Nuevos Envases Activos Para Cosmética  

Cris%na  Nerín  Universidad  de  Zaragoza  

I3A,  Dept.  Anal.  Chem.    Campus  Rio  Ebro  María  de  Luna  3,  50018  Zaragoza,  Spain  

cnerin@unizar.es  

2  

GUIA GROUP (GRUPO UNIVERSITARIO DE INVESTIGACIÓN ANALÍTICA)

Torres Quevedo building (Campus Rio Ebro)

Ø Department of analytical chemistry University of Zaragoza

Ø I3A –Aragón Institute of engineering research

Research  we  do  •  Food-­‐Packaging  Interac1ons  •  Food  safety  related  to  packaging:    

–  specific  migra1on  analysis  –  NIAS  studies:  Iden1fica1on  and  quan1fica1on  

•  Quality  related  parameters:  odor,  off-­‐odors  iden1fica1on,  …  

•  Development  of  ac1ve  packaging  materials  •  Development  of  intelligent  materials  •  Development  of  analy1cal  procedures  for  all  the  

studies    

3  

Outline  

•  The  concept  •  The  measurement  •  The  development  •  Case  study  1  •  Case  study  2  •  Conclusions  

The “ideal” Packaging

Active Packaging Intelligent Packaging

Absorbers    

Radicals  Oxygen  Humidity  Colestherol  Odors  CO2…  

Releasers  Biocides,  AnBmicrobials  Aromas  Insect  repellents  

Indicators  

TIme-­‐temperature  Freshness  Microorganisms  Off-­‐odors  Deadline  

WHAT  IS  ACTIVE  PACKAGING    

Mode of action

An1oxidants    Free  Radical  Scavengers  Oxygen  scavengers    u No  direct  contact  needed    u Free  radical  scavengers  

act  in  presence  of  oxygen  

An1microbials    Released  from  the  packaging    u A  protec1ve  atmosphere  is  

created  around  the  product  to  inhibit  miroorganisms  growth  

 u Organolep1c  issues  have  

to  be  tested.  

ACTIVE  PACKAGING  

(–CH=CH–CH2–CH=CH–) O2 R·

If  one  of  the  three  components  is  removed      the  process  cannot  go  on    

OXIDATION  of  ORGANIC  SUBSTRATES  

The  concept  

Radical  scavengers  

Determina1on  of  the  an1oxidant  capacity  of  ac1ve  food  packagings  by  in  situ  gas-­‐phase  hydroxyl  radical  genera1on  and  high-­‐performance  liquid  chromatography–fluorescence  detec1on.  Pezo,  D.,  et  al.  (2008).  J  Chromat  A    1178(1–2):  126-­‐133.  

Radical  forma1on    H2O2      à  OH.    (ultraviolet  radia1on)  

SeNP  solu1ons  Free  radicals  react  with  SeNPs  

Salicilic  acid  will  react  with  the  free  radicals  remaining  

Salicylic  acid  +  OH.  à  2,5-­‐DHB  +2,3-­‐DHB  +  catechol  

Determina1on  of  an1oxidant  capacity.  Free  radical  method  

                   %  HydroxilaBon                      AnBoxidant  

What  kind  of  an1oxidants/an1radicals  

•  Essen1al  oils    •  Plant  extracts    •  Nanopar1cles  

   •  Inside  the  polymer  

(extrusion)  (polyethylene,  polypropylene)  

                                         

•  Inside  the  adhesive  (not  in  direct  contact  with  food)  

•  In  a  lacquer/varnish  in  the  internal  layer  of  the  packaging    

The  best  solu1on    

Why? Because free radicals can cross the polymer!

extrusion   coa1ng   mul1layer  

AnBoxidant  packaging  based  on  SeNPs  

Laminated  PET-­‐adhesive-­‐PE  

AcBve  substance                                              

SeNPs      (radical  scavenger)  

Material  

Se0    

Adhesive  PET  

PE  

Case  study  1  

Produc1on  of  nanoSe  

•  Stable  nanoSe  were  produced:  generated  in  situ  and  encapsulated.  

•  Round  nanoparBcles  beeer  than  nano-­‐rods  •  Size  range:  50-­‐60  nm  diameter  

Se0

Case  study  1  

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

adhesivo  puro

adhesivo  +  5%    

blanco  4  

4m35  +  5%  nanos  tanda  4  (5ppm)  

adhesivo  +  10  %    blanco  4  

4m35  +  10%  nanos  tanda  4  (10ppm)  

adhesivo  +  5  %    

blanco  5  

4m35  +  5%  nanos  tanda  5  (5ppm)  

adhesivo  +  10%    

blanco  5  

4m35  +  10%  nanos  tanda  5  (10ppm)  

adhesivo  +  5  %    

blanco  6

4m35  +  5%  nanos  tanda  6  (5ppm)  

adhesivo  +  10%    

blanco  6

4m35  +  10%  nanos  tanda  6  (10ppm)  

CAOX  (ugT/gadh)

CAOX  del  adhesivo  con  para  las  disoluciones  con  distintos  estabilizantes

Selec1on  of  stabilizing  agent  and  experimental  condi1ons  

An1oxidant  performance  of  adhesive  containing  the  nanoSe  

Case  study  1  

Maximum:    10%  SeNPs  soluBon  

Prepara1on  of  an1oxidant  mul1layer  with  nanoSe    

PET  12µm  

PE  

Adhesive  +  SeNPs  

Free  radicals:  •  Oxo  •  Hydroxo  •  peroxo  

Different  thickness  

Case  study  1  

NanoSe  

Se  NP  in  disolución  

SeNP  in  mul1layer  

An1oxidant  capacity  of  the  new  ac1ve  mul1layer  in  vitro    

0  

10  

20  

30  

40  

50  

60  

70  

80  

90  

100  

Reference   Laminate  with  PE  35μm  

Laminate  with  PE  60μm  

Laminate  with  PE  90μm  

%Hy

droxyla1

on  

•  35  µm  •  60  µm  •  90  µm  

Reference:  laminate  prepared  with  adhesive  without  SeNPs  

PE  thicknesses:  

Case  study  1  

Industrial  roll    

Scale  up    AcBve    Material  

Industrial  produc1on  of  the  new  an1oxidant  mul1layer  

Case  study  1  

Stability  of  the  new  an1oxidant  material  with  nanoSe  

Storage  for  3  months  

Reference:  laminate  prepared  with  adhesive  without  SeNPs  

Case  study  1  

Bags  with  hazelnuts  or  walnuts  

An1oxidant  capacity  of  the  new  an1oxidant  mu1layer    in  vivo  

TBARS  method  

!"#$%

!"#&%

!"'$%

!"'&%

!"$$%

!"$&%

!"($%

!"(&%

!% (% )!% )(% #!% #(% '!% '(% $!% $(%

!"#$%&'

()"#

*+()*,

-.*,

&/01231

4&

5+0,&/*(.64&

7(8,)#9:6&

*+,+-+./+%

0123%4+567%

!"#$

!"%$

&$

&"&$

&"'$

&"#$

&"%$

($

)$ *$ !)$ !*$ &)$ &*$ ()$ (*$ ')$ '*$

!"#$%&'

()"#

*+()*,

-.*,

&/01231

4&

5+0,&/*(.64&

7()#896&

+,-,.,/0,$

1234$5,678$

Accelerated  oxida1on  test  

Case  study  1  

Migra1on  

78Se  <  2.32  ng/g  (LOD)  in  food  simulants    77Se  <  0.46  ng/ml  (LOD)  in  hazelnuts    77Se/78Se    similar  in  blanks  and  acBve  samples  

10  days  at  40ºC  of  exposure  77SeNP  were  used  for  in  vivo  studies  (hazelnuts)  

21  

An  ac1ve  formula  of  green  tea  extract  (GTE)  has  been  developed  and  integrated  in  bio-­‐packaging  at  

industrial  level  

NEW  ACTIVE  PACKAGING  

ANTIRADICAL-­‐ANTIOXIDANT  

Case  study  2  

AnBoxidant  packaging  based  on  Green  Tea  

Laminated  PET-­‐adhesive-­‐PE  

AcBve  substance                                              

Green  Tea        (radical  scavenger)  

Material   Adhesive  PET  

PE  

•  Strong    an1oxidant  proper1es:  polyphenols  (Catechins,  Gallic  a.,  Caffeine)  

Case  study  2  

•  An1oxidant  material  produced  –  At  lab  scale  –  At  industrial  scale  

•  The  Efficiency  of  the  new  Material  tested  –  in  vitro  –  in  vivo:  Coffee  industry;  Chocolate  Company  

•  Migra1on  tests  done  •  Organolep1c  tests  done  

GREEN  TEA  in  a  MULTILAYER  

Case  study  2  

PRODUCTS  

CHOCOLATES  LACASA  GROUP  

Sugar coated dragees Choco coated dragees

24

Praline Nougats Candies

Chocolate Bars Chocolate bombon&truffles

A  CASE  STUDY  IN  A  CHOCOLATE  COMPANY  

Case  study  2  

Chocolate coated peanuts

Evaluation during 16 months

Chocolate coated cereals Star1ng  day  24/02/2013  

Conguitos  (peanuts)  

Cereals  

Sample  size   1  Kg  bags  each   1  Kg  trays  each  

Sample  Nº   36   36  

Sample  type   18  bags  with  acBve  material  

18  trays  with  acBve  material  

18  bags  of  usual  material  

18  trays  of  usual  material  

Evalua1on  of  An1oxidant  capacity  on  food    

Fahy  acids  

Hexanal    (rancidity)  

Organolep1c  tests  

Parameters  

pyrazines  

Case  study  2  

Cereals  (blue  line  acBve  material,  red  NON-­‐  acBve  material)  

Conguitos  (blue  line  acBve  material,  red  NON-­‐acBve  material)  

Shelf life Shelf life

0,000  

0,100  

0,200  

0,300  

0,400  

0,500  

0,600  

0,700  

0,800  

T1   T2   T3   T4   T5   T6   T7   T8   T9  T10  T11  T12  T14  T16  

Serie1  

Serie2  

0,000  

0,500  

1,000  

1,500  

2,000  

2,500  

T1   T2   T3   T4   T5   T6   T7   T8   T9  T10  T11  T12  T14  T16  

Serie1  

Serie2  

ü  NO migration ü  NO organoleptic issues ü  NO changes in packaging line

Evalua1on  in  real  food.  RESULTS  (Hexanal)  

Case  study  2  

Pyrazines  profile  for  ac1ve  (blue  bars)  and  non-­‐ac1ve  (red  bars)  packaging  systems  in  dark  chocolate  peanuts  

Evalua1on  in  real  food:RESULTS  (pyrazines)  

Case  study  2  

•  AnBoxidant  mulBlayer  packaging  with  radical  scavengers  is  an  efficient  approach  and  easier  to  produce  and  use  

 •  Free  radicals  of  oxo,  hydroxo  and  peroxo  can  diffuse  throughout  the  LDPE  layer.  

•  NanoSe  and  green  tea  behave  as  efficient  an1radicals  even  without  being  in  direct  contact  with  the  packaged  product  (food,  cosme1cs,etc..)  

 •  The  material  behaves  in  the  packaging  lines  exactly  the  same  as  the  convenBonal  

packaging  materials.    

•  Each  product  requires  an  specific  acBve  material  and  appropriate  opBmizaBon    •  Material  with  nanoSe  can  be  also  applied  in  any  mulBlayer  behind  PE.  ThinPE  

layers  are  preferred  

Concluding  Remarks  

•  NANOFLEXIPACK  (Spanish  Ministry  MINECO)  –  GUIA  group    Universidad  de  Zaragoza  –  AnalyBcal  Traces  group,  Universidad  

Complutense,  Madrid  –  SAMTACK  –  MAGAPOR  

•  SAFEMTECH  (EU  Project)  –  GUIA  group  University  of  Zaragoza  –  GOGLIO  

Acknowledgements  

30  

Thank you very much for your attention!

cnerin@unizar.es