[en] This PhD dissertation focuses on the development of renewable active chitosan films with a variety of antimicrobial agents for active food packaging applications. Chitosan films were obtained by the solvent-casting technique. Bioactive substances were incorporated using various methodologies. The solid ethyl-Nα-dodecanoyl-L-arginate (LAE) was incorporated prior to the formation of the chitosan film. The LAE was completely released by the films in an aqueous food simulant over several hours at various temperatures. The chitosan films, which were not neutralized, showed antimicrobial activity against microorganisms on fresh chicken breasts. This antimicrobial activity was increased by the incorporation of LAE in the matrix, successfully reducing common food spoilage microorganisms to control microbial deterioration of packaged fresh chicken. Silver nitrate precursor was incorporated into the film-forming chitosan solution to generate silver nanoparticles in situ during neutralization of the chitosan acetate films. The films showed in vitro antibacterial activity maintained over time. Silver nanoparticles could act as silver ion reservoirs for sustained release of silver ions in an aqueous environment. The third mechanism for incorporating the antimicrobial agent was reversible anchorage of volatile cinnamaldehyde to preformed chitosan films by the formation of a Schiff base. This covalent bond was hydrolysed after application of various common food preservation temperature/time treatments in an aqueous medium, releasing the cinnamaldehyde. The imino-chitosan films increased the microbiological safety of milk. Milk with the released cinnamaldehyde was sensorially accepted. The last method employed was based on the incorporation of antimicrobial monoterpenes, especially carvacrol, in chitosan films with adjuvants by immersing the preformed films in the volatile liquid agent. The combined presence of hydroxypropyl-β-cyclodextrin, glycerol and water in the chitosan films resulted in a high capacity for sorption of lipophilic carvacrol. Release of the carvacrol present in the composite film was activated by the environmental relative humidity. Carvacrol released from the films presented antimicrobial effectiveness in vapour phase when it was incorporated into a packaging system for fresh chicken breasts. It was possible to tailor the retention capacity of the films by varying the film formulation and the chemical structure of the sorbed monoterpene. Films with these monoterpenes showed in vitro antimicrobial activity in vapour phase. Thus they can be applied in the design of active packages adapted to food products.

[es] En esta Tesis se ha abordado el desarrollo de películas renovables y activas de quitosano con agentes antimicrobianos de diversa naturaleza para su aplicación en el envasado activo de alimentos. Las películas de quitosano se obtuvieron mediante la técnica de extensión y evaporación del solvente, y las sustancias bioactivas fueron incorporadas mediante diferentes metodologías. En primer lugar, el sólido etil-Nα-dodecanoil-L-arginato (LAE) se incorporó previamente a la formación de la película de quitosano. Las películas con LAE liberaron completamente el agente activo en un simulante alimentario acuoso en varias horas, a diferentes temperaturas. Las películas de quitosano, que no fueron neutralizadas, presentaron actividad antimicrobiana frente a microorganismos presentes en pechugas de pollo frescas. Esta actividad antimicrobiana se incrementó al incorporar el LAE a la matriz, reduciendo satisfactoriamente los microorganismos presentes en el alimento para el control del deterioro microbiano de pollo fresco envasado. En segundo lugar, se incorporó el precursor nitrato de plata a la solución filmógena de quitosano, para generar in situ nanopartículas de plata durante la neutralización de las películas de acetato de quitosano. Las películas desarrolladas presentaron una actividad antibacteriana in vitro mantenida en el tiempo. Las nanopartículas de plata pudieron actuar como reservorios de iones de plata liberados sostenidamente en un entorno acuoso. El tercer mecanismo para incorporar el agente antimicrobiano fue el anclaje reversible del volátil cinamaldehído a películas preformadas de quitosano mediante la formación de una base de Schiff. Este enlace covalente fue hidrolizado tras la aplicación de diversos tratamientos de temperatura/tiempo habituales en la conservación de alimentos en un medio acuoso, liberándose el cinamaldehído. Las películas iminoderivadas aumentaron la seguridad microbiológica de la leche. La leche con el cinamaldehído liberado fue aceptada sensorialmente. El último método empleado se basó en la incorporación de monoterpenos antimicrobianos, principalmente carvacrol, en películas de quitosano con coadyuvantes mediante la inmersión de las películas preformadas en el agente volátil en estado líquido. La presencia conjunta de hidroxipropil-β-ciclodextrinas, glicerol y agua en las películas de quitosano dio lugar a una elevada capacidad de sorción de carvacrol de carácter lipófilo. La liberación del carvacrol presente en las películas compuestas fue activada por la humedad relativa ambiental. Este carvacrol liberado de las películas presentó efectividad antimicrobiana en fase vapor cuando fue incorporado en un sistema de envasado para pechugas de pollo fresco. La capacidad de retención de las películas se pudo modular en función de su formulación y de la estructura química del monoterpeno sorbido. Las películas con dichos monoterpenos presentaron capacidad antimicrobiana en fase vapor in vitro, y pueden emplearse en el diseño de envases activos adaptados al alimento aplicado.