Active aqueous extracts from rice straw to improve the preservation capacity of PLA in pork meat

Abstract

[EN] Rice straw is an agro-industrial lignocellulosic residue produced worldwide in large quantities, highly rich in phenolic compounds with bioactive properties. In this study, aqueous extracts of this residue have been to obtain polylactic acid (PLA) active films. The extracts obtained with water as a clean solvent were prepared by a combination of ultrasound and reflux heat treatment (USHT) and extraction with subcritical water at 160ºC (SWE 160) and 180ºC (SWE 180). PLA films with and without incorporation of each extract at 6 % wt. were characterised in terms of their microstructure and functional properties (mechanical, water vapour and oxygen barrier and optical) and tested as to their effectiveness as active packaging material for pork meat preservation. The microstructure of the films and its optical properties were modified with the incorporation of the extracts. Regarding their mechanical properties, the active films were more brittle and less stretchable than neat PLA film due to interactions between the extract compounds and the polymer chains, although they showed good barrier properties to oxygen and water vapour. Upon application to the pork meat, the samples packaged with PLA-SWE180 film maintained better color, with less pH changes during the storage, lower TBARS values and lower microbiological counts. These results suggest that the PLA-SWE 180 material can extend the shelf life of meat products, while maintaining their quality and safety. The material could be a substitute for traditional packaging materials, reducing the environmental impact of petrochemical-based plastics and providing bioactive properties that improve the quality and safety of packaged foods, while allowing the valorisation of rice straw.

[ES] La paja de arroz es un residuo lignocelulósico agroindustrial producido en todo el mundo en grandes cantidades, altamente rico en compuestos fenólicos con propiedades bioactivas. En este estudio, se han utilizados extractos acuosos de este residuo para la obtención de films activos de ácido poliláctico (PLA). Los extractos obtenidos con agua como disolvente limpio, procedían de la combinación de ultrasonidos y tratamiento térmico a reflujo (USHT) y la extracción con agua subcrítica a 160ºC (SWE160) y 180ºC (SWE180). Los films de PLA con y sin incorporación de cada uno de los extractos al 6% fueron caracterizados en su microestructura y propiedades funcionales como material de envase (mecánicas, de barrera al vapor de agua y al oxígeno y ópticas) y probados en su efectividad como envase activo para carne de cerdo. La microestructura de las películas se modificó con la incorporación de los extractos, así como sus propiedades ópticas. En cuanto a sus propiedades mecánicas, las películas activas fueron más frágiles y menos extensibles que el film control de PLA, debido a las interacciones entre los compuestos presentes y las cadenas poliméricas, pero mostraron buenas propiedades de barrera al oxígeno y al vapor de agua. Tras la aplicación en carne de cerdo, los filetes envasados con el film PLA-SWE180 mantuvieron mejor el color, con menos cambios de pH durante el almacenamiento, menores valores de TBARS y menores recuentos microbiológicos. Estos resultados sugieren que el material PLA-SWE180 puede alargar la vida útil de productos cárnicos, manteniendo su calidad y seguridad. El material podía ser un sustituto de materiales de envasado tradicionales, reduciendo el impacto medioambiental de plásticos de origen petroquímico y aportando propiedades bioactivas que mejoran la calidad y seguridad de los alimentos envasados, permitiendo, a su vez, la valorización de la paja de arroz.