas superiores para combatir una miríadade bacterias y hongos relacionados con los alimentos que podrían ser dañinos para los humanos. El empaque se puede aplicar a varios productos, como pescado, carne, verduras y frutas. La liberación inteligente de antimicrobianos solo cuando hay bacterias o alta humedad, brinda protección solocuando sea necesario, minimizando así el uso de productos químicos y preservando la composición natural de los alimentos envasados".
El profesor Philip Demokritou, profesor adjunto de Salud Ambiental en la Escuela Harvard Chan, quien también es Director del Centro de Nanotecnología y Nanotoxicología y Codirector de la Iniciativa NTU-Harvard sobre Nanotecnología Sostenible, quien codirigió el estudio, dijo: "La seguridad alimentariay los desechos se han convertido en un desafío social importante de nuestro tiempo con un inmenso impacto económico y en la salud pública que compromete la seguridad alimentaria. Una de las formas más eficientes de mejorar la seguridad alimentaria y reducir el deterioro y el desperdicio es desarrollar materiales de envasado de alimentos eficientes, biodegradables y no tóxicos.En este estudio, utilizamos compuestos derivados de la naturaleza, incluidos biopolímeros, solventes no tóxicos y antimicrobianos inspirados en la naturaleza, y desarrollamos sistemas escalables para sintetizar materiales antimicrobianos inteligentes que pueden usarse no solo para mejorar la seguridad y la calidad de los alimentos, sino también para eliminar el daño.al medio ambiente y la salud y reducir el uso de plásticos no biodegradables a nivel mundial y promover sistemas agroalimentarios sostenibleselementos."
En una evaluación independiente del trabajo realizado por el equipo de investigación de la NTU, el Sr. Peter Barber, director ejecutivo de ComCrop, una empresa de Singapur que fue pionera en la agricultura urbana en tejados, dijo: "El material de envasado de alimentos de la NTU-Harvard Chan School serviría como un medio sosteniblesolución para empresas como nosotros que quieren reducir el uso de plástico y adoptar alternativas más ecológicas A medida que ComCrop busca aumentar el producto para impulsar las capacidades de producción de alimentos de Singapur, el volumen de envases que necesitamos aumentará en sincronía y cambiar a un materialcomo este nos ayudaría a tener el doble de impacto. Las propiedades antimicrobianas del envoltorio, que potencialmente podrían extender la vida útil de nuestras verduras, nos serían de gran utilidad. El material del empaque es una promesa para la industria, y esperamos aprender más sobre elenvolverlo y posiblemente adoptarlo para nuestro uso algún día".
Los resultados del estudio se publicaron en la revista académica revisada por pares Materiales e interfaces aplicados de ACSen octubre.
Reducción de residuos de envases
La industria de los envases es el consumidor más grande y en crecimiento de plásticos sintéticos derivados de combustibles fósiles, y los plásticos de los envases de alimentos representan la mayor parte de los desechos plásticos que contaminan el medio ambiente.
En Singapur, los envases son una fuente importante de basura; los datos de la Agencia Nacional del Medio Ambiente de Singapur muestran que, de los 1,76 millones de toneladas de residuos eliminados por fuentes domésticas en 2018, un tercio eran residuos de envases y más de la mitad de55 por ciento era de plástico.
El material del paquete de alimentos inteligentes, cuando se amplía, podría servir como una alternativa para reducir la cantidad de desechos plásticos, ya que es biodegradable. Su ingrediente principal, la zeína, también se produce a partir de la harina de gluten de maíz, que es un desechosubproducto del uso de almidón de maíz o aceites para producir etanol.
El material de envasado de alimentos se produce por electrospinning[1] de la zeína, los compuestos antimicrobianos con celulosa, un almidón de polímero natural que forma las paredes celulares de las plantas y ácido acético, que se encuentra comúnmente en el vinagre.
La profesora Mary Chan agregó: "El empaque de alimentos activo sostenible y biodegradable, que tiene tecnología incorporada para mantener a raya a las bacterias y los hongos, es de gran importancia para la industria alimentaria. Podría servir como una alternativa ecológica a los polímeros a base de petróleoutilizados en envases de alimentos comerciales, como el plástico, que tienen un impacto ambiental negativo significativo".
El profesor Demokritou agregó: "Debido a la globalización del suministro de alimentos y el cambio de actitud hacia un estilo de vida más saludable y un empaque de alimentos respetuoso con el medio ambiente, existe la necesidad de desarrollar materiales biodegradables, no tóxicos e inteligentes/reactivos para mejorar la seguridad y la calidad de los alimentos.El desarrollo de plataformas de síntesis escalables para desarrollar materiales de envasado de alimentos compuestos por biopolímeros biodegradables derivados de la naturaleza y antimicrobianos inspirados en la naturaleza, junto con enfoques activados por estímulos, satisfará las necesidades sociales emergentes para reducir el desperdicio de alimentos y mejorar la seguridad y la calidad de los alimentos".
El equipo de investigadores de la NTU y la Harvard Chan School esperan ampliar su tecnología con un socio industrial, con el objetivo de comercializarla en los próximos años.
Actualmente, también están trabajando en el desarrollo de otras tecnologías para desarrollar materiales de empaque de alimentos inteligentes basados en biopolímeros para mejorar la seguridad y la calidad de los alimentos.
[1] El electrohilado es un método industrial para producir fibras usando la fuerza eléctrica para dibujar hilos cargados de soluciones de polímeros en tubos.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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