Una película de un compuesto que incluye lisozima incorporada a una matriz de polímero de quitosano

La presente invención divulga películas antimicrobianas que son especialmente útiles para la protección de productos alimenticios.

ANTECEDENTES

En productos alimenticios sólidos o semisólidos, el crecimiento microbiano tiene lugar principalmente en la superficie. El tratamiento con calor y los conservantes químicos han sido los métodos más comúnmente usados para mantener la sanidad microbiológica y la calidad alimenticia. Las películas de empaquetado con refuerzo antimicrobiano tienen una gran capacidad para asegurar la sanidad microbiológica de las superficies alimenticias por medio de la liberación controlada de sustancias antimicrobianas desde una estructura de película portadora hasta la superficie alimenticia. Adicionalmente, la preocupación del consumidor acerca de los conservantes alimenticios químicos sintéticos ha dado lugar a un interés incrementado en películas protectoras comestibles alternativas, más “amigas del consumidor”.

La lisozima es una enzima lítica, bien estudiada, que se encuentra en muchos sistemas naturales. Es una enzima pequeña y estable con una estructura y secuencia bien estudiadas. El uso de la lisozima en la conservación de alimentos es viable debido a su estabilidad sobre un amplio intervalo de condiciones de pH y de temperatura. Sin embargo, su eficacia antimicrobiana restringida frente a bacterias Gram – negativas ha limitado su aplicación en la industria alimenticia. El quitosano es un conocido bio – polímero formador de película que también muestra actividad antimicrobiana.

La patente estadounidense 6.451.365 divulga una composición antibacteriana que comprende: (a) un primer componente que incluye al menos un compuesto bacterio – estático o bactericida gram positivo seleccionado del grupo consistente de bacteriocinas Iantibióticas, pediocina, y de la clase lacticinas, y enzimas líticas; y (b) un segundo componente que incluye al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente de ácidos de lúpulo y derivados de ácidos de lúpulo.

La patente japonesa JP 08089224 divulga un conservante que comprende una saponina esteroide, con una sustancia antimicrobiana específica, extraída de Yuca.

La patente japonesa JP 11032742 divulga una solución acuosa de quitosano que comprende al menos una clase de surfactante no – iónico aniónico.

La patente japonesa JP 10015042 divulga un compuesto que consiste esencialmente de sal de calcio soluble en agua y quitosano.

Chen et al., en Journal of Food Processing and Preservation 20 (1996) 379-390, divulgan una película antimicrobiana que comprende metilcelulosa mezclada con quitosano y benzoato de sodio o sorbato de potasio.

Continúa existiendo una necesidad de películas con una actividad antimicrobiana reforzada sin que sus propiedades mecánicas se vean significativamente reducidas.

RESUMEN

Un aspecto de esta divulgación contempla una película de compuesto que comprende lisozima incorporada dentro de una matriz de polímero de quitosano. En otro aspecto, se divulga una película que incluye quitosano, y de alrededor de 10 a alrededor de 200 de peso porcentual de lisozima, basada en el peso del quitosano.

También se divulga un método para la fabricación de una película que incluye la disolución o dispersión de quitosano y lisozima en un medio acuoso resultando en una solución o dispersión formadora de película; la aplicación de la solución o dispersión formadora de película a una superficie de sustrato; y conversión de la solución

o dispersión formadora de película en una película.

En una aplicación particularmente útil, la película es un protector antimicrobiano para un producto alimenticio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es un gráfico que representa el modelo de liberación de lisozima desde una matriz de película de compuesto de lisozima-quitosano hasta 0.15 M de un amortiguador de fosfato como una función temporal. N=6; L0 = 0 % de lisozima (con/sin quitosano); L20 = 20 % de lisozima (con/sin quitosano); L60 = 60 % de lisozima (con/sin quitosano); L100 = 100 % de lisozima (con/sin quitosano). El grosor de película fue de 72.6 + 8.2 μm.

Las Figuras 2A y 2B son gráficos que representan los efectos de las películas de compuesto de lisozimaquitosano frente al E. coli en cultivo BHI (2A) y S. faecalis en cultivo MRS (2B). N=6; control = sin película; L0 = 0 % de lisozima (con/sin quitosano); L20 = 20 % de lisozima (con/sin quitosano); L60 = 60 % de lisozima (con/sin quitosano); L100 = 100 % de lisozima (con/sin quitosano).

Las Figuras 3A-3D son micrográficos electrónicos escaneados de la superficie de películas de compuesto de lisozima-quitosano vistos en una ampliación de 1.000X; L0 (3A), L20 (3B), L60 (3C), L100 (3D). L0 = 0 % de lisozima (con/sin quitosano); L20 = 20 % de lisozima (con/sin quitosano); L60 = 60 % de lisozima (con/sin quitosano); L100 = 100 % de lisozima (con/sin quitosano).

Las Figuras 4A – 4D son micrográficos electrónicos escaneados de las secciones transversales de películas de compuesto de lisozima-quitosano vistos en una ampliación de 1.000X; L0 (4A), L20 (4B), L60 (4C), L100 (4D). L0 = 0 % de lisozima (con/sin quitosano); L20 = 20 % de lisozima (con/sin quitosano); L60 = 60 % de lisozima (con/sin quitosano); L100 = 100 % de lisozima (con/sin quitosano).

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Para una comprensión más fácil, se describen infra de forma más detallada los términos empleados en esta memoria:

“Condiciones de temperatura ambiente” significa una temperatura ambiente de entre alrededor de 10º C a alrededor de 40º C, generalmente de entre alrededor de 20º C a alrededor de 25º C, una presión de aproximadamente una atmósfera, y una atmósfera que contiene una cierta cantidad de humedad.

Un “análogo” es una molécula que difiere en su estructura química de un compuesto matriz, por ejemplo un homólogo (difiriendo por un incremento en la estructura química, tal como una diferencia en la longitud de una cadena alcílica), un fragmento molecular, una estructura que difiere en uno o más grupos funcionales, o un cambio en la ionización.

Una “cantidad efectiva antimicrobiana” es una cantidad de un componente antimicrobiano o mezcla de componentes que es suficiente para inhibir el crecimiento de al menos un microbio en una muestra a un grado estadísticamente significativo, preferiblemente por al menos alrededor del 25 %, más preferiblemente por al menos alrededor del 50 %, y más preferiblemente inhibiendo completamente el crecimiento del microbio, comparado con una muestra de control que carezca del componente antimicrobiano.

“Quitosano” (también denominado poli-(1→4)-β-D-glucosamina) es inclusivo de la quitina deacetilada (la quitina es también denominada como β-(1-4)-poli-N-acetil-D-glucosamina) y sales de la misma como se describe más en detalle Infra. Las conchas de los mariscos y crustáceos son una fuente habitual de quitina, de la cual se deriva el quitosano.

“Película” es inclusivo de recubrimientos, y la película puede ser discontinua o sustancialmente continua sobre la superficie del producto alimenticio al que se aplica o sobre el que se forma. Por ejemplo, “película” incluye tanto una película sin compartimentos con la que se puede envolver un producto alimenticio, y un recubrimiento formado sobre el producto alimenticio por medio de rociado, baño, goteo o una técnica similar.

“Inhibición” significa que las películas divulgadas aquí ralentizarán o detendrán el crecimiento o proliferación de ciertos microbios durante un cierto período de tiempo.

“Lisozima” denota una familia de enzimas que catalizan la hidrólisis de ciertos mucopolisacáridos de paredes celulares bacterianas, concretamente los vínculos glicosídicos β (1-4) entre ácido N-acetilmurámico y Nacetilglucosamina, y que causan lisis bacteriana. Las lisozimas que pueden ser usadas aquí incluyen lisozimas que se dan de forma natural, lisozimas sintéticas, y lisozimas recombinantes como se describe en detalle infra.

“Microbio” o “microbiano” se usarán aquí para referirnos a organismos o materia microscópica, incluyendo organismos fúngicos y bacterianos, capaces de infectar a humanos o animales y/o causar deterioro... [Seguir leyendo]

1. Una película de un compuesto que incluye lisozima incorporada a una matriz de polímero de quitosano.

2. La película de la reivindicación 1 en la que todos los componentes de la misma son comestibles y renovables.

3. La película de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en la que el quitosano tiene un grado de deacetilación de al menos de alrededor del 70%.

4. La película de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que el quitosano comprende acetato de quitosano, sorbato de quitosano, propionato de quitosano, lactato de quitosano, glutamato de quitosano, benzoato de quitosano, citrato de quitosano, maleato de quitosano, glicolato de quitosano, acrilato de quitosano, succinato de quitosano, oxalato de quitosano, ascorbato de quitosano, tartarato de quitosano, o mezclas de los mismos.

5. La película de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la lisozima está presente en una cantidad efectiva antimicrobiana.

6. La película de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la misma tiene una permeabilidad al vapor de agua de alrededor de 1 a alrededor de 300 grs. mm/m2 d kPa.

7. La película de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en la que la cantidad de lisozima es suficiente de tal forma que alrededor de 24 horas después de la aplicación de la película a un substrato hasta alrededor del 30 % de la lisozima no ha sido liberada de la película, y después de alrededor de 48 horas hasta alrededor del 20 % de la lisozima no ha sido liberada de la película.

8. La película de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende de alrededor de 10 a alrededor de 200 de porcentaje de peso de lisozima, basado en el peso del quitosano.

9. La película de la reivindicación 8, que comprende de alrededor de 10 a alrededor de 100 de porcentaje de peso de lisozima

10. La película de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo además al menos un componente adicional seleccionado de un plastificador o de un agente de reticulación.

11. La película de la reivindicación 10, comprendiendo al menos un plastificador y al menos un agente de reticulación.

12. La película de la reivindicación 10 ó de la reivindicación 11, en la que el plastificador está presente en una cantidad de alrededor de 1 a alrededor de 50 de porcentaje de peso, basado en el peso del quitosano.

13. Un método para fabricar una película, que comprende: La disolución o la dispersión de quitosano y lisozima en un medio acuoso resultando en una solución o dispersión formadora de película; La aplicación de la solución o dispersión formadora de película a la superficie de un substrato; y La conversión de la solución o dispersión formadora de película en una película.

14. El método de la reivindicación 13, en el que el quitosano se disuelve en un ácido orgánico acuoso.

15. El método de la reivindicación 14, en el que el ácido orgánico acuoso se selecciona de entre ácido acético, ácido sórbico, ácido propiónico, ácido láctico, ácido glutámico, ácido benzoico, ácido cítrico, ácido maleico, ácido glicólico, ácido acrílico, ácido succínico, ácido oxálico, ácido ascórbico, ácido tartárico o mezclas de los mismos.

16. El método de la reivindicación 14 o de la reivindicación 15, en el que la lisozima se disuelve en agua resultando en una solución de lisozima, y entonces las solución de lisozima se mezcla con la solución de quitosano, o en el que la lisozima se disuelve en el agua resultando en una solución de lisozima, y entonces la solución de lisozima se mezcla con la solución de quitosano, en el que la mezcla de la solución de lisozima y la solución de quitosano tiene lugar bajo condiciones de temperatura ambiente.

17. El método de la reivindicación 16, en el que la solución de lisozima incluye de alrededor de 5 a alrededor de 20 en porcentaje de peso de lisozima.

18. El método de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, en el que la conversión de la solución o dispersión formadora de película en la película tiene lugar por medio del secado.

19. El método de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en el que la superficie del substrato comprende la superficie de un producto alimenticio.

20. El método de la reivindicación 19, en el que la película incluye una cantidad efectiva antimicrobiana de lisozima, y la actividad antimicrobiana de la película dura al menos tres semanas.

21. El método de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 20, comprendiendo además la disolución

o dispersión de al menos otro aditivo en el medio acuoso.

22. El método de cualquier de las reivindicaciones 13 a 21, comprendiendo además la colocación de la película sobre la superficie de un producto alimenticio.

23. El método de las reivindicaciones 19 ó 20, en el que la solución o dispersión formadora de película se aplica a la superficie del producto alimenticio por rociado, pincelado, goteo o bañado.

24. Una película producida por el método de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 23.

5 25. La película de la reivindicación 24, en la que la lisozima está presente en la película en una cantidad efectiva antimicrobiana.

26. Un producto alimenticio que incluye una película antimicrobiana en al menos una parte de una superficie del producto alimenticio, en el que la película antimicrobiana comprende lisozima incoporada en una matriz de polímero de quitosano.

27. El producto alimenticio de la reivindicación 26, en el que la lisozima está presente en la película en una cantidad de alrededor de 10 a alrededor de 200 en porcentaje de peso, basado en el peso del quitosano.

28. El producto alimenticio de la reivindicación 26, en el que la película tiene una permeabilidad al vapor de agua de alrededor de 1 a alrededor de 300 grs. Mm/m2 d kPa.

29. El producto alimenticio de cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, en el que la película es fabricada por un método que comprende: disolución o dispersión de quitosano y lisozima en un medio acuoso que resulta en una solución o dispersión formadora de película; aplicación de la solución o dispersión formadora de película a la superficie de un substrato; y conversión de la solución o dispersión formadora de película en una película.