Tărâțele de orez, transformate într-un film alimentar antibacterian și biodegradabil
Tărâțele de orez, un produs secundar agricol abundent și adesea subutilizat, ar putea deveni o sursă pentru ambalaje alimentare biodegradabile cu proprietăți antibacteriene integrate. Cercetările desfășurate la Stațiunea Agricolă Experimentală din Arkansas arată că un film transparent obținut din proteina de tărâțe de orez, tratat cu plasmă rece generată cu argon, inhibă agenți patogeni bacterieni de origine alimentară, printre care E. coli, Staphylococcus aureus și Pseudomonas aeruginosa, o bacterie cunoscută pentru rezistența sa la antibiotice.
Rezistența la antimicrobiene reprezintă o amenințare semnificativă pentru sănătatea globală. Potrivit Centrelor pentru Controlul și Prevenirea Bolilor, peste 2,8 milioane de infecții rezistente la antimicrobiene apar anual doar în Statele Unite. Timp de un an, cu sprijin financiar din partea Institutului de Biosciences din Arkansas, o echipă multidisciplinară de oameni de știință condusă de Mahfuzur Rahman a explorat modul în care tehnologia plasmei ar putea contribui la noi strategii antimicrobiene. Echipa utilizează plasma, o stare a materiei vizibilă în fenomene naturale precum aurorele boreale, pentru a îmbunătăți capacitățile cu valoare adăugată ale tărâțelor de orez și ale proteinei din tărâțe de orez. Rahman este profesor asistent în Departamentul de Știința Alimentelor din cadrul stațiunii experimentale, brațul de cercetare al Diviziei de Agricultură a Universității din Arkansas și al Colegiului de Agricultură, Alimentație și Științe ale Vieții Dale Bumpers.
Tratamentul cu plasmă inhibă creșterea bacteriilor în două moduri: creează structuri microscopice ascuțite pe suprafața filmului și declanșează o reacție chimică ce produce și eliberează peroxid de hidrogen, un agent oxidant puternic cu proprietăți antimicrobiene. După expunerea la filmele de tărâțe de orez tratate cu plasmă, populațiile bacteriene ale tuturor agenților patogeni au scăzut în decurs de opt ore și au fost împiedicate să se regenereze la 24 de ore după aplicare. În schimb, filmele netratate din tărâțe de orez au prezentat o creștere bacteriană marcată.
Rahman a declarat că cercetarea demonstrează că plasma rece cu argon oferă o abordare ecologică și inovatoare pentru transformarea produselor secundare din procesarea orezului în materiale durabile și funcționale. „Această idee provine de fapt din industria microcipurilor”, a spus Rahman. „Ei folosesc plasma pentru ceea ce se numește gravare, pentru a asambla straturi de semiconductori, iar noi am transferat această idee către filmele din tărâțe de orez.”
Pentru studiu, cercetătorii au comparat filmele realizate exclusiv din tărâțe de orez cu filmele realizate din proteină de tărâțe de orez. Filmul din proteină de tărâțe de orez a părut să reacționeze mai favorabil, prezentând mai multe structuri microscopice ascuțite și concentrații mai mari de peroxid de hidrogen. În filmele din proteină de tărâțe de orez, plasma a crescut rugozitatea suprafeței de 3,3 ori, comparativ cu 1,06 ori în cazul filmelor din tărâțe de orez simple.
Deși se știa că plasma rece îmbunătățește proprietățile fizice și chimice ale filmelor din polimeri sintetici, Rahman a precizat că efectele sale antibacteriene în filmele biopolimerice pe bază de tărâțe de orez nu fuseseră raportate anterior. Echipa a examinat, de asemenea, modul în care tratamentul a afectat proprietățile fizice ale filmelor, precum rata de transmisie a vaporilor de apă, rezistența la tracțiune și stabilitatea termică.
Efectul antibacterian, se arată în studiu, a rezultat probabil din „influența combinată a speciilor reactive reținute, a umectabilității îmbunătățite, a rugozității crescute a suprafeței și a modificărilor chimiei suprafeței”. Un manuscris al studiului a fost înaintat spre evaluare inter pares unei reviste științifice, cu planuri de a depune o propunere pentru studii suplimentare privind o potențială aplicație medicală.
„Sunt foarte recunoscător ABI pentru sprijinul acordat studiului de explorare a potențialului nevalorificat al tărâțelor de orez în ambalajele alimentare și în industriile medicale”, a declarat Rahman.
Pe lângă calitățile sale biodegradabile și antibacteriene, Rahman a afirmat că cercetarea asupra filmului din tărâțe de orez tratat cu plasmă va ajuta la dezvoltarea în continuare a filmelor antimicrobiene eficiente, ceea ce reprezintă „una dintre cele mai importante provocări din știința materialelor moderne”. Filmele antimicrobiene convenționale, a adăugat el, încorporează adesea aditivi precum nanoparticule și antibiotice pentru a inhiba creșterea microbiană, ceea ce ridică preocupări de sănătate, deoarece acești aditivi pot migra din materialul de ambalare în alimente și pot intra potențial în corpul uman.
