Bioactive Crosslinked Protein-Based Films Reinforced by Nanoparticles

La crescente produzione di rifiuti plastici, stimata in circa 300 milioni di tonnellate all'anno, ha sollevato preoccupazioni ambientali significative. Solo il 7% di questi rifiuti viene riciclato, mentre il restante 93% finisce in discariche e oceani. La necessità di trovare alternative sostenibili alle plastiche convenzionali è diventata cruciale, specialmente per applicazioni di imballaggio alimentare a breve termine. La sintesi di plastiche biodegradabili rappresenta una possibile soluzione. I film edibili, realizzati con fonti rinnovabili, possono contribuire alla riduzione dell'inquinamento. Questi film non solo proteggono gli alimenti, ma possono anche incorporare agenti antimicrobici per migliorare la stabilità microbica. L'uso di film attivi, che rilasciano sostanze antimicrobiche, è un approccio promettente per affrontare la contaminazione microbica degli alimenti. La ricerca si concentra sulla creazione di materiali innovativi che possano sostituire le plastiche tradizionali, contribuendo così a un futuro più sostenibile.

La preparazione dei film edibili è stata realizzata utilizzando il concentrato proteico della veccia amara (Vicia ervilia) come matrice principale. Per migliorare le proprietà meccaniche e le caratteristiche di barriera dei film, sono state integrate nanoparticelle di silice mesoporosa (MSN) e i loro derivati amminati. La caratterizzazione delle nanoparticelle è stata fondamentale per comprendere le loro proprietà fisiche e chimiche. Inoltre, l'aggiunta di transglutaminasi microbica (mTGase) ha permesso la formazione di legami covalenti tra le molecole proteiche, creando una rete proteica più compatta. La preparazione delle soluzioni filmogene e il processo di colata sono stati ottimizzati per garantire la qualità dei film. La caratterizzazione morfologica e fisico-chimica dei film ottenuti ha incluso misurazioni di spessore, analisi termiche e spettroscopia FT-IR, fornendo dati essenziali per valutare le prestazioni dei film in applicazioni reali.

I risultati ottenuti hanno dimostrato che i film edibili rinforzati con nanoparticelle presentano miglioramenti significativi nelle proprietà meccaniche e di barriera. La proprietà antimicrobica dei film è stata testata, rivelando un'efficacia notevole contro diversi patogeni. L'analisi ha evidenziato che l'integrazione di nisin, un noto agente antimicrobico, ha ulteriormente potenziato le capacità di protezione dei film. Le proprietà morfologiche e termiche dei film sono state analizzate attraverso tecniche come SEM e TGA, confermando la stabilità e l'integrità strutturale dei materiali. Questi risultati suggeriscono che i film edibili rinforzati con nanoparticelle non solo possono sostituire le plastiche convenzionali, ma possono anche svolgere un ruolo cruciale nella conservazione degli alimenti, contribuendo a una riduzione dell'impatto ambientale.

La ricerca ha dimostrato che i film edibili a base di proteine, rinforzati con nanoparticelle, rappresentano una valida alternativa alle plastiche tradizionali. L'uso di materiali biodegradabili e la capacità di incorporare agenti antimicrobici offrono soluzioni innovative per il settore alimentare. La sostenibilità ambientale è un obiettivo chiave, e l'adozione di questi materiali potrebbe ridurre significativamente la dipendenza dalle plastiche petrolifere. Le applicazioni pratiche di questi film includono imballaggi alimentari attivi, che non solo preservano la freschezza degli alimenti, ma contribuiscono anche a una maggiore sicurezza alimentare. La continua ricerca in questo campo è essenziale per sviluppare ulteriormente queste tecnologie e promuovere un futuro più sostenibile.