Fabrication of an antimicrobial active packaging and its effect on the growth of Pseudomonas and aerobic mesophilic bacteria in chicken / Elaboración de un envase activo antimicrobiano y su efecto en el desarrollo de Pseudomonas y bacterias aerobias de pollo

ABSTRACT

Background: One of the aims of food packaging is to protect the product from environmental factors that can cause a reduction in quality. Surface growth of microorganism is one of the leading causes of food spoilage. One option is to use antimicrobial packaging to provide an increased margin of safety and quality. Objectives: The aim of this study was evaluate the effect of active packaging with eugenol on growth of Pseudomonas and aerobic mesophilic bacteria in fresh chicken pieces. Methods: Three batches of low-density polyethylene (LDPE) film, containing 0, 9.0 and 7.7, mg g-1 eugenol (control, AAF1 and AAF2, respectively), were extruded in a pilot-plant scale blown-extrusion machine. The films with eugenol lost 42.7% and 36.8% (AAF1 and AAF2, respectively) of eugenol during processing and absorbed UV-visible light at 300-261 nm. The kinetics of eugenol release from the AAF1 into the air at 5°C and 25ºC displayed Fick's behavior, and a diffusion coefficient of 10-8 cm2 s-1 was calculated. Results: Eugenol showed antimicrobial activity on in vitro, using paper discs with 1.74, 0.87 and 0.36 mg eugenol on 108 CFU mL-1 of Pseudomonas fluorescens in Muller-Hinton agar. Chicken thighs were wrapped in the AAF2 film, and the effects on the growth of Pseudomonas and aerobic mesophilic bacteria (AMB) were evaluated after storage for 5 d at 5°C. The AAF2 showed a moderately antimicrobial effect in reducing the growth of Pseudomonas (1.1 x 106 CFU g-1) relative to growth in the control film (6.0 x 106 CFU g-1) (P < 0.05). The film with eugenol was effective in reducing the growth of AMB (9.0 x 105 CFU g-1) relative to growth in the control film (1.7 x 106 CFU g-1) (P < 0.05). Conclusions: Despite the high losses of eugenol during the extrusion of the films, they showed an antimicrobial effect during contact with fresh chicken under commercial conditions. This study shows the potential use of eugenol for application in LDPE antimicrobial packaging film.

RESUMEN

Antecedentes Uno de los principales objetivos del envasado de alimentos es protegerlo de factores que puedan afectar y causar una reducción en la calidad. El desarrollo de microorganismos en la superficie es uno de las causas principales del deterioro de los alimentos. Una opción es el empleo de envases con propiedades antimicrobianas. Objetivos: El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto de un envase antimicrobiano conteniendo eugenol en el desarrollo de Pseudomonas y bacterias mesofílicas aerobias (BMA) en piezas de pollo. Métodos: Tres lotes de película de polietileno de baja densidad (PEBD) conteniendo 0, 9.0 y 7.7 mg g-1 de eugenol (control, AAF1, AAF2, respectivamente) fueron obtenidas por extrusión-soplo utilizando un extrusor a nivel planta piloto. Se calculó la cinética de liberación del eugenol de la AAF1 hacia el aire a 5°C y 25°C. Se evaluó la capacidad antimicrobiana in vitro del eugenol sobre 108 UFC mL-1 de Pseudomona fluorescens utilizando discos de papel conteniendo 1.74, 0.87 y 0.36 mg de eugenol en agar Muller-Hinton. Las piezas de pollo fueron envueltas en la película AAF2 y almacenadas a 5°C evaluando a los 5 días el efecto de la película en el desarrollo de Pseudomonas y en BMA. Resultados: El eugenol mostró actividad antimicrobiana inhibiendo el crecimiento de P. fluorescens. Las películas conteniendo eugenol perdieron durante el proceso de extrusión 42.7% y 36.8% (AAF1 y AAF2 respectivamente) del total añadido mostrando un comportamiento fickiano con un coeficiente de difusión de 10-8 cm2 s-1. Las AAF2 mostraron un efecto moderado en la reducción del desarrollo de Pseudomonas (1.1 x 106 CFU g-1) comparadas con el control (6.0 x 106 CFU g-1) (P < 0.05). Las películas con eugenol (AAF2) fueron efectivas al reducir el desarrollo de las BMA (9.0 x 105 CFU g-1) comparadas con la película control (1.7 x 106 CFU g-1) (P < 0.05). Conclusiones: A pesar de las pérdidas del eugenol durante el proceso de extrusión para la obtención de las películas, estas mostraron un efecto antimicrobiano sobre las piezas de pollo. Por lo tanto, este estudio muestra el uso potencial del eugenol para la aplicación en envases antimicrobianos elaborados a base de PEBD.