Diffusivities of moisture and antimicrobial compounds from active packaging films

Abstract

Aktiviteleri aktif paketleme filmlerinden gıda yüzeyine geçişe bağlı olan antimikrobiyal maddelerin (potasyum sorbat, nisin ve kitosan) salınımı ve görünen difüzyon sabitleri incelenmiştir. Aktif paketleme filmlerinin su emme eşsıcaklık eğrileri antimikrobiyal madde geçişi için önemli bir parametredir. Bu çalışmada filmlerinin su emme eşsıcaklık eğrileri incelenmiş ve görünen nem difüzyon sabitleri değerlendirilmiştir. Polietilen filmlerden potasyum sorbat (% 1, 3 ve 5) ve nisin (% 1, 2 ve 3) salınımı Fick difüzyon ikinci kanunu ile izah edilmiş ve görünen difüzyon sabitleri sırasıyla 25°C de 4,21×10-21, 1,75×10-20 ve 2,73×10-20 cm2/s olarak, 35 °C de ise 1,55×10-19, 2,69×10-19 ve 2,82×10-19 cm2/s olarak belirlenmiştir. Polietilen filmlerden kitosan salınımı belirlenememiştir. Potasyum sorbat, nisin ve kitosan içeren antimikrobiyal paketleme filmlerinin su emme eşsıcaklık eğrileri dinamik buhar emme metodu kullanılarak dinamik buhar emme cihazı ile belirlenmiştir. Guggenheim, Anderson and De Boer (GAB) modeli su emme eş sıcaklık eğrilerini tanımlamak için en uygun eşitlik olarak seçilmiştir. % 2 potasyum sorbat, % 3 nisin ve % 3 kitosan içeren filmlerin 20 °C deki tek katman nem miktarları sırasıyla 1,89, 0,29 ve 0,09 olarak bulunmuştur. % 2 potasyum sorbat, % 3 nisin ve % 3 kitosan içeren filmlerin % 70 ve % 80 bağıl nem arası su aktivitelerindeki görünen difüzyon sabitleri 20 °C de sırasıyla 4,12x10-20, 8,35x10-19 ve 3,23x10-21 cm2/s olarak belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Aktif paketleme, antimikrobiyal madde, difüzyon, su emme

The release of antimicrobial agents (potassium sorbate, nisin, and chitosan) which the activity of them depends on the migration from the packaging films to the food surface and the apparent diffusivity constants (D) were examined. Moisture sorption isotherms of the active packaging films were an important parameter for the migration of the agents. In the study moisture sorption isotherms of the films were investigated and D of the films was evaluated. The release kinetics of potassium sorbate (1, 3, and 5%) and nisin (1, 2, and 3%) from polyethylene films were described using Fick?s second law of diffusion and D were found to be 4.21×10-21, 1.75×10-20 and 2.73×10-20 cm2/s at 25°C; 1.55×10-19, 2.69×10-19 and 2.82×10-19 cm2/s at 35°C, respectively. The release of chitosan from polyethylene films could not be detected. The moisture equilibrium isotherms of the films containing potassium sorbate, nisin and chitosan were determined by the Dynamic Vapor Sorption (DVS) method using the instrument, the DVS Intrinsic. Guggenheim, Anderson and De Boer (GAB) model was chosen the most suitable equation to define the adsorption isotherms of the films. The monolayer moisture content (Mo) of the films containing potassium sorbate 2%, nisin 3%, and chitosan 3% were 1.89, 0.29 and 0.09 at 20°C, respectively. D of the films between water activities of 70% to 80% RH were found as 4.12x10-20, 8.35x10-19 and 3.23x10-21 cm2/s at 20°C, respectively for potassium sorbate (2%), nisin (3%) and chitosan (3%) containing films. Keywords: Active packaging, antimicrobial agent, diffusion, moisture sorption