Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν η μελέτη της αντιμικροβιακής δράσης ενεργών μεμβρανών (εδώδιμων και μη) που προορίζονται για συσκευασία τροφίμων, έναντι των πιο κοινών τροφογενών παθογόνων βακτηρίων.
Η ερευνητική ομάδα του τμήματος Επιστήμης Υλικών του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων και Επιστήμης και Τεχνολογίας Τροφίμων του Πανεπιστημίου Πατρών προετοίμασαν μια σειρά από ενεργές μεμβράνες με βάση τα πολυμερή: χιτοζάνη, πολυγαλακτικό οξύ και πολυστυρόλιο. Οι μεμβράνες χιτοζάνης εμπλουτίστηκαν με πολυβινυλαλκοόλη (PVOH) και τροποποιημένους πηλούς μοντμοριλλονίτη (Mt) με χαλκό (Cu), ψευδάργυρο (Zn) και τιτάνιο (Ti), ενώ οι μεμβράνες πολυγαλακτικού οξέος και πολυστυρολίου εμπλουτίστηκαν με θυμαρέλαιο και ριγανέλαιο. Οι μικροοργανισμοί που χρησιμοποιήθηκαν για την μελέτη των μεμβρανών ήταν: Escherichia coli, Salmonella enterica, Staphylococcus aureus και Listeria monocytogenes. Η δοκιμή της αντιμικροβιακής δράσης των φιλμς πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διάχυσης σε άγαρ και αξιολογήθηκε η διάμετρος των ζωνών αναστολής.
Όσον αφορά τις μεμβράνες χιτοζάνης, τα αποτελέσματα έδειξαν πως η σκέτη χιτοζάνη και η εμπλουτισμένη με PVOH/NaMt δεν εμφάνισαν αντιβακτηριακή δράση, ενώ οι μεμβράνες χιτοζάνης/PVOH ήταν δραστικές έναντι των E. coli, S. aureus και S. enterica. Τα αποτελέσματα βελτιώθηκαν όταν ενσωματώθηκαν στις μεμβράνες χιτοζάνης/ PVOH οι νανοδομές Cu+@Mt, Ti+2@Mt, ZnO@NaMt και ZnO@HNT. Στην πλειοψηφία των περιπτώσεων, η αύξηση των ποσοστών των νανοδομών που ενσωματώθηκαν στα φιλμς χιτοζάνης, οδήγησε σε αύξηση της αντιμικροβιακής τους δράσης, χωρίς ωστόσο να είναι αυτή η διαφορά στατιστικά σημαντική(p <0,05). Αντίθετα οι μεμβράνες πολυγαλακτικού οξέος (PLLA)/ θυμαρέλαιου και πολυστυρολίου (PS)/ ριγανέλαιου, δεν έδειξαν καμία αντιβακτηριακή δράση, παρόλο που τα αντίστοιχα έλαια επέδειξαν ισχυρή ανασταλτική δράση έναντι των υπό μελέτη βακτηρίων. Η αντιμικροβιακή δράση των μεμβρανών εξαρτάται από πληθώρα παραγόντων, όπως τρόπος παρασκευής, η ικανότητα διάχυσης των συστατικών τους, το βακτηριακό στέλεχος, τον τύπο/μέγεθος νανοσωματιδίων, το είδος του μέσου ανάπτυξης, την αρχική συγκέντρωση βακτηριακών κυττάρων κ.α.The purpose of this study was to investigate the antimicrobial activity of active membranes (edible and non-edible) intended for food packaging, against the most common food-borne pathogenic bacteria.
The research team of the Department of Materials Science of the University of Ioannina and the Department of Food Science and Technology of the University of Patras prepared a series of active membranes based on polymers: chitosan, polylactic acid and polystyrene. The membranes of chitosan were enriched with polyvinyl alcohol (PVOH) and modified montmorillonite (Mt) clays with copper (Cu), zinc (Zn), titanium (Ti), while polylactic acid and polystyrene membranes were enriched with thyme oil (TO) and oregano oil (OO). The microorganisms used to study of membranes were: Escherichia coli, Salmonella enterica, Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes. The test of the antimicrobial activity of the films was performed using the agar diffusion method and the diameter of the inhibition zones was evaluated.
Regarding chitosan membranes, the results showed that pure chitosan and PVOH/ NaMt enriched, didn’t show antibacterial activity, while chitosan/PVOH membranes were active against E. coli, S. aureus and S. enterica. The results were improved when the nanostructures Cu+@Mt, Ti+2@ Mt, ZnO@NaMt and ZnO@HNT were incorporated into the chitosan /PVOH membranes. In the majority of cases, the increase in the percentages of nanostructures incorporated in the chitosan films, led to an increase in their antimicrobial activity, although this difference is not statistically significant (p <0.05). In contrast, polylactic acid membranes (PLLA) / thyme oil and polystyrene (PS) / oregano oil, showed no antibacterial activity, although the oils showed a strong inhibitory effect against the bacteria of study. The antimicrobial activity of the membranes depends on a variety of factors, such as method of preparation, the ability to diffuse their components, the bacterial strain, the type / size of nanoparticles, the type of material of growth, the initial concentration of bacterial cells, etc
