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FILMES PLÁSTICOS INCORPORADOS
DE AGENTES ANTIMICROBIANO
Léa Mariza de Oliveira
É sabido que uma das funções da
embalagem é preservar ao máximo a qualidade do produto, criando condições que minimizem
alterações químicas, bioquímicas e microbiológicas. Contudo, o conceito tradicional
de que esta função deve ser exercida por meio de uma mínima interação entre
a embalagem e o produto está superado frente às várias tecnologias que vêm sendo desenvolvidas
nas últimas décadas, que têm por princípio justamente uma interação embalagem/produto,
como forma de preservar a qualidade e a segurança do alimento, a exemplo dos absorvedores de oxigênio
ou etileno e os controladores de umidade. Embalagens com estas características são conhecidas como
embalagens ativas, pois além de atuarem como uma barreira a agentes externos, apresentam alguma outra função
desejável. A embalagem ativa procura corrigir deficiências presentes na embalagem convencional. Neste
segmento, nos últimos anos, têm se destacado os desenvolvimentos envolvendo o uso de agentes antimicrobianos
na embalagem.
Na maioria dos alimentos sólidos e semi-sólidos o crescimento microbiano é superficial. A
aplicação de fungicidas em ceras e outros revestimentos comestíveis já são utilizados
em produtos como queijos e frutas.
Os filmes antimicrobianos são divididos em dois grupos. No primeiro, o agente migra para a superfície
do produto, enquanto no segundo eles são efetivos contra o crescimento microbiano superficial, sem a necessidade
de migração para o produto.
Vários compostos naturais e sintéticos têm sido testados, a exemplo de íons metálicos,
ácidos orgânicos, bacteriocinas, isotiocianatos e fungicidas como os benzoatos, sorbatos e imazalil.
De acordo com BRODY, STRUPINSK e KLINE (2001), dentre os agentes antimicrobianos, os de maior potencial parecem
ser aqueles contendo sais de prata, capazes de liberar íons do metal. Íons de cobre também
podem destruir microrganismos, mas são considerados tóxicos quando em contato com alimentos, além
de serem catalisadores de reações de oxidação, podendo, portanto, acelerar, outras
reações de degradação. A prata metálica não libera o íon tão
facilmente como o cobre, mas é considerada segura e relativamente inerte, sendo utilizada como agente antimicrobiano
na indústria farmacêutica e no tratamento de água.
Um dos produtos mais discutidos e estudados é um zeólito (cristais de alumino-silicatos com elementos
da primeira e da segunda família de metais da tabela periódica como sódio, potássio,
magnésio ou cálcio) sintético, no qual uma porção dos íons sódio
é substituída por íons prata. O Ag-zeólito é, então, incorporado ao material
plástico, ocorrendo uma liberação gradual dos íons prata para o alimento. O íon
prata atua sobre uma grande variedade de bactérias, fungos e leveduras, por meio da alteração
de seus metabolismos, mas não demonstrou efetividade sobre esporos de bactérias resistentes ao calor.
Os íons prata podem reagir com alguns constituintes do meio, formando compostos inativos. Sulfatos, sulfetos
de hidrogênio e amino-ácidos sulfurados, presentes em vários alimentos, reagem com o íon
prata, reduzindo sua atividade a temperatura ambiente. Devido ao custo elevado, um filme com 3 a 6m, com 1 a 3%
de Ag-zeólito, costuma ser coextrusado ou laminado a outros substratos. Contudo, quanto maior a concentração,
maior a atividade antimicrobiana.
Estudos demonstraram que a incorporação de 1% de Ag-zeólito em polietileno foi suficiente
para reduzir, na superfície do plástico, a contagem microbiana de 105 a 106 células/mL para
menos de 10 células/mL em 24 horas. O aumento da espessura do filme pode não aumentar a atividade
antimicrobiana, pela dificuldade encontrada para a migração do íon prata para a superfície,
já que sua efetividade depende de um contato direto com o microrganismo. Com elevada resistência térmica,
o Ag-zeólito resiste às temperaturas de extrusão dos filmes plásticos, podendo ser
incorporados, por exemplo, ao polietileno e ao polipropileno. A quantidade de Ag-zeólito incorporada ao
filme e o diâmetro das partículas podem ter efeitos adversos nas propriedades de termossoldagem e
outras propriedades físicas, a exemplo da transparência. Vários materiais incorporados de agentes
antimicrobianos, particularmente Ag-zeólito, estão disponíveis comercialmente, principalmente
no Japão (BRODY, STRUPINSK, KLINE, 2001).
As bacteriocinas são proteínas derivadas de microrganismos que reúnem atividade bacteriostática
e bactericida, atuantes principalmente em ambientes com baixo pH. Por outro lado, são microbiologicamente
específicas e pouco efetivas para carne fresca. A nisina, um destes compostos, foi aprovada para uso em
contato com alimentos no Japão. Estudos comprovaram a eficiência da nisina em combinação
com um agente quelante sobre a Listeria monocytogenes, em alguns tipos de carnes processadas. Os estudos nesta
área são muitos e tendem a potencializar o efeito de antimicrobianos naturais com diferentes compostos.
A comprovação da efetividade das bacteriocinas precisa ainda de maiores estudos (HOTCHKISS,
1995; BRODY, 2001).
Dióxido de cloro (ClO2) é um gás recentemente aprovado como agente antimicrobiano. O efeito
antimicrobiano deste gás sobre bactérias, fungos e vírus é bem conhecido na indústria
de alimentos. O dióxido de cloro tem ação rápida sobre um largo espectro de microrganismos,
não é irritante, é atóxico nas concentrações permitidas, não forma
dioxinas nem trihalometanos (THM). A partir de um composto com cloro, incorporado ao material de embalagem, o gás
é liberado sob determinadas condições ambientais, como por exemplo a umidade. A quantidade
e o período de geração do dióxido de cloro podem ser controlados para destruir uma
ampla gama de microrganismos, incluindo esporos de fungos. Conforme as condições ambientais se tornam
mais favoráveis ao desenvolvimento microbiano a taxa de geração do gás aumenta. O dióxido
de cloro tem ação oxidativa, destruindo vários processos celulares necessários à
vida, não permitindo a seleção de microrganismos resistentes e é efetivo em níveis
baixos (poucos ppm), que não promovem alterações sensoriais no alimento. O dióxido
de cloro tem como vantagem ser um dos poucos agentes antimicrobianos cuja ação não exige um
contato direto entre a embalagem e o alimento WELLINGHOFF (1995) apud BRODY, STRUPINSK e KLINE (2001) demonstrou
que estes filmes podem ser efetivos na destruição de Escheria coli em carne fresca moída.
Contudo, apesar desta eficácia, o gás promove alterações desfavoráveis na coloração
da carne vermelha fresca (BRODY, 2001). Diferentes métodos têm sido desenvolvidos para aplicação
do precursor do dióxido de cloro em filmes plásticos, que não compromete a transparência
do filme, como por exemplo a extrusão diretamente com o polímero ou a aplicação em
etiquetas fixadas internamente na embalagem.
O etanol é um agente esterilizante muito utilizado na área médica e farmacêutica. O
vapor de etanol tem demonstrado eficiência na prevenção da deterioração microbiana
em alimentos com umidade intermediária, como alguns produtos de panificação. Utilizado, em
geral, na forma encapsulada em sachês, o etanol é gradualmente liberado para o espaço-livre
da embalagem, na forma de vapor, durante estocagem e comercialização do produto. A efetividade do
etanol como agente antimicrobiano depende fundamentalmente da atividade de água e do peso de produto, volume
da embalagem e estrutura do material de embalagem. As maiores dificuldades encontradas para ampliação
do uso do produto são sua rápida volatilização e seu odor característico. Uma
empresa japonesa patenteou uma etiqueta adesiva contendo etanol encapsulado, para ser aplicada no interior da embalagem
(BRODY, STRUPINSK, KLINE, 2001).
Os japoneses desenvolveram um filme de polietileno impregnado de alil-isotiocianato (AIT), um composto extraído
de raiz forte, encapsulado em um oligossacarídeo cíclico, o qual inibe a proliferação
de bactérias e fungos na superfície de alimentos. O composto torna-se ativo por meio da umidade do
produto. O efeito antimicrobiano é significativamente aumentado quando o AIT encontra-se na forma gasosa.
A maior limitação deste agente antimicrobiano é o odor intenso, normalmente indesejável
(BRODY, STRUPINSK, KLINE, 2001).
Enzimas com potencial para a produção de toxinas para microrganismos podem ser incorporadas à
superfície interna do material de embalagem, a exemplo da glucose oxidase que forma peróxido de hidrogênio.
Contudo, o residual livre deste composto é questionável sob o ponto de vista toxicológico,
além de reagir com muitos componentes dos alimentos, especialmente lipídeos (BRODY, BUNDY, 1995).
O imazalil, um fungicida, mostrou-se efetivo quando incorporado ao polietileno de baixa densidade (PEBD) para o
acondicionamento de frutas, hortaliças e queijos.
A adição direta ao PEBD de fungicidas ácidos tradicionais, como os ácidos propiônico,
benzóico e sórbico, não se mostrou viável. Como esta incompatibilidade deve-se, provavelmente,
a diferenças de polaridade, o problema vem sendo contornado pelo emprego do ácido na forma de anidrido,
o que reduz sua polaridade. Os anidridos são relativamente estáveis termicamente e estáveis
quando secos. Quando entram em contato com o alimento, a umidade do produto promove a sua hidrólise e o
ácido livre formado migra para a superfície do produto, exercendo então sua função
antifungo (HOTCHKISS, 1995).
SEABROOK e HEYMANN, 1996 (apud BRODY, STRUPINSK, KLINE, 2001) descreveram como a vitamina E incorporada ao plástico
pode controlar a liberação do agente antimicrobiano, impedindo que quantidades prejudiciais do elemento
ativo sejam liberadas.
Outros exemplos de materiais poliméricos que têm uma atividade antimicrobiana inerente, são
as chitosanas, um biopolímero, e as poliamidas, cuja concentração de aminas na superfície
pode ser aumentada por radiação ultravioleta.
Um filme plástico incorporado de agentes antimicrobianos ideal deve ser efetivo em um largo espectro e a
baixas concentrações, não causar alterações nas características sensoriais
do produto, ter um custo compatível e atender à legislação vigente. Os maiores desafios
da tecnologia têm sido a estabilidade térmica, a eficácia a baixas temperaturas e o atendimento
às exigências legais (BRODY, 2001). Por outro lado, quando agentes antimicrobianos são incorporados
ao material de embalagem, as propriedades físicas, as mecânicas e a maquinabilidade dos filmes podem
ser alteradas, o que precisa ser investigado.
De modo geral tem sido observado que o número de agentes antimicrobianos passíveis de uso em materiais
de embalagem não pára de crescer. Contudo, de acordo com COOK (apud BRODY, 2002), enquanto alguns
são ou estão próximos de se tornarem realidade, para muitos a distância entre as pesquisas
e a realidade comercial é grande e para outros faz-se necessário um maior foco da pesquisa na realidade.
Adicionalmente, muitas das pesquisas não têm sido realizadas com sistemas alimentícios reais,
o que gera dúvidas quanto à destruição do componente ativo na extrusão do polímero
e à diluição dos mesmos por componentes do alimento. Desta forma, apesar das inúmeras
pesquisas e dados disponíveis sobre a incorporação de aditivos antimicrobianos em materiais
plásticos, muito ainda precisa ser feito para que este sistema realmente se torne comercial. (“Informativo
CETEA-Ital” )
Referências Bibliográficas
HOTCHKISS, J. H. Safety considerations in active packaging. In: ROONEY, M. L. Active food packaging. London: Blackie
Academic & Professional, 1995. Cap. 11, p. 238 255.
BRODY, A. L. Action in active and intelligent packaging. Food Technology. Chicago, v. 56, n. 2, p. 70 - 71, 2002.
BRODY, A. L. What’s active in active packaging. Food Technology. Chicago, v. 55, n. 9, p. 104 - 106, Sep. 2001.
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