RO133348B1 - Material de tip papetar cu proprietăţi antimicrobiene şi antioxidante - Google Patents

Description

RO 133348 Β1

Invenția se referă la un material de tip papetar cu proprietăți antimicrobiene și antioxidante pentru aplicații în industria ambalajelor alimentare.

Industria ambalajelor alimentare este preocupată de dezvoltarea și producția de materii prime, de transformarea acestora în produse finite, îmbinând așteptările clienților cu privire la siguranța alimentară și a mediului, sănătatea umană care presupune înlocuirea aditivilor sintetici cu efecte negative asupra sănătății cu cei naturali și aplicarea unor tehnologii prietenoase fără impact negativ asupra mediului. Găsirea de noi produse, materii prime alternative și tehnologii de procesare mai ecologice, obținute prin noi procese și în condiții apropiate de cele naturale, este esențială pentru dezvoltarea ulterioară a industriei alimentare.

Siguranța alimentelor este una din principalele probleme ale industriei alimentare. De aceea, metode diferite precum procesarea termică, scăderea retenției apoase, iradierea, procesarea la presiune înaltă și adăugarea de conservanți sintetici au fost utilizate pentru a produce alimente cu termen de valabilitate mai îndelungat [1,2],

Tratamentele fizice de modificare a suprafețelor polimerice bazate pe tehnologii ca expunerea la plasma rece de înaltă frecvență sau radiații gamma sunt de preferat deoarece, în afara faptului că sunt prietenoase mediului, în condiții optime blânde, modifică doar straturile de la suprafață ale materialelor [31],

Uleiurile vegetale au fost intens studiate în vederea obținerii materialelor bioactive pentru industia ambalajelor alimentare, datorită cererii crescute de protecție a alimentelor fără utilizarea aditivilor sintetici.

Diferiți agenți naturali antioxidanți, antimicrobieni, îndulcitori și coloranți care sunt obținuți prin diferite procedee de extracție din plante, animale, alge marine sau microorganisme sunt folosiți ca și aditivi naturali cu impact pozitiv asupra percepției consumatorilor. Compușii fenolici și/sau flavonoidele, polifenolii conținuți în uleiurile vegetale sunt exemple de conservanți naturali [4],

Uleiul extras din sâmburi de măceșe are o vâscositate relativ mică. Conținutul de ulei din sâmburii de măceșe variază între 5 și 18% greutate, iar uleiul din sâmburi de măceșe prezintă o cantitate mare de acizi grași nesaturați cum ar fi acidul linoleic (36-55%), acidul linolenic (17-27) și acidul oleic (15-22%). Uleiul din sâmburi de măceșe conține vitamine (C și E), carotenoide, tocoferoli și acizi grași esențiali (omega 3,6 și 9) care îi conferă activitate antioxidantă, antimicrobiană, antiseptică și antiinflamatoare [5], în cazul uleiului de cuișoare, compusul principal este eugenolul (4-alil-2-metoxifenol), un compus fenolic natural, cu proprietăți antioxidante, de inhibare a monoaminooxidazei, cu efecte neuroprotective. în plus, eugenolul prezintă o excelentă activitate bactericidă împotriva unei game largi de microorganisme cum ar fi Escherichia coli, Staphylococcus aurens, Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes [6, 7], Testele privind capacitatea de absorbție a radicalilor oxigenului au arătat o acțiune antioxidantă foarte puternică a uleiului de cuișoare, de 3-10 ori mai mare decât în cazul altor uleiuri esențiale [8],

Se cunoaște un procedeu de obținere a unui material polimeric constituit din chitosan (54,9-55,8%) cu masă moleculară medie, ulei din sâmburi de măceșe (36,6-37,2%), Tween 80 (6,87-6,97%) și argilă C30B (1,64%), prin prelucrarea materiilor prime în soluție la temperatura camerei, cu aplicații în industria ambalajelor [9],

Dezavantajul acestui procedeu de obținere al materialelor pentru ambalaje alimentare îl constituie faptul că materialele rezultate nu au o structură uniformă.

Se cunoaște un procedeu de obținere a unor compozite stratificate prin electrodepunerea coaxială a chitosanului care încapsulează uleiuri vegetale esențiale sau de presă, pe suprafața poliesterilor biodegradabili, de tip acid polilactic sau polihidroxibutirat, pretratați în plasmă [10],

RO 133348 Β1

Dezavantajele acestui procedeu sunt acoperirea neuniformă și necesită timp 1 îndelungat de tratament.

în literatura de specialitate, Irimia, A. și colab., Comparative study on gamma 3 irradiation andcoldplasma pretreatment fora cellulosic substrate modification with phenolic compounds, Radiation Physics and Chemistry, 130, 52-61, 27.07.2016,este prezentat un 5 studiu comparativ asupra comportamentului antibacterian și antimicrobian al unui substrat celuloză/chitină activat prin tratare cu plasmă de aer sau azot sau prin iradiere cu radiații γ 7 și apoi imersat în soluție metanolică de eugenol, respectiv soluție în cloroform de ulei de sâmburi de măceșe sau sâmburi de struguri, care pot conține ca agenți de cuplare EDC și 9 NHS; fibrele de amestec de celuloză/chitină biodegradabile au fost modificate în scopul îmbunătățirii proprietăților lor, fiind recomandate pentru aplicații medicale. Astfel, procedeul 11 de obținere a fibrelor modificate a constat în activarea suprafeței substratului din amestec celuloză/chitină în plasmă rece de înaltă frecvență folosind un vid de 0,5 mbar, în aer sau 13 azot la un debit de 10 cm³/min; o altă variantă de activare a suprafeței a fost prin iradiere cu radiații γ, cu o viteză de 0,4 kGy/h, la doze de iradiere de 5, 10, 20 kGy. Ulterior, s-a realizat 15 modificarea substratului activat prin imersarea în soluție metanolică 10% eugenol, soluție 10% în cloroform de ulei de sâmburi de măceșe sau soluție 10% în cloroform de ulei de 17 sâmburi de struguri, timp de 60 min, sub agitare mecanică. Soluțiile pot conține doi agenți chimici de cuplare, 1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimidă și N-hidroxisuccinimidă pentru 19 a crește eficiența de cuplare. Substraturile celulozice au fost uscate la 60°C și extrase în metanol, respectiv cloroform, pentru îndepărtarea urmelor de ulei adsorbite fizic. 21 în domeniul ambalajelor alimentare se cunoaște din cererea de brevet RO 131883 A1 un compozit bioactiv stratificat, antibacterian, antifungic, antioxidant și procedeul de 23 obținere al acestuia care se referă la un compozit constituit din acid polilactic, chitosan și ulei vegetal selectat dintre ulei de argan sau ulei de cuișoare. De asemenea, cererea de brevet 25 RO 131873 A1, descrie un material polimeric biocompatibil cu proprietăți antimicrobiene și antioxidante și procedeul de obținere al acestuia, constituit din chitosan, ulei de sâmburi de 27 măceșe, polioxietilenă sorbitan monooleat și montmorilonit, rezultând filme care au dovedit activitate antibacteriană și antioxidantă care pot fi folosite ca ambalaje în industria 29 alimentară.

Problema pe care o rezolvă invenția de față constă în îmbunătățirea proprietăților 31 antimicrobiene și antioxidante ale ambalajelor alimentare de tip papetar.

Materialul de tip papetar cu proprietăți antimicrobiene și antioxidante obținut prin 33 activarea hârtiei albite sau nealbite fie în plasmă rece de înaltă frecvență de aer sau azot, fie prin iradiere cu doze mici de radiații gamma conform invenției, înlătură dezavantajele 35 stadiului tehnicii prin aceea că materialul activat se imersează în soluție de ulei de sâmburi de măceșe în cloroform 10% timp de 60 min, sub agitare mecanică, soluțiile fiind activate în 37 prealabil cu 1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimidă și N-hidroxisuccinimidă în raport molar de 7:1, urmată de uscare la 60°C și extracție, rezultând o hârtie de ambalaj de grosime 39 până la 100 pm, cu proprietăți antimicrobiene evidențiate prin scăderea numărului de germeni până la 350 (NTG)/cm² pentru testele efectuate pe brânză și până la 1700 41 (NTG)/cm² pentru testele efectuate pe carne și proprietăți antioxidante evidențiate prin capacitatea de stingere a radicalilor liberi la o valoare IC5014,9 mg/ml pentru probele tratate 43 în plasmă și 27,76 mg/ml pentru probele iradiate.

într-o altă variantă, materialul cu proprietăți antimicrobiene și antioxidante obținut prin 45 activarea hârtiei albite sau nealbite fie în plasmă rece de înaltă frecvență de aer sau azot, fie prin iradiere cu doze mici de radiații gamma conform invenției se imersează în soluție de 47 ulei de cuișoare în metanol 10% timp de 60 min, sub agitare mecanică, soluțiile fiind activate

RO 133348 Β1 în prealabil cu 1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimidă și N-hidroxisuccinimidă în raport molar de 7:1, urmată de uscare la 60°C și extracție, rezultând o hârtie de ambalaj cu grosime de până la 100 pm, cu proprietăți antimicrobiene evidențiate prin scăderea numărului total de germeni de până la 370 (NTG)/cm² în cazul hârtie tratate cu soluție de ulei de cuișoare pentru testele pe brânză și până la ~ 1700 (NTG)/cm² pentru testele pe carne, și proprietăți antioxidante evidențiate prin capacitatea de stingere a radicalilor liberi, la o valoare a IC50 0,052 mg/mL pentru probele tratate în plasmă și 0,076 mg/mL pentru probele iradiate.

Conform invenției, hârtia nealbită și albită a fost activată timp de 15 min în plasmă rece de înaltă frecvență, folosind un generator de 1,3 MHz și o putere în descărcare de 30 W la o presiune de 0,5 mbar sau prin expunere la radiații γ, utilizând un γ-iradiator model M38 GAMMATOR (USA), dotat cu o sursă ¹³⁷Cs, cu o viteză de 0,4 kGy/h, cu doze de iradiere cuprinse între 5 și 20 kGy, urmată de imersarea în soluție de ulei din sâmburi de măceșe de concentrație 10% în cloroform sau ulei de cuișoare de concentrație 10% în metanol timp de 60 min, soluții care au fost în prealabil activate utilizând un amestec de doi activatori chimici EDC (1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimidă) și NHS (N-hidroxisuccinimidă), în raport de molar 7:1, probele au fost apoi uscate la 60°C și extrase timp de 6 h într-un extractor Soxhlet în cloroform sau metanol în scopul îndepărtării urmelor de ulei absorbite fizic.

Materialul de tip papetar obținut prin bioactivarea hârtiei brute nealbite și albite conform invenției, prezintă următoarele avantaje: se obține printr-un procedeu ecologic simplu care asigură modificarea uniformă a suprafeței rezultând o hârtie cu proprietăți antimicrobiene și antioxidante potrivită pentru aplicații în industria ambalajelor alimentare.

Pentru realizarea invenției s-au utilizat:

- hârtie nealbită și albită (procurată de la firma Sodra Cell Varo, Suedia);

- ulei esențial de cuișoare (UC) comercial de la firma Fares, România;

- ulei din sâmburi de măceșe (UM) presat la rece comercial de la firma Herbavit, România;

- activatori chimici EDC (1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimidă) și NHS (Nhidroxisuccinimidă) de la Sigma-AIdrich (Germania).

Metode de caracterizare

ATR-FTIR. Probele au fost investigate cu ajutorul tehnicii ATR-FTIR, spectrele fiind înregistrate în absorbanță în domeniul 600-4000 cm^-1, utilizând un spectrometru Bruker VERTEX 70, la temperatura de 25°C. Pentru procesarea și analizarea spectrelor au fost utilizate programele OPUS și SPECVIEW.

Analiaza SEM-EDAX s-a realizat cu ajutorul unui microscop electronic de baleiaj SEM/ESEM - EDAX QUANTA 200, fără alte tratamente, la o mărire de 1000 X.

Activitatea antioxidantă. Activitatea de stingere a radicalilor liberi a fost realizată utilizând un radical stabil, și anume 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH). DPPH este un radical liber stabil de culoare violet care, sub acțiunea compușilor donatori de protoni, se reduce având o culoare galbenă, iar acest efect poate fi monitorizat la 517 nm.

Activitatea de stingere a radicalilor liberi a fost calculată folosind următoarea ecuație:

%RSA = 100x ΙΑ ) proba

A ^control '

Unde: A_probă reprezintă absorbanța soluției probei de analizat și A_contro, reprezintă absorbanța soluției de DPPH în care s-a adăugat proba nemodificată.

RO 133348 Β1

Activitatea antimicrobiană. Filmele active au fost tăiate în aceleași dimensiuni și 1 plasate în vase sterile Petri și sterilizate utilizând o lampă UV timp de 24 h. Experimentul a fost efectuat pe caș proaspăt tăiat, provenit de la o fabrică de lactate selectată la întâmplare, 3 și din carne de vită provenită de la un abator local, livrată la cel mult patru ore după sacrificare. Atât cuburile de caș, cât și carnea de vită au fost tăiate aseptic la o dimensiune 5 de 1 cm utilizând un felitor specific. Probele au fost distribuite pe foliile de ambalare active și pe plăcile Petri care au fost etanșate și depozitate la 7°C. După 24 și 48 h de depozitare, 7 cașul și carnea de vită s-a determinat numărul total de germeni la 30°C (ISO 4833: 2003, ISO 4833: 2014 și SR EN (SO 7218/2014 Agar Agar la 30 ± ΓΟ timp de 72 h în condiții 9 aerobe).

Se prezintă în continuare patru exemple de realizare a invenției, în legătură cu fig. 11 1...4, după cum urmează:

- fig. 1, spectrele ATR-FTIR normalizate pentru (a) hârtia nealbită și (b) hârtia albită 13 netratată și tratată cu uleiuri vegetale sub acțiunea plasmei reci;

- fig. 2, numărul total de germeni pentru hârtia netratată și modificată cu uleiuri 15 vegetale sub acțiunea plasmei reci pentru: (a) brânză proaspătă și (b) carne proaspătă de vită;17

- fig. 3, spectrele ATR-FTIR normalizate pentru (a) hârtia nealbită și (b) hârtia albită netratată și tratată cu uleiuri vegetale sub acțiunea radiațiilor γ;19

- fig. 4, numărul total de germeni pentru hârtia netratată și modificată cu uleiuri vegetale sub acțiunea radiațiilor γ pentru: (a) brânză proaspătă și (b) carne proaspătă de 21 vită.

Exemplul 123

Probele de hârtie nealbită și albită au fost activate timp de 15 min în plasmă rece de înaltă frecvență, realizată în interiorul unui reactor de sticlă, vidat la o presiune de 0,5 mbarr, 25 în interiorul căruia sunt plasați doi electrozi conectați la o sursă de înaltă frecvență de 1,3 MHz și putere de 30 W în descărcare, timp de 15 min. Instalația experimentală este 27 prezentată în [11], Pentru tratamentul în plasmă au fost folosite două gaze diferite: aer și azot. 29

După activare, hârtia a fost scoasă din camera de tratare și după 15-30 s imersată în soluție de ulei din sâmburi de măceșe în cloroform (10 % greutate) timp de 60 min, sub 31 agitare magnetică. Soluția utilizată conține doi agenți de cuplare chimici: EDC și NHS în raport molar 7:1; EDC folosită ca activator al grupelor carboxil, acestea fiind încorporate pe 33 suprafața hârtiei în urma activării în plasmă sau aparțin unor componenți din uleiurile vegetale pentru cuplarea aminelor primare în scopul creării legăturilor amidice; și NHS care 35 a fost utilizată pentru a crește eficiența cuplării și a crea un produs amino-reactiv stabil. Probele au fost apoi uscate la 60°C și extrase timp de 6 h într-un extractor Soxhlet în 37 cloroform în scopul îndepărtării urmelor de ulei absorbite fizic.

în funcție de gazul utilizat diferite grupe funcționale sunt implementate pe suprafața 39 probelor schimbându-le natura, și anume când se utilizează azotul sunt implementate grupări acide sau radicali, obținându-se suprafețe amfotere, în timp ce în cazul utilizării aerului sunt 41 implementate grupări hidroxil, carbonil sau epoxi, obținându-se suprafețe acide. în toate cazurile ar trebui să se ia în considerare faptul că probele sunt tratate și investigate după 43 expunere la aer pentru o perioadă de timp de aproximativ 30 s, ceea ce duce la interacțiuni specifice cu reactanții din a doua etapă. Variațiile modificărilor de suprafață corespund cu 45 structura compusului antioxidant utilizat. în cazul utilizării uleiului de cuișoare compusul principal este eugenolul, care conține doi atonii de oxigen, zece atomi de carbon și o 47

RO 133348 Β1 legătură dublă, în timp ce în cazul uleiului din sâmburi de măceșe compusul principal este acidul linoleic, care are doi atomi de oxigen, optsprezece atomi de carbon și două legături duble.

Eugenol Acid Linoleic

S-au determinat următoarele proprietăți ale probelor modificate cu ulei din sâmburi de măceșe în comparație cu probele nemodificate: analiza spectrală și elementală a compoziției suprafeței care dau informații asupra modificării suprafeței, caracterul antioxidant și antimicrobian. Așa cum reflectă datele din fig. 1 și tabelul 1, se poate menționa că efectele induse de tratamentul cu soluție de ulei din sâmburi de măceșe în plasmă rece de înaltă frecvență influențează proprietățile probei inițiale.

Comparând caracteristicile spectrale ale probelor martor cu cele ale probelor modificate cu ulei din sâmburi de măceșe sub acțiunea plasmei, se observă că acestea diferă esențial.

Modificările apărute în urma tratării se observă în spectrele FTIR în următoarele domenii: banda de la 3305-3285 cm^-1 (legături OH inter și intramoleculare), intervalul 3007-2920 cm^-1 (COOH, OH vibrații de valență), 1455-1450 cm^-1 (-CH₂- vibrații de deformare), 1250-1245 cm^-1 (-OC-O-CO-, C-0 vibrații de valență).

Se poate concluziona că modificarea a avut loc în urma tratării în plasmă rece pentru ambele gaze, dar o eficiență mai mare o are utilizarea plasmei de aer asupra tuturor probelor, de aceea în continuare au fost analizate doar aceste probe.

Analiza elementală a compoziției suprafeței oferă informații asupra modificărilor care au loc (tabelul 1).

Date microanaliză EDAX probe active în plasmă și modificate cu ulei din sâmburi de măceșe

Tabelul 1

Element	HNA	HNA/aer/UM	HA	HA/aer/UM
M%	At%	M%	At%	M%	At%	M%	At%
C	59,87	65,4	55,87	63,39	57,12	63,51	55,12	62,30
O	38,29	33,32	42,59	35,37	41,78	35,72	43,12	36,45
N	0,79	0,77	1,33	1,09	0,50	0,48	1,44	1,10

După cum era de așteptat principalele elemente din compoziția probelor sunt carbonul și oxigenul. Pe suprafața probelor netratate o cantitate foarte mică de azot a putut fi detectată. în schimb, azotul este prezent în cantități semnificative pe suprafața probelor modificate, în special în cazul hârtiei nealbite, aceasta fiind o dovadă că a avut loc modificarea la suprafața probei.

Pentru a demonstra că uleiul din sâmburi de măceșe imprimă caracterul antioxidant probelor modificate, s-a evaluat activitatea de captare a radicalilor liberi utilizând un radical stabil, și anume 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) - tabelul 2. Grupele hidroxil prezente în

RO 133348 Β1 structura lor sunt asociate caracterului antioxidant. IC₅₀, a acestui ulei este de 14,19 mg/mL, 1 deci o concentrație relativ mică de ulei este necesară pentru a imprima o activitate antioxidantă pentru hârtia nealbită. Proba IC₅₀, mg/ml. 3

Valorile concentrației de probă necesare pentru 5 a stinge 50% din radicalii liberi DPPH(IC50)

Tabelul 2 7

Proba	IC50, mg/mL	Proba	IC50, mg/mL
HNA	-	HA	-
HNA/aer/UC	0,052	HA/aer/UC	0,101
HNA/aer/UM	1419	HA/aer/UM	41,43

Numărul total de germeni (NTG) crește cu timpul de depozitare. în cazul produselor 13 ambalate în hârtie comercială NTG a fost semnificativ mai mare (între 800 și 950 UFC/cm² pentru brânză și între 8500 și 11000 UFC/cm² pentru carne) decât în cazul HNA și HA 15 modificate cu ulei din sâmburi de măceșe (între 200 și 370 ufc/cm² pentru brânză și între 1430 și 1850 UFC/cm² pentru carne). Uleiul din sâmburi de măceșe s-a dovedit a fi un agent 17 antimicrobian valoros pentru întârzierea alterării produselor alimentare.

Exemplul 2 19

Se procedează similar ca în exemplul 1 cu deosebirea că în acest caz se utilizează uleiul de cuișoare. 21

Așa cum reflectă datele din fig. 1 și tabelul 2, se poate menționa că efectele induse de tratamentul cu soluție de ulei de cuișoare în plasmă de înaltă frecvență influențează 23 proprietățile probei inițiale.

Comparând caracteristicile spectrale ale probelor martor cu cele ale probelor modi- 25 ficate sub acțiunea plasmei cu ulei de cuișoare, se observă că acestea diferă esențial.

Modificările apărute în urma tratării se observă în spectrele FTIR în următoarele 27 domenii: banda de la 3305-3285 cm^-1 (legături OH inter și intramoleculare), intervalul 30072920 cm^-1 (COOH, OH vibrații de valență), 1655-1640 cm^-1 (COOH, C=O vibrații de valență). 29

Se poate concluziona că modificarea a avut loc în urma tratării în plasmă rece pentru ambele gaze, dar o eficiență mai mare o are utilizarea plasmei de aer asupra tuturor 31 probelor, de aceea în continuare au fost analizate doar aceste probe.

Analiza elementală a compoziției suprafeței oferă informații asupra modificărilor care 33 au loc (tabelul 3).

Date microanaliză EDAX probe activate în plasmă și modificate cu ulei de cuișoare 37

Tabelul 3

Element	HNA	HNA/aer/UC	HA	HA/aer/UC
M%	At%	M%	At%	M%	At%	M%	At%
C	59,87	65,4	53,28	61,47	57,12	63,51	54,82	62,15
O	38,29	33,32	44,51	36,74	41,78	35,72	43,97	36,87
N	0,79	0,77	1,81	1,66	0,50	0,48	0,98	0,85

RO 133348 Β1

Probele tratate cu ulei de cuișoare prezintă valoarea IC50 de numai 0,052 mg/mL mult mai mică decât cele tratate cu ulei din sâmburi de măceșe, ceea ce înseamnă că uleiul de cuișoare prezintă o activitate antioxidantă mai puternică.

Numărul total de germeni (NTG) crește cu timpul de depozitare. în cazul produselor ambalate în hârtie comercială NTG a fost semnificativ mai mare (între 800 și 950 UFC/cm pentru brânză și între 8500 și 11000 UFC/cm² pentru carne) decât în cazul HNA și HA modificate cu ulei din sâmburi de măceșe (între 240 și 390 UFC/cm² pentru brânză și între 1520 și 1870 UFC/cm² pentru carne). Uleiul din sâmburi de măceșe s-a dovedit a fi un agent antimicrobian valoros pentru întârzierea alterării produselor alimentare.

Exemplul 3

Expunerea la prelucrarea radiochimică a fost realizată în aer la temperatura camerei, în interiorul unui γ-iradiator model M-38 GAMMATOR (USA), dotat cu o sursă ¹³⁷Cs. Probele au fost iradiate cu o viteză de 0,4 kGy/h. Probele au fost centrifugate continuu asigurând un proces omogen. Probele au fost învelite în folie de aluminiu în scopul conversiei razelor γ în γ-electroni pentru un transfer energetic mai eficient. Valorile dozelor de iradiere au fost 5,10, 15 și 20 kGy. După iradiere probele au fost imersate în soluție de ulei din sâmburi de măceșe în cloroform (10% greutate) timp de 60 min, sub agitare magnetică, soluțiile activate în prealabil cu ajutorul unui amestec de doi activatori chimici, EDC și NHS în raport molar 7:1 NHS (N-hidroxisuccinimidă) și EDC (1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimidă).

Probele au fost apoi uscate la 60°C și extrase timp de 6 h într-un extractor Soxhlet în cloroform sau metanol în scopul îndepărtării urmelor de ulei absorbite fizic.

S-au determinat următoarele proprietăți ale probelor modificate cu uleiuri vegetale din sâmburi de măceșe în comparație cu probele nemodificate: analiza spectrală și elementală a compoziției suprafeței care dau informații asupra modificării, caracterul antioxidant și antimicrobian. Așa cum reflectă datele din fig. 3 și tabelul 3, se poate menționa că efectele induse de tratamentul cu soluție de uleiuri vegetale din sâmburi de măceșe în urma iradierii γ influențează proprietățile probei inițiale.

Modificările apărute în urma tratării se observă în spectrele FTIR (fig. 3) în următoarele domenii: banda de la 3366-3362 cm^-1 (legături OH inter și intramoleculare), intervalul 3032-2824 cm^-1 (COOH, OH vibrații de valență). 1555-1515 cm^-1 (C=O vibrații de valență asimetrice), 1456 cm^-1 (-CH₂- vibrații de deformare), 1243-1235 cm^-1 (-OC-O-CO-, C-0 vibrații de valență).

Se poate concluziona că a avut loc modificarea cu ulei din sâmburi de măceșe în urma activării cu radiații γ, iar eficiența a fost mai mare în cazul utilizării unei doze de iradiere de 20 kGy.

Analiza elementală a compoziției suprafeței oferă informații asupra modificărilor care au loc (tabelul 4).

Dale microanaliză EDAX probe activate prin iradiere și modificate cu ulei din sâmburi de măceșe

Tabelul 4

Element	HNA	HNA/20kGy/UM	HA	HA/20kGy/UM
M%	At%	M%	At%	M%	At%	M%	At%
C	59,87	65,4	56,39	63,75	57,12	63,51	56,51	63,49
O	38,29	33,32	39,33	33,38	41,78	35,72	41,62	35,11
N	0,79	0,77	4,3	2,37	0,50	0,48	1,32	1,18

RO 133348 Β1

După cum era de așteptat principalele elemente din compoziția probelor sunt 1 carbonul și oxigenul. Pe suprafața probelor netratate o cantitate foarte mică de azot a putut fi detectată. în schimb, azotul este prezent în cantități semnificative pe suprafața probelor 3 modificate, în special în cazul hârtiei nealbite, aceasta fiind o dovadă ca a avut loc modificarea la suprafața probei. 5

Pentru a demonstra că uleiurile vegetale imprimă caracterul antioxidant probelor modificate, s-a evaluat activitatea de captare a radicalilor liberi utilizând un radical stabil, și 7 anume 2,2-difenil-1 -picrilhidrazil (DPPH) - tabelul 5. Activitatea antioxidantă a probei HNA/20kGy/UM este de IC₅₀ 27,76 mg/mL. 9

Valorile concentrației de probă necesare pentru a stinge 50% 11 din radicalii liberi DPPH (IC50)

Tabelul 5 13

Proba	IC50, mg/mL	Proba	IC50, mg/mL
HNA	-	HA	-
HNA/20kGy/UC	0,076	HA/20kGy/UC	0,152
HNA/20kGy/UM	27,76	HA/20kGy/UM	55,52

Numărul total de germeni (NTG) crește cu timpul de depozitare. în cazul produselor 19 ambalate în hârtie comercială NTG a fost semnificativ mai mare (între 840 și 950 ufc/cm² pentru brânză și între 8600 și 11000 UFC/cm² pentru carne) decât în cazul HNA și HA 21 modificate cu uleiuri vegetale (între 250 și 400 UFC/cm pentru brânză și între 1400 și 1650 UFC/cm² pentru carne). Uleiul din sâmburi de măceșe s-a dovedit a fi un agent antimicrobian 23 valoros pentru întârzierea alterării produselor alimentare.

Exemplul 4 25

Se procedează la fel ca în exemplul 3 cu diferența ca în acest caz se folosește uleiul de cuișoare datele obținute fiind prezentate în tablele 5 și 6 și fig. 3 și 4. 27

Modificările apărute în urma tratării se observă în spectrele FTIR (fig. 3) în următoarele domenii: banda de la 3366-3362 cm^-1 (legături OH inter și intramoleculare), 29 intervalul 3032-2824 cm^-1 (COOH, OH vibrații de valență), 1642 cm^-1 (COOH, C=O vibrații de valență). 31

Se poate concluziona că a avut loc modificarea cu ulei de cuișoare în urma activării cu radiații γ, iar eficiența a fost mai mare în cazul utilizării unei doze de iradiere de 20 kGy. 33 Probele tratate cu ulei de cuișoare prezintă valoarea IC50 de HNA/20kGy/UC de 0,076 mg-mL mai mică decât cele tratate cu ulei din sâmburi de măceșe, ceea ce înseamnă 35 că uleiul de cuișoare prezintă o activitate antioxidantă mai puternică.

Numărul total de germeni (NTG) crește cu timpul de depozitare. în cazul produselor 37 ambalate în hârtie comercială NTG a fost semnificativ mai mare (între 840 și 950 UFC/cm pentru brânză și între 8600 și 11000 UFC/cm² pentru carne) decât în cazul HNA și HA 39 modificate cu uleiuri vegetale (între 480 și 750 UFC/cm pentru brânză și între 1450 și 1890 UFC/cm² pentru carne). Uleiul din sâmburi de măceșe s-a dovedit a fi un agent antimicrobian 41 valoros pentru întârzierea alterării produselor alimentare.

RO 133348 Β1

Date microanaliză EDAX probe activate în plasmă și modificate cu ulei de cuișoare

Tabelul 6

Element	HNA	HNA/20 kGY/uc	HA	HA/20 Kgy/UC
M%	At%	M%	At%	M%	At%	M%	At%
C	59,87	65,4	54,60	62,20	57,12	63,51	53,59	60,92
O	38,29	33,32	41,08	35,13	41,78	35,72	43,78	37,37
N	0,79	0,77	2,82	2,17	0,50	0,48	1,97	1,82

Bibliografie

1. Cvek, D., Markov, K., Frece. J., DragicevicT. L.. Majica, M., & Delas F. Growth inbition ofAspergillus ochraceits ZMPBF 318 and Penicillium expansum ZMPBF 565 by four essential oils, Archives of Industrial Hygiene and Toxicology, 61 (2), 191 -196, 2010.

2. Eun-Jeong Jeong, Nam Keun Lee, Jisun Oh, Seong Eun Jang, Jai-Sung Lee, InHyu Bae, Hyun Hee Oh, Hoo Kil Jung, Yong-Seob, Jeong Inhibilory effect of cinnamon essential oils on selected cheese-contaminating fungi (Penicillium spp.) during the cheeseripeningprocess. Food Science and Biotechnology, Food Science and Biotechnology, 23(4), 1193-1198, 2014.

3. A. Jordâ-Vilaplana, V. Fombuena, D. Garcia-Garcia, M.D. Samper, and L. Sânchez-Nâcher, Surface modification of polylactic acid (PLA) by air atmospheric plasma treatment, Eur. Polym. J. 58, 23, 2014.

4. Carocho, M., Morales, P., & Ferreira, I. C. F. R., Natural foodadditives: Quo vadis, Trends in Food Science and Technology, 45(2), 284-295, 2015.

5. UgurSalgin, Sema Salgin, Derya DincyCirek Ekici, Gamze Uludag, Oii recovery in rosehip seeds from food plant waste products using supercritical CO₂ extraction, J. of Supercritical Fluids, 118, 194-202, 2016.

6. S.E. Walsh, J.Y. Maillard, A.D. Russell, C.E. Catrenich, D.L. Charbonneau, R.G. Bartolo, Activity and mechanisms of action of selected biocidal agents on Gram - positive and - negative bacteria, Journal of Applied Microbiology, 94, 240-247, 2003.

7. C.T. Filgueiras, M.C.D. Vanetti, Effect of eugenol on growth and listeriolysin o production by Listeria monocytogenes, Brazilian Archives of Biology and Technology, 49, 405-409, 2006.

8. P. Goni, P. Lopez, C. Sânchez. R. Gomez-Lus, R. Becerril, C. Nerin. Antimicrobial activity in the vapour phase of a combination of cinnamon and clove essential oils. Food Chemistry, 116, 982-989, 2009.

9. Cerere de brevet RO131873 A0.

10. Cerere de brevet RO131883 A0.

11. Anamaria Sdrobis, Ghiocel E loanid, Tatjana Stevanovic and Cornelia Vasile, Modification of cellulose/chitin mix fibers with N-isopropylacrylamide and poly(Nisopropylacrylamide) under cold plasma conditions, Polymer International, 61: 1767-1777, 2012.

Claims (2)

RO 133348 Β1 Revendicări 1

1. Material de tip papetar cu proprietăți antimicrobiene și antioxidante obținut prin 3 activarea hârtiei albite sau nealbite fie în plasmă rece de înaltă frecvență de aer sau azot, fie prin iradiere cu doze mici de radiații gamma conform invenției, caracterizat prin aceea 5 că materialul activat se imersează în soluție de ulei de sâmburi de măceșe în cloroform 10% timp de 60 min, sub agitare mecanică, soluțiile fiind activate în prealabil cu 1-(3-dimetilamino- 7 propil)-3-etilcarbodiimidă și N-hidroxisuccinimidă în raport molar de 7:1, urmată de uscare la 60°C și extracție, rezultând o hârtie de ambalaj de grosime până la 100 pm, cu proprietăți 9 antimicrobiene evidențiate prin scăderea numărului de germeni până la 350 (NTG)/cm² pentru testele efectuate pe brânză și până la 1700 (NTG)/cm² pentru testele efectuate pe 11 carne și proprietăți antioxidante evidențiate prin capacitatea de stingere a radicalilor liberi la o valoare IC50 14,9 mg/ml pentru probele tratate în plasmă și 27,76 mg/ml pentru probele 13 iradiate.

2. Material de tip papetar cu proprietăți antimicrobiene și antioxidante cu proprietăți 15 antimicrobiene și antioxidante obținut prin activarea hârtiei albite sau nealbite fie în plasmă rece de înaltă frecvență de aer sau azot, fie prin iradiere cu doze mici de radiații gamma 17 conform invenției, caracterizat prin aceea că materialul activat se imersează în soluție de ulei de cuișoare în metanol 10% timp de 60 min, sub agitare mecanică, soluțiile fiind activate 19 în prealabil cu 1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimidă și N-hidroxisuccinimidă în raport molar de 7:1, urmată de uscare la 60°C și extracție, rezultând o hârtie de ambalaj cu grosime 21 de până la 100 pm, cu proprietăți antimicrobiene evidențiate prin scăderea numărului total de germeni până la 370 (NTG)/cm² în cazul hârtie tratate cu soluție de ulei de cuișoare 23 pentru testele pe brânză și până la ~ 1700 (NTG)/cm² pentru testele pe carne, și proprietăți antioxidante evidențiate prin capacitatea de stingere a radicalilor liberi, la o valoare a IC50 25 0,052 mg/mL pentru probele tratate în plasmă și 0,076 mg/mL pentru probele iradiate.