Chitosan wordt door depolymerisatie en deacetylatie vervaardigd uit chitine, een belangrijke nevenstroom in onder meer de schaaldierenindustrie,. Het is een natuurlijk polysaccharide dat niet-toxisch en biodegradeerbaar is. Bovendien heeft het ook antimicrobiële activiteit en cheleert het tweewaardige ionen (bv. Ca2+, Mg2+,…). Het moleculair gewicht en de graad van deacetylatie bepalen zeer sterk de antimicrobiële activiteit. Chitosan met een laag moleculair gewicht (< 10 kDa) heeft de hoogste antimicrobiële activiteit onder meer omdat het beter oplosbaar is in water. Bovendien geldt hoe hoger de deacetylatiegraad hoe sterker de antimicrobiële activiteit. Hierdoor stijgt immers de oplosbaarheid en de ladingsdichtheid. Bij een lage pH (zuur milieu) zal ook meer protonatie voorkomen waardoor de antimicrobiële activiteit stijgt. Daarnaast speelt ook zowel het micro-organisme als de pH, ionensterkte en de aanwezigheid van oplosbare componenten in het medium een heel belangrijke rol (bv. zetmeel, eiwit, …).
Verschillende vormen van chitosan-polysaccharide folies zijn reeds getest voor hun mogelijke toepassingen bij het verpakken van levensmiddelen (vnl. zure producten zoals fruitsappen, sausen,…). Een chitosan-tapoica zetmeel folie had een verbeterde waterdampbarrière en verminderde wateroplosbaarheid dan de zetmeel folie op zich. De resultaten omtrent de antimicrobiële werking waren echter minder eenduidig. Zo werd een bederfgist wel sterk geïnhibeerd terwijl dit niet zo was voor melkzuurbacteriën. Een hydroxypropyl methylcellulose folie waarin chitosan nanopartikels werden ingebouwd, had sterk verbeterde mechanische en barrière eigenschappen. De thermisch stabiliteit kon ook verhoogd worden door het toevoegen van deze nanopartikels. Bij een derde type werden chitosan folies gelamineerd met een pectine folie of melkzuurfolie. Zo werd de waterdampbarrière en de wateroplosbaarheid van deze folies veranderd.
Naast bovengenoemde folies zijn ook chitosan-eiwit gebaseerde folies gekend. Eén van deze folies was gebaseerd op eiwit van de horsmakreel (baarsachtige) waaraan chitosan toegevoegd werd. Deze folie vertoonde een zeer goede zuurstofbarrière maar een slechte waterdampbarrière. Dit laatste kon echter verbeterd worden door het toevoegen van palmolie. Recent werd ook een chitosan wei-eiwit folie ontwikkeld bij zure pH. Deze folie bleef wel bifasisch waarbij de proteïnen aan de hydrofobe kant bleven en de chitosan aan de hydrofiele kant. Tenslotte werd ook onderzoek verricht naar folies gebaseerd op visgelatine en chitosan.
Afhankelijk van de samenstelling van de folie met chitosan kan er gekozen worden voor een gelamineerde folie of een geëxtrudeerde folie. Daarnaast bestaan er ook toepassingen waarbij chitosan als een coating wordt gebruikt in de verpakkingen. Het zoeken naar een lage kost technologie om de chitosan gebaseerde actieve folie te vervaardigen zal de belangrijkste sleutel tot het succes zijn voor het gebruik van dit biopolymeer in het verpakken van levensmiddelen.
Bronnen
- Devlieghere, F. Vermeulen, A. and Debevere J. (2004). Chitosan: antimicrobial activity, interactions with food components and applicability as a coating on fruit and vegetables. Food Microbiology, 21, 703-714
- Aider, M. (2010) Chitosan application for active bio-based folies production and potential in the food industry: Review. LWT – Food Science and Technology 43, 837-842.