Dezvoltarea de ambalaje antimicrobiene din iută folosind chitosan și complexul chitosan-metal

1. Introducere

Iuta, o fibra naturala lignocelulozica, are 58-68% celuloza, 12-14% lignina si 21-24% hemiceluloza ca componenta majora. In mod normal si datorita proprietatii sale de a fi aspra, iuta este utilizata ca material de ambalare cu cost scazut si de asemenea pentru mochete si obiecte de decorare.

Recent focarele de toxiinfectie alimentara conduc cercetarile pentru un mod inovator de a inhiba cresterea microbiana din produsele alimentare pastrand calitatea, prospetimea si siguranta alimentara. O optiune ar fi ambalarea care sa ofere o crestere a marjei sigurantei si calitatii. Este subinteles ca urmatoarea generatie de ambalaje alimentare va avea proprietati antimicrobiene. Aceste tehnologii de ambalare pot juca un rol important in extinderea duratei de conservare a produselor alimentare si in reducerea riscului de infectare cu patogeni. Asigurarea proprietatilor antimicrobiene pentru ambalajele alimentare, reduc, inhiba sau intarzie cresterea microorganismelor care pot fi prezente in ambalajele alimentare sau materialul de ambalat.

Chitina este al doilea cel mai abundent polizaharid ce se gaseste pe pamant pe langa celuloza. Chitina este componenta principala din carapacea crustaceelor, cum ar fi crevetii, crabii, homarii. Chitina este un polizaharid cu structura asemanatoare celulozei fiind compus din 2 poli acetamido-2-dezoxi-D-glucoza.

Chitosanul este un bine cunoscut derivat din chitina, diferenta fiind data de nivelul de diacetilare (DAC), care este accelasi ca valoare relativa de amine libere. In general DAC in proportie de mai putin de 20% este pentru chitina si mai mare pentru chitosan. Chitosanul poate suferi multe modificari chimice. Deoarece este amino polizaharid, chitina si chitosanul au fost examinate pentru diferite aplicatii datorita faptului ca sunt biodegradabile,non-toxice mamiferelor, natural cationici si activitatii antimicrobiene.

In consecinta, ei au o varietate de aplicatii actuale si potentiale in produsele biomedicale, cosmetice, industria de prelucrare a produselor alimentare.

Chitosanul are capacitatea cea mai mare de chelatare in comparatie cu alti polimeri naturali. A fost dovedit in ultimii ani ca mecanismul formarii complexului chitosan-metale este multiplu si probabil dominat de diferite procese care au loc simultan cum ar fi adsorbtia, schimbul ionic si chelatizarea, in diferite conditii.

Tabelul 1 Efectul concentratiei de chetosan asupra continutului de nitrogen si activitatea antimicrobiana a fabricatelor de iuta tratate.

a) Cresterea in continutul de N (%)=N(%) din proba tratata, N (%)din proba netratata.

b) Concentratia de chetosan zero reprezinta tesaturile din iuta netratate. Conditii utilizate: probele au fost tamponate intr-o solutie apoasa de hetosan predisolvat in acid acetic 1%, la un pick –up de 100%, uscat la 85grade C timp de 5 minute si maturat la 120 grade C timp de 3 minute.

Butelman (1991) a brevetat prepararea fierului si a altor complexe metalice cu derivati sulfonati din cherosen. S-a raportat ca apele uzate continand 7ppm Ni2+ dupa trecerea printr-o coloana cu chitosan, a aratat un continut de Ni2+ mai mic decat 0,1ppm. Regenerarea chitosanului poate fi realizata prin tamponarea cu clorura de amoniu. Capacitatea chitosanului de a lega metale de tranzitie in prezenta metalelor alcaline si alcalino-pamantoase este bine studiata. Adsorbtia particulelor de Cu2+, Hg 2+, Ni2+ si a Zn2+, de diferite ca dimensiuni pe chitosan a fost studiata si sub influenta temperaturii la un pH neutru. Complexarea metalelor de catre chitosan si derivatii sai a fost recent revizuita, complexul chitosan-Zn a atras un interes mare pentru o posibila utilizare ca medicament sau nutriment. Este bine cunoscut faptul ca atat chitosanul cat si ionii metalici au proprietati de dezinfectie si bactericid.

Dupa complexarea acestor ioni metalici cu chitosen prin intermediul azotului, oxigenului sau combinatie a acestora, legaturile sunt susceptibile de a ceda unii atomi de potential donori care duc la cresterea activitatii biologice. Pana in prezent, exista putine rapoarte despre activitatea antimicrobiana a complexului chitosan-metal si de asemenea nici o lucrare in litereatura de specialitate care sa descrie utilizarea complexului chitosen-metal pentru a da o activitate antimicrobiana pentru tesatura de iuta utilizata ca ambalaj pentru produsele alimentare.

Acestea intr-adevar stimuleaza prezenta lucrare, care are 2 obiective: a) studierea fezabilitatii tehnice de utilizare a chitosanului si a complexului chitosan-metal pentru a da proprietati antimicrobiene tesaturi de iuta ; b) stabilirea conditiilor optime pentru aplicarea acestor compusi in urma analizei in detaliu a celor mai importanti factori care afecteaza concentratia chitosanului sau a complexului chitosan-metale, fixarea la temperatura si timpul de fixare.