Opakowania bakteriobójcze mają na celu poprawę właściwości biostatycznych, bakteriobójczych, co jest istotne z punktu widzenia przemysłu opakowaniowego, medycyny, czy farmacji. Taki rodzaj modyfikowania ma stanowić ochronę produktów przed namnażaniem mikroorganizmów w sposób tymczasowy lub ciągły. Takie materiały opakowaniowe mogą więc odgrywać znaczącą rolę w wydłużaniu okresu trwałości produktów i redukowaniu ryzyka występowania patogenów.
Sens i cel stosowania substancji biobójczych w przemyśle polimerowym
Od wielu lat prowadzone są liczne badania mające na celu zabezpieczenie zapakowanego produktu (towaru) przed szkodliwym oddziaływaniem mikroorganizmów. W tym celu wprowadza się do produktu, jego otoczenia lub samego opakowania substancje o charakterze bakteriobójczym, bakteriostatycznym lub grzybobójczym. Opakowania zawierające substancje przeciwdrobnoustrojowe zaliczane są do opakowań aktywnyc. Autorzy dokumentu "Nordic Report", opracowanego przez grupę ekspertów z 5 krajów nordyckich: Danii, Finlandii, Szwecji, Norwegii i Islandii, zrzeszonych w ramach Europejskiej Umowy Ekonomicznej (European Economic Agreement - EFA), podali definicję opakowania aktywnego - Opakowanie aktywne stanowi opakowanie żywności, które poza spełnianiem funkcji bariery ochronnej przed wpływem czynników zewnętrznych, spełnia dodatkowe funkcje kontrolując, a nawet wpływając na przebieg zjawisk zachodzących wewnątrz opakowania.
Do polimerów, wykorzystywanych w produkcji materiałów opakowaniowych, można wprowadzać lub nanosić na ich powierzchnię wiele substancji przeciwdrobnoustrojowych, m.in. kwas sorbowy, kwas benzoesowy, triklosan, ekstrakt z nasion grejpfruta, lizozym, bakteriocyny. Polimery aktywne są zazwyczaj nośnikami substancji bakteriobójczej. Substancje te mogą być uwalniane w sposób kontrolowany z materiału polimerowego, lub mogą być związane z tym materiałem w sposób trwały. Związki chemiczne o charakterze bakteriobójczym mogą być wprowadzane do opakowań (np. folii) w trakcie produkcji lub nanoszone na ich powierzchnię. Można je również immobilizować na polimerach za pomocą wiązań kowalencyjnych lub jonowych. Z udziałem takich polimerów wytwarza się materiały opatrunkowe, nici chirurgiczne, opakowania do żywności, ogrodnictwa, a także tekstylne wyroby włókiennicze.
Przykłady substancji biobójczych stosowanych w materiałach polimerowych
Bakteriocyny to grupa antybakteryjnych peptydów, które różnią się między sobą właściwościami fizycznymi, biochemicznymi, aktywnością biologiczną oraz mechanizmem działania. Są stabilne w roztworach detergentów, polimerów i organicznych rozpuszczalników, dobrze rozpuszczają się w wodzie, a ich spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego jest zróżnicowane. Bakteriocyny w odróżnieniu od wielu konserwantów są bezpieczne dla ludzi. Wytwarzana przez Lactococcus lactis nizyna uzyskała status GRAS (Generally Recognized As Safe) i jest dopuszczona do użytku w ponad 40 krajach. Bakteriocyny można wprowadzać w sposób bezpośredni do żywności jak i do opakowań. Wprowadzenie do opakowań jest korzystne ze względu na ograniczenie wpływu czynników fizykochemicznych na ich właściwości przeciwdrobnoustrojowe, przynosi również korzyści ekonomiczne i zdrowotne. Bakteriocyny powodują śmierć komórek (działanie bakteriobójcze) lub hamują rozwój mikroorganizmów i ograniczają ich rozmnażanie (działanie bakteriostatyczne).
Chitozan wykazuje aktywność bakteriobójczą względem bakterii Gram dodatnich i Gram ujemnych, przy czym ta skuteczność zależy od: ciężaru cząsteczkowego, stężenia, stopnia deacetylacji, pH oraz składu środowiska, w jakim się znajduje. Pancerze morskich skorupiaków (krabów, krewetek, kryla) i ściany komórkowe grzybów strzępkowych są głównym źródłem chityny, z której w wyniku deacetylacji, w podwyższonej temperaturze, otrzymuje się chitozan. Mechanizm działania przeciwbakteryjnego chitozanu opisuje kilka teorii. Zakładają one, że dodatnio naładowane cząsteczki tego związku łączą się ze ścianą komórkową mikroorganizmów. W przypadku bakterii Gram dodatnich do połączenia dochodzi przez kwasy tejchojowe, natomiast w przypadku Gram ujemnych przez fosfolipidy. Taki proces przyłączenia prowadzi do zwiększenia przepuszczalności tych ścian, w wyniku której wyciekają składniki wewnątrzkomórkowe doprowadzając do rozpadu komórki.
