Control del desarrollo de hongos contaminantes de alimentos mediante iones dosificados por materiales microporosos

Abstract

The inhibitory effect of silver and copper ions incorporated in microporous matrices against fungi which are problematic in food industries was investigated. The fungal species studied were: Rhizopus oryzae, Mucor circinelloides Geotrichum candidum, Saccharomyces cerevisiae, Debaryomyces hansenii and Zygosaccharomyces rouxii. Filamentous fungi were isolated from dairy products altered at low oxygen tension whereas yeasts were obtained from altered fruit juices contained in plastic bottles. The antifungal ability of a mordenite exchanged with silver and of a copper-containing metal-organic framework, named HKUST-1 were evaluated. Tests with silver solutions and Na-mordenite were also performed, to compare the action of the metal without the interaction with the zeolite structure. Physico-chemical characterizations of the solids were performed through scanning electron microscopy (SEM), electron probe microanalysis (EPMA), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), temperature-programmed reduction (TPR) and atomic absorption spectroscopy (AA). It was demostrated that Ag-mordenite is effective as antifungal, being more sensitive yeasts than filamentous fungi. The most sensitive specie was Saccharomyces cerevisiae while the more resistant was Geotrichum candidum. The action is due to a release of silver ions from the zeolite matrix, which act directly on the walls of the microorganisms. This action is more efficient compared to free silver ions in solution. By the other hand, HKUST-1 exerts a strong inhibitory effect against the growth of Saccharomyces cerevisiae and Geotrichum candidum due to the ability of the MOF to release copper from its own structure, which is slowly degraded producing extraframework copper ions at the material surface.

Se estudió el efecto inhibitorio de Ag y Cu incorporado en matrices microporosas sobre el crecimiento de diferentes hongos, que son problemáticos en las industrias alimenticias de nuestra zona. Se estudiaron las especies fúngicas: Rhizopus oryzae, Mucor circinelloides, Geotrichum candidum, Saccharomyces cerevisiae, Debaryomyces hansenii y Zygosaccharomyces rouxii. Los Hongos filamentosos fueron aislados de productos lácteos que provocaron alteración a baja tensión de oxígeno y las levaduras fueron obtenidas de jugos de frutas contenidos en envases de plástico alterado. Se evaluó la capacidad antifúngica de mordenita intercambiada con plata y de cobre contenido en una red orgánometálica, denominada HKUST-1. También se realizaron pruebas con soluciones de plata y Na-mordenita, para comparar la acción del metal sin la interacción con la estructura de la zeolita. Se efectuaron caracterizaciones físico-químicas de los sólidos como: microscopía electrónica de barrido (SEM), microanálisis por sonda de electrones (EPMA), difracción de rayos X (XRD), espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), reducción a temperatura programada (TPR) y espectroscopia de absorción atómica (AA). Se demuestra que ambos materiales son efectivos como antifúngicos, siendo las levaduras más sensibles que los mohos a la Ag-mordenita. La especie más sensible fue Saccharomyces cerevisiae y el más resistente fue Geotrichum candidum. Esta acción es debida a la liberación de iones Ag(I) desde la matriz de zeolita, que actúan en forma directa con las paredes de los microorganismos. Esta acción es más efectiva comparada con la de plata libre en solución. En el caso del MOF, ejerce una fuerte actividad inhibitoria frente al crecimiento de Saccharomyces cerevisiae y Geotrichum candidum. Dicha actividad es debida a la habilidad del MOF de liberar iones a partir de su propia estructura, la cual se degrada lentamente produciendo Cu(I) extrared en la superficie.