Development of active edible coatings to improve the microbiological quality and safety of fish and seafood products

Resumo

Las películas y recubrimientos comestibles (PRCs) obtenidos a partir de polisacáridos, proteínas y lípidos se han convertido en una tecnología innovadora y prometedora con el objetivo de mejorar la calidad y seguridad alimentaria PRCs pueden ser usados como portadores de diferentes sustancias antimicrobianas y ser aplicados a pescado y marisco con la finalidad de mejorar su calidad microbiológica y extender su vida útil. El objetivo de este trabajo fue diseñar films y recubrimientos comestibles incorporando diferentes materiales antimicrobianos: extractos supercríticos (SCFEs), aceites esenciales (EOs) y bacterias ácido lácticas (LAB). La actividad antimicrobiana in vitro de los films desarrollados y su uso como una tecnología potencial de conservación para extender la vida útil de pescado y marisco fue evaluada. Con el propósito de seleccionar los agentes antimicrobianos para ser usados en nuestras aplicaciones, cuatro SCFEs y dos EOs fueron evaluados frente a 14 bacterias relacionadas con el deterioro y patogenicidad del pescado y marisco. El extracto de romero y los aceites esenciales de orégano y tomillo mostraron la mayor actividad antimicrobiana, inhibiendo el crecimiento de la mayoría de las bacterias evaluadas. Estos compuestos fueron incorporados a diferentes concentraciones en films de proteína de suero de leche (WPI) y quitosano y su actividad antimicrobiana fue evaluada. Los resultados mostraron que los films activos fueron capaces de inhibir el crecimiento de las diferentes bacterias, siendo esta actividad totalmente relacionada con la concentración de compuesto activo y de la bacteria objetivo. Las mejores formulaciones fueron usadas para evaluar su efectividad sobre el desarrollo microbiano de filetes de atún fresco, filetes de merluza fresca y colas peladas de langostinos. Se prepararon diferentes lotes de productos, envasados en presencia de aire o de atmósfera modificada (MAP) y almacenados en refrigeración durante diferentes periodos de tiempo. En todos los casos el uso de los recubrimientos antimicrobianos retardó el crecimiento microbiano e incrementó la vida útil de los productos tratados. Finalmente, films bioactivos en base a WPI que contenían bacterias ácido lácticas fueron evaluados exitosamente in vitro frente a L. monocytogenes. Los experimentos mostraron que las LAB se mantuvieron viables dentro de los films durante el almacenamiento bajo condiciones de refrigeración. Edible films and coatings (EFCs) made from polysaccharides, proteins and lipids are becoming a new, innovative and promising technology used to improve food quality and safety. EFCs can be used as carriers of different antimicrobials and be applied to fish and seafood products in order to enhance their microbial quality and increase their shelf-life. The objective of this work was to design edible films and coatings incorporated with different antimicrobial materials: supercritical fluid extracts (SCFEs), essential oils (EOs) and lactic acid bacteria (LAB). The in vitro antimicrobial activity of the developed films was tested and their use as potential preservation technology to extend the shelf-life of fish and seafood products was assessed. In order to select the antimicrobial compounds for our application, four SCFEs and two EOs were tested against 14 different strains related with the spoilage and pathogenicity of fish products. Rosemary SCFE and oregano and thyme EO showed the highest antimicrobial activity, inhibiting the growth of most of bacteria tested. These compounds were incorporated at different concentrations into whey protein edible films (WPI) and chitosan and their antimicrobial activity was tested again. Results showed that active films were able to inhibit the growth of the different strains, being this activity totally related with the concentration of SCFE/EO used and the target bacteria tested. The best film formulations were used to evaluate their effectiveness on the microbial growth of fresh tuna steaks, fresh hake fillets and peeled shrimp tails. Different lots of products were prepared, packaged under presence of air or modified atmosphere (MAP) and stored in refrigeration for different periods of time. In all cases the use of antimicrobial edible films retarded the microbial growth and increase significantly their shelf-life. Finally, bioactive films based on WPI containing lactic acid bacteria were successfully tested against L. monocytogenes. The experiments showed that LAB in the films were kept viable during chilled storage.