Superficies antimicrobianas para envases reutilizables de alimentos

Anualmente se producen enormes cantidades de plástico de un solo uso (SUP, single-use plastic); en 2022, se recogieron en Europa 18,5 millones de toneladas de residuos de envases posconsumo, de las cuales aproximadamente el 38 % se recicló, el 45 % se destinó a valorización energética y el 17 % acabó en vertederos. Si continúa esta tendencia en la generación de residuos plásticos, se prevé que la UE experimente un aumento adicional del 19 % en los residuos de envases para el año 2030, siendo los plásticos uno de los principales contribuyentes.

Las superficies antimicrobianas representan una posible solución para preservar la seguridad microbiológica y mejorar la facilidad de limpieza de los envases alimentarios reutilizables; este es el objetivo del estudio de revisión realizado por Farrell et al., que analiza las estrategias de modificación de superficies para envases alimentarios reutilizables con propiedades antimicrobianas.

Superficies y microorganismos

La capacidad de un microorganismo para adherirse a una superficie y proliferar depende en gran medida de las interacciones físicas y químicas entre la membrana externa del microbio y dicha superficie. La intensidad de estas interacciones está determinada por diversos factores, como la carga superficial y la humectabilidad. Las superficies antimicrobianas, diseñadas para inhibir la adhesión, el crecimiento y la supervivencia de microorganismos (como bacterias, virus y hongos), suelen fabricarse mediante modificaciones químicas o físicas.

Las estrategias de modificación química a menudo implican la aplicación de recubrimientos de baja energía superficial para aumentar la hidrofobicidad o la incorporación de agentes antimicrobianos, como antibióticos o nanopartículas. Por el contrario, los enfoques físicos manipulan la topografía de la superficie para alterar la adhesión microbiana o eliminar activamente las células al entrar en contacto con ellas.

Superficies antimicrobianas

La clasificación de las superficies antimicrobianas varía según la bibliografía.

Una clasificación distingue dos tipos principales en función de su mecanismo de acción: superficies repelentes de microbios, que impiden la adhesión, y superficies letales para los microbios, que eliminan las células por contacto.

Una clasificación más detallada incluye superficies que liberan agentes antibacterianos, superficies que eliminan microorganismos por contacto y superficies antiadhesivas o repelentes de bacterias.

Otra clasificación de las superficies antimicrobianas se basa en la naturaleza de la modificación de la superficie, destacando si esta confiere propiedades repelentes o letales para los microbios, tal como se muestra en la imagen.

Si bien todos los tipos de superficies analizados en la revisión de Farrell et al. presentan funcionalidad antimicrobiana, difieren significativamente en cuanto a su mecanismo de acción principal, método de fabricación, durabilidad e idoneidad para aplicaciones en envases alimentarios reutilizables.

Superficies funcionalizadas

Las  superficies funcionalizadas son uno de los cuatro tipos de superficies descritas en la revisión; las otras son las supermojables, las inteligentes y las superficies con patrones.

Las superficies funcionalizadas se basan en la incorporación de agentes antimicrobianos; las superficies supermojables inhiben la adhesión microbiana mediante la manipulación de la mojabilidad de la superficie; las superficies inteligentes responden de manera dinámica a estímulos ambientales; y las superficies texturizadas emplean topografías a micro y nanoescala para influir en la adhesión microbiana o inducir daño celular.

Por consiguiente, la clasificación adoptada en esta revisión se basa en la estrategia subyacente de modificación de la superficie —así como en las ventajas prácticas y limitaciones asociadas a ella—, y no únicamente en la funcionalidad antimicrobiana.

Las superficies antimicrobianas funcionalizadas se fabrican incorporando agentes o recubriendo materiales con sustancias que eliminan activamente los microbios o inhiben su crecimiento. Estas superficies funcionan mediante diversos mecanismos, dependiendo de la composición química del material incorporado.

Por ejemplo, las superficies que incorporan nanopartículas, como las de plata (Ag), liberan iones de plata capaces de unirse a las membranas celulares bacterianas y alterarlas, interferir en funciones enzimáticas esenciales y provocar daños en el ADN, lo que conduce a la muerte de la bacteria.

Del mismo modo, las superficies recubiertas con agentes fotocatalíticos, como el óxido de zinc (ZnO) y el dióxido de titanio (TiO2), generan especies reactivas de oxígeno (ERO) al exponerse a la luz.

Estas ERO causan daños oxidativos en los componentes celulares de las bacterias, provocando su muerte. Asimismo, los péptidos antimicrobianos, como la nisina, actúan formando poros en la membrana bacteriana e interrumpiendo la biosíntesis de la pared celular mediante interacciones con el lípido II, lo que compromete la integridad estructural de la célula bacteriana.

En los últimos años, se ha dedicado una importante labor de investigación a evaluar diversos agentes antimicrobianos incorporados en envases alimentarios, dirigidos a combatir una amplia gama de especies microbianas.

Una estrategia prometedora

Las superficies antimicrobianas representan una estrategia prometedora para mejorar la seguridad microbiológica y prolongar la vida útil de los productos alimentarios suministrados en envases reutilizables.

Su incorporación podría fomentar la participación de los consumidores y acelerar su adopción al facilitar procesos eficaces de descontaminación y higienización, reduciendo así el riesgo de contaminación cruzada con patógenos transmitidos por los alimentos.

Al inhibir el crecimiento y la supervivencia de los microorganismos responsables del deterioro de los alimentos y de enfermedades, las superficies antimicrobianas ofrecen una garantía adicional de que los alimentos se entregan en condiciones seguras e higiénicas.

Contenido

El documento aborda los siguientes temas; se trata de una publicación de descarga libre disponible online (véase la fuente).

1 Introducción

2 Morfología de los microorganismos en los alimentos
2.1 Bacterias
2.2 Hongos
2.3 Virus

3 Estrategias de modificación superficial para envases alimentarios reutilizables con propiedades antimicrobianas
3.1 Superficies funcionalizadas
3.2 Superficies supermojables
3.2.1 Superficies superhidrofóbicas
3.2.2 Superficies superhidrofílicas
3.3 Superficies inteligentes
3.4 Superficies con patrones (texturizadas)
3.4.1 Superficies antiincrustantes y autolimpiantes
3.4.1.1 Relación entre la rugosidad superficial y la mojabilidad
3.4.1.1.1 Régimen de mojabilidad de Wenzel (propone una relación entre la rugosidad superficial y la mojabilidad)
3.4.1.1.2 Estado de mojabilidad de Cassie-Baxter (propone un modelo teórico para explicar los elevados valores de ángulo de contacto observados en materiales porosos)
3.4.1.1.3 CAH y ángulo de deslizamiento (CAH: histéresis del ángulo de contacto)
3.4.1.2 Mojabilidad favorable para la eliminación de microbios en envases alimentarios reutilizables
3.4.2 Superficies bactericidas

4 Resumen de superficies antimicrobianas para envases alimentarios reutilizables

5 Conclusión

Tablas

TABLA 1. Resumen de estudios sobre la fabricación de superficies antimicrobianas funcionalizadas para aplicaciones en envases alimentarios.

TABLA 2. Resumen de estudios sobre la fabricación de superficies antimicrobianas superhidrofóbicas para aplicaciones en envases alimentarios mediante la modificación de la química superficial.

TABLA 3. Recopilación de estudios sobre la fabricación de superficies antimicrobianas superhidrofílicas mediante la modificación de la química superficial.

TABLA 4. Recopilación de estudios sobre la fabricación de superficies antimicrobianas «inteligentes» o de tipo «eliminar y liberar» (*kill and release*).

TABLA 5. Resumen de estudios sobre la fabricación de superficies antimicrobianas antiincrustantes y autolimpiantes mediante la modificación física de la rugosidad y la morfología superficiales.

TABLA 6. Recopilación de estudios sobre la fabricación de superficies antimicrobianas de eliminación por contacto (*contact-killing*) mediante la modificación física de la rugosidad y la morfología superficiales.

TABLA 7. Visión general de las superficies antimicrobianas analizadas, destacando sus ventajas y limitaciones en el contexto de aplicaciones en envases alimentarios reutilizables.

Sources

Farrell, R., R. Pezzoli, D. M. Devine, and Y. J. Cortese. 2026. “ Antimicrobial Surfaces for 
Reusable Food Packaging: A Comprehensive Review of Functionality and Suitability.” Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 25, no. 5: e70642. https://doi.org/10.1111/1541-4337.70642
https://ift.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1541-4337.70642?af=R&utm_campaign=newsletter&utm_medium=email&utm_source=rasa_i

Imagen
Fig 2 del trabajo original - Clasificación de superficies antimicrobianas basada en su mecanismo de acción y en la estrategia de modificación superficial.