Novel nanocomposites for active food packaging applications. Nuevos Nanocompuestos de Interés en Aplicaciones de Envasado Activo Alimentario

Abstract

Los nanocompuestos poliméricos, que se obtienen al aditivar polímeros con cargas que tienen al menos una de sus dimensiones en escala nanométrica, ofrecen propiedades físicas superiores con respecto a los polímeros puros y a los propios compuestos tradicionales reforzados con cargas micrométricas. Por esta razón, los nanocompuestos se han estudiado y desarrollado significativamente en las últimas dos décadas, siendo la de envases alimentarios una de las aplicaciones más interesantes por sus potencialidades técnicas y económicas. La acción de los microorganismos y del oxígeno son las principales causas del deterioro de las propiedades nutricionales y organolépticas de los alimentos. El uso de envases activos, particularmente aquellos fabricados a partir de nanocompuestos, es una opción para extender la vida útil de los alimentos. Este trabajo doctoral contiene la caracterización de nanoarcillas activas dispersas y distribuidas en matrices plásticas que conducen a la formación de nanocompuestos con propiedades antimicrobianas, secuestrantes de oxígeno y antioxidantes de interés en la constitución de envases alimentarios. Se prepararon nanobiocompuestos antimicrobianos incorporando organomontmorillonitas modificadas con plata catiónica y con plata metálica en una polilactida (PLA). Los materiales obtenidos no solamente mostraron efectividad bactericida frente a Staphylococcus aureus y Salmonella spp, microorganismos patógenos que suelen encontrarse en alimentos contaminados, sino también mejora en la barrera al vapor de agua por la presencia de las láminas de arcilla en la matriz polimérica. Los ensayos de liberación de plata en agua mostraron valores por debajo de los límites recomendados por la agencia europea de seguridad alimentaria.

The polymer nanocomposites, obtained by addition to polymers of nanofillers having at least one dimension in the nanometer scale, provide superior physical properties compared to pure polymer and those composites reinforced with micrometric fillers. The nanocomposites have been significantly studied and developed over the past two decades, being the food packaging one of the most interesting application regarding its technical and economic potential. The action of microorganisms and oxygen are the main causes of deterioration of the nutritional and organoleptic qualities of foods. The use of active packaging made from nanocomposites is an option to extend the shelf life of foods. The current PhD thesis contains the characterization of active nanoclays and the preparation of their correponding nanocomposites with antimicrobial, oxygen scavenging and antioxidant properties for their potential application in food packaging. Nanobiocomposites were prepared by incorporation of antimicrobial organomontmorillonites modified cationic and metallic silver in polylactide (PLA). The obtained materials not only showed bactericidal effectiveness against Staphylococcus aureus and Salmonella spp, which pathogenic microorganisms commonly found in contaminated food, but also improving of the water vapour barrier by virtue of the incorporation of the clay platelets. This effect was induced by the dispersion of the clay sheets in the polymeric matrix. The silver release assays in water showed values below the limits allowed by current european legislation.