Ana Sanches Silva*

Nuevas tecnologías en envasado activo e

inteligente en el sector alimentario

Badajoz, 19 Febrero 2015

Ana Sanches Silva*

D. Costa; T. G. Albuquerque; M. C. Castilho; F. Ramos; A.V. Machado; H. Soares Costa

* [email protected]

Novas Tecnologias em embalagens ativas

e inteligentes no setor alimentar

Badajoz, 19 Fevereiro 2015

• Disminución en el valor nutricional de los alimentos debido a la destrucción de los ácidos grasos esenciales, proteínas y vitaminas liposolubles

• Disminución del contenido energético

• Producción de malos sabores y olores

• Los cambios de color (degradación de pigmentos) que son importantes en la decisión de los consumidores

La oxidación limita la vida útil de los alimentos

Ana Sanches Silva| Badajoz, 19 Febrero 2015

La industria alimentaria está constantemente buscando nuevos

métodos para reducir los efectos de la oxidación

Envases activos

Vacío o MAP

Adición directa de AOs


Antioxidantes sintéticos

Muy utilizados por la industria alimentaria, aunque asociados con

posibles efectos secundarios

e.j. BHT, BHA, TBHQ

Antioxidantes naturales

Preferibles a los sintéticos debido a considerarse como "seguros"

e.j. vitamina E, selenio, β-caroteno

- Reaccionan con los radicales libres, que tienen el potencial de dañar el ADN celular; - Se han asociado con la prevención de enfermedades, que van desde el cáncer a la enfermedad de Alzheimer; - Están presentes en frutas y verduras frescas (las que tienen colores distintivos y brillantes , son ricas en antioxidantes), así como granos enteros .


Entorno

Gases (CO2, O2)

Olores extraños

Humedad

Envase

Alimento

Luz y radicaciones

Temperatura

Impactos físicos

Microorganismos

Factores externos: Posibles interacciones

del envase con el

alimento:

Permeabilidad

Sorción

Migración


Envase Activo No migratorio - > basado en la oxidación del hierro, la

oxidación del ácido ascórbico, la oxidación del catecol o catálisis

enzimática

Envase Activo migratorio -> permite la migración controlada de agentes

no volátiles o una emisión de compuestos volátiles para la atmósfera

que rodea el alimento.


Baja cantidad de compuestos

activos

Actividad en la superficie del alimento

Efecto extendido

Simplificación del

procesado industrial


Reglamento (UE)

N° 2023/2006

Reglamento (UE) N° 450/2009

Reglamento (UE) N° 10/2011

Reglamento marco (UE) N° 1935/2004


- Tener una acción en el envase

- Ser liberado a los alimentos para evitar

su oxidación

Los antioxidantes naturales pueden ser utilizados en los

envases para:

Legislación

de los

envases

Legislación

alimentar


α-tocoferol (Wessling et al.,1998)

Ácido cafeico (Arrua et al., 2010)

Quercetina (López-de-DiCastillo, Gómez-

Estaca et al., 2012)

Catequina (Pezo et al., 2008)

Carvacrol (Peltzer et al., 2009)


Ácido

carnosico (Bolumar et al., 2011)

Canela Cinnamomum zeylanicum L.

(Bentayeb et al., 2009)

Orégano Origanum vulgare L.

(Camo et al., 2008)

Menta Mentha spicata L. (Kanatt et al., 2012)

Limoncillo o Hierba Limon

(Lemongrass) Cymbopogon citratus DC.L.

(Ahmad et al., 2012)

Cáscara de granada Punica granatum L.

(Kanatt et al., 2012)


- Optimización de la extracción y caracterización de astaxantina y quitosano a

partir de residuos de camarón;

- Incorporación de estos compuestos en matrices poliméricas para obtener

envases activos;

- Estudios de liberación controlada para determinar la cantidad de compuestos

activos que deben ser incluidos en el envase.

Preparación de envases activos con actividad antioxidante y antimicrobiana

con subproductos de camarón


Hay un interés en los estilos de vida saludables y en alimentos con

beneficios para la salud las especias y hierbas se utilizan para

sustituir los azúcares, sal y aditivos artificiales.

Las bases de datos de composición de alimentos (FCDB)

proporcionan información sobre los componentes de los alimentos,

sin embargo todavía hay falta de información sobre muchas plantas

aromáticas.


Una de las plantas aromáticas con mayor actividad antioxidante (Ibañez et al., 2003; Dumbravă et al., 2012).

Extracto autorizado con aditivo alimentario

Directiva (UE) N 2010/69/EU Directiva (UE) N 2010/67/EU

Fuente:

http://www.newdirectionsaroma

tics.com/rosemary-botanical-

extract-p-1308.html

Fuente:

http://www.buz

zle.com/article

s/rosemary-oil-

extract.html

Fuente:

http://www.newdirectionsaromatics.com/rosemary-

botanical-extract-p-1308.html


http://www.newdirectionsaromatics.com/rosemary-botanical-extract-p-1308.html










http://www.buzzle.com/articles/rosemary-oil-extract.html
















Los 3 compuestos fenólicos principales responsables de la

actividad antioxidante del romero

(Cuvelier et al., 1996; Wellwood et al., 2004; Erkan et al., 2008)

Ácido carnósico Carnosol Ácido rosmarínico


Envase activo biodegradable con extracto

de romero (Rosmarinus officinalis L. ) para mejorar la vida útil

de los alimentos

Desarrollar y evaluar la efectividad de un envase alimentario biodegradable que incorpora extracto de romero con propiedades

antioxidantes


Centro de Estudos de Ciência Animal (CECA), Universidade do Porto,

Porto;

Centro de Estudos Farmacêuticos, Campus das Ciências

da Saúde, Faculdade de Farmácia da Universidade de

Coimbra (FFUC), Coimbra, Portugal;

Unidade de Investigação e Desenvolvimento,

Departamento de Alimentação e Nutrição,

Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo

Jorge, I.P., Lisboa;

PlastEuropa Embalagens, S.A.

IPC – Instituto de Polímeros e Compósitos/I3N, Departamento de

Engenharia de Polímeros, Universidade do Minho (UM), Guimarães,

Portugal;


Rose4Pack Rose4Pack

Tarefa 2. Determinação da actividade antioxidante

Task 2. Determination

of the antioxidant activity of

rosemary extracts (RE)

Task 3. Optimization and

validation of a method to

determine antioxidants

compounds of extracts (RE)

Incorporation of the active agents in the packaging materials

Evaluation of the effectiveness of the new

packaging material

Dissemination of results

Characterization of rosemary extracts


Task 4. Optimization of

the process conditions

Task 5.

Elaboration of the prototype and

evluation of the mechanical

properties of the new packaging material


Task 6. Study of the

migration of the natural antioxidants

from the new packaging to the

foodstuffs

Task 7. Evaluation of

the oxidation status of foodstuffs

packed with the active packaging

Coordination and steering committee






Fuente:

http://www.gardeningknowhow.com/edible/herbs/m

arjoram/tips-for-growing-marjoram.htm

Fuente:

http://www.cestadetemperos.com.br/produto/m

anjerona_flocos_100g.html


Origanum majorana L.

Mejorana (Español)

Manjerona (Português)

Marjoram (English)

http://www.gardeningknowhow.com/edible/herbs/marjoram/tips-for-growing-marjoram.htm








http://www.cestadetemperos.com.br/produto/manjerona_flocos_100g.html

http://www.cestadetemperos.com.br/produto/manjerona_flocos_100g.html

Fuente:

http://www.dicasdesaudeonline.com.br/manjericao/

Fuente:

http://www.cestadetemperos.com.br/produto/m

anjericao_desidratado_100g.html


Ocimum basilicum L.

Albahaca (Español)

Manjericão (Português)

Basil (English)

http://www.dicasdesaudeonline.com.br/manjericao/

http://www.cestadetemperos.com.br/produto/manjericao_desidratado_100g.html

http://www.cestadetemperos.com.br/produto/manjericao_desidratado_100g.html

Fuente:

http://www.loja.jardicentro.pt/product_info.php?produ

cts_id=2440

Fuente:

http://www.grupolechef.com.br/produtos_descri

cao.asp?p=2144


Artemisia dracunculus L.

Estragón (Español)

Estragão (Português)

Tarragon (English)

http://www.loja.jardicentro.pt/product_info.php?products_id=2440

http://www.loja.jardicentro.pt/product_info.php?products_id=2440

http://www.grupolechef.com.br/produtos_descricao.asp?p=2144

http://www.grupolechef.com.br/produtos_descricao.asp?p=2144

Fuente: http://www.jardineiro.net/plantas/oregano-

origanum-vulgare.html

Fuente:

http://www.comprarespecias.com/el-oregano-

la-especia-de-la-felicidad/


Origanum vulgare L.

Orégano (Español)

Oregão (Português)

Oregano (English)

http://www.jardineiro.net/plantas/oregano-origanum-vulgare.html





http://www.comprarespecias.com/el-oregano-la-especia-de-la-felicidad/














Fuente:

http://gallery.earthmamaangelbaby.com/mentha-

piperita.html

Fuente:

https://www.heavenly-

products.com/cart/index.php?cPath=156_129_

466&osCsid=3cl7v3ukcpinm1rl776qrbe5b0


Mentha piperita L.

Menta (Español)

Hortelã-pimenta (Português)

Peppermint (English)

http://gallery.earthmamaangelbaby.com/mentha-piperita.html



https://www.heavenly-products.com/cart/index.php?cPath=156_129_466&osCsid=3cl7v3ukcpinm1rl776qrbe5b0




Fuente: http://jardimlomar.wordpress.com/a-

horta/aromaticas/alecrim/

Rosmarinus officinallis L.

Romero (Español)

Alecrim (Português)

Rosemary (English)


http://jardimlomar.wordpress.com/a-horta/aromaticas/alecrim/



Chromatographic conditions (Sanches-Silva et al., 2013)

Equipment UPLC® ACQUITY™ with diode array detector

(DAD) (Waters, EUA)

Chromatographic column

ACQUITY UPLC® BEH C18 analytical column (2.1 x 50 mm, 1.7 µm particle size)

Mobile phases (A) ultrapure water

(B) acetonitrile/methanol/dichloromethane (75:20:5, v/v/v)

Elution Gradient grade

Column temperature

20 °C

Flow-rate 0.5 mL/min

Time

(min) A (%) B (%)

0 25 75

11 17 83

13 0 100

17 25 75

22 25 75


Sample + MgCO3+ hexane/ethanol (4:3, v/v)

Without saponification

Stir (30 min, 5600 rpm)

Repeat extraction

Evaporation of organic phase (40 °C)

Filtration (0.22 μm PTFE filter)

UHPLC-DAD analysis

With saponification


Hexane + methanolic KOH (10 %, w/v) , 4 h

Evaporation of organic phase

With saponification

Wash of the organic layer

Dissolution of the residue with organic mobile phase

UHPLC-DAD analysis



Y – Samples with saponification; N – Samples without saponification


• Grindomix (1 min, 10000 rpm) Homogenization

• rosemary + solvent (methanol, hexane/ethanol, acetone, or ethanol);

• compact shaker: 10 min; centrifugation: 5 min, 2057 x g; repeat extraction

Extraction

• DPPH radical inhibition system

• β-carotene bleaching assay Antioxidant activity

evaluation

Total phenolic content

Total flavonoid content



DPPH radical inhibition system

Comparación de solventes

β-carotene-linoleic acid bleaching assay


Total Flavonoid Content

Total Phenolic Content


Comparación de solventes

Ensayo del radical DPPH


w/w Acetonic extract 1

Acetonic extract 2

Acetonic extract 3

Ethanolic extract

LDPE 1% - 1% 1%

PLA 1% - 1% 1%

PCL 0.55% 1% 1% 0.55%

LDPE- Low Density Polyethylene

PLA- Poly(lactic acid)

PCL- Polycaprolactone


w/w Acetonic extract 1

Acetonic extract 2

Acetonic extract 3

Ethanolic extract

LDPE/LDPE 1% - 1% 1%

PLA/PLA 1% - 1% 1%

PCL/PCL 0.55% 1% 1% 0.55%

LDPE- Low Density Polyethylene

PLA- Poly(lactic acid)

PCL- Polycaprolactone




Carne y pescado, con

exclusión de carne

deshidratada y embutidos

secos

Máximo permitido: 150 mg/kg de grasa.

Fuente: http://www.philippinesmeat.com/wholesale-

chicken/

Fuente:

http://www.bbc.co.uk/food/techniques/how_to_cook_salmon

Fuente:

http://www.theoldcountrydeli.com/delicatessen.html

Selección de matrices alimentares


http://www.philippinesmeat.com/wholesale-chicken/



http://www.bbc.co.uk/food/techniques/how_to_cook_salmon

http://www.theoldcountrydeli.com/delicatessen.html

Frutos secos procesados

Máximo permitido: 200 mg/kg de grasa

Fuente: http://br.freepik.com/fotos-

gratis/descascadas-amendoas-

torradas_672009.htm

Fuente: http://www.patagonicom.com/tras-el-veto-de-rusia-

chile-busca-posicionar-sus-frutos-secos/



http://br.freepik.com/fotos-gratis/descascadas-amendoas-torradas_672009.htm







http://www.patagonicom.com/tras-el-veto-de-rusia-chile-busca-posicionar-sus-frutos-secos/





















Panadería fina

Máximo permitido: 200 mg/kg de grasa

Fuente: http://www.germansweets.de/gs-en/products-and-

producers/product-information/fine-bakery.html

Fuente: Portugal:

http://www.siveele.com/solutions/bakery/cakes-

cookies-pies/

Fuente: http://www.siveele.com/solutions/bakery/pancakes-

waffles-muffins/



http://www.germansweets.de/gs-en/products-and-producers/product-information/fine-bakery.html











http://www.siveele.com/solutions/bakery/cakes-cookies-pies/






http://www.siveele.com/solutions/bakery/pancakes-waffles-muffins/





Alimentos a base de cereales,

patatas o almidón

Máximo permitido (suma de carnosol e ácido

carnósico ): 50 mg/kg de grasa

Fuente: http://www.cerealbenefits.com/what-

about-sugar.html

Fuente:

http://clairekcreations.com/2011/06/microw

ave-potato-chips/

Fuente: http://www.gepazebem.org/rubem-

alves-fascinante.html/pipocas



http://www.cerealbenefits.com/what-about-sugar.html





http://clairekcreations.com/2011/06/microwave-potato-chips/











• Antioxidantes Naturales (no relacionados con posibles efectos toxicológicos )

• Envases activos antioxidantes

• Envases biodegradables

Reduce la pérdida de alimentos

(Sostenibilidad)

Reduce el impacto de los envases en el

entorno


• This work was supported by the project PTDC/AGRTEC/3366/2012 with the acronym

Rose4Pack (Biodegradable active packaging with rosemary extract (Rosmarinus officinalis L.)

to improve food shelf-life) and funded by the Foundation for Science and Technology (FCT)

and COMPETE Program (FCOMP-01-0124-FEDER-028015).

• Denise Costa is grateful for the research grant under the project Rose4Pack.

• Tânia Gonçalves Albuquerque is grateful for research grant (BRJ/DAN-2012) funded by

National Institute of Health Dr. Ricardo Jorge, I.P.


Packaging design by Naoto Fukasawa (Japan)


Documents

Ana Sanches Silva*