zastosowanie kwasu propionowego do plazmowej modyfikacji

ZASTOSOWANIE KWASU PROPIONOWEGO DO
PLAZMOWEJ MODYFIKACJI TWORZYW ORGANICZNYCH
Agata Bekier
Kierująca pracą: dr inż. Zenobia Rżanek-Boroch
Wstęp.
Kwas propionowy jest stosowany w przemyśle spożywczym jako środek do
konserwacji żywności o symbolu E280. Główne rodzaje produktów w których znajduje on
zastosowanie to pieczywo, słodkie bułki z nadzieniem, sery oraz produkty mięsne [1].
Kwas propionowy wykazuje działanie przeciwdrobnoustrojowe w stosunku do grzybów,
pleśni oraz różnych gatunków bakterii [2-4]
Proces nanoszenia powłok przy użyciu kwasu propionowego prowadzony był
w wyładowaniu DBD (dielectric barrier discharge) metodą PE-CVD (plasma enhanced
chemical vapour deposition) pod ciśnieniem atmosferycznym.
Celem badań było uzyskanie powłok o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych,
metodą plazmowej modyfikacji powierzchni folii poliamidowo-polietylenowej kwasem
propionowym.
Folia z powłoką przeciwdrobnoustrojową może być użyta jako opakowanie tzw.
„aktywne” [5-6]. Ich działanie polega na zahamowaniu lub opóźnianiu wzrostu
mikroorganizmów w zapakowanej żywności. Przedłużają one okres trwałości, gwarantują
lub znacząco polepszają bezpieczeństwo mikrobiologiczne i/lub sensoryczne żywności
Wyniki i dyskusja.
W pierwszej części doświadczenia folię podtrawiono plazmą argonową,
a następnie osadzano na niej kwas propionowy o różnych temperaturach.
W drugiej części doświadczeń jako prekursor powłok użyto tetraetokysilan (TEOS)
tworzący na powierzchni folii cienką warstwę krzemionki, która miała polepszyć adsorpcję
kwasu, następnie na tak przygotowane podłoże nakładano kwas propionowy.
Zmodyfikowane folie poddano badaniom: kąta zwilżania, określono topografię
powierzchni, zmierzono grubość naniesionych warstw oraz wykonano badania
bakteriologiczne na szczepach bakterii Bacillus subtilis, Bacillus cereus Staphylococcus
aureus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli oraz grzybów Candida albicans. Ponadto
wykonano posiewy dla zawiesin zawierających Bacillus subtilis i Candida albicans w celu
określenia liczby wyhodowanych kolonii.
Modyfikacja kwasem propionowym powoduje zwiększenie hydrofilowości folii.
Grubości warstw naniesionych z kwasu propionowego przyjmowały wartości:
471,8nm± 38,8nm oraz 501,9nm± 25,1nm
Grubości warstw naniesionych z krzemionki i kwasu propionowego przyjmowały
wartości: 920,0nm± 70,0nm, 940,0nm± 85,0nm, 1012,0nm± 99,0nm
Badania bakteriologiczne wykazały, że modyfikowane folie wykazują działanie
inhibitujące w stosunku do bakterii Bacillus subtilis. Nie stwierdzono zahamowania
rozwoju pozostałych mikroorganizmów. Najlepsze rezultaty osiągnięto dla folii z warstwą
krzemionki na którą naniesiono kwas propionowy o T=25oC
Wnioski.
 W wyniku plazmowego osadzenia kwasu propionowego uzyskuje się powłoki
o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych.
 Najlepsze właściwości inhibitujące ok.57% w stosunku do bakterii Bacillus subtilis
wykazuje powłoka uzyskana przez naniesienie (przez 10min), kwasu
propionowego o temperaturze 60oC na podłoże plazmowo modyfikowane w Ar
oraz 59% dla kwasu propionowego naniesionego o temperaturze 25oC na podłoże
z krzemionki osadzonej również plazmowo z mieszaniny (Ar + TEOS)
 Osadzanie kwasu propionowego na krzemionce pozwala, w niższej temperaturze
i krótszym czasie prowadzenia procesu, uzyskać powłoki charakteryzujące się
dobrymi właściwościami przeciwdrobnoustrojowymi.
 Nie zauważono korelacji między strukturą powierzchni, kątem zwilżania
a właściwościami przeciwdrobnoustrojowymi powłok.
 Grubość warstw osadzanych na folii rośnie z czasem osadzania.
Literatura.
[1] J. Smith, L. Hong-Shum, Food Additives Data Book , Blackwell Science, 2003, 56.
[2] M. F. A. Silveira, N. F. F. Soares, R. M. Geraldine, N. J. Andrade, Active film
incorporated with sorbic acid on pastry dough conservation, Food Control 18, 2007,1063.
[3] N. Soares, D. Rutishauser, N. Melo, R.Cruz, N.Andrade, Inhibition of Microbal Growth
in Bread Through Active Packaging Packaging Technology and Science 15, 2002,129-132.
[4] S. Quintavalla, L. Vicini, Antimicrobial food packaging in meat industry, Meat Science
62, 2002, 373.
[5] J. Han, Antimicrobial food packaging Food Technology, 53(3), 2000, 56-65
[6] P. Appendini, J. H. Hotchkiss, Review of antimicrobial food packaging Innovative
Food Science & Emerging Technologies 3, 2002, 113.