Uso de un sistema nanoencapsulado (quitosano-timol) para evaluar su impacto en la vida útil de panes de hamburguesa envasados

Abstract

El pan es un alimento perecedero que sufre una serie de cambios durante su almacenamiento. La contaminación por mohos es una de las principales causas del desperdicio de este alimento. El tratamiento convencional para la preservación del pan es el uso de propionato de calcio y sorbato de potasio. Existe un creciente interés en reemplazar los conservantes químicos del pan por conservantes naturales para satisfacer la demanda de los consumidores por productos de “etiqueta limpia”. Uno de los grupos más grandes de conservantes naturales son los extractos de plantas y los aceites esenciales. El timol es un compuesto extraído del aceite esencial de tomillo que ha exhibido propiedades antifúngicas contra diversos mohos. En este estudio se elaboró una suspensión de timol nanopartículada con quitosano a través de gelificación ionotrópica (NQoT). Se caracterizó mediante dispersión dinámica de la luz (DLS) obteniéndose nanopartículas con tamaños promedios de 422,8 ± 20,9 [nm], índice de polidispersidad de 0,500 ±0,04 y potencial Z equivalente a +51,2 ± 0,6 [mV]. Los parámetros de encapsulación se hallaron a través de cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC). Se obtuvo una eficiencia de encapsulación (EE%) de 24,23 ± 0,07% y una capacidad de carga (LC%) 6,84 ± 0,01%, usando una solución de timol preparada al 0,1%. Durante la evaluación de la actividad antifúngica de la nanosuspension, se observó una inhibición del desarrollo de micelio de Penicillium spp dependiente de la concentración, estableciéndose que la concentración inhibitoria mínima (MIC) corresponde a 2,7 x 10-3 mg/ml de timol y adicionalmente se corroboró que existe un efecto sinérgico entre quitosano y timol, como ha sido observado para Botrytis cinérea. Se realizó un estudio de aplicación de NQoT en pan de hamburguesa, se reemplazó hasta el 50% del agua usada para la elaboración de la receta y también se pulverizó alrededor de 3,8 ml de la nanosuspension sobre la superficie del pan previo a su envasado. El pan previamente fue inoculado con una dosis de 2,5 x104 esporas del moho. Como control se utilizó el tratamiento convencional de propionato de calcio al 0,35% adicionado en la masa del pan y también se pulverizó sobre la superficie una solución de sorbato de potasio al 5%. El estudio se realizó por 20 días. Los resultados mostraron que el tratamiento a un nivel del 50% del agua reemplazado por NQoT, tiene un efecto preservante equivalente al tratamiento convencional con propionato. La pulverización con la nanosuspension mostró menor efectividad comparada con la adición de sorbato de la misma manera.

Bread is a perishable food that undergoes a series of changes during storage. Mold contamination is one of the main causes of mold waste. The conventional treatment for bread preservation is the use of calcium propionate and potassium sorbate. There is a growing interest in replacing chemical preservatives in bread with natural preservatives to meet consumer demand for "clean label" products. One of the largest groups of natural preservatives are plant extracts and essential oils. Thymol is a compound extracted from thyme essential oil that has exhibited antifungal properties against various molds. In this study, a nanosuspension of thymol with chitosan was elaborated using the ionotropic gelation technique (NQoT). It was characterized using dynamic light scattering (DLS), obtaining nanoparticles with Z average of 422,8 ± 20.9 [nm], polydispersity index of 0,500 ± 0,04 and Z potential equivalent to +51.2 ± 0.6 [mV]. Encapsulation parameters were found using high performance liquid chromatography (HPLC). An encapsulation efficiency (EE%) of 24,23 ± 0,07% and a load capacity (LC%) of 6,84 ± 0.01% were obtained using a 0,1% thymol solution. During the antifungal activity assessment of the nanosuspension, an inhibition of Penicillium spp mycelium development was observed dependent on the concentration, establishing that the minimum inhibitory concentration (MIC) corresponds to 2,7 x 10-3 mg/ml of thymol and additionally it was corroborated that there is a synergistic effect between chitosan and thymol, as has been observed for Botrytis cinerea. A study of the NQoT application in hamburger buns was carried out, replacing up to 50% of the water used in the bread recipe, and spraying about 4 ml of the nanosuspension on the surfaces of the bread prior to packaging. The bread was previously inoculated with a dose of 2,5 x10 spores of Penicillium spp. As a control, the conventional treatment of 0.35% calcium propionate added to the bread dough was used and a solution of 5% potassium sorbate was also sprayed on the surface. The study was conducted for 20 days. The results showed that treatment at 50% level of the water replaced by NQoT has a preservative effect equivalent to conventional treatment with propionate. Spraying with the nanosuspension showed less effectiveness compared to adding sorbate in the same way.