Antimicrobial pectin-gellan films: effects on three foodborne pathogens in a meat medium, and selected physical-mechanical properties

ABSTRACT

It is first reported the elaboration and characterization of films (F2) containing 1% (w/v) citrus pectin, 0.2% (w/v) gellan gum, 0.5% (w/v) glycerol, CaCl₂ 5 mM, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) 0.05 M and 90 (Arbitrary Units)/mL of an antimicrobial concentrated supernatant (ACS) from fermentation culture broths of the lactic acid bacterium, Streptococcus infantarius. The functional films inhibited the growth of Listeria monocytogenes, Escherichia coli and Staphylococcus aureus in “Barbacoa” medium in 7-day cultures at 35°C. “Barbacoa” is a highly appreciated Mexican meat product. In contrast, the control cultures exhibited bacterial-growths up to 10⁷–10⁹ (Colony-Forming Units)/g. An antimicrobial-activity synergy between ACS and EDTA was demonstrated. Some film-physical properties were modified by the EDTA-ACS incorporation [F2/control-film]: Young’s modulus (MPa), 1,394/707; elongation at break (%), 1.9/9.3; stress at break (MPa), 5.7/12.6; water vapor permeability (10^–11 g m Pa⁻¹ s⁻¹ m⁻²), 3/20 and oxygen permeability (10^–12 g m Pa⁻¹ s⁻¹ m⁻²), 1.9/1.2.

RESUMEN

Se reporta por primera vez la elaboración y caracterizaron de películas (F2) conteniendo 1% (p/v) pectina cítrica, 0.2% (p/v) goma gelana, 0.5% (p/v) glicerol, CaCl₂ 5 mM, ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) 0.05 M, y 90 (Unidades Arbitrarias)/mL de sobrenadante concentrado de caldos de fermentación de la bacteria ácido láctica, Streptococcus infantarius, con actividad antimicrobiana (ACS). Las películas inhibieron el crecimiento de Listeria monocytogenes, Escherichia coli y Staphylococcus aureus en cultivos de 7 días a 35°C en medio “Barbacoa”. La Barbacoa es un producto cárnico Mexicano altamente apreciado. En contraste, los cultivos control sin película exhibieron crecimientos bacterianos hasta 10⁷–10⁹ (Unidades Formadoras de Colonias)/g. Se demostró un efecto antimicrobiano sinérgico entre ACS y EDTA. Algunas propiedades físico-mecánicas de las películas fueron afectadas por la inclusión de EDTA-ACS, como [F2/película control]: Módulo de Young (MPa), 1,394/707; Elongación a la ruptura (%), 1.9/9.3; Esfuerzo a la ruptura (MPa), 5.7/12.6; Permeabilidad al Vapor de Agua (10⁻¹¹ g m Pa⁻¹ s⁻¹ m⁻²), 3/20, y Permeabilidad al Oxígeno (10⁻¹² g m Pa⁻¹ s⁻¹ m⁻²), 1.9/1.2.

KEYWORDS:

• Bacteriocins
• biodegradable films
• EDTA
• food safety
• food packaging
• gellan
• meat products
• pectin

PALABRAS CLAVE:

• Gelana
• Pectina
• Películas biodegradables
• Bacteriocinas
• EDTA
• Seguridad alimentaria
• Materiales de empaque
• Productos cárnicos

Acknowledgments

LTG acknowledged CONACyT MSc. Scholarship. The authors thanked Dr. C Wacher and Dr. G. Ruiz for providing the bacterial strains and for helpful discussions. This work was supported by the CONACyT-México under Grants INFRA 2014, No. 230138; INFRA 2015, No. 254437, and INFRA 2016, No. 269805; and PRODEP-SEP-México under Grants Red CAs 2016/2017 “Diseño y Caracterización de Películas Alimentarias a base de Biopolímeros y Antimicrobianos Naturales”, and Nuevos PTC-2015/2016-Dr. MRLC.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This work was supported by the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología [INFRA 2014, No. 230138; INFRA 2015, No. 254437; INFRA 2016, No. 269805]; PRODEP-SEP-México [Nuevos PTC-2015/2016-Dr. MRLC; Red CAs 2016/2017 Biomoléculas Funcionales].