embalagens ativas e inteligentes
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Embalagens ativas e inteligentes
Prof. Renato Souza Cruz - UEFS Profa. Geany Peruch Camilloto - UFV
Mercado de alimentos Mercado competitivo;
Demanda por produtos mais prximos ao natural; Preocupao com segurana alimentar; Bioterrorismo.
Embalagens ativas: capazes de interagir intencionalmente com o alimento visando melhorar alguma caracterstica.
Embalagens inteligentes: capazes de sentir o ambiente e, muitas vezes, comunicar-se com o consumidor.
Embalagens ativas Absorvedores de oxignio Absorvedores de umidade Absorvedores de etileno Filmes e sachs antimicrobianos
Embalagens inteligentes Indicador tempo-temperatura Indicadores de microrganismos e toxinas Indicadores do frescor do alimento Indicadores de danos fsicos
Absorvedores ou liberadores Filmes permeabilidade de aroma... seletiva...
Embalagens ativas
Embalagens ativas Manuteno da qualidade e segurana de alimentos;
Demanda por produtos saudveis, sensorialmente agradveis e seguros; Filmes, sachs e revestimentos comestveis; EUA, Japo e Austrlia: aplicao com sucesso.
Princpios de atuao(A) Liberao; (B) Absoro; (C) Imobilizao.
Alimento
Alimento
Alimento
(A)
(B)
(C)
Tipos de embalagens ativas Absorvedores de oxignio; Absorvedores de etileno; Absorvedores de odores e sabores; Absorvedores de umidade; Emissores e absorvedores de dixido de carbono; Embalagens antimicrobianas; Embalagens antioxidantes; Embalagens aromticas.
Absorvedores de oxignioPerda de nutrientes
Descolorao
Deteriorao microbiana
Rancidez
Alteraes sensoriais
Absorvedores de oxignio Remover o oxignio;
Sachs
Ferro (Umidade ou catalisadores)
No metlicos (cido ascsbico, catecol)
Absorvedor de oxignioQueijo Ralado e Fatiado
Absorvedor de oxignioCouve Minimamente Processada
Absorvedor de oxignioMassa Fresca
Fungos filamentosos e leveduras6
25C
Log UFC/g
4
2
0 0 10 Tempo (dias) 30 45
6
10C
Mximo tolerado 104 UFC.g-1
Log UFC/g
4
2
0 0 10 30 Tempo (dias) 45
Absorvedor;
Vcuo;
Conservante qumico.
Absorvedores de etilenoQuandidade de CO2 emitida Produo de etileno Processo bioqumico Acelera a taxa de respirao
Amadurecimento e amolecimento de frutas, flores, legumes e hortalias Impacto na qualidade e vida de prateleira durante a estocagem e distribuio
Absorvedores de etileno Sach de permanganato de potssio (KMnO4)3 CH2CH2 + 2 KMnO4 + H2O 3 CH3CHO + 2 KMnO4 + H2O 3CH3COOH + 8 KMnO4 2 MnO2 + 3 CH3CHO + 2 KOH 3CH3COOH + 2 MnO2 + 2 KOH (1) (2) (3)
6 CO2 + 8 MnO2 + 8 KOH + 2 H2O
Combinando as Equaes (1) e (3), temos: 3 CH2CH2 + 12 KMnO4 12 MnO2 + 12 KOH + 6 CO2
Absorvedores de etilenoAbsoro de etileno pelo produto Always Fresh na qualidade ps-colheita do mamo papaya 'Golden (FONTES e GUARIENTE, 2007)
Estgio de Maturao I
Estgio de Maturao II
Absorvedores de etileno Outras tecnologias
Sachs:
carbono
ativado
e
um
metal
catalisador
Filmes: minerais como betonita e zelita
Filmes com elevada permeabilidade a gases
Absorvedores de odores e sabores Indesejvel: adsoro de aroma desejvel;
Desejvel: adsoro de compostos volteis desagradveis;
No interrompem o processo gerador de odores e aromas desagradveis.
Absorvedores de odores e sabores Removedores de odores: eliminar constituintes resultantes da deteriorao; - Indicao da deteriorao do alimentos;- Rejeio do produto.
Removedores de aromas- Gosto amargo Carvo ativado; zelitas e lignina.
Absorvedores de odores e sabores Soares e Hotchkiss (1998) - Filme imobilizado com a enzima naringinase - Remoo de naringina:gosto amargo em suco de grapefruit Rooney (1995): Peixes - Remoo de aminas: hidrlise da protena; - Remoo de aldedos: oxidao de lipdeos.
Absorvedores de umidade- Reaes qumicas gua Deteriorao -Crescimento microbiano - Caractersticas sensoriais Condensao Slica gel: 35% Zelitas: 24% (Brody et al, 2001) Sachs, filmes extrusados e moldados
Absorvedor de umidade
Inibio da microbiota no exsudado de frangoL o g U F C /g d o sa ch 4 3 2 1 0 0 24 Tempo (horas) 48 72
SEM SACH COM SACH
psicrotrficos6 Log UFC/g do sach 5 4 3 2 1 0 0 24 Tempo (horas) 48 72
mesfilos
Emissores e absorvedores de CO2 CO2: efeito antimicrobiano direto Aumento da fase lag e no tempo de gerao Efeito inibitrio diferente entre os micro-organismos Pode inibir ou estimular o crescimento de micro-organismo em baixas concentraes Alguns patgenos no so afetados com nveis inferiores a 50%. (Coma, 2008)
Emissores e absorvedores de CO2 Sachs Sozinhos ou em combinao com absorvedor de O2: vcuo parcial Bicarbonato de sdio + cido ctrico + condies midas = dixido de carbono
Emissores e absorvedores de CO2 CO2: sua presena pode estar relacionada a alteraes em alimentos Formado devido s reaes de deteriorao Hidrxido de clcio + CO2 carbonato de clcio + H2O
Remoo irrevescvel: indesejvel Alternativas: Carvo ativado e zelitas
Embalagens antimicrobianos Superfcie; Aumento da vida de prateleira; Quantidade de aditivo no alimento; Modo de atuao.
Embalagens antimicrobianos
O2
H2 0
Microbiolgica
Embalagens antimicrobianosImobilizao do antimicrobiano
Alimento
AlimentoAlimento
(A)
(B)
(C)
(A) Filme; (B) revestimento e (C) Sach
Embalagens antimicrobianosAgentes antimicrobianos embalagens ativas:cidos orgnicos (srbico, propinico) Nisina Lisozima Natamicina Quitosana
de
uso
comum
em
leos essenciais Alil-isotiocianato EDTA Prata Triclosan
Aprovao prvia: ANVISA, FDA, EPA.
Embalagens antimicrobianosA eficincia das embalagens ativas est condicionada a vrios fatores: - tipo de polmero- mtodo de preparo do filme - temperatura - mtodo de preparo de filmes ativos - natureza qumica do agente incorporado - pH do sistema -condies de transporte e estocagem - tipo de antimicrobianoDawson et al. (2003); Cha et al. (2004)
Filme antimicrobiano - Fungos
Filme antimicrobiano S. aureus
Filme antimicrobiano - Leveduras
Filme antimicrobiano em salsicha
Filme antimicrobiano em pes
Filme antimicrobiano em queijo
Filme antimicrobiano em queijo
controle
Coberto
Filme antimicrobiano: Massa de pastel
Incorporao de agente antimicrobianoCaixa Ativa
Pinta pequena
Podrido mole
Pseudomonas syringae pv. tomato
Erwinia carotovora subsp. carotovora
Escherichia coli
Staphylococcus aureus
Sachs antimicrobianos Resina de alta absoro;
Antimicrobiano voltil;
Embalagem (alta barreira a gases).
Sach antimicrobiano in vitroListeria innocua
Crescimento do fungo A. flavus 15 dias aps inoculao
Tratamento Controle (conc A)
Tratamento Controle e sach (conc A/2)
Tratamento Controle e sach (conc A/5)
Teor de aflatoxina em amendoim
120 Aflatoxinas totais (g.kg-1) 100 80 60 40 20 0 0 14 Tempo (dias) 28
Controle
T4
T5
Sach antimicrobiano em queijo Cottage
6 5 4 3 2 1 0 0 7 14 21 28 35-1
Log CFU.g
Time (days)
Sach antimicrobiano: queijo Cottage
Sach antimicrobiano: queijo Mussarela fatiado8,00 7,00 6,00-1 Log UFC.g
5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 3 6 9 12 15 Tempo (dias )
8,00 7,00 6,00-1 Log UFC.g
5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 3 6 9 12 15
Fungos filamentosos e leveduras
Tempo (dias)
Staphylococcus sp.
Revestimento comestvel antimicrobiano cenoura MPControle Revestimento
10C/14 dias
Revestimento antimicrobiano cenoura MP4,0E+04
UFC/mL
3,0E+04 2,0E+04 1,0E+04 0,0E+00 0 5 10 15 20
Fungos filamentosos e leveduras
controle revestimento
TEMPO (DIAS)
4,0E+05
UFC/mL
3,0E+05 2,0E+05 1,0E+05 0,0E+00 0 5 10 15 20
Psicrotrficos
TEMPO (DIA)
Embalagens antioxidantes
Oxignio OxidaoPropriedades nutricionais, cor e sabor
Vida de prateleira
Embalagens antioxidantesEstabilidade oxidativa: - Estrutura dos lipdeos - Presena de antioxidantes (remoo ou inativao dos radicais livres) - Sintticos - Naturais
Filmes e revestimentos antiescurecimentoSF 0% 2.5% CIS 5% CIS 10% CIS
Tempo 2 dias
Tempo 4 dias
Tempo 6 dias
Tempo 8 dias
Embalagens aromticos Sachs ou filmes Conferir aroma ao produto; Maior aceitao; No altera a linha de produo;
Filme e sach aromtico para leite Leite: baixo consumo (Brasil);
Importncia nutricional;
Fortes concorrentes.
Leite
aromatizado
Potencial de aplicao (revestimento).
Aceitao Sensorial: SABOR Amostras diferiram entre si (p0,05).
Controle
5,44
Aromatizado
6,48
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ricota aromatizada
Anlise sensorial: mapa de prefernciaSegundo componente Principal (32,25%)1 01.2
7
Segundo Componente Principal (32,25%)
0.9
4
0.6 0.3
1 -9 -6 -3 -2 0 3 6 9
0 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 -0.3 -0.6 0 0.3 0.6 0.9 1.2
-5
-8
-0.9 -1.2
-11
controle
azeite limo
pizza
bacon
Primeiro Componente Principal (39,67%)
Consumidor
Primeiro componente Principal (39,67%)
trs grupos distintos: * ricota aromatizada de sabor pizza e de sabor bacon * ricota amostra aromatizada de sabor azeite e limo * amostras controle sem aroma.
Filmes aromticos e antimicrobianos: massa de pastel
Filmes aromticos e antimicrobianos: pesFilme sem aromatizante/antimicrobiano
Filme com aromatizante/antimicrobiano
Temperatura ambiente/ 15 dias
Imobilizao de enzimas Hidrlise de lactose120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 Tempo (horas) 60 70
% Hidrolise
Filme 0,1 mL Filme 1 mL Filme 1,5 mL
% de Hidrlise a 7C dos filmes produzidos com 0,1; 1,0 e 1,5mL de lactase
Embalagens Inteligentes
Embalagens Inteligentes- Conservao e convenincia - Melhorar a qualidade do produto - Aumentar a segurana dos alimentos - Diminuir o nmero de reclamaes dos consumidores e varejistas
Embalagens InteligentesPrincpios de atuao: Embalagens inteligentes simples Embalagens inteligentes de resposta ou interativas
Indicadores externos Indicadores internos Indicadores de informaes
Tipos de embalagens inteligentes Embalagem, etiqueta, rtulo Principais tipos:
Facilitadoras
Carreadoras de dados
Indicadoras (sensores)
Embalagens facilitadorasEstilo de vida (moderno)
Embalagens facilitadorasFalar?
Embalagens facilitadoras
Embalagens facilitadoras
32 variantes!
Embalagens facilitadoras
gua - CaO T 40C em 3 minutos (US$ 1,71/lata)
Embalagens facilitadoras
Auto-resfriamento em 60 minutos: 5 C por 12 horas!
Embalagens facilitadoras
Embalagens facilitadoras
Embalagens facilitadoras
Embalagens facilitadoras
Embalagens carreadoras de dados Cdigo de barras: 1970POPULAR;
Poucas informaes (Identificao do fabricante e do produto) : Controle de estoque; Reduced Space Symbology (RSS): mais dados
74 caracteres (data de envase, n lote, contedo embalado)
Embalagens carreadoras de dados Cdigo de barras: PDF 417: informaes nutricionais, instrues para preparo... (1,1 KB)
Associao com sensores!!!
Embalagens carreadoras de dados Cdigo de barras: Problemas Capacidade de armazenar dados Requer contato visual com a leitora
Embalagens carreadoras de dados Radio frequency Identification (RFID): Segunda Guerra Mundial (avies); Identificao automtica e rastreabilidade do produto; No requer contato visual (ondas de rdio);
Embalagens carreadoras de dados RFID: Rapidez na leitura; Maior capacidade de armazenar informaes (1 MB); Temperatura de estocagem, (Associao com sensores!) umidade relativa...
Embalagens carreadoras de dados RFID: BarreirasCustos do chip Normas globais no definidas Oferta de tecnologia Interao com outros sistemas Aceitao dos consumidores
Mercado para RFID (em milhes) Fonte: ARC Advisory Group (2004)
Pagamento do pedgio acionado Depsitos atualizam estoque Prateleiras inteligentes
Etiquetas Autocaixa Chave RFID Assistente de compras (acelera a sada) Leitor na porta do supermercado
Passaporte (EUA)
Fonte: Conseptia Consulting
Embalagens indicadorasA data de validade de um alimento totalmente confivel ???Estimativas Adequao em todos os pontos da cadeia
Embalagem e alimento !
Embalagens indicadorasSensor: aparelho utilizado para detectar, localizar ou quantificar energia ou matria, gerando um sinal de deteco ou medindo uma propriedade fsica ou qumica de resposta (KRESS-ROGERS, 1998).
Receptor
Receptor
Sinal
Embalagens indicadoras Sensor tempo-temperatura: Binmio tempo-temperatura: deteriorao qumica e microbiolgica;
Embalagens indicadoras Sensor tempo-temperatura: Alimentos congelados e refrigerados!!! Baseado em reaes qumicas ou associados com cdigo de barras ou RFID.
Planilha de dados!
Embalagens indicadoras
Embalagens indicadoras Sensor de gases: Respirao de vegetais, deteriorao por microrganismos, difuso de gs pela embalagem... O2 est envolvido em deteriorao de alimentos; vrios processos de
Indicadores de O2: mais comuns; Indicadores de etileno (frescor).
Embalagens indicadoras
Embalagens indicadoras Sensor de umidade: gua: deteriorao, perda de caractersticas sensoriais.
Embalagens indicadoras Sensor de pH: Laboratrios de qumica Ao de microrganismos Leite: ao de BAL (azul Carne: aminas (verde verde) azul)YAM et al., 2005
Deteriorao ( pH)
Embalagens indicadoras Sensor de frescor: Amnia Cdigo de barras
Embalagens indicadoras Sensor de frescor: Leite longa vida Fita metlica Caixa: campo magntico
Embalagens indicadoras Biosensores:Aparelho ou equipamento que combina o reconhecimento de uma molcula biolgica e a produo imediata de um sinal.
Enzima, anticorpo, antgeno hormnio, microrganismo, cido nuclico...
Eletroqumicos, acsticos, ticos (mudana de cor)...
Embalagens indicadoras Biosensores: Nariz, lngua, antgeno-anticorpo ... Monitor do nvel de glicose em sangue.
Embalagens indicadoras Biosensores: Propriedades de um bom biosensor: Preciso; Sensibilidade; Especificidade; Confiabilidade; Simplicidade; Baixo custo.
Embalagens indicadoras Biosensores: Alimentos: patgenos, metais pesados ... VNC, toxinas,
Deteco rpida, precisaFood Book
Alternativa: embalagens inteligentes!
Embalagens indicadoras Biosensores: Polidiacetileno (PDA)
Fcil deteco, conveniente (tradutor)
Resposta: interao
Embalagens indicadoras Biosensores: OKADA et al. (1997): PDA + cido silico (vrus Influenza).cido silico
PDA
Embalagens indicadoras Biosensores: MA et al. (2002): Escherichia coli: infeces PDA + manose
Embalagens indicadoras Biosensores: Su et al. (2005): E. coli Pili
Embalagens indicadoras Biosensores: GUO et al. (2007): Protenas de trigo PDA + carboidrato Alrgenos ??
Embalagens indicadoras Biosensores: Food Sentinel System reao antgeno-anticorpo; E. coli, Salmonella, monocytogenes; (USA):
L.
Sistema integrado com cdigo de barras.
Embalagens indicadoras Biosensores: Toxin GuardTM (Canad): reao antgeno-anticorpo; Microrganismos, pesticidas, OGMs; Agentes cromforos ou fluorescentes; Sucia (indstria de laticnios).
Consideraes Finais Os consumidores modernos exigem produtos mais prximos ao natural; Existem muitas tecnologias que podem ser aplicadas para minimizar os riscos aos consumidores e atender s suas exigncias; As embalagens ativas e as inteligentes tm grande potencial de aplicao no mercado moderno; Nos prximos anos haver uma revoluo na rea das embalagens (dinmicas, comunicativas ...).
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