Antimicrobiana obtención de nanomateriales de poliácido láctico y ácido ferúlico con acción

Abstract

[ES] Actualmente la mayoría de los materiales plásticos para el envasado de alimentos se obtienen a partir de productos petroquímicos. Los plásticos convencionales son persistentes en el medio ambiente, por lo que constituyen una fuente significativa de contaminación ambiental. Por otro lado, la creciente demanda de alimentos con menos aditivos alimentarios ha impulsado el desarrollo de materiales de envase con incorporación de compuestos activos, entre los cuales se ha propuesto el uso de ácidos fenólicos, que poseen actividad antimicrobiana y antioxidante.

En el presente trabajo, se han desarrollado películas biodegradables y compostables con actividad antimicrobiana mediante electrospinning. Se obtuvieron diferentes soluciones de poliácido láctico (PLA) al 15% (g PLA/ 100g disolución) y ácido ferúlico (AF) al 15% (g AF / 100 g sólidos totales) en diferentes solventes, combinando acetato de etilo (AcEt), dimetil sulfóxido (DMSO) y ácido acético glacial (AAG). Se determinaron condiciones de operación estable (caudal, tiempo y diferencia de potencial) para el proceso de electrospinning, utilizando las diferentes proporciones volumétricas de los solventes: AcEt-DMSO (1:1), AcEt-DMSO (6:4), AcEt-AAG (1:1) y AAG puro (v/v). Las soluciones se caracterizaron en sus propiedades fisicoquímicas (densidad, tensión superficial, viscosidad y conductividad) y se sometieron a un proceso de electrospinning a diferentes tiempos, según el caudal ajustado para cada formulación, con el fin de obtener una masa de material con suficiente AF para obtener la concentración mínima inhibitoria (CMI) en las pruebas de inhibición de crecimiento bacteriano.

La estructura de los materiales obtenidos se analizó por microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FESEM). Se observó una gran diferencia estructural entre las formulaciones que contenían DMSO (fibras muy homogéneas y alargadas) y las obtenidas con AAG (polvo particulado). Mediante extracción metanólica y espectrofotometría UV-visible se determinó la cantidad retenida de AF en los materiales. Para AcEt-DMSO (1:1) el 96% del ácido inicialmente incorporado fue retenido, mientras que en el resto de los casos la recuperación fue en torno al 85%. Se realizaron ensayos de actividad antimicrobiana in vitro en Listeria innocua y se observó, una reducción aproximadamente de 3 Log UFC con respecto al control en los materiales con estructura de nanofibras, obtenidos con mezclas de DMSO. Por el contrario, los materiales no fibrosos obtenidos con AAG, no presentaron una inhibición significativa.

[EN] Currently most of the plastic materials for food packaging are obtained from petrochemical products. Conventional plastics are persistent in the environment, making them a significant source of environmental pollution. On the other hand, the growing demand for foods with fewer food additives has driven the development of packaging materials with the incorporation of active compounds, among which the use of phenolic acids, which have antimicrobial and antioxidant activity, has been proposed.

In the present work, biodegradable and compostable films with antimicrobial activity have been developed by electrospinning. Different solutions of polyacid lactic acid (PLA) at 15% (g PLA / 100g solution) and ferulic acid (FA) at 15% (g FA / 100 g total solids) were obtained in different solvents, combining ethyl acetate (EtAc), dimethyl sulfoxide (DMSO) and glacial acetic acid (GAA). Stable operating conditions (flow, time and potential difference) were determined for the electrospinning process, using the different volumetric proportions of the solvents: EtAc-DMSO (1:1), EtAc-DMSO (6:4), EtAc-GAA (1:1) and pure GAA (v/v). The solutions were characterized in their physicochemical properties (density, surface tension, viscosity and conductivity) and were subjected to an electrospinning process at different times, according to the flow rate adjusted for each formulation, in order to obtain a mass of material with sufficient FA to obtain the minimum inhibitory concentration (MIC) in bacterial growth inhibition tests.

The structure of the materials obtained was analyzed by field emission scanning electron microscopy (FESEM). A great structural difference was observed between the formulations containing DMSO (very homogeneous and elongated fibers) and those obtained with GAA (particulate powder). By methanolic extraction and UV-visible spectrophotometry, the retained amount of FA in the materials was determined. For EtAc-DMSO (1:1), 96% of the acid initially incorporated was retained, while in the rest of the cases the recovery was around 85%. In vitro antimicrobial activity tests were carried out in Listeria innocua and a reduction of approximately 3 Log CFU was observed with respect to the control materials with nanofiber structure, obtained with DMSO mixtures. On the contrary, the non-fibrous materials obtained with GAA did not present a significant inhibition.