Development of Antimicrobial Nanopackaging Films for Poultry Industry

نظرا لتفشــي حالات التلــوث الميكروبيولوجي المرتبطــة بمنتجــات الدواجــن مؤخــرا، بالإضافة إلــى زيــادة القلــق بشــأن سـلـامة الأغذية، فقــد أصبــح موضــوع تغليـف المـواد الغذائيـة أكثـر تحديـا. ومـن خـلال صناعـة مزيـج مـن مضـادات الجراثيـم وتكنولوجيـة النانـو مثـل مركبـات النانـو، يمكـن أن يـؤدي هـذا الدمـج إلـى تـآزر المسـتحضرات البلاستيكية الحيويـة ذوات خصائـص ووظائـف متوازنـة ليتـم اسـتخدامها فـي تطبيقـات التغليـف. هـدف هـذا المشـروع إلـى تطويـر عبـوات مضـادة للميكروبـات معتمـدا علـى تقنيـة النانـو لاكتساب الخـواص الحـرارة الميكانيكيـة والحجـز المرجـوة، بالإضافة إلـى النشـاط القـوي المضـاد للميكروبـات ضـد الإشيريكية القولونية والليسترية المستوجدة والسلمونية التيفية الفأرية والعطيفة الصائمية. تضمنـت هـذه الدراسـة علـى تطويـر عبـوات مضـادة للميكروبـات بتقنية النانـو باسـتخدام توليفـة مـن مـواد طبيعيـة مضـادة للميكروبـات (مثـل زيـت القرنفـل والثـوم والقرفـة) و/أو جسـيمات معدنيـة نانويـة (مثـل أكسـيد الزنـك ومسـحوق سـبيكة الفضـة والنحـاس النانونيـة) حيـث تـم ادماجهـا فـي بولـي إيثيليـن منخفـض الكثافة/بولـي لكتيـد مـن خـلال طـرق القـذف بالصهـر والقولبـة بالكبـس والقولبـة بالمذيبـات. وقـد تمـت دراسـة هـذه الأغشية باسـتخدام تقنيـات ميكروسـكوبية عديـدة وحيـود الأشعة السـينية، بينمـا تـم دراسـة الخـواص الحراريـة عـن طريـق مسـعر المسـح التباينـي، كمـا وقـد تـم قيـاس الخـواص الميكانيكيـة بواسـطة الانسياب التذبذبـي ومقاييـس الشـد. علاوة علـى ذلـك تـم تقييـم النشـاط المضـاد للميكروبـات لهـذه الأغشية الرقيقـة علـى كل كائـن دقيـق بطريقـة الانتشار بالأغار والاستزراع السـائل. مخرجـات هـذا المشـروع تعـود بالفائـدة للمسـتهلكين بصـورة مباشـرة مـن خلـال تقديـم تكنولوجيـا التعبئـة المبتكـرة القـادرة علـى المحافظـة علـى سـلامة الأغذية بأعلـى مسـتوياتها وتحسـين صـورة قطـاع أنتـاج الدواجـن المحلـي.

Due to the recent food-borne microbial outbreaks and public concern about food safety, the subject of food packaging has become more challenging. The combination of antimicrobials and nanotechnologies, such as nanocomposites, can synergistically lead to bioplastic formulations with balanced properties and functionalities for their implementation in packaging applications. The aim of this project was to develop nanotechnology-based antimicrobial packaging with the desirable thermomechanical and barrier properties along with a strong antimicrobial activity against Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium, and Campylobacter jejuni. This study involved the development of antimicrobial nanopackaging using a combination of natural antimicrobial agents (e.g. clove, garlic, and cinnamon oil) and/or metal nanoparticles (e.g., zinc oxide, silver-copper alloy nanopowder), which were embedded into linear low density polyethylene (LLDPE) and polylactide (PLA) through melt extrusion/compression molding and solvent casting methods. The morphology of the films was visualized using various microscopic techniques, including X-ray diffraction; thermal properties were investigated using differential scanning calorimetry; and the mechanical properties were measured using tensile and oscillatory rheological measurements. The antibacterial activities of films were evaluated against each microorganism using the agar disc diffusion method and the liquid culture test.The outcome of the project directly benefits the consumers by providing an innovative packaging technology, which can maintain food safety at the highest levels and improve the image of the local poultry industry.