Contaminarea cauzată de microorganismele patogene în timpul manipulării post-procesare este una dintre cauzele majore ale deteriorării alimentelor dar și a îmbolnăvirii consumatorilor. Însă, o inovație în privința materialelor descrie imobilizarea covalentă a papainei la LDPE (polietilenă de joasă densitate), HDPE (polietilenă de înaltă densitate), LLDPE (polietilenă liniară de joasă densitate) și PCL (policaprolactamă), prin utilizarea curcuminei ca barieră de protecție. Realizarea aparține cercetătorilor de la Institutul de Microbiologie Aplicată din Berlin și a făcut obiectul unei comunicări științifice susținută în primăvara anului 2019 la o conferință de specialitate din Haga. Agenți antimicrobieni naturali   Alimentele conțin aproape în mod inerent o microfloră cu potențial de deteriorare, fapt care determină ca apariția unor focare de boli transmise din cauza alimentelor contaminate cu agent patogen, să fie un fenomen global. Prin urmare, tehnologiile antimicrobiene de ambalare a alimentelor au devenit mai inovatoare. Contaminarea microbiană a alimentelor are loc mai ales la suprafața lor, din cauza manipulării necorespunzătoare,  după procesare.   Ambalajele active antimicrobiene sunt cele care sunt în contact cu alimentele dar care ajută la prelungirea duratei de valabilitate a acestora prin prevenirea creșterii microbiene. Bacteriocinele, acizii organici, sorbatul de potasiu sau pimaricina prezintă activitate antimicrobiană în materialele de ambalare a alimentelor. Iar imobilizarea substanțelor antimicrobiene pe ambalajul alimentar, mai degrabă, decât acoperirea lui pe suprafața învelișului, reduce cantitatea necesară pentru obținerea efectului antimicrobian, precum și prelungește activitatea benefică.   Dioxidul de titan, oxidul de fier, argintul, aurul și dioxidul de argint sunt exemple de antimicrobiene pe bază de nanoparticule utilizate în aplicațiile de ambalaj alimentar. Însă, acestea sunt toxice și afectează țesuturile din corpul uman. Așadar, utilizarea agenților antimicrobieni naturali, inclusiv enzimele, este foarte solicitată. Peptidele apar ca un nou grup de antibiotice și se raportează la natura lor antimicrobiană. Compușii naturali, inclusiv uleiurile esențiale și alte extracte din plante, au fost testate ca agenți antimicrobieni. Peroxizi, eugenol, nisină, lactoferină, diacetat de sodiu, acid sorbic, sorbat de potasiu, lizozimă, glucoză oxidază, timol, carvacrol, linalool și metilchavicol, sunt cu toții agenți antimicrobieni reprezentativi, despre care s-a descoperit că inhibă creșterea agenților patogeni alimentari.   Dar liziozima își pierde activitatea după imobilizarea pe filmele cu poliamidă și ionomer, ceea ce limitează utilizarea acesteia în ambalaje alimentare. Peroxizii sunt toxici pentru oameni, iar sorbatul de potasiu arată toxicitate pentru animale. Uleiurile esențiale și nisina prezintă o activitate antimicrobiană slabă împotriva bacteriilor Gram negative. Așadar, este nevoie de identificarea compușilor noi din surse naturale, care prezintă activitate și stabilitate ridicată pe o durată lungă de timp. În plus, este necesară identificarea unui reticulant non-toxic, pentru a imobiliza acești compuși pe ambalajul alimentar.   O posibilă soluție: Papaina   Acinetobacter spp. sunt bacili aerobi și gram-negativi încapsulați, care sunt contaminanți găsiți într-o mare varietate de produse, inclusiv în laptele pasteurizat, alimente congelate și carne de pasăre refrigerată. În acest caz, biofilmele joacă un rol important împotriva bolilor infecțioase, inclusiv parodontită, infecții ale fluxului sanguin și infecții ale tractului urinar. Ele sunt rezistente la majoritatea antimicrobienelor utilizate în mod obișnuit și sunt recunoscute ca una dintre cele mai dificile infecții asociate sănătății de controlat și tratat. Cu toate acestea, există foarte puține studii privind prevenirea contaminării acestora în alimentele congelate. La rândul său, staphylococcus aureus este un agent patogen foarte obișnuit care provoacă boli prin producerea de enterotoxine stabile la căldură.   Papaina este o enzimă protează a cisteinei proteine ​​endolitice, cu stabilitate și activitate ridicată în condiții variate de mediu. Prezintă activitate proteolitică față de proteine, peptide cu lanț scurt, esteri de aminoacizi și legături amide. Papaina are un situs activ format din trei reziduuri și anume: Cysteine-25, Histidine-159 și Asparagine-175. Inițial, substratul care conține o legătură peptidică se leagă la locul activ.   Cys-25 este deprotonat de His-159 și atacă carbonul carbonil al lanțului peptidic. His-159 acționează ca un acid general, protonând azotul în legătura peptidică, care servește ca grupul care iese. După alte două etape, carbonilul se reformează pentru a regenera enzima. Asparagina-175 ajută la orientarea inelului imidazolului His-159, pentru a permite deprotonarea Cys-25. Papaina prezintă activități antifungice, antibacteriene, antiinflamatorii și antibiofilme, datorită proprietăților sale proteolitice și elastolitice. Prin urmare, este utilizată în mai multe aplicații, chiar dacă este folosită în principal în industria laptelui, în special în timpul maturării brânzei, pentru dezvoltarea aromelor și a coagulării laptelui, ca digestiv și ca supliment pentru hrana animalelor.  Rapoarte de literatură despre papaină au fost testate împotriva contaminanților alimentari de pe și din ambalaje.   Aplicarea substanțelor antimicrobiene   În industria alimentară, substanțele antimicrobiene sunt utilizate sub formă de spray-uri sau scufundări. Dar, o astfel de aplicare directă are beneficii limitate, deoarece substanța activă este neutralizată la contactul cu alimentul sau se poate difuza rapid de la suprafață, în aliment. Imobilizarea acestor substanțe la suprafața unui polimer ajută la ancorarea lor la material, împiedicând astfel mișcarea lor în alimente și, prin urmare, menținând activitatea și stabilitatea lor pe o perioadă lungă de timp. Imobilizarea covalentă a unei enzime previne agregarea, proteoliza și interacțiunea acesteia cu suprafața hidrofobă. În prezent, există un interes puternic pentru utilizarea de suporturi regenerabile și netoxice pentru imobilizare, pentru a face procesul mai ecofrient.   În acest studiu, s-a raportat imobilizarea papainei la LDPE (polietilenă de joasă densitate), HDPE (polietilenă de înaltă densitate), LLDPE (polietilenă liniară de joasă densitate) și PCL (policaprolactam), folosind curcumina ca legătură încrucișată. Studiul actual este o soluție ecologică durabilă. LDPE este polimerul cel mai des utilizat în filmele comerciale, pungi, spumele de protecție și unele capace și sticle flexibile. Este un material răspândit, folosit la ambalarea zilnică a alimentelor.   Practic, foarte puține cercetări sunt efectuate asupra modificării suprafeței ambalajelor alimentare din polietilenă, pentru a conferi proprietăți antibacteriene. Un studiu descrie utilizarea unei bacteriocine produse de Enterococcus casseliflavus IM 416K1, prinsă într-un înveliș hibrid organic/anorganic, aplicat pe o peliculă LDPE și testat ca înveliș alimentar.   LDPE și LLDPE sunt flexibile, în timp ce HDPE este rigid. Toate cele trei sunt utilizate în ambalaje pentru alimente. LDPE este utilizat pentru fabricarea de folii de captură și de captuseală de carton, în timp ce LLDPE este utilizat pentru film întins. LDPE este mai transparent decât LLDPE și este ideal pentru ambalarea produselor care necesită observare vizuală.   Curcumina, ideală în imobilizarea de tip Fotocrosslinking Fotocrosslinking-ul este un tip de imobilizare care implică utilizarea de lumină UV sau vizibilă și a fost aplicată pe larg în acoperiri metalice de suprafață, aplicații biomedicale, livrare de medicamente și inginerie de țesuturi. Costurile ridicate, precum și natura toxică a reticulantelor utilizate în prezent, restricționează utilizarea acestora în ambalajele alimentare, deoarece vin în contact cu produsele alimentare.   Grupurile reactive fotochimice utilizate frecvent includ aril azide și diazirine care sunt exploofore și toxice. Curcumina este testată ca agent de reticulare în studiul amintit, deoarece este sigură și utilizată pe scară largă, ca agent aromatizant alimentar. Acesta este primul raport în care este studiat pentru potențialul său de fotocrosslinker. Are mai multe grupe funcționale, este un agent antioxidant și antiinflamator binecunoscut și are beneficii medicinale împotriva mai multor boli, inclusiv cancer și diabet.   Chiar dacă reticularea polimerilor cu radiații de mare energie a fost testată pentru multe alte aplicații, utilizarea tehnologiei de fotocrelare, pentru aplicațiile de ambalaje alimentare este minimă. În studiul de față, când curcumina și polimerul sunt tratate UV, ele formează biradicale. Iar papaina se leagă de aceste biradicale în prezența luminii UV, pentru a forma un polimer imobilizat la papaină, cu curcumina ca element de legătură. Deci, soluția tehnologică există.