Tesis por compendio / [ES] La presente tesis doctoral plantea distintas estrategias para el
desarrollo y aplicación de envases activos portadores de agentes de
biocontrol, con el fin de inhibir la proliferación de microorganismos
como bacterias y hongos patógenos y alterantes y así, conseguir
aumentar la seguridad y prolongar la vida útil de los alimentos.
El desarrollo de envases activos antibacterianos se llevó a cabo
incorporando bacterias ácido lácticas productoras de bacteriocinas,
Lactococcus lactis y Lactobacillus sakei en diferentes matrices
formadoras de películas. Previa a la preparación de las películas activas,
se estudió la actividad antimicrobiana de los agentes naturales
seleccionados frente a Listeria monocytogenes. Los resultados
sugirieron que, a partir de una determinada concentración inicial de
bacterias viables, estos microorganismos son buenos candidatos para
ser utilizados como aditivos naturales en materiales de envasado de
alimentos, siendo una alternativa al uso de aditivos de origen sintético.
En este trabajo se observó que la viabilidad inicial de las bacterias ácido
lácticas (LAB) es esencial para obtener una buena capacidad
antibacteriana por lo que la optimización de la composición de las
películas o recubrimientos fue crucial para su aplicación con éxito.
El polímero escogido como base para hacer las películas y
recubrimientos mediante la técnica de casting, fue el alcohol polivinílico,
(PVOH) mezclado con diferentes proteínas, gelatina y caseinato sódico
y sus versiones hidrolizadas añadidas en diferentes proporciones.
En este estudio L. lactis demostró tener una mayor resistencia a la
deshidratación durante la preparación y almacenamiento de las
películas que L. sakei. Las películas de PVOH mezcladas con gelatina
hidrolizada y caseína hidrolizada dotaron de protección a las bacterias
ácido lácticas durante el secado y demostraron tener una mayor
efectividad antilisteria. Por último, se varió la proporción de caseína
hidrolizada obteniendo una mayor viabilidad de las bacterias en las
películas prolongada en el tiempo a mayor proporción de HCas.
Para desarrollar un envase activo antilisteria, se adaptaron las
matrices para ser aplicadas como recubrimiento sobre ácido poliláctico (PLA) con el objetivo de desarrollar bolsas activas antilisteria para crema
de setas y como separadores de lonchas de jamón cocido. Los
recubrimientos demostraron tener una efectividad similar a la obtenida
con las películas in vitro. Sin embargo, su eficacia disminuyó
ligeramente al ser aplicadas en la crema de champiñones y el jamón
cocido debido a la complejidad de las matrices alimentarias utilizadas,
pero siendo una buena herramienta para, junto a otras estrategias de
conservación, asegurar la salubridad de los alimentos. Se llevaron a
cabo ensayos sensoriales con consumidores y se obtuvo una buena
aceptación de ambos productos. Sin embargo, los consumidores
percibieron una alteración del sabor debido a la generación de ácido
láctico en la crema de champiñones, acidez que puede ser controlada
mediante correctores de acidez sin modificar la efectividad
antimicrobiana.
Para desarrollar envases que aumentaran la vida útil, se trabajó
para ampliar el espectro de acción de L. lactis frente a las bacterias
Gram-negativas, normalmente responsables de la descomposición de
los alimentos. Combinar el agente de biocontrol productor de nisina, L.
lactis, con una baja concentración de ácido fítico, sustancia quelante y
desestabilizadora de la membrana bacteriana, amplió el espectro
antimicrobiano de L. lactis frente a las bacterias Gram-negativas
obteniendo una nueva herramienta para garantizar la seguridad
alimentaria y prolongar la vida útil de los alimentos. / [CA] La present tesi doctoral planteja diferents estratègies per al
desenvolupament i aplicació d'envasos actius portadors d'agents de
biocontrol, amb la finalitat d'inhibir la proliferació de microorganismes
com a bacteris i fongs patògens i alteradors i així, aconseguir augmentar
la seguretat i prolongar la vida útil dels aliments.
El desenvolupament d'envasos actius antibacterians, es va dur a
terme incorporant bacteris àcid làctics productores de bacteriocines,
Lactococcus lactis i Lactobacillus sakei en diferents matrius formadores
de pel·lícules. Prèvia a la preparació de les pel·lícules actives, es va
estudiar l'activitat antimicrobiana dels agents naturals seleccionats
enfront de Listeria monocytogenes. Els resultats van suggerir que, a
partir d'una determinada concentració inicial de bacteris viables,
aquests microorganismes són bons candidats per a ser utilitzats com a
additius naturals en materials d'envasament d'aliments, sent una
alternativa a l'ús d'additius d'origen sintètic. En aquest treball es va
observar que la viabilitat inicial dels bacteris àcid làctics (LAB) és
essencial per a obtindre una bona capacitat antibacteriana pel que
l'optimització de la composició de les pel·lícules o recobriments va ser
crucial per a la seua aplicació amb èxit.
El polímer triat com a base per a fer les pel·lícules i recobriments
mitjançant la tècnica de càsting, va ser l'alcohol polivinílic, (PVOH)
mesclat amb diferents proteïnes, gelatina i caseinat sòdic i les seues
versions hidrolitzades afegides en diferents proporcions.
En aquest estudi L. lactis va demostrar tindre una major
resistència a la deshidratació durant la preparació i emmagatzematge
de les pel·lícules que L. sakei. Les pel·lícules de PVOH mesclades amb
gelatina hidrolitzada i caseina hidrolitzada van dotar de protecció als
bacteris àcid làctics durant l'assecat i van demostrar tindre una major
efectivitat antilistèria. Finalment, es va variar la proporció de caseïna
hidrolitzada obtenint una millor resposta de les pel·lícules no sols des
d'un punt de vista antimicrobià, sinó també de les propietats
fisicoquímiques de les pel·lícules, a major proporció de caseïna
hidrolitzada.Per a desenvolupar un envàs actiu antilistèria, es van adaptar les matrius per a ser aplicades com a recobriment sobre àcid
polilàctic (PLA) amb l'objectiu de desenvolupar bosses actives
antilistèria per a crema de bolets i com a separadors de rodanxes de
pernil cuit. Els recobriments van demostrar tindre una efectivitat similar
a l'obtinguda amb les pel·lícules in vitro. No obstant això, la seua eficàcia
va disminuir lleugerament en ser aplicades en la crema de xampinyons
i el pernil cuit a causa de la complexitat de les matrius alimentàries
utilitzades, però sent una bona eina per a, al costat d'altres estratègies
de conservació, assegurar la salubritat dels aliments. Es van dur a terme
assajos sensorials amb consumidors i es va obtindre una bona
acceptació de tots dos productes, però una alteració del sabor degut a
la generació d'àcid làctic en la crema de xampinyons corregible
mitjançant correctors d'acidesa sense modificació de l'efectivitat
antimicrobiana.
Per a desenvolupar envasos que augmentaren la vida útil, es va
treballar per a ampliar l'espectre d'acció de L. lactis enfront dels bacteris
Gram-negatives, normalment responsables de la descomposició dels
aliments. Combinar l'agent de biocontrol productor de nisina, L. lactis,
amb una baixa concentració d'àcid fític, substància quelant i
desestabilitzadora de la membrana bacteriana, va ampliar l'espectre
antimicrobià de L. lactis enfront dels bacteris Gram-negatives obtenint
una nova eina per a garantir la seguretat alimentària i prolongar la vida
útil dels aliments. / [EN] This doctoral thesis proposes different strategies for the
development and application of active packaging containing biocontrol
agents, to inhibit the proliferation of microorganisms such as
pathogenic and spoilage bacteria and fungi, thus increasing the safety
and increasing the shelf life of foodstuffs.
The development of antibacterial active packaging was carried
out by incorporating bacteriocin-producing lactic acid bacteria,
Lactococcus lactis and Lactobacillus sakei in different film-forming
matrices. Prior to the preparation of the active films, the antimicrobial
activity of the selected natural agents against Listeria monocytogenes
was studied. The results suggested that, from a certain initial
concentration of viable bacteria, these microorganisms are good
candidates to be used as natural additives in food packaging materials,
being an alternative to the use of additives of synthetic origin. In this
work it was observed that the initial viability of lactic acid bacteria (LAB)
is essential to obtain a good antibacterial capacity, so the optimization
of the composition of the films or coatings was crucial for their
successful application.
The polymer chosen as a base to make the films and coatings by
casting technique was polyvinyl alcohol (PVOH) mixed with different
proteins, gelatin and sodium caseinate and their hydrolysed versions
added in different proportions. In this study L. lactis showed higher
resistance to dehydration during film preparation and storage than L.
sakei. PVOH films mixed with hydrolysed gelatin and hydrolysed casein
provided protection to lactic acid bacteria during drying and were
shown to have a greater antilisteria effectiveness. Finally, the proportion
of hydrolysed casein was varied, obtaining a better response of the films
not only from an antimicrobial point of view, but also from the
physicochemical properties of the films, the higher the proportion of
HCas.
To develop an antilisteria active packaging, the matrices were
adapted to be applied as a coating on polylactic acid (PLA) with the objective of developing antilisteria active bags for cream of mushroom
soup and as separator liner for cooked ham slices. The coatings showed
similar effectiveness to that obtained with in vitro films. However, their
effectiveness decreased slightly when applied to mushroom soup and
cooked ham due to the complexity of the food matrices used, but being
a good tool to, together with other preservation strategies, ensure food
wholesomeness. Sensory tests were carried out with consumers and a
good acceptance of both products was obtained. However, an
alteration of taste due to the generation of lactic acid was detected in
the mushroom soup that could be corrected by means of acidity
correctors without modifying the antimicrobial effectiveness.
Finally, life cycle analysis of conventional and active packaging
for pastry cream was studied. In any case, despite the limitations
regarding the waste product estimation, shelf-life extension through
packaging innovation could significantly reduce the environmental
impacts of the entire food packaging system.
In the present thesis, the potential use of indigenous yeasts with
antifungal capacity for the control of Penicillium expansum and the
control of the mycotoxin they generate, called patulin, was also
explored. In the present investigation, three new yeast strains isolated
from the surface of apples were selected for their efficacy against P.
expansum. The yeasts were identified as Metschnikowia pulcherrima
being 3 different strains. The ability of these yeasts for patulin
biodegradation was also demonstrated. Then, different studies on the
viability of the yeast and its antifungal effectiveness on different films
made with biopolymers naturally present in apples (pectin, cellulose
ethers, and apple pomace) were carried out. / The authors acknowledge the financial support of the Spanish
Ministry of Economy and Competitiveness (AGL2015-64595-R and RTI2018-093452-B-I00). / Settier Ramírez, L. (2021). Envases activos portadores de microorganismos para la bioconservación de alimentos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175807 / TESIS / Compendio
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/175807 |
| Date | 29 October 2021 |
| Creators | Settier Ramírez, Laura |
| Contributors | Hernandez Muñoz, Maria Pilar, López Carballo, Gracia, Gavara Clemente, Rafael José, Universitat Politècnica de València. Instituto Universitario de Ingeniería de Alimentos para el Desarrollo - Institut Universitari d'Enginyeria d'Aliments per al Desenvolupament, Agencia Estatal de Investigación, Ministerio de Economía y Competitividad |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/RTI2018-093452-B-I00/ES/ANTIMICROBIAL FOOD PACKAGING BASED ON DYNAMIC POLYMERS WHOSE ACTIVITY IS TRIGGERED BY EXTERNAL STIMULI/, info:eu-repo/grantAgreement/MINECO//AGL2015-64595-R/ES/ENVASES PARA ALIMENTOS BASADOS EN MATERIALES ANTIMICROBIANOS AVANZADOS: POLIMEROS DINAMICOS, AUTOHIGIENIZANTES Y \"VIVOS\"/ |
Page generated in 0.0045 seconds