Inclusion of essential oil of oregano and nisin encapsulated in edible biocoating from chitosan as a conservation alternative in beef burger meat

Ensuring food safety is a relevant issue that leads to providing innovative alternatives that naturally extend product shelf life and ensure product safety. This work proposes the development of an edible coating from chitosan added with antimicrobial biocomposites such as encapsulated oregano essential oil (OEA) and nisin. These compounds present active principles recognized by their antimicrobial activity and are considered safe and natural products to be applied in food. Initially, the minimum inhibitory concentration (MIC) was evaluated by micro-dilution where different concentrations of nisinia and encapsulated AEO were assessed by analyzing their inhibitory effect against two ATCC strains of Clostridium perfringens and E. coli O157:H7 , the results obtained showed that the MIC of the encapsulated AEO was 0.50% (v/v) for E. coli O157:H7 and the MIC of the AEO for Clostridium perfringens was 0.25% (v/v) and the MIC of nisin was 250 IU/mL to inhibit both ATCC strains evaluated, on the other hand the chitosan inhibited the Clostridium perfringens and E strains. Once the edible film was made from chitosan, it was subjected to characterization tests to evaluate its properties; to fulfill this objective, a two-level factorial model was applied using a statistical program which established 9 different formulations for the films to which they were determined: water vapor permeability, moisture content determination, elongation percentage and tensile strength. As a result it was obtained that the moisture content of the films decreases as the concentration of the nisin bioactive increases, the mechanical properties of the film were affected with the increase of concentration of nisin bioactive in the film formulation. The different concentrations of encapsulated AEO do not affect the characteristics of the film and it was demonstrated that both nisin and encapsulated AEO present great inhibition capacity against the microorganisms evaluated Clostridium perfringens and E. coli O157:H7. Therefore, the formulation chosen to work with food was: 250 UI/mL concentration of nisin, 2% w/v concentration of chitosan and 0.50 %v/v concentration of encapsulated AEO. The edible coating based on chitosan, encapsulated AEO and nisin extended in 5 days the shelf life of hamburger meat compared to hamburger meat evaluated without edible coating because it maintained its characteristics of microbiological quality, pH and Aw through the 12 days of evaluation showing that antimicrobials used in this research are an alternative for the replacement of synthetic additives such as nitrates and nitrites. Additionally, in the sensory analysis, consumers did not find significant differences (p>0.05) between hamburger meat produced without coating and hamburger meat produced with the edible coating developed in this research. Keywords: coating, hamburger meat, essential oils, nisinGarantizar seguridad alimentaria es un asunto relevante que conlleva a proveer alternativas innovadoras que de manera natural prolonguen vida útil del producto y garanticen su inocuidad. Este trabajo propone el desarrollo de un recubrimiento comestible a partir de quitosano adicionado con biocompuestos antimicrobianos como aceite esencial de orégano (AEO) encapusulado y nisina. Estos compuestos presentan principios activos reconocidos por su actividad antimicrobiana y son considerados productos seguros y naturales para aplicar en alimentos. Inicialmente fue evaluada la concentración mínima inhibitoria (CMI) mediante micro dilución donde se evaluaron diferentes concentraciones de nisinia y AEO encapusulado analizando su efecto inhibidor frente a dos cepas ATCC de Clostridium perfringens y E. coli O157:H7 , los resultados obtenidos demostraron que la CMI del AEO encapsulado fue de 0,50 % (v/v) para E. coli O157:H7 y la CMI del AEO para Clostridium perfringens fue de 0,25% (v/v) y la CMI de nisina fue de 250 UI/mL para inhibir ambas cepas ATCC evaluadas, por otro lado el quitosano inhibió las cepas Clostridium perfringens y E. coli O157:H7 a una concentración de 2% (p/v).Una vez elaborada la película comestible a partir de quitosano se sometió a pruebas de caracterización con el fin de evaluar sus propiedades; para cumplir con este objetivo se aplicó un modelo factorial de dos niveles utilizando un programa estadístico el cual estableció 9 diferentes formulaciones para las películas a las cuales se les determinó: permeabilidad al vapor de agua, determinación del contenido de humedad, determinación porcentaje de elongación y fuerza tensil. Como resultado se obtuvo que el contenido de humedad de las películas disminuye a medida que aumenta la concentración del bioactivo nisina, las propiedades mecánicas de la película se vieron afectadas con el aumento de concentración de bioactivo nisina en la formulación de la película. Las diferentes concentraciones de AEO encapsulado no afectan las características de la película y se demostró que tanto nisina como AEO encapsulado presentan gran capacidad de inhibición frente a los microorganismos evaluados Clostridium perfringens y E. coli O157:H7 por lo cual la formulación escojida para trabajar con alimentos fue: 250 UI/mL concentración de nisina, 2% p/v concentración de quitosano y 0.50 %v/v concentración de AEO encapsulado. El recubrimiento comestible a base de quitosano, AEO encapsulado y nisina prolongó en 5 días la vida útil de las carnes de hamburguesa respecto a la carnes de hamburguesa evaluada sin recubrimiento comestible debido a que mantuvo sus características de calidad microbiológica, pH y Aw a través de los 12 días de evaluación demostrando que los antimicrobianos utilizados en esta investigación son una alternativa para el reemplazo de aditivos sintéticos como los nitratos y nitritos. Adicionalmente en el análisis sensorial los consumidores no encontraron diferencias significativas (p>0,05) entre carne de hamburguesa elaborada sin recubrimiento y carne de hamburguesa elaborada con el recubrimiento comestible desarrollado en esta investigación. Palabras claves: recubrimiento, carne de hamburguesa, aceites esenciales, nisina.Línea de Investigación: Nuevos productosMaestrí