Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Biobasierte aktive Verpackungslösungen zur Haltbarkeitsverlängerung von abgepackten Wurstwaren und Schnittkäse

Der Verderb und die Produktsicherheit von Wurstwaren und Schnittkäse werden maßgeblich durch mikrobielle Kontaminationen und Oxidationsprozesse bestimmt. Die Mehrheit an Wurstwaren und Schnittkäse wird heute in verpackter Form verkauft, sodass innovative Verpackungskonzepte einen erheblichen Beitrag zur Erhöhung der Verbrauchersicherheit und der Produktqualität leisten können. Dem aktuellen Trend in Richtung einer nachhaltigen, umweltfreundlichen und gesunden Lebensweise folgend, erscheint der Einsatz biobasierter aktiver Verpackungen mit antimikrobiell und antioxidativ wirksamen Naturstoffen als eine erfolgversprechende Innovation im Lebensmittelbereich.

Im Rahmen des Verbundprojektes mit Kanada sollen aktive, biobasierte Lebensmittelverpackungen mit eingearbeiteten antimikrobiellen und antioxidativen Wirkstoffen aus kommerziell erhältlichen Naturextrakten (Gewürze, Kräuter) entwickelt werden. In einem stufenweise aufgebauten Prozess sollen zunächst Wirkstoffe mit ausgewiesenem Nutzen identifiziert werden, um sie anschließend in Biopolymere einzuarbeiten. Darauf aufbauend werden geeignete Formulierungen für eine Folienbeschichtung entwickelt, um letztlich stabile Verpackungsmaterialien mit geeigneten physikochemischen Eigenschaften im Labor- und Technikumsmaßstab fertigen zu können. Durch die Freisetzung der bioaktiven Komponenten soll die Haltbarkeit und mikrobiologische Sicherheit von Wurstwaren und Schnittkäse erhöht werden, was im Rahmen von Lagertests an ausgewählten Lebensmitteln demonstriert werden soll.

Eine erfolgreiche Entwicklung aktiver biobasierter Verpackungen gibt Lebensmittelproduzenten, bei denen es sich häufig um kleine und mittelständische Betriebe handelt, die Möglichkeit die Haltbarkeit und Sicherheit ihrer Produkte auf Basis eines Green Labelling zu steigern, Distributionsradien zu erweitern und Umsätze zu erhöhen. Verpackungshersteller u. Hersteller von funktionellen Zusatzstoffen profitieren zudem durch neue Produkte bzw. Absatzmärkte.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des CORNET-Projektes BioPack4Food wurden aktive, biobasierte Lebensmittelverpackungen mit antimikrobiellen Wirkstoffen aus Naturextrakten entwickelt und deren Anwendbarkeit zur Haltbarkeitsverlängerung von Wurstwaren und Schnittkäse untersucht. Es zeigte sich, dass flüchtige antimikrobielle Pflanzenstoffe wie Citral, Linalool und Zimtaldehyd auch bei indirekter Applikation über die Gasphase eines geschlossenen Verpackungssystems eine wachstumshemmende Wirkung gegen pathogene Erreger wie Listeria monocytogenes entfalten. Für die Herstellung von antimikrobiell wirksamen Verpackungsmaterialien wurden PLA (Biopolymer) sowie ein PP/EVOH/PP-Verbund (recyclingfähig) als Trägermaterialen verwendet und mit verschiedenen Lack- und Wirkstoff-Kombinationen (PVA, Shellack) im Pilotmaßstab beschichtet. Anhand von Lagertests mit einem Lebensmittelsimulanz sowie künstlich inokuliertem Käse bzw. Wurstwaren wurde die antimikrobielle Wirkung über die Gasphase untersucht. Der Einsatz von Citral, Linalool und Zimtaldehyd in einer PVA-Beschichtung bewirkte bei 7°C über 14 Tage eine signifikante Hemmung von Listeria monocytogenes und Penicillium commune auf einer fettfreien Gelmatrix. Der Zusatz von 20 % Fett zur Gelmatrix verhinderte unter ansonsten gleichen Bedingungen die antimikrobielle Wirkung jedoch nahezu vollständig. Gleiches gilt für die getesteten Wurstwaren. Darüber hinaus wurden mit allen Stoffen auch bei geringen Konzentrationen sensorische Abweichungen festgestellt, welche einen praktischen Einsatz einschränken. Demgegenüber konnte durch den Einsatz von Hopfenextrakt in der PVA-Beschichtung das Bakterienwachstum auf vakuumverpackten Wurstwaren signifikant verzögert werden. Vielversprechende Ergebnisse konnten beim kanadischen Partner INRS mit aktiven Verpackungen unter Verwendung von Pflanzenextrakten in direktem Kontakt zu Fleischprodukten erzielt werden.