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Nederlandstalige versie: zie hieronder Version française: voir ci-dessous Essential oils, their use in active packagings is still too low Herbs and spices have been used for their flavour and preservative properties since antiquity. Of all known essential oils (EOs), the oil of turpentine was already mentioned by Greek and Roman historians [Guenther 1948]. Some 2000 years ago a distillation technique was used by the Egyptians and Persians to produce EOs; in the 9 th century the method was significantly improved by the Arabs [Bauer et al. 2001]. Turpentine is a thin, volatile EO, obtained from the resin of certain pine and other trees. It is familiarly used as a paint thinner and solvent; and sometimes it is applied in (traditional) medicinal uses [Hussain et al. 2006; Edris 2007; Bakkali et al. 2008]. EOs are aromatic, oily liquids obtained from a wide variety of plant materials, such as flowers, buds, seeds, leaves, twigs, bark, wood, fruits and roots. The first authentic written report on distillation of EOs is ascribed to the Catalan physician and religious reformer, Arnaldus de Villa Nova (c. 1240 – 1311). By the 13 th century, EOs were prepared by pharmacists and their pharmacological effects were described in pharmacopoeias. However, the application of EOs does not appear to have widespread use in Europe until the 16 th century [Crosthwaite 1998]. Today, they are predominantly incorporated in food and beverages (flavourings), perfumes (fragrances), and a variety of pharmaceuticals. The term “essential oil” is thought to derive from the name coined by the Swiss physician, alchemist and astrologer of the German Renaissance, Paracelcus (1493 - 1541). He named the effective component of a drug “Quinta essentia”. It has long been recognized that some EOs have antimicrobial properties. They have already been reviewed by Burt [2004]; moreover, the recent enhancement of interest in “green” consumerism has lead to a renewal of scientific interest in these EOs [Koul et al. 2008]. Besides their antibacterial properties, EOs have been shown to exhibit antiviral, antimycotic, antitoxigenic, antiparasitic as well as insecticidal properties [Burt 2004]. There is ample evidence that these beneficial characteristics are related to the function of EOs in the host plants [Guenther 1948]. Many plants are also known for their potential benefits to human health. The contemporary scientific literature clearly highlights their anti-cancer, anti-inflammatory, anti-diabetic, anti- ulcerogenic, antidepressant, anti-anxiety and antioxidant properties [Kim et al. 2015; Ribeiro- Santos et al. 2015]. A striking example is cinnamon. Available in vitro and in vivo experimental results suggest that cinnamon Ranasinghe et al. [2013] refer to Cinnamomum zeylanicum, which they call the true cinnamon has anti-microbial, anti-parasitic, anti-oxidant and free radical scavenging properties. In addition it seems to lower blood glucose, serum cholesterol and blood pressure, suggesting beneficial cardiovascular effects. It is true that even though these must be considered preliminary conclusions, they are useful examples that illustrate a whole range of possible beneficial effects of cinnamon extracts. Nevertheless, randomized controlled human

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Essential oils, their use in active packagings is still too low

Herbs and spices have been used for their flavour and preservative properties since antiquity. Of all known essential oils (EOs), the oil of turpentine was already mentioned by Greek and Roman historians [Guenther 1948]. Some 2000 years ago a distillation technique was used by the Egyptians and Persians to produce EOs; in the 9th century the method was significantly improved by the Arabs [Bauer et al. 2001]. Turpentine is a thin, volatile EO, obtained from the resin of certain pine and other trees. It is familiarly used as a paint thinner and solvent; and sometimes it is applied in (traditional) medicinal uses [Hussain et al. 2006; Edris 2007; Bakkali et al. 2008].

EOs are aromatic, oily liquids obtained from a wide variety of plant materials, such as flowers, buds, seeds, leaves, twigs, bark, wood, fruits and roots. The first authentic written report on distillation of EOs is ascribed to the Catalan physician and religious reformer, Arnaldus de Villa Nova (c. 1240 – 1311). By the 13th century, EOs were prepared by pharmacists and their pharmacological effects were described in pharmacopoeias. However, the application of EOs does not appear to have widespread use in Europe until the 16th century [Crosthwaite 1998]. Today, they are predominantly incorporated in food and beverages (flavourings), perfumes (fragrances), and a variety of pharmaceuticals.

The term “essential oil” is thought to derive from the name coined by the Swiss physician, alchemist and astrologer of the German Renaissance, Paracelcus (1493 - 1541). He named the effective component of a drug “Quinta essentia”.

It has long been recognized that some EOs have antimicrobial properties. They have already been reviewed by Burt [2004]; moreover, the recent enhancement of interest in “green” consumerism has lead to a renewal of scientific interest in these EOs [Koul et al. 2008]. Besides their antibacterial properties, EOs have been shown to exhibit antiviral, antimycotic, antitoxigenic, antiparasitic as well as insecticidal properties [Burt 2004]. There is ample evidence that these beneficial characteristics are related to the function of EOs in the host plants [Guenther 1948].

Many plants are also known for their potential benefits to human health. The contemporary scientific literature clearly highlights their anti-cancer, anti-inflammatory, anti-diabetic, anti-ulcerogenic, antidepressant, anti-anxiety and antioxidant properties [Kim et al. 2015; Ribeiro-Santos et al. 2015].

A striking example is cinnamon. Available in vitro and in vivo experimental results suggest that

cinnamon Ranasinghe et al. [2013] refer to Cinnamomum zeylanicum, which they call the

true cinnamon has anti-microbial, anti-parasitic, anti-oxidant and free radical scavenging properties. In addition it seems to lower blood glucose, serum cholesterol and blood pressure, suggesting beneficial cardiovascular effects. It is true that even though these must be considered preliminary conclusions, they are useful examples that illustrate a whole range of possible beneficial effects of cinnamon extracts. Nevertheless, randomized controlled human

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trials will still be necessary to determine whether these effects have positive public health implications.

Today, the treatment of common diseases and indispositions, rheumatoid arthritis, pain, high blood pressure, cancer and many more, with alternative methods such as EOs, is clearly on the rise. Additionally, because of the high rate of resistance against common treatment, science is continuously in search of alternative or at least complementary treatment opportunities. The use of EOs will not go unnnoticed [Buchbauer & Bohusch 2015] !

Active packaging is a highly important innovation in the food packaging market! It is well recognized that the requirements for packaging materials and articles intended to come into contact with food are now considerably more stringent than about half a century ago. Manufacturers have to provide modern and safe packagings, since the consumer’s interest for fresh, and safe food products with extended shelf life and well controlled quality continues to grow. Active packaging has an essential role to play herein. It represents a new packaging generation, that allows for a better maintenance of the packaged food and even an

improvement of its quality [Wyrwa & Barska 2017] an immensely relevant advantage for the food industry!

Late 20th century innovations include active packaging (oxygen controllers, antimicrobials, respiration mediators, and odor/aroma controllers) and intelligent or smart packaging. Traditional food packagings are merely passive barriers designed to delay the adverse effects of the environment on the food item. Active packaging, on the contrary, allows for interaction with both the food as well as its surrounding environment. It plays a dynamic role in food preservation [Brody et al. 2001 & 2008].

Developments in active packaging have led to advances in many areas, including delayed oxidation and controlled respiration rate, microbial growth, and moisture migration. Other active packaging technologies include carbon dioxide absorbers and/or emitters, odor absorbers, ethylene removers, and aroma emitters. Purge and moisture control as well as oxygen removal have been prominently present in active packaging.

In addition, active packaging technology can manipulate the selective permeation also called

permselectivity of packaging materials to various gases. Through coating, microperforation, lamination, coextrusion, or polymer blending, permselectivity can be manipulated to modify and optimize the atmospheric concentration of gaseous compounds inside a package, taking into consideration the oxidation or respiration kinetics of the packaged foods. Certain nanocomposite materials can also serve as active packaging by actively preventing oxygen, carbon dioxide, and moisture from reaching food.

The European regulation (EC) No 450/2009 includes the following definitions. Active materials and articles means materials and articles that are intended to extend the shelf-life or to maintain or improve the condition of packaged food; they are designed to deliberately incorporate components that would release or absorb substances into or from the packaged food or the environment surrounding the food; the released active substances are intended to fulfill a well defined purpose in the food.

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Globalization has given us access to countless different foods from every part of the globe. Hence, the importance of preserving the foods’ original organoleptic properties is continuously increasing. The food industry is forced to develop new technologies to satify the consumers’ demands. In line herewith, active packagings in combination with the application of EOs have emerged [Ribeiro-Santos et al. 2017].

However, the application of EOs has some drawbacks too. More particularly, the lack of reproducibility of the EOs’ activity is a major obstacle. They may have qualitative as well as quantitative variations in the content of bioactive components, resulting in variable biological effectiveness. A further limitation to their use is due to the strong aroma, which may significantly restrict their applications. As food is a complex, multicomponent matrix, the EO level required for sufficient efficacy may exceed the organoleptically acceptable level and impact on the natural taste of the food or beverage.

Promising examples of active packaging incorporating EOs (or their constituents) are the earlier mentionned cinnamon; but also clove, rosemary, oregano, bergamot, thyme, ginger, turmeric, garlic, and others. They can be found in the packagings of meat, fish, cheese, vegetables, fruits, pizza, and … [Ribeiro-Santos et al. 2017 and references herein]. Besides active films and coatings, the efficacy of the selected EO combinations has been used together with modified atmosphere packaging to improve the quality and shelf life of the packed food [Hyun et al. 2015].

Deterioration by microorganisms and oxidation of lipids are major causes of food spoilage. Therefore, a strict control of the lipid oxidation and the proliferation of microorganisms is required in order to achieve better food quality, increased product shelf life and maximal industrial profitability.

EOs may replace or, at least, reduce the use of synthetic additives; several food products showed positive protection when using them. EOs as well as their constituent compounds may be added directly into the food or incorporated in the food packaging. The preservation of packed food occurs by diffusion (or migration) of the active EO compounds into the packaging. The latter process may be influenced by several factors, such as the type of EOs and polymers, the food composition, as well as the time and temperature of contact.

There is a remarkable tendency of increasing the applications of EOs in packaging technology, especially in bio-based packaging, due to environmental concerns. Hence the standardization of EOs in a way that ensures their use without biological variability is a very important issue.

The following examples illustrate the new generation of active food packagings. For example, antimicrobial films were prepared by incorporating different levels of oregano EO into sorbitol-plasticized whey protein isolate films. Moisture uptake behavior and water vapor permeability of the films were by no means affected by the addition of oregano oil. Wrapping beef cuts with these antimicrobial films resulted in a significant reduction of the maximum specific growth rate of total flora and pseudomonads, and in complete inhibition of the lactic acid bacteria growth. The latter results, obtained by Zinoviadou et al. [2009], highlight the effectiveness of oregano EO-containing whey protein films to increase the shelf life of fresh beef.

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EOs are also known to extend the shelf life of foods by lowering lipid oxidation. Hence, the incorporation of EOs into (biodegradable) films can well provide antioxidant activity for packaging films. Oussalah et al. [2004] reported that the incorporation of oregano EO into milk protein-based film increased the ability to stabilize lipid oxidation in beef muscle samples during refrigerated storage. Moradi et al. [2011] studied the antioxidant effects of chitosan film containing Zataria multiflora Boiss EO (ZEO) wrapped on mortadella sausage during 21 d of refrigeration storage. The sausage lipid oxidation decreased markedly when compared to samples wrapped with control film (without ZEO incorporated) and to unwrapped samples. Highest effectiveness was observed for samples packed with film containing a combination of 10 g ZEO with 10 g grape seed extract per kg.

Apart from its antioxidant activity, ZEO exhibits antifungal activity as well. Mohammadi et al. [2015] undertook an investigation of the antifungal properties and stability of the oils against an isolate of Botrytis cinerea Pers., the causal agent of grey mould disease. Pre- or postharvest application of plant EO treatments has been considered as an alternative treatment to the use of synthetic fungicides to prevent fruit postharvest decay and to extend the storage life while preserving the overall quality of different fresh commodities. Although EOs have proved to be good antimicrobial agents, their use for maintaining fruit quality and, more specifically, reducing fungal decay is often limited due to their volatile compounds which can easily degrade under the stress of heat, pressure, light and oxygen. Furthermore, they are insoluble in water, and for certain applications a controlled release is required. In this regard, nano-size carriers provide more surface area and can possibly upgrade solubility, enhance bioavailability and improve controlled release and targeting of encapsulated food ingredients when compared to micro-size carriers. The findings by Mohammadi et al. [2015] revealed a promising role of chitosan nanoparticles as a controlled release system for EOs in order to enhance antifungal activities: their in vivo experiments showed that encapsulated EOs significantly decreased both disease severity as well as disease incidence of Botrytis-inoculated strawberries.

The use of natural plant extracts to prevent lipid oxidation in fish has been reported too. Gomez-Estaca et al. [2007] developed gelatin-based film enriched with oregano or rosemary EOs to prevent lipid oxidation in cold-smoked sardine. Coating the muscle with the edible films, enriched with both EOs, lowered the lipid oxidation rate of the muscle. Therefore, the edible films with the added plant extracts could lower lipid oxidation levels in food systems. Salgado et al. [2013] tested the antioxidant activity of sunflower protein films enriched with clove essential oil in preserving fish patties. The rate of malondialdehyde production was substantially lower in patties wrapped with clove containing films.

Research must go on! While the results of the studies are very promising, more innovations and optimizations are still needed. Now, academia have to confirm the observed beneficial effects or, in the worst case, contradict these finding with convincing, strong arguments.

Zataria mulitflora A thyme-like plant, belonging to the Lamiaceae family,

with modern pharmaceutical uses [Sajed et al. 2012]

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Research is four things: brains with which to think, eyes with which to see, machines with which to measure and, fourth, money [Albert Szent-Gyorgyi, Nobel prize 1937]. This can only come about through efficient co-operation between all actors: scientists, decisionmakers, industry people and consumers.

References

Bakkali et al. [2008]. Biological effects of essential oils – A review, Food and Chemical Toxicology 46, 446 – 475

Bauer et al. [2001]. Common Fragrance and Flavor Materials: Preparation, Properties and Uses, Wiley-VCH, Weinheim

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Sajed et al. [2012]. Zataria multiflora Boiss. (Shirazi thyme)--an ancient condiment with modern pharmaceutical uses, Journal of Ethnopharmacology 145, 3, 686 – 698

Salgado et al. [2013]. Sunflower protein films incorporated with clove essential oil have potential application for the preservation of fish patties, Food Hydrocolloids 33, 1, 74 - 84

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Zinoviadou et al. [2009]. Physico-chemical properties of whey protein isolate films containing oregano oil and their antimicrobial action against spoilage flora of fresh beef, Meat Science 82, 338 – 345

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Essentiële oliën, ze worden nog te weinig gebruikt in actieve verpakkingen

Sedert de oudheid worden er al kruiden en specerijen gebruikt voor hun smaak en als bewaarmiddel. Van al de bekende essentiële oliën (EOs) werd terpentijnolie reeds vermeld door Griekse en Romeinse historici [Guenther 1948]. Zo’n 2000 jaar geleden maakten de Egyptenaren en Perzen reeds gebruik van een destillatietechniek om EOs te produceren; tijdens de 9e eeuw werd de methode aanzienlijk verbeterd door de Arabieren [Bauer et al. 2001]. Terpentijn is een dunne, vluchtige EO, die meestal wordt verkregen uit het hars van bepaalde (pijn)bomen. Het is traditioneel bekend als verfverdunner en als solvent; soms gebruikt men het ook in de (traditionele) geneeskunde [Hussain et al. 2006; Edris 2007; Bakkali et al. 2008].

EOs zijn aromatische, olieachtige vloeistoffen die men verkrijgt uit een hele reeks plantenmaterialen zoals bloemen, knoppen, zaden, bladeren, twijgen, schors, hout, vruchten en wortels. Het eerste authentieke, schriftelijke rapport over de destillatie van EOs wordt toegeschreven aan de Catalaanse arts en religieuze hervormer, Arnaldus de Villa Nova (c. 1240 – 1311). Tijdens de 13e eeuw werden EOs bereid door apothekers en hun farmacologische eigenschappen werden beschreven in hun handboeken. Nochtans lijkt het erop dat EOs in Europa weinig werden toegepast vóór de 16e eeuw [Crosthwaite 1998]. Vandaag worden ze meestal verwerkt in voeding en dranken (smaakstoffen), in parfums (geurstoffen) en in een grote verscheidenheid aan farmaceutische producten.

De term “essentiële olie” komt vermoedelijk van de naam, die door de Zwitserse arts, alchemist en sterrekundige van de Duitse Renaissance, Paracelcus (1493 – 1541) werd gecreëerd. Hij noemde het actieve bestanddeel van een geneesmiddel “Quinta essentia”.

We weten al geruime tijd dat sommige EOs antimicrobiële eigenschappen vertonen. Die werden al uitvoerig behandeld door Burt [2004]; en bovendien heeft een recente en grotere interesse voor het “groene” consumentisme geleid tot een vernieuwing van het wetenschappelijk belang van EO's [Koul et al. 2008]. Bovenop hun antibacteriële eigenschappen vertonen EOs ook nog antivirale, schimmelwerende, neutraliserende, antiparasitaire en insecticide eigenschappen [Burt 2004]. Alles wijst erop dat deze heilzame eigenschappen verband houden met de functie van de EOs in de gastheerplant [Guenther 1948].

Veel planten zijn gekend omwille van hun mogelijke voordelen voor de menselijke gezondheid. De hedendaagse vakliteratuur heeft reeds duidelijk aangetoond dat ze kunnen helpen tegen kanker, besmettingen allerhande, diabetes, zweren, depressies, angsten en aftakeling [Kim et al. 2015; Ribeiro-Santos et al. 2015].

Een opvallend voorbeeld hiervan is kaneel. De beschikbare gegevens van in vitro en in vivo

experimenten suggereren dat kaneel Ranasinghe et al. [2013] verwijzen naar Cinnamomum

zeylanicum, dat zij het echte kaneel noemen antimicrobiële, antiparasitaire en antioxidante eigenschappen hebben en tevens vrije radicalen kunnen opruimen. Blijkbaar verlaagt kaneel ook de glucosegehaltes in bloed, het serumcholesterol en de bloeddruk; het heeft dus een gunstig cardiovasculair effect. Toegegeven, dit alles moet beschouwd worden als preliminaire

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resultaten, maar het geeft reeds aan dat kaneelextracten heel wat positieve gevolgen kunnen hebben. Desalniettemin zijn er nog randomized controlled trials met mensen nodig om te bepalen of deze effecten een positief gevolg kunnen hebben voor de volksgezondheid.

Vandaag de dag ziet men steeds vaker behandelingen van ziekten en ongesteldheden, rheumatoide arthritis, pijnen, hoge bloeddruk, kanker en heel wat andere met alternatieve methoden, zoals deze met EOs. Daarenboven is de wetenschap steeds op zoek naar alternatieve of op z’n minst complementaire behandelingen, omwille van de toenemende weerstand tegen de traditionele behandelingen. Het gebruik van EOs zal niet onopgemerkt blijven [Buchbauer & Bohusch 2015] !

Actieve verpakkingen zijn een zeer belangrijke innovatie op de markt van

voedselverpakkingen ! Men weet maar al te goed dat de eisen die men vandaag stelt aan

verpakkingsmaterialen en voorwerpen, die bestemd zijn om met voeding in contact te komen,

veel strikter zijn dan een halve eeuw geleden. De producenten moeten moderne en veilige

verpakkingen maken omwille van het toenemend belang voor de consument van verse en

veilige voeding met een langere bewaartijd en een gecontrolleerde kwaliteit. Hierin heeft

actieve verpakking een essentiële rol te vervullen. Ze vertegenwoordigt een nieuwe generatie

van verpakkingen, die een betere bewaring van de verpakte voeding en zelfs een beter kwaliteit

garandeert [Wyrwa & Barska 2017] een uitzonderlijk relevant voordeel voor de

voedingsindustrie !

De innovaties van het eind van de 20e eeuw omvatten actieve verpakkingen (regeling van het

zuurstofgehalte, antimicrobiële eigenschappen, regulatie van de ademhaling, en geurcontrole)

evenals intelligente verpakkingen. De traditionele voedselverpakkingen zijn enkel maar een

passieve barrière, die de negatieve invloed van het milieu op het voedingsproduct vertragen.

Actieve verpakkingen, daarentegen, bewerkstelligen een wisselwerking met zowel de voeding

als de omgeving ervan. Ze spelen en dynamische rol in de voedselbewaring [Brody et al. 2001 &

2008].

De ontwikkelingen in actieve verpakking leidden tot voordelen op heel wat vlakken zoals een vertraagde oxidatie en de controles van de ademhalingssnelheden, de microbiële groei en de vochtmigratie. Andere technologische vernieuwingen zijn absorptie en emissie van koolstofdioxide, geurabsorptie, verwijdering van ethyleen, emissie van bepaalde geurstoffen. De zuiverings- en vochtbeheersing en de verwijdering van zuurstof zijn prominent aanwezig in actieve verpakkingen.

En bovendien kunnen actieve verpakkingen de selectieve permeatie wordt in het engels ook

permselectivity genoemd van de verpakkingsmaterialen regelen. Door afdekkingen, microperforaties, laminatie, coextrusie, of polymeervermenging kan men de permselectivity

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aanpassen en de concentraties van gassen binnenin de verpakking optimaliseren. De oxidatie- en ademhalingskinetiek van de verpakte goederen worden hierbij in rekening genomen. Ook nanocomposieten kunnen dienst doen om eventueel zuurstof, koolstofdioxide en vocht te weren.

De Europese verordening 450/2009/EC omvat de volgende definities. Actieve materialen en voorwerpen betekent materialen en voorwerpen die bedoeld zijn om de bewaartijd te vergroten en de kwaliteit van het verpakte voedsel te behouden of te verbeteren. Ze zijn zodanig opgevat dat er met opzet bepaalde componenten inzitten, die ofwel kunnen vrijkomen in de voeding en de omgeving ervan ofwel sommige stoffen eruit kunnen absorberen. Die vrijgekomen stoffen worden met een wel bepaalde bedoeling afgegeven aan de voeding of aan de atmosfeer er om heen.

De globalisatie verschafte ons toegang tot talloze verschillende voedselproducten uit alle delen van de wereld. Daarom is het alsmaar belangrijker de oorspronkelijke organoleptische eigenschappen van de voeding te bewaren. Dit zorgde voor de komst van actieve verpakkingen in combinatie met het gebruik EOs [Ribeiro-Santos et al. 2017].

En nochtans zijn er ook nadelen verbonden aan het gebruik van EOs. Zo is het gebrek aan reproduceerbaarheid van hun activiteit een ernstige hindernis. Er kunnen zowel kwantitatieve als kwalitatieve verschillen optreden wat het gehalte aan bioactieve stoffen betreft. En daaruit volgt een variabele biologische efficiëntie. Een ander nadeel is het sterke aroma dat bepaalde toepassingen daadwerkelijk hindert. Vermits voedsel een complexe matrix is met heel veel componenten, kan het gebeuren dat er voor voldoende efficiëntie meer EO noodzakelijk is dan organoleptisch aanvaardbaar. En dit kan gevolgen hebben voor de natuurlijke smaak van het voedsel of de drank.

Beloftevolle voorbeelden van actieve verpakkingen met EOs (of onderdelen ervan) zijn het eerder vermelde kaneel; maar eveneens kruidnagel, rozemarijn, oregano, bergamot, tijm, gember, kurkuma, look en anderen. Ze worden teruggevonden in de verpakkingen van vlees, vis, kaas, groenten, fruit, pizza en ... [Ribeiro-Santos et al. 2017 en referenties hierin]. Bovenop actieve folies en coatings, werden er welbepaalde EOs gebruikt in combinatie gemodificeerde atmosfeer verpakkingen om de kwaliteit en bewaartijd van de verpakte voeding te verbeteren [Hyun et al. 2015].

Afbraak door micro-organismen en oxidatie van vetten zijn de grootste oorzaken van voedselbederf. Daarom is een strikte controle op de vetoxidatie en op de proliferatie van microorganismen noodzakelijk wil men een betere voedselkwaliteit, een langere bewaartijd en een maximale industriële winstgevendheid verwezenlijken.

EOs kunnen synthetische additieven geheel of minstens gedeeltelijk vervangen; ze zorgden reeds voor een degelijke bewaring van meerdere voedingsproducten. EOs kan men direct aan de voeding toevoegen of in de verpakking verwerken. De bescherming van de verpakte voeding gebeurt door diffusie (of migratie) van de actieve EO componenten uit de verpakking. Dit proces wordt beïnvloed door meerdere factoren, zoals het type van EO en van polymeer, de samenstelling van de voeding, en ook de contacttijd en temperatuur.

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De toenemende trend in toepassingen van EOs in de verpakkingstechnologie is opvallend; en hoofdzakelijk in de bioverpakkingen omwille van de bezorgdheid voor het milieu. Daarom verdient de standaardisatie van EOs al onze aandacht, omdat we ze moeten kunnen gebruiken zonder biologische variabiliteit.

De volgende voorbeelden illustreren de nieuwe generatie actieve voedselverpakkingen. Zo worden er, bij voorbeeld, antimicrobiële films gemaakt door verschillende gehaltes van oregano EO te verwerken in folies van weiproteine-isolaat, dat versoepeld werd met sorbitol. De opname van vocht en de waterdampdoorlaatbaarheid werden geenszins beïnvloed door de toevoeging van oregano-olie. Wanneer rundsvlees in dergelijke folies werd gewikkeld resulteerde dat in een significante vermindering van de specifieke groeisnelheid van de total microflora en van pseudomona’s en in een complete inhibitie van de groei van melkzure bacteriën. Deze resultaten van Zinoviadou et al. [2009] tonen duidelijk aan hoe efficiënt dergelijke folies met EO van oregano de bewaartijd van rundsvlees verbeteren.

Van EOs weet men ook dat ze de bewaartijd vergroten door de oxidatie van vetten te verminderen. Om die reden, kan de verwerking van EOs in (biodegradeerbare) film een antioxidant activiteit verschaffen aan de verpakking. Oussalah et al. [2004] beweren dat de verwerking van oregano EO in filmen van melkproteïne de oxidatie van lipiden beter stabiliseert in gekoeld spierweefsel van runderen. Moradi et al. [2011] bestudeerden de antioxidante effecten van chitosan film met EO van Zataria multiflora Boiss EO (ZEO), die voor 21 dagen en bij frigotemperatuur rond mortadella worst werd gewikkeld. In vergelijking met worsten met een controle film zonder ZEO en met worsten die helemaal niet waren omwikkeld was er een duidelijke vermindering van de vetoxidatie. De hoogste efficiëntie werd gehaald met films die een combinatie van 10 g ZEO met 10 g extract van druivenpitten per kg bevatten.

Bovenop zijn antioxidante werking vertoont ZEO ook een schimmelwerende werking. Mohammadi et al. [2015] vatten een studie aan van de schimmelwerende eigenschappen en van de stabiliteit van oliën in contact met Botrytis cinerea Pers., de oorzaak van de grauwe schimmelziekte. Behandelingen van de plant met EOs voor en na de oogst werden beschouwd als een alternatief voor het gebruik van synthetische fungiciden. Dit om bederf na de oogst te vermijden, maar ook om de bewaarperiode te verlengen en tegelijkertijd de kwaliteit van verse producten te bewaren. Ondanks het feit dat EOs goede antibacteriële kenmerken vertonen, is het gebruik ervan als fungicide minder frequent omdat het vluchtige stoffen zijn die gemakkelijk ontbinden door verhitting, drukverhogingen, licht en zuurstof. En bovendien zijn ze onoplosbaar in water en is een gecontrolleerde afgave vereist voor sommige toepassingen. Hier kunnen dan nanodeeltjes een oplossing bieden. Ze hebben een grotere contactoppervlakte en kunnen mogelijk de oplosbaarheid en de biobeschikbaarheid gunstig beïnvloeden. In vergelijking met

Zataria multiflora Een plant met moderne farmaceutische toepassingen, die erg lijkt

op tijm en behoort tot de familie der Lamiaceae [Sajed et al. 2012]

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microdeeltjes (1000 keer groter) kunnen ze ook de gecontrolleerde vrijzetting en de targeting van ingekapselde voedingsingrediënten aanzienlijk verbeteren. Deze bevindingen van Mohammadi et al. [2015] geven aan hoe beloftevol de rol van chitosan nanodeeltjes wel is voor gecontrolleerde afgavesystemen van EOs met de bedoeling de schimmelwerende activiteit op te drijven. Hun in vivo experimenten hebben bewezen dat EOs in capsules zowel de ernst als de incidentie van de ziekte doen afnemen bij aardbeien, die geïnoculeerd werden met Botrytis.

Er werd ook verslag uitgebracht over plantenextracten die vetoxidatie van vis voorkomen. Gomez-Estaca et al. [2007] ontwikkelden films op basis van gelatine en aangerijkt met oregano en rozematijn EOs om vetoxidatie van koud gerookte sardines tegen te gaan. Een eetbaar afdeklaagje met beide EOs verminderde daadwerkelijk de vetoxidatie van het spierweefsel. Eetbare filmen met plantenextracten kunnen dus de vetoxidatie van voeding tegengaan. Salgado et al. [2013] hebben antioxidante activiteit van filmen op basis van zonnebloemeiwitten en aangerijkt met EO van kruidnagel getest op vispasteitjes. De productiesnelheid van malondialdehyde was lager in de pasteitjes die omwikkeld waren met kruidnagelfilm.

Het ondrerzoek moet voortgaan! Zelfs wanneer de resultaten van dergelijke studies erg beloftevol zijn, dan blijven verbeteringen nog steeds noodzakelijk. De academische wereld moet nu de waargenomen heilzame effecten bevestigen ofwel, in het slechtste geval, de effecten tegenspreken, maar enkel met overtuigende, sterke argumenten.

Onderzoek is vier zaken: hersenen om na te denken, ogen om te zien, toestellen om te meten en, ten vierde, geld [Albert Szent-Gyorgyi, Nobelprijs 1937]. Dit kan enkel tot stand komen wanneer alle actoren samenwerken: de wetenschappers, de beleidsmensen, de industriëlen en de consumenten.

Referenties

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Les huiles essentielles, leur utilisation dans les emballages actifs est toujours trop faible

Les herbes et épices ont été utilisées pour leur saveur et leurs propriétés conservatrices depuis l'antiquité. De toutes les huiles essentielles (EOs) connues, l'huile de térébenthine a déjà été mentionnée par des historiens grecs et romains [Guenther 1948]. Il y a environ 2000 ans, la distillation a été utilisée par les Egyptiens et les Perses pour produire des EOs; au 9e siècle, la méthode a été considérablement améliorée par les Arabes [Bauer et al. 2001]. La térébenthine est une EO mince et volatile; elle est obtenue de la résine de certains pins et autres arbres. On l’utilise ordinairement comme diluant pour peinture et comme solvant; et parfois elle est utilisée dans la médecine (traditionnelle) [Hussain et al. 2006; Edris 2007; Bakkali et al. 2008].

Les EOs sont des liquides aromatiques et huileux obtenus à partir d'une grande variété de matériaux végétaux, tels que les fleurs, les bourgeons, les graines, les feuilles, les brindilles, l'écorce, le bois, les fruits et les racines. Le premier rapport écrit authentique sur la distillation des EOs est attribué au médecin catalan et réformateur religieux, Arnaldus de Villa Nova (vers 1240 - 1311). Au 13e siècle, les EOs ont été synthétisées par des pharmaciens et leurs effets pharmacologiques ont été décrits dans les pharmacopées. Cependant, l'application des EOs ne semble pas avoir une utilisation répandue en Europe jusqu'au 16e siècle [Crosthwaite 1998]. Aujourd'hui, ils sont principalement incorporés dans les aliments et les boissons (arômes), les parfums (fragrances) et une grande variété de produits pharmaceutiques.

On pense que le terme “huile essentielle” est dérivé du nom inventé par le médecin suisse, l'alchimiste et l'astrologue de la Renaissance allemande, Paracelse (1493-1541). Il a donné le nom “Quinta essentia” au composant actif d'un médicament.

On reconnaît depuis longtemps que certaines EOs ont des propriétés antimicrobiennes. Elles ont déjà été examinées en détail par Burt [2004]. De plus, l'accroissement récent de notre intérêt pour un consumérisme “vert” a conduit à un renouvellement de l'intérêt scientifique pour ces EOs [Koul et al. 2008]. En plus de leurs propriétés antibactériennes, on a mis en évidence les propriétés antivirales, antimycotiques, antitoxigènes, antiparasitaires et insecticides des EOs [Burt 2004]. Il existe de nombreuses preuves que ces caractéristiques bénéfiques sont liées à la fonction des EOs dans les plantes [Guenther 1948].

Beaucoup de plantes sont également connues pour leurs avantages potentiels pour la santé humaine. La littérature scientifique contemporaine démontre clairement leurs propriétés anti-cancéreuses, anti-inflammatoires, anti-diabétiques, anti-ulcérogènes, anti-dépression, anti-anxiété et antioxydantes [Kim et al. 2015; Ribeiro-Santos et al. 2015].

La cannelle est un exemple frappant. Les résultats disponibles d’expériences in vitro et in vivo

suggèrent que la cannelle Ranasinghe et al. [2013] se réfèrent à Cinnamomum zeylanicum,

qu'ils appellent la véritable cannelle possède des propriétés anti-microbiennes, anti-parasitaires, anti-oxydantes et capteuses de radicaux libres. En outre, elle semble réduire la glycémie, le cholestérol sérique et la tension artérielle, ce qui suggère des effets cCardiovas-

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culaires bénéfiques. Il est vrai que, même si ces effets doivent être considérés comme préliminaires, ce sont des exemples utiles qui illustrent toute une gamme d'effets bénéfiques possibles des extraits de la cannelle. Néanmoins, des essais randomisés et contrôlés sur l'homme seront encore nécessaires pour déterminer si les effets ont vraiment des implications positives pour la santé publique.

Aujourd'hui, le traitement de maladies et d’indispositions courantes, de l'arthrite rhumatoïde, de la douleur, de l'hypertension artérielle, du cancer et de bien d'autres encore, avec des méthodes alternatives telles que les EOs, est clairement à la hausse. En outre, en raison du taux élevé de résistance à un traitement ordinaire

, la science recherche en permanence des opportunités de traitement alternatives ou tout au moins complémentaires. L'utilisation des EOs ne passera pas inaperçue [Buchbauer & Bohusch 2015].

L’emballage actif est une innovation de grande importance dans le marché de l'emballage alimentaire! Il est bien reconnu que les exigences pour les matériaux d'emballage et les articles destinés à entrer en contact avec les denrées alimentaires sont aujourd’hui beaucoup plus sévères qu'il y a plus ou moins un demi-siècle. Les fabricants doivent fournir des emballages modernes et sécurisés, car l'intérêt du consommateur pour les aliments frais et sûrs avec une durée de vie prolongée et une qualité bien contrôlée ne cesse de croître. Les emballages actifs y ont un rôle essentiel à jouer. Ils représentent une nouvelle génération d'emballages, qui permet une meilleure maintenance des aliments emballés et même une amélioration de leur qualité

[Wyrwa & Barska 2017] un avantage immensément important pour l'industrie alimentaire!

Les innovations de la fin du 20e siècle comprennent les emballages actifs (contrôle de l'oxygène, antimicrobiens, médiateurs de la respiration et contrôleurs d'odeurs et/ou arômes) et les emballages intelligents. Les emballages alimentaires traditionnels ne sont que des barrières passives, conçues pour retarder les effets néfastes de l'environnement sur l'aliment. Les emballages actifs, au contraire, permettent une interaction avec les denrées alimentaires ainsi que leur environnement. Ils jouent un rôle dynamique dans la préservation des aliments [Brody et al. 2001 et 2008]!

Les développements des emballages actifs ont entraîné des nombreux progrès dans les domaines de l'oxydation retardée et de la vitesse contrôlée de respiration, de la croissance microbienne, et de la migration de l'humidité. D'autres technologies d'emballage actif incluent les absorbeurs de dioxyde de carbone et/ou les émetteurs, les absorbeurs d'odeurs, les éliminateurs d'éthylène et les émetteurs d'arômes. Le contrôle de la purge et de l'humidité ainsi que l'élimination de l'oxygène ont été particulièrement présents dans les emballages actifs.

En plus, la technologie d'emballage actif peut manipuler la perméabilité sélective à divers gaz d’un matériau d'emballage. On parle également de permsélectivité. Grâce à un revêtement, une microperforation, une stratification, une coextrusion ou un mélange de polymères, la permsélectivité peut être manipulée pour modifier et optimiser la concentration atmosphérique des composés gazeux dans un emballage, en tenant compte de la cinétique d'oxydation ou de respiration des aliments emballés. Certains matériaux nanocomposés peuvent également servir

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d'emballage actif en empêchant activement l'oxygène, le dioxyde de carbone et l'humidité d'atteindre les aliments.

Le règlement européen (CE) no 450/2009 comprend les définitions suivantes. Les matériaux et objets actifs concernent les matériaux et articles destinés à prolonger la durée de conservation ou à maintenir et même améliorer l'état des aliments emballés. Ils sont conçus pour incorporer délibérément des composants, qui libèrent des substances dans les aliments emballés ou leur environnement ou absorbent des substances. Les substances actives libérées ont un but bien spécifié à remplir dans la nourriture.

La mondialisation nous a donné accès à d'innombrables aliments différents de partout dans le monde. Par conséquent, l'importance de préserver les propriétés organoleptiques originales des aliments ne fait qu’augmenter. L'industrie alimentaire est forcée de développer de nouvelles technologies pour répondre aux demandes des consommateurs. En conséquence, les emballages actifs et l'application des EOs sont apparus [Ribeiro-Santos et al. 2017].

Or, l'application des EOs présente aussi certains inconvénients. Plus particulièrement, le manque de reproductibilité en activité des OEs est un obstacle majeur. On constate des variations qualitatives et quantitatives dans le contenu des composants bioactifs, et cela entraîne une efficacité biologique variable. Une autre limitation à leur utilisation est due aux arômes forts, ce qui peut restreindre considérablement leurs applications. Comme la nourriture est une matrice multicomposante, la quantité d'EO requise pour une efficacité suffisante peut dépasser le niveau organoleptiquement acceptable. Cela influence évidemment le goût naturel de la nourriture ou des boissons.

Un exemple prometteur d'emballages actifs intégrant une EO (ou leurs constituants) est la cannelle, déjà mentionnée . Mais nous connaissons egalement les clous de girofle, le romarin, l'origan, la bergamote, le thym, le gingembre, le curcuma, l'ail et beaucoup d’autres. On les trouve dans les emballages de viande, de poisson, de fromage, de légumes, de fruits, de pizza, et ... [Ribeiro-Santos et al. 2017 et références dans le présent document]. Outre les films actifs et les revêtements, l'efficacité des combinaisons d’EOs sélectionnées a été utilisée conjointement avec les emballages à atmosphère modifiée pour améliorer la qualité et la durée de conservation des aliments emballés [Hyun et al. 2015].

La détérioration par les microorganismes et l'oxydation des lipides sont les causes principales de la détérioration des aliments. Par conséquent, un contrôle strict de l'oxydation lipidique et de la prolifération des microorganismes sont requis afin d'obtenir des aliments de meilleure qualité, une augmentation de la durée de vie des produits et une rentabilité industrielle maximale

Les EOs peuvent remplacer ou, au moins, réduire l'utilisation d'additifs synthétiques; plusieurs produits alimentaires ont montré une protection positive lors de leur utilisation. Les EOs ainsi que leurs composés constitutifs sont ajoutés directement à la nourriture, ou bien incorporés dans l'emballage alimentaire. La conservation des aliments emballés résulte de la diffusion (ou la migration) des composés actifs de l’EO dans l'emballage. Ce dernier processus peut être

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affecté par plusieurs facteurs, tels le type d'EOs et de polymères, la composition alimentaire ainsi que le temps et la température de contact.

Il existe une tendance remarquable à augmenter les applications des EOs dans les technologies d'emballage, en particulier dans les emballages biologiques en raison de préoccupations environnementales. D'où la grande importance d’une standardisation des EOs, qui assure leur utilisation sans variabilité biologique.

Les exemples suivants illustratent les emballages alimentaires de nouvelle génération. Par exemple, des films antimicrobiens ont été préparés en incorporant différents niveaux d'EO d’origan dans des films isolés de protéines de lactosérum, plastifiés par le sorbitol. L'absorption de l'humidité et la perméabilité de la vapeur d'eau des films n'étaient en rien affectées par l'addition d'EO d’origan. L'emballage des coupes de boeuf avec ces films antimicrobiens a entraîné une réduction significative du taux de croissance spécifique maximum de la flore totale et des pseudomonades et même une inhibition complète de la croissance des bactéries lactiques. Ces résultats, obtenus par Zinoviadou et al. [2009], mettent en évidence l'efficacité des films de protéines de lactosérum enrichis en EO d’origan pour augmenter la durée de conservation de la viande de boeuf fraîche.

Les EOs sont également connues pour prolonger la durée de conservation des aliments par réduction de l'oxydation des lipides. Par conséquent, l'incorporation d'une EO dans des films (biodégradables) peut bien leurs fournir une activité antioxydante. Oussalah et al. [2004] ont rapporté que l'incorporation de l' EO d’origan dans les films à base de protéines du lait a augmenté la capacité à stabiliser l'oxydation des lipides dans les échantillons de muscle de bœuf pendant un stockage réfrigéré. Moradi et al. [2011] ont étudié les effets antioxydants du film de chitosane contenant l’EO de Zataria multiflora Boiss (ZEO), enroulé sur la saucisse mortadelle pendant 21 jours de stockage au froid. L'oxydation des lipides de la saucisse a diminué de façon prononcée par rapport aux échantillons enveloppés avec un film de contrôle (sans ZEO incorporée) et à des échantillons non emballés. La plus grande efficacité a été observée pour les échantillons emballés avec du film contenant une combinaison de 10 g de ZEO avec 10 g d'extrait de graines de raisin par kg.

Outre son activité antioxydante, ZEO présente également une activité antifongique. Mohammadi et al. [2015] ont étudié les propriétés antifongiques et la stabilité des huiles par rapport à un isolat de Botrytis cinerea Pers., l'agent causal de la pourriture grise. L'application pré ou post-récolte d’un traitement aux EOs de la plante est considérée comme un traitement alternatif à l'utilisation de fongicides synthétiques pour prévenir la désintégration post-récolte des fruits et pour prolonger la durée de conservation tout en préservant la qualité globale des différents produits frais. Bien que les EOs se soient révélés être de bons agents antimicrobiens,

Zataria multiflora Une plante semblable au thym, appartenant à la famille Lamiaceae, avec des utilisations pharmaceutiques modernes [Sajed et al. 2012]

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leur utilisation pour maintenir la qualité des fruits et, plus particulièrement, la réduction d’une désintégration par les champignons est souvent limitée en raison de la volatilité des composés. Ceux-ci se dégradent facilement sous le stress de la chaleur, de la pression, de la lumière et de l'oxygène. En outre, ils sont insolubles dans l'eau, et pour certaines applications, une libération contrôlée est requise. À cet égard, des transporteurs nano-taille fournissent plus de surface et peuvent éventuellement améliorer la solubilité, la biodisponibilité et la libération contrôlée et le ciblage des ingrédients alimentaires encapsulés, quand comparés aux supports de micro-taille (1000 fois plus grands). Les résultats de Mohammadi et al. [2015] ont révélé un rôle prometteur des nanoparticules de chitosane en tant que système de libération contrôlée pour les EOs afin d'améliorer les activités antifongiques: leurs expériences in vivo ont montré que les EOs encapsulées diminuaient significativement la sévérité ainsi que l'incidence de la maladie des fraises inoculées par Botrytis.

L'utilisation d'extraits de plantes naturelles pour prévenir l'oxydation des lipides dans les poissons a également été rapportée. Gomez-Estaca et al. [2007] ont développé un film à base de gélatine enrichi d'EO d'origan ou de romarin pour prévenir l'oxydation des lipides dans la sardine fumée à froid. Le revêtement du tissue avec un film comestible, enrichi d’EO, a abaissé le taux d'oxydation des lipides. Par conséquent, les films comestibles avec extraits de plantes pourraient réduire les niveaux d'oxydation des lipides dans les systèmes alimentaires. Salgado et al. [2013] ont testé l'activité antioxydante des films de protéines de tourne-sol, enrichis en EO de girofle, dans la préservation des galettes de poisson. Le taux de production de malondialdéhyde était nettement plus faible dans les galettes enveloppées de films au girofle.

La recherche doit se poursuivre! Même quand les résultats des études sont très prometteurs, plus d'innovations et d'optimisations sont encore nécessaires. Maintenant, le monde académique doit confirmer les effets bénéfiques observés ou, dans le pire des cas, contredire ces résultats avec des arguments convaincants et solides.

La recherche est quatre choses: le cerveau pour penser, les yeux à regarder, les machines pour mesurer et, enfin, l'argent [Albert Szent-Gyorgyi, prix Nobel 1937]. Cela ne peut se faire que par une coopération efficace entre tous les acteurs: scientifiques, décideurs, industriels et consommateurs.

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