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Incorporation of lactic acid as an antimicrobial agent in polyamide food-packaging films

Einlagerung von Milchsäure als antimikrobiellem Wirkstoff in Polyamidfilmen für die Lebensmittelverpackung

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Affiliation
1 Institute of Meat Hygiene, Meat Technology and Food Science, Department for Farm Animals and Veterinary Public Health, University of Veterinary Medicine Vienna, 1210 Vienna , Austria
2 Institute of Veterinary Public Health, Department of Farm Animals and Veterinary Public Health, University of Veterinary Medicine Vienna, 1210 Vienna , Austria (current affiliation);
3 Consumer Bags & Films R&D Centre, Mondi, 2100 Korneuburg , Austria

Prof. Dr. Frans J.M. Smulders
Institute of Meat Hygiene, Meat Technology and
Food Science
Department for Farm Animals and Veterinary Public
Health
University of Veterinary Medicine Vienna
Veterinärplatz 1
A 1210 Vienna
Austria
Frans.smulders@vetmeduni.ac.at

J. Food Safety Food Qual. 2013 , 64(1), 8–14; https://doi.org/10.2376/0003-925X-64-8
Abstract

With a view to develop an effective antimicrobial packaging method for fresh meat, the utility of a commercial bi-axially oriented polyamide film (15 μm thickness) as a carrier for lactic acid was studied. In a first trial, films were immersed in food-grade lactic acid of various concentrations (10, 20, 40, 80 %) for 70 min, and subsequently dried for 24 h at 40 ± 1 °C and 10% RH. The higher the acid concentration, the higher was the weight gain of the finished films (2.8–10.2 %), whereas films which had been immersed in bidistilled water and then dried, lost 2.5 % weight. Acid uptake was confirmed by thermo-gravimetric analysis. To assess the acid release, lactic acid augmented films were immersed in water for 1 h and 24 h. Equilibrium was reached within 1 h. Acid release was 40–50, ca. 60, ca. 80, and 61–67 μg/cm2 for 10, 20, 40 and 80 % acid treatment, respectively. Although acid release was highest in 40 % acid treated films, the 80 % acid treated films had the lowest variation in results and were considered for optimizing dipping and drying treatment. Acid release was highest in films which had received acid treatment for 120 min and had been dried for 24 h. Measuring the thickness of cross sections of acid treated films indicated that the distribution of the acid in the film was homogeneous. Relying on the hygroscopic nature of polyamides to allow uptake of organic acids in the packaging matrix is a promising approach to develop novel antimicrobial packaging options for meat.

Zusammenfassung

Im Hinblick auf die Entwicklung eines antimikrobiellen Verpackungsfilms für frisches Fleisch wurde die Verwendbarkeit eines handelsüblichen biaxial gereckten Polyamidfilms (15 μm Dicke) als Träger für Milchsäure untersucht. In einer ersten Versuchsreihe wurden Filme 70 min. in 10, 20, 40, 80%ige Milchsäure (Lebens - mittelqualität) getaucht und dann 24 h bei 40 ± 1 °C and 10 % RH getrocknet. Mit steigender Säurekonzentration war auch die Massezunahme höher (von 2,8 auf 10,2 %). In aqua bidest. getauchte Filme verloren dagegen 2,5 % Gewicht. Die Säureaufnahme ließ sich auch durch thermogravimetrische Analyse nachvollziehen. Um die Säurefreisetzung zu bestimmen, wurden milchsäurebehandelte Filme 1 h und 24 h in Wasser immergiert. Der Gleichgewichtszustand wurde nach 1 h erreicht. Die Milchsäurefreisetzung betrug 40–50, ca. 60, ca. 80, und 61–67 μg/cm2 für in 10, 20, 40 und 80 % Milchsäure getauchte Filme. Die Milchsäurefreisetzung war zwar aus den in 40%iger Säure getauchten Filmen am höchsten, andererseits wiesen die in 80%iger Säure getauchten Filme die geringsten Schwankungen auf und wurden deshalb für weitere Studien zur Optimierung der Tauch- und Trocknungs zeiten ausgewählt. Dabei ergab eine Kombination aus 120 min Tauchzeit und 24 h Trocknungszeit die besten Ergebnisse. Durch Dickenmessung von Filmquerschnitten konnte gezeigt werden, dass die Säure gleichmäßig im Film eingelagert wurde. Die Einlagerung organischer Säuren in hygroskopische Kunst - stoffe, in diesem Fall Polyamid, kann die Grundlage für neuartige antimikrobielle Verpackungen für frisches Fleisch darstellen.

Keywords
active packaging
lactic acid
polyamide
Schlüsselwörter
aktive Verpackung
Milchsäure
Polyamid
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