Antimicrobial food packaging system

Antimicrobial food packaging systems have received considerable attention since they help
control the growth of pathogenic and spoilage microorganisms on food surfaces, where
microbial growth predominates. Antimicrobial nanocomposite systems are particularly
interesting, since materials in the nanoscale range have a higher surface-to-volume ratio
when compared with their microscale counterparts. Nanomaterials are thus more efficient,
since they are able to attach more copies of microbial molecules and cells (Luo &
Stutzenberger, 2008). Nanoscale materials have been investigated for antimicrobial activity
as growth inhibitors (Cioffi et al., 2005), killing agents (Stoimenov et al., 2002; Qi et al., 2004;
Huang et al., 2005; Kumar & Münstedt, 2005; Lin et al., 2005), or antibiotic carriers (Gu et al.,
2003).
Silver is well known for its strong toxicity to a wide range of microorganisms (Liau et al.,
1997), besides some processing advantages such as high temperature stability and low
volatility (Kumar & Münstedt, 2005). Silver nanoparticles have been shown to be effective
antimicrobials (Aymonier et al., 2002; Sondi & Salopek-Sondi, 2004; Son et al., 2006; Yu et al.,
2007; Tankhiwale & Bajpai, 2009), even more effective than larger silver particles, thanks to
their larger surface area available for interaction with microbial cells (An et al., 2008; Kvítek
et al., 2008). In fact, the most common nanocomposites used as antimicrobial films for food
packaging are based on silver nanoparticles, whose antimicrobial activity has been ascribed
to different mechanisms, namely: (a) adhesion to the cell surface, degradation of
lipopolysaccharides and formation of ‘‘pits’’ in the membranes, largely increasing
permeability (Sondi & Salopek-Sondi, 2004); (b) penetration inside bacterial cell, damaging
DNA (Li et al., 2008); and (c) releasing antimicrobial Ag+ ions by dissolution of silver
nanoparticles (Morones et al., 2005). The latter mechanism is consistent with findings by
Kumar & Münstedt (2005), who have concluded that the antimicrobial activity of silverbased
systems depends on releasing of Ag+, which binds to electron donor groups in
biological molecules containing sulphur, oxygen or nitrogen. Besides the antimicrobial
activity, silver nanoparticles have been reported to absorb and decompose ethylene, which
may contribute to their effects on extending shelf life of fruits and vegetables (Li et al., 2009).
Nanostructured calcium silicate (NCS) was used by Johnston et al. (2008) to adsorb Ag+ ions
from a solution. The resulting NCS-Ag complex exhibited effective antimicrobial activity at
desirably low levels of silver down to 10 mg.kg-1, and could be incorporated into food
packaging as an antimicrobial agent.
Titanium dioxide (TiO2) is widely used as a photocatalytic disinfecting material for surface
coatings (Fujishima et al., 2000). TiO2 photocatalysis, which promotes peroxidation of the
phospholipids present in microbial cell membranes (Maness et al., 1999), has been used to
inactivate food-related pathogenic bacteria (Kim et al., 2005; Robertson et al., 2005).
Chawengkijwanich & Hayata (2008) developed a TiO2 powder-coated packaging film able to
reduce E. coli contamination on food surfaces. Gelover et al. (2006) demonstrated the efficacy
of TiO2-coated films exposed to sunlight to inactivate fecal coliforms in water. Metal doping
improves visible light absorbance of TiO2 (Anpo et al., 2001), and increases its photocatalytic
activity under UV irradiation (Choi et al., 1994). It has been demonstrated that doping TiO2
with silver greatly improved photocatalytic bacterial inactivation (Page et al., 2007; Reddy et
al., 2007). This combination was explored by Cheng et al. (2006), who have obtained effective
antibacterial activity from a polyvinyl chloride nanocomposite with TiO2/Ag+ nanoparticles.
Qi et al. (2004) have reported antibacterial activity from chitosan nanoparticles, which may
be attributed to interactions between the positively charged chitosan and the negatively
www.intechopen.com
Nanocomposites in Food Packaging – A Review 65
charged cell membranes, increasing membrane permeability and eventually causing rupture
and leakage of the intracellular material. This is consistent with the observation by the same
authors (Qi et al., 2004) that both chitosan and its engineered nanoparticles are ineffective at
pH lower than 6, which is probably due to the absence of protonated amino groups.
Another two antimicrobial mechanisms were proposed by Rabea et al. (2003), namely:
chelation of trace metals by chitosan, inhibiting microbial enzyme activities; and (in fungal
cells) penetration through the cell wall and membranes to bind DNA and inhibit RNA
synthesis.
Carbon nanotubes have also been reported to have antibacterial properties. Direct contact
with aggregates of carbon nanotubes have been demonstrated to kill E. coli, possibly because
the long and thin nanotubes puncture microbial cells, causing irreversible dama

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ระบบการบรรจุภัณฑ์อาหารต้านจุลชีพได้รับความสนใจมากตั้งแต่พวกเขาช่วยควบคุมการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์เน่าเสียบนพื้นผิวของอาหาร และที่เจริญเติบโตของจุลินทรีย์ predominates มีระบบต้านจุลชีพสิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งน่าสนใจ ตั้งแต่วัสดุในช่วง nanoscale มีอัตราส่วนพื้นผิวระดับสูงเมื่อเทียบกับคู่ของพวกเขา microscale Nanomaterials จึงมีประสิทธิภาพเนื่องจากสามารถแนบสำเนาเพิ่มเติมของจุลินทรีย์โมเลกุลและเซลล์ (ลูและStutzenberger, 2008) มีการตรวจสอบวัสดุ Nanoscale ต้านจุลชีพเป็นสารยับยั้งการเจริญเติบโต (Cioffi et al. 2005), ฆ่าแทน (Stoimenov et al. 2002 ชิ et al. 2004Huang et al. 2005 Kumar & Münstedt, 2005 Lin et al. 2005), หรือผู้ให้บริการยาปฏิชีวนะ (กู et al.,2003)เงินก็มีความเป็นพิษของแข็งความหลากหลายของจุลินทรีย์ (Liau et al.,1997), นอกจากนี้การประมวลผลบางประโยชน์เช่นทนอุณหภูมิสูง และต่ำความผันผวน (Kumar & Münstedt, 2005) เก็บกักเงินได้รับการแสดงจะมีประสิทธิภาพยาต้านจุลชีพ (Aymonier et al. 2002 Sondi & Salopek-Sondi, 2004 ลูกชาย et al. 2006 Yu et al.,2007 Tankhiwale & Bajpai, 2009), จะมีประสิทธิภาพมากกว่าอนุภาคเงินขนาดใหญ่ ขอบคุณ การพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของพวกเขาที่มีการโต้ตอบกับจุลินทรีย์เซลล์ (ร้อยเอ็ด 2008 Kvíteket al. 2008) ในความเป็นจริง nanocomposites พบมากที่สุดใช้เป็นฟิล์มต้านจุลชีพสำหรับอาหารบรรจุภัณฑ์ตามเก็บกักเงิน กิจกรรมต้านจุลชีพที่ได้รับจากนี้การกลไกที่แตกต่าง คือ: (a) ยึดเกาะกับผิวเซลล์ สลายของlipopolysaccharides และการก่อตัวของ ''หลุม '' ในเยื่อ ส่วนใหญ่เพิ่มขึ้นการซึมผ่าน (Sondi & Salopek-Sondi, 2004); (ข) การเจาะภายในเซลล์แบคทีเรีย ความเสียหายดีเอ็นเอ (Li et al. 2008); และ (c) ปล่อยต้านจุลชีพ Ag + ไอออน โดยการละลายของซิลเวอร์เก็บกัก (Morones et al. 2005) กลไกหลังจะสอดคล้องกับผลการวิจัยตามKumar และ Münstedt (2005), ที่ได้ข้อสรุปว่า กิจกรรมการต้านจุลชีพของ silverbasedระบบขึ้นปล่อยของ Ag + ที่ binds ไปยังกลุ่มผู้บริจาคอิเล็กตรอนในโมเลกุลชีวภาพที่ประกอบด้วยซัลเฟอร์ ออกซิเจน หรือไนโตรเจน นอกจากนี้สารต้านจุลชีพกิจกรรม เงินที่มีการรายงานการเก็บกักดูดซับ และสลายเอทิลีน ซึ่งอาจนำไปสู่ผลของการยืดอายุการเก็บรักษาผลไม้และผัก (Li et al. 2009)Nanostructured แคลเซียมซิลิเกต (NCS) ถูกใช้โดยจอห์นสตัน et al. (2008) ชื้น Ag + ไอออนจากการแก้ไขปัญหา คอมเพล็กซ์ NCS Ag ได้แสดงกิจกรรมต้านจุลชีพที่มีประสิทธิภาพผากต่ำระดับเงิน 10 mg.kg-1 และสามารถประกอบเป็นอาหารบรรจุภัณฑ์เป็นตัวแทนต้านจุลชีพไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ที่จะใช้กระฆ่าเชื้อวัสดุสำหรับ surfaceเคลือบ (Fujishima et al. 2000) Photocatalysis TiO2 ซึ่ง peroxidation ของการส่งเสริมการมีการใช้กำแพงอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์จุลินทรีย์ (Maness et al. 1999),ปิดการทำงานที่เกี่ยวข้องกับอาหารแบคทีเรียที่ก่อโรค (Kim et al. 2005 โรเบิร์ตสัน et al. 2005)Chawengkijwanich & Hayata (2008) พัฒนาฟิล์มบรรจุภัณฑ์ผงเคลือบ TiO2 สามารถลดการปนเปื้อน E. coli บนพื้นผิวของอาหาร Gelover et al. (2006) แสดงให้เห็นประสิทธิภาพเคลือบ TiO2 ฟิล์มสัมผัสกับแสงแดดเพื่อยกเลิกเรียกดื้ออุจจาระในน้ำ โลหะเติมปรับปรุงการมองเห็นแสง absorbance ของ TiO2 (Anpo et al. 2001), และเพิ่มความกระกิจกรรมภายใต้วิธีการฉายรังสี UV (Choi et al. 1994) ได้แสดงให้เห็นว่ายาสลบ TiO2มีเงินมากขึ้นกระแบคทีเรียยก (หน้า et al. 2007 เรดดีร้อยเอ็ดal., 2007) ชุดนี้ถูกสำรวจโดยเฉิงและ al. (2006), ที่ได้รับผลต้านแบคทีเรียจากสิตโพลีไวนิลคลอไรด์มี TiO2 / Ag + เก็บกักชิ et al. (2004) ได้รายงานจากไคโตซานเก็บกัก ซึ่งอาจต้านแบคทีเรียเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างไคโตซานมีประจุบวกและประจุลบwww.intechopen.comNanocomposites ในบรรจุภัณฑ์อาหาร – 65 รีวิวมีค่าเยื่อหุ้มเซลล์ เพิ่มการซึมผ่านเมมเบรน และในที่สุดทำให้ร้าวและการรั่วไหลของวัสดุ intracellular จะสอดคล้องกับการสังเกตโดยตรงผู้เขียน (Qi et al. 2004) ไคโตซานและเก็บกักของวิศวกรรมได้ผลที่pH ต่ำกว่า 6 ซึ่งอาจเป็นเนื่องจากขาด protonated กลุ่มอะมิโนอีกสองกลไกต้านจุลชีพได้เสนอโดย Rabea et al. (2003), คือ:ธาตุรวมโลหะติดตามโดยไคโตซาน การยับยั้งกิจกรรมของเอนไซม์จุลินทรีย์ และ (ในเชื้อราเซลล์) เจาะผ่านผนังเซลล์และเยื่อหุ้มผูกดีเอ็นเอ และยับยั้ง RNAการสังเคราะห์คาร์บอนได้รับรายงานจะมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย ติดต่อโดยตรงกับผลรวมของคาร์บอน nanotubes ได้ถูกแสดงให้เห็นการฆ่าโคไล อาจเนื่องจากเซลล์จุลินทรีย์ สาเหตุของ dama ไม่เจาะ nanotubes ยาว และบาง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ระบบบรรจุภัณฑ์อาหารต้านจุลชีพได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากพวกเขาช่วยให้
ควบคุมการเจริญเติบโตของการเกิดโรคและการเน่าเสียจุลินทรีย์บนพื้นผิวอาหารที่
เด่นกว่าเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ระบบนาโนคอมโพสิตยาต้านจุลชีพโดยเฉพาะอย่างยิ่ง
ที่น่าสนใจตั้งแต่วัสดุนาโนในช่วงที่มีอัตราส่วนพื้นสู่ปริมาณที่สูงขึ้น
เมื่อเทียบกับคู่ของพวกเขาไมโคร nanomaterials จึงมีประสิทธิภาพมากขึ้น
เนื่องจากพวกเขาสามารถที่จะแนบสำเนาของโมเลกุลและเซลล์ของจุลินทรีย์ (Luo และ
Stutzenberger 2008) วัสดุนาโนได้รับการตรวจสอบเพื่อฤทธิ์ต้านจุลชีพ
เป็นสารยับยั้งการเจริญเติบโตของการฆ่าตัวแทน (Stoimenov et al, 2002 (Cioffi et al, 2005).. ชิ et al, 2004;.
Huang et al, 2005;. Kumar & Münstedt 2005; หลิน et al., 2005) หรือผู้ให้บริการยาปฏิชีวนะ (Gu et al.,
2003).
เงินเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับการเป็นพิษที่แข็งแกร่งที่หลากหลายของจุลินทรีย์ (เหลียว et al.,
1997) นอกจากนี้ยังได้เปรียบในการประมวลผลบางอย่างเช่นสูง อุณหภูมิต่ำและ
ความผันผวน (Kumar & Münstedt 2005) อนุภาคนาโนซิลเวอร์ได้รับการแสดงที่จะมีประสิทธิภาพ
ยาต้านจุลชีพ (Aymonier, et al., 2002; Sondi & Salopek-Sondi 2004; บุตร et al, 2006;. Yu et al,.
2007 Tankhiwale & Bajpai 2009) แม้จะมีประสิทธิภาพมากกว่า อนุภาคเงินขนาดใหญ่ขอบคุณ
พื้นที่ผิวของพวกเขาที่มีขนาดใหญ่ที่มีอยู่สำหรับการปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ของจุลินทรีย์ (เป็น et al, 2008;. Kvítek
. et al, 2008) ในความเป็นจริงนาโนคอมพอสิตที่พบมากที่สุดที่ใช้เป็นหนังต้านจุลชีพสำหรับอาหาร
บรรจุภัณฑ์อยู่บนพื้นฐานของอนุภาคเงินซึ่งมีฤทธิ์ต้านจุลชีพได้รับการกำหนด
กลไกที่แตกต่างกัน ได้แก่ (ก) การยึดเกาะกับพื้นผิวเซลล์เสื่อมสภาพของ
lipopolysaccharides และการก่อตัวของ '' หลุม '' ในเยื่อหุ้มส่วนใหญ่ที่เพิ่มขึ้น
การซึมผ่าน (Sondi & Salopek-Sondi, 2004); (ข) การเจาะภายในเซลล์แบคทีเรียทำลาย
ดีเอ็นเอ (Li et al, 2008.); และ (ค) การปล่อยยาต้านจุลชีพ Ag + ไอออนจากการสลายตัวของเงิน
อนุภาคนาโน (Morones et al., 2005) กลไกหลังมีความสอดคล้องกับผลการวิจัยโดย
Kumar & Münstedt (2005) ซึ่งได้ข้อสรุปว่าฤทธิ์ต้านจุลชีพของ silverbased
ระบบขึ้นอยู่กับการปล่อยของ Ag + ซึ่งผูกกับอิเล็กตรอนกลุ่มผู้บริจาคใน
ทางชีววิทยาโมเลกุลที่มีกำมะถัน, ออกซิเจนหรือไนโตรเจน นอกจากนี้ยาต้านจุลชีพ
กิจกรรมอนุภาคเงินที่ได้รับรายงานในการดูดซับและย่อยสลายเอทิลีนซึ่ง
อาจนำไปสู่ผลกระทบของพวกเขาในการยืดอายุการเก็บรักษาของผักและผลไม้ (Li et al., 2009).
อิเล็กทรอนิคส์แคลเซียมซิลิเกต (NCS) ถูกใช้โดยจอห์นสตันเอต อัล (2008) จะดูดซับ Ag + ไอออน
จากการแก้ปัญหา ส่งผลให้ NCS-AG ซับซ้อนแสดงฤทธิ์ต้านเชื้อจุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพใน
ระดับที่ต่ำ desirably เงินลงไป 10 mg.kg-1 และสามารถรวมเข้ากับอาหาร
บรรจุภัณฑ์เป็นสารต้านจุลชีพ.
ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุฆ่าเชื้อออกไซด์ สำหรับพื้นผิว
เคลือบ (ฟูจิ et al., 2000) โฟโตคะตะไล TiO2 ที่ส่งเสริมการ peroxidation ของ
(. Maness, et al, 1999) ฟอสโฟอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของจุลินทรีย์ได้ถูกนำมาใช้เพื่อ
ยับยั้งอาหารที่เกี่ยวข้องกับเชื้อแบคทีเรียก่อโรค (Kim et al, 2005;. โรเบิร์ต et al, 2005)..
Chawengkijwanich และ Hayata (2008) การพัฒนา TiO2 ผงเคลือบฟิล์มบรรจุภัณฑ์ที่สามารถ
ลดการปนเปื้อนเชื้อ E. coli บนพื้นผิวอาหาร Gelover et al, (2006) แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพ
ของภาพยนตร์ TiO2 เคลือบสัมผัสกับแสงแดดที่จะยับยั้งโคลิฟอร์มในน้ำ ยาสลบโลหะ
ช่วยเพิ่มการดูดกลืนแสงที่มองเห็นของ TiO2 (Anpo et al., 2001) และเพิ่มออกไซด์ของ
กิจกรรมภายใต้การฉายรังสียูวี (Choi et al., 1994) มันได้รับการแสดงให้เห็นว่ายาสลบ TiO2
ด้วยเงินเพิ่มขึ้นอย่างมากยับยั้งแบคทีเรียออกไซด์ (หน้า et al, 2007;. เรดดี้ et
al., 2007) ชุดนี้ได้รับการสำรวจโดยเฉิง, et al (2006) ที่ได้รับมีประสิทธิภาพ
ฤทธิ์ต้านแบคทีเรียจากนาโนคอมโพสิตโพลีไวนิลคลอไรด์กับ TiO2 / Ag + อนุภาคนาโน.
ฉี, et al (2004) ได้มีการรายงานฤทธิ์ต้านแบคทีเรียจากอนุภาคนาโนไคโตซานซึ่งอาจ
นำมาประกอบกับการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างไคโตซานมีประจุบวกและเชิงลบ
www.intechopen.com
nanocomposites ในการบรรจุอาหาร - รีวิว 65
เรียกเก็บเยื่อหุ้มเซลล์ที่เพิ่มขึ้นการซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และในที่สุดก็ก่อให้เกิดการแตก
และ การรั่วไหลของวัสดุภายในเซลล์ ซึ่งสอดคล้องกับการสังเกตโดยเดียวกัน
ผู้เขียน (Qi et al., 2004) ว่าทั้งไคโตซานและอนุภาคนาโนของวิศวกรรมจะไม่ได้ผลที่
มีค่า pH ต่ำกว่า 6 ซึ่งอาจเกิดจากการขาดหายไปของกลุ่มอะมิโนโปรโตเนตได้.
อีกสองกลไกการต้านเชื้อจุลินทรีย์ได้ เสนอโดย Rabea et al, (2003) กล่าวคือ:
Chelation ของการตรวจสอบโลหะโดยไคโตซานยับยั้งการทำงานของเอนไซม์จุลินทรีย์ และ (ในเชื้อรา
เซลล์) การเจาะผ่านผนังเซลล์และเยื่อการผูก DNA และ RNA ยับยั้งการ
สังเคราะห์.
ท่อนาโนคาร์บอนยังได้รับรายงานว่าจะมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย ติดต่อโดยตรง
กับมวลรวมของท่อนาโนคาร์บอนได้รับการแสดงให้เห็นถึงการฆ่าเชื้อ E. coli อาจจะเป็นเพราะ
ท่อนาโนยาวและบางเจาะเซลล์ของจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิด Dama กลับไม่ได้