Development of Bio-Based Coatings as Flexible Food Packaging Applications

Abstract

The sustainable packaging solutions require the development of materials based on renewable resources and efficient production methods, which are important nowadays. In this study, a multilayer coated flexible polyethylene terephthalate (PET) sheets were produced by Layer-by-Layer (LbL) assembly using chitosan and pectin bio-based materials incorporated with galls extract (GE) as an active agent. These fabricated films were firstly characterized and results of increasing the depositing of chitosan and pectin from 0 to 60 layers indicated that the deposition of biopolymers successfully improve the performance of flexible films. The optimization of the deposition different number of layer on PET (20 – 40 and 60 layers) was carried out by the study of the surface characterization and the shelf-life tests in order to find out surface modification. The coated LbL films were applied on fresh-cut ‘Abate Fetel’ pears and color, microbial, sensory assays were carried out during 7 days of storage at 4 ºC. At the end of storage, in terms of all tests, the LbL treated samples were presented better preserved compared to the control samples (treated base film). In addition, the release of active agents from multilayer films was evaluated using LbL films in contact with food and gradual reduction was observed. This research demonstrates the feasibility of LbL coating, which acts as a carrier of active substances to enhance the quality of fresh-cut products as an active packaging system.

Sürdürülebilir ambalaj alanındaki çözümler, günümüzde önemi giderek artan yenilenebilir kaynaklara bırakmakta ve verimli üretim yöntemlerine dayalı materyallerin geliştirilmesini gerektirmektedir. Bu çalışmada, aktif madde olarak galla ekstraktı (GE) ilave edilerek, kitosan ve pektin biyo-esaslı malzemeler ile katman katman kaplama (LbL) tekniği kullanılarak çok katmanlı esnek polietilen tereftalat (PET) materyali üretilmiştir. Bu yöntemle elde edilen filmler ilk olarak karakterize edilmiştir. Kitosan ve pektinden oluşan katman sayısının giderek artması (0’dan 60’a kadar), yüzeyde biriken biyopolimerlerin esnek filmlerin performansını başarılı bir şekilde geliştirdiğini göstermiştir. Yüzeyde oluşan modifikasyonun anlaşılması amacıyla yüzey karakterizasyonu ve farklı katman sayılarının (20 – 40 ve 60 katman) optimizasyonunu gerçekleştirmek amacıyla raf ömrü deneyleri yapılmıştır. LbL filmler, taze kesilmiş ‘Abate Fetel’ armutları üzerine uygulanmış ve 4 ºC’de 7 gün depolama süresince meyvenin renk, mikrobiyal ve duyusal kalitesindeki değişimi belirlenmiştir. Depolama sonunda, tüm testler açısından, LbL ile muamele edilmiş numunelerin, kontrol numunelerine (orijinal PET ile muamele edilmiş) kıyasla daha iyi korunduğu gözlenmiştir. Ek olarak, çok tabakalı filmlerden aktif maddelerin salınması, raf ömrü çalışmasında gıda ile temas halinde olan LbL filmleri kullanılarak değerlendirilmiş ve aktif maddenin depolama sırasında kademeli olarak azaldığı gözlemlenmiştir. Bu araştırma, bir ambalaj sistemi ve aktif maddelerin taşıyıcısı olarak LbL kaplamanın taze kesilmiş ürünlerin kalitesini arttırmak için uygulanabilirliğini göstermektedir.