MONDO PACKAGING

IN COLLABORAZIONE CON GSICA

Gruppo Scientifico Italiano di Confezionamento Alimentare

Coating per imballaggi attivi antiossidanti e sostenibili

Gli imballaggi attivi rientrano nella categoria degli imballaggi funzionali cioè soluzioni di packaging nei quali si prevede l’uso di materiali o accessori di imballaggio in grado di svolgere una funzione attiva ed aggiuntiva rispetto alla tradizionale funzione di contenimento e protezione. Nello specifico, secondo il Regolamento CE 1935/20041 per imballaggi attivi si intende “materiali e oggetti attivi destinati a venire a contatto con i prodotti alimentari destinati a prolungare la conservabilità o mantenere o migliorare le condizioni dei prodotti alimentari imballati. Essi sono concepiti in modo da incorporare deliberatamente componenti che rilascino sostanze nel prodotto alimentare imballato o nel suo ambiente, o le assorbono dagli stessi”. I componenti attivi possono essere applicati nei sistemi di confezionamento mediante incorporazione di sistemi indipendenti, come bustine o etichette adesive oppure mediante incorporazione della sostanza nel materiale di imballaggio. Nel caso in cui si voglia incorporare la sostanza nel materiale, è possibile

1 REGOLAMENTO (CE) N. 1935/2004 DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 27 ottobre 2004 riguardante i materiali e gli oggetti destinati a venire a contatto con i prodotti alimentari e che abroga le direttive 80/590/CEE e 89/109/CEE seguire diverse tecnologie2. Una di queste prevede la deposizione di un rivestimento (coating) fisico sulla superficie del materiale di imballaggio a contatto con l’alimento. La deposizione di un coating sulla superficie di un materiale può avvenire attraverso le tradizionali tecnologie di stampa flessografica e rotocalco. I requisiti da soddisfare sono i seguenti: 1. il coating attivo deve presentare una buona aderenza al substrato; 2. il rilascio dell’agente attivo deve poter essere regolato in modo da poter avere un’azione efficace; 3. il film attivo deve essere idoneo per il contatto diretto con gli alimenti.

I coating a base di biopolimeri rappresentano una possibile soluzione per realizzare materiali attivi in grado di soddisfare i requisiti richiesti. Inoltre, essendo per natura biodegradabili e/o compostabili, rispettano anche i requisiti di sostenibilità, attualmente richiesti ad un materiale di imballaggio. Per realizzare coating attivi a base di biopolimeri, la sostanza attiva deve essere dispersa uniformemente nel coating e intrappolata in modo da essere rilasciata

2 Tian, F., Decker, E. A., & Goddard, J. M. (2013). Controlling lipid oxidation of food by active packaging technologies. Food and Function, 4(5), 669–680. https://doi.org/10.1039/c3fo30360h I coating a base di biopolimeri, essendo per natura biodegradabili e/o compostabili, rispettano anche i requisiti di sostenibilità

Fabio Angelo Di Giuseppe, Silvana Cavella, Paolo Masi, Elena Torrieri

Dipartimento di Agraria, Università degli Studi di Napoli Federico II Gruppo Scientifico Italiano di Confezionamento Alimentare (GSICA)

gradualmente in funzione delle esigenze dell’alimento. Inoltre, la soluzione deve essere stabile e compatibile con il supporto su cui deve essere depositata. Tali proprietà dipendono dalla natura stessa dei biopolimeri utilizzati, e dalla natura della sostanza attiva. Negli ultimi anni la ricerca scientifica ha prodotto numerosi lavori sull’utilizzo di coating attivi a base di biopolimeri, da utilizzare sia come coating su materiali di imballaggi3 , 4 sia come coating su alimenti5. Notevole interesse rivestono i coating attivi che si propongono di rilasciare sostanze antiossidanti naturali, quali i polifenoli. A questa famiglia appartengono una serie di molecole organiche largamente presenti nel regno vegetale, tutte accumunate dal fatto di possedere elevate capacità antiossidanti6 .

3 Battisti, R., Fronza, N., Júnior, Á. V., da Silveira, S. M., Damas, M. S. P., & Quadri, M. G. N. (2017). Gelatin-coated paper with antimicrobial and antioxidant effects for beef packaging. Food Packaging and Shelf Life, 11, 115-124. 4 Roy, S., & Rhim, J. W. (2020). Preparation of antimicrobial and antioxidant gelatin/curcumin composite films for active food packaging application. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 188, 110761. 5 Sharma, P., Shehin, V. P., Kaur, N., & Vyas, P. (2019). Application of edible coatings on fresh and minimally processed vegetables: a review. International Journal of Vegetable Science, 25(3), 295-314. 6 Aziz, M., & Karboune, S. (2018). Natural antimicrobial/antioxidant agents in meat and poultry products as well as fruits and vegetables: A review. Critical reviews in food science and nutrition, 58(3), 486-511.

I coating attivi rilasciano sostanze antiossidanti naturali

Coating attivi a base di caseinato di sodio e acido gallico: proprietà antiossidanti e possibili applicazioni

Presso i laboratori del Dipartimento di Agraria dell’Università degli Studi di Napoli Federico II è stato condotto uno studio con l’obiettivo di valutare la possibilità di impiego di coating attivi a base di biopolimeri e antiossidanti naturali per la realizzazione di film attivi. Lo studio è stato condotto in collaborazione con l’azienda Icimen due (www.icimen.com), con la quale è stato ottimizzato il processo di deposizione del coating sul substrato. Lo studio ha previsto una prima fase di ottimizzazione della formulazione del coating a base di biopolimeri e composto attivo naturale. A tal fine, sono stati studiati sei composti attivi naturali (acido gallico, acido sinapico, acido tannico, acido vanillico, catecolo, quercitina) e tre biopolimeri (chitosano, zeine, caseinato di sodio). Successivamente il coating attivo è stato depositato su un film di Polibutilen Succinato (PBS) mediante casting (deposizione + evaporazione del solvente). Il film è stato preventivamente trattato mediante tecnologia al plasma per ottimizzare la deposizione del coating sul substrato. Il film attivo è stato utilizzato per confezionare formaggio Grana Padano DOP grattugiato in buste termosaldate (Figura 1). I campioni di formaggio sono stati conservati in condizioni accelerate (40°C) per 21 giorni e analizzati nel corso della conservazione per quantificare l’effetto dei film attivi sull’ossidazione dei campioni. In base ai risultati della prima parte del lavoro, l’acido gallico è stato selezionato per la sua elevata capacità antiossidante rispetto agli altri composti studiati. In particolare, l’acido gallico mostrava un IC50, ovvero la concentrazione di sostanza antiossidante necessaria a ridurre del 50% l’attività di un agente ossidante, pari a circa 24 μg/ml e 1,74 μg/ml, rispettivamente nei confronti del radicale DPPH e ABTS. Il caseinato di sodio (4%) si è dimostrato l’unico biopolimero in grado di realizzare con l’acido gallico una coating stabile con adeguate proprietà fisiche. Il coating attivo realizzato con una concentrazione di acido gallico pari a 50 μg/ml ha mostrato una buona capacità antiossidante (80% alla concentrazione di 50 mg/ ml) nei confronti del radicale DPPH. Il film attivo realizzato depositando una quan-

Barra lisciatrice Avvolgitore

Cilindro rotocalco Svolgitore

Cilindro di Contropressione

Racla

Coating attivo

Serbatoio

PBS

Coating attivo

Figura 1. Processo di realizzazione del film mediante deposizione di un coating attivo e realizzazione di buste per il confezionamento di formaggio grattugiato.

Film attivo

Confezioni di formaggio realizzate con il film attivo

I componenti attivi possono sono applicati nei sistemi di confezionamento mediante incorporazione di sistemi indipendenti, come bustine o etichette adesive, oppure mediante incorporazione della sostanza nel materiale di imballaggio

tità tale di coating da ottenere una densità superficiale pari a 1,34 mg/cm2, ha mostrato una capacità antiossidante del 30% nei confronti del DPPH, nelle stesse condizioni di contatto. Dopo contatto prolungato per 24 h, la capacità antiossidante ha raggiunto un valore costante del 70%. I risultati mettono in evidenza la capacità del film di rilasciare la sostanza attiva gradualmente nel tempo fino ad un massimo del 90% della quantità aggiunta. I risultati delle prove di conservazione hanno messo in evidenza l’efficacia del film attivo nel ritardare l’ossidazione dei campioni di formaggio i quali mostravano un valore di malondialdeide (MDA) pressoché costante durante i primi 7 giorni di conservazione a 40°C, mentre i campioni confezionati con il film controllo mostravano un incremento significativo della MDA. Tali differenze si annullavano dopo 21 giorni di conservazione, probabilmente per l’esaurirsi dell’effetto antiossidante della sostanza rilasciata. Per quanto la sperimentazione mostra risultati preliminari, i risultati mettono in evidenza le potenzialità dei coating attivi a base di biopolimeri come soluzioni per lo sviluppo di film attivi per il confezionamento di alimenti deperibili.