Antimikrobiset pinnoitteet juomapakkauksissa

Abstract

Pilaannuttavat sekä ruokamyrkytyksiä ja tarttuvia tauteja aiheuttavat mikrobit ovat yksi elintarviketeollisuuden merkittävimpiä haasteita. Antimikrobiset pinnoitteet voivat tarjota elintarviketeollisuudelle uuden ratkaisuvaihtoehdon niiden haitallisten vaikutusten vähentämiseen, sillä pinnoitteet rajoittavat ja estävät mikrobien kasvua elintarvikkeessa. Tyypillisesti antimikrobisten pinnoitteiden toimintamekanismi perustuu siihen, että muovin seassa pienenä pitoisuutena olevaa antimikrobisesti aktiivista ainetta vapautuu hitaasti elintarvikkeeseen. Esimerkiksi yleisesti antimikrobeina käytettävät metalliset nanopartikkelit vapauttavat elintarvikkeeseen ioneja, jotka voivat rajoittaa mikrobien määrää elintarvikkeessa estämällä mikrobisolujen normaaleja elintoimintoja. Tässä työssä selvitetään, millaiset antimikrobiset pinnoitteet soveltuvat parhaiten appelsiinimehun ja pastöroidun maidon säilyvyyden ja turvallisuuden parantamiseen nestepakkauksessa. Työ on suoritettu kirjallisuusselvityksenä keskittyen pakkausalan tutkimuksiin ja kirjallisuuteen. Tarkasteluun valittiin kymmenen erilaista antimikrobista pinnoitetta, joissa antimikrobeina toimivat hopea, titaanidioksidi, sinkkioksidi, kalsiumoksidi, nisiini ja kitosaani. Kaikissa käsitellyissä tutkimuksissa saatiin lupaavia tuloksia pinnoitteiden kyvystä rajoittaa mikrobien kasvua elintarvikkeessa. Koska antimikrobisten pinnoitteiden toimintamekanismi perustuu vuorovaikutukseen elintarvikkeen kanssa, pinnoitteiden vertailussa oli olennaista selvittää, millaisia vaatimuksia Euroopan Unioni asettaa aktiivisille eli ruuan kanssa vuorovaikutuksessa oleville elintarvikekontaktimateriaaleille. Käsitellyistä antimikrobeista vain sinkkioksidi ja kalsiumoksidi ovat tällä hetkellä hyväksyttyjä elintarvikekontaktimateriaalien raaka-aineita, minkä takia näitä antimikrobeja sisältävät materiaalit todettiin soveltuvimmiksi juomapakkauksiin. Appelsiinimehun pakkaamiseen soveltuvimmaksi pinnoitteeksi todettiin materiaali, jossa matalatiheyksisen polyeteenin (PE-LD) joukkoon on lisätty 0,25 %:n pitoisuus sinkkioksidinanopartikkeleita. Maidon pakkaamiseen parhaiten soveltuvaksi materiaaliksi todettiin 1–2 % kalsiumoksidia sisältävä komposiitti, jonka pohjamateriaalit ovat polyamidi ja lineaarinen matalatiheyksinen polyeteeni (PE-LLD). Työssä havaittiin, että erityisesti metallisia nanopartikkeleita sisältävillä antimikrobisilla pinnoitteilla voidaan parantaa elintarvikkeiden säilyvyyttä ja turvallisuutta pakkauksissa, koska ne vaikuttavat merkittävästi erityyppisten mikrobien määrään elintarvikkeissa. Työssä kuitenkin ilmeni myös riskejä liittyen antimikrobisten pinnoitteiden laajamittaiseen käyttöön. Epävarmuutta aiheuttaa erityisesti antimikrobien monimutkainen vapautumis- eli migraatioprosessi, mikä on altis useille eri ulkoisille tekijöille ja voi tämän takia altistaa ihmisen esimerkiksi nanopartikkeleille. Ennen laajempaa käyttöönottoa tulisi siis varmistua siitä, että migraatioprosessi toimii suunnitellusti vuorovaikutuksessa elintarvikkeen, pakkauksen ja säilytysympäristön kanssa. Lisäksi epävarmuutta aiheuttaa mahdollisuus antimikrobiresistenssin muodostumiseen patogeenisissä mikrobeissa johtuen antimikrobisten pakkausmateriaalien laajemmasta käytöstä. Tarvitaan siis vielä lisätutkimuksia, jotta voidaan varmistua niiden soveltuvuudesta juomapakkauksiin.