Предаване на COVID-19 чрез храни и опаковки на храни

Резюме

Пандемията от корона вируса, наред с човешкото здраве и благосъстояние, засегна сериозно и хранителния сектор. Наблюдава се непрекъснато и силно нарастване на инфекциите с COVID-19 в световен мащаб, докладвани за работещите в хранително-вкусовата промишленост. Въпреки че няма доказано разпространение на вируса чрез консумация на храна, докладвани са различни стомашно-чревни симптоми, поради което откриването на SARS-CoV-2 в храни или опаковки на храни може да предизвика опасения относно безопасността на храните. Съществуват редица физични фактори и антивирусни хранителни компоненти, които оказват влияние върху предаването на SARS-CoV-2. Предаването на COVID-19 се влияе и от опаковките на храните. Понастоящем са проведени значителни изследвания относно антимикробните опаковки за храни, но все още съществува недостиг в разработването на антивирусни опаковки за храни. В този смисъл приносът на нанотехнологиите и наноматериалите (наночастици и нанокомпозити) в изследването на антивирусните опаковки за храни е несъмнен и обещаващ, тъй като допринася за подобряване на качеството, безопасността и устойчивостта на хранителните продукти.

Ключови думи/фрази: медиирано от храна предаване на коронавирус, наноопаковки на храни, антивирусна активност на наночастиците

1. Въведение

Пандемията от коронавируса, наред с човешкото здраве и благосъстояние, засегна сериозно и хранителния сектор [11]. Наблюдава се непрекъснато и силно нарастване на инфекциите с COVID-19 в световен мащаб, докладвани за работещите в хранително-вкусовата промишленост. Заради бързото разпространение на заразата се пораждат различни митове за предаване на вируса при консумация на месо и птичи продукти. Както показа проучване, проведено в арабските страни, по-голямата част от хората не знаят за SARS-CoV-2; те не са загрижени за предаването, свързано с храната. Това показва, че местните власти и държавни органи трябва да контролират фалшивите слухове за храната и нейната безопасност [28].

Понастоящем не е докладвано разпространение на вируса чрез консумация на храна. Съобщава се обаче, за различни стомашно-чревни симптоми като гадене, повръщане и диария [75]. Поради тази причина откриването на SARS-CoV-2 в храни или опаковки на храни може да породи опасения относно безопасността на храните, но на практика не представлява риск за общественото здраве. Това не е причина за ограничаване на търговията с храни или изземването на храни, но интегрирането на хранителната сигурност и устойчивост в хранителната верига трябва да се разглежда като важна част от подходите за контролиране на предполагаеми бъдещи пандемии.

2. Прогнозираните начини на предаване на коронавирус, медиирани от храната

Вирусите са вътреклетъчни паразити, които се нуждаят от жива клетка гостоприемник, за да осигурят репликация на своя геном чрез тази клетка гостоприемник. Тази особеност на вирусите не позволява култивирането им в среда без живи клетки.

Като цяло вирусната диагноза е трудна поради наличието на ограничени диагностични и аналитични инструменти за откриване на вируси [74]. Известно е, че норовирус (гастроентерит), хепатовирус А (хепатит А) и ортореовирус А (хепатит Е) са типичните вируси, пренасяни с храни, които могат да бъдат предадени на хранителни стоки по различни пътища като замърсена вода, орално-фекален път, заразени оператори на храни (Фиг. 1).

Фигура 1. Типичните хранителни вируси, предавани по хранителната верига.

При проучване на предишни огнища като SARS и MERS не е установено, че заразата се предава чрез храна. В това отношение и понастоящем няма ясни констатации, че SARS-CoV-2 се предава чрез такъв механизъм. Въпреки че предаването на SARS-CoV-2 чрез храна не е научно доказано, тази възможност не трябва да се изключва, тъй като SARS-CoV-2 е свързан с търговията и консумацията на животни [11]. Освен това, замразената прясна храна като източник на SARS-CoV-2, по аналогия с MERS и SARS COV-1, също може да бъде среда за предаване на вируса, тъй като е установено, че той остава активен в замразено състояние до 2 години [33].
Предаването на вирусите чрез храната може да се осъществи по време на етапите на производство, преработка, опаковане и транспортиране. Също така, кръстосаното заразяване от вече заразени лица, работещи с храни, е един от основните пътища на предаване [72]. Съществува и риск от разпространение на COVID-19 инфекция чрез опаковки на храни посредством заразен оперативен персонал, за които случаи потребителите бяха уведомени от Комисията на ЕС [25]. Фиг. 2 описва различните възможни пътища за предаване на COVID-19 чрез храна.

Фигура 2. Възможни начини на предаване на SARS CoV-2 по веригата за производство на храни.

2.1. Влияние на температурата, налягането, влажността и киселинността върху предаването на SARS-CoV-2

Хранителните вируси могат да бъдат унищожени с помощта на външни и вътрешни фактори на храната и различни химични подходи, както и по време на технологиите за обработка на храни. Факторите, влияещи върху вируса SARS-CoV-2 са мултидисциплинарни. Следователно, необходимо е да се вземат под внимание различните състояния на околната среда, включващи температура, налягане, влажност и киселинност, които прогнозират жизнеността, оцеляването и степента на инфекция на вируса.
Счита се, че важните присъщи характеристики на храната, като активността на водата, рН и температурите на съхранение в затворено и замразено състояние, контролират и поддържат храната микробиологично безопасна. Ефектът на тези фактори е свързан с техния капацитет да инхибират микробното замърсяване на храната. Когато вирусите са заразяващите агенти, някои от тези контролни практики могат да бъдат пропуснати, тъй като вирусната инфекциозност силно се различава от тази на патогенните или развалящите храната бактерии. Вирусите, подобно на различни бактериални патогени, са сравнително стабилни при съхранение в хладилник и замразяване. В литературата има данни за персистиране на различни вируси в различни хранителни продукти след различни режими на съхранение. Например, не е регистрирано намаляване на миши норовирус (MNV) в спанак и пролетен лук след 6 месеца съхранение в замразено състояние; след 28 дни съхранение е измерено намаление от <1,2 log10N за ягоди. Установено е, че SARS-CoV-2 е стабилен до 72 часа при охлаждане (4 oC) и 2 години при дълбоко замразяване (-20 oC). SARS-CoV се деактивира за 15 минути при температура от 75 oC, докато MERS може да се дезактивира при 65 oC за 1 минута. Тест за термостабилност, проведен за SARS-CoV-2, доказва, че той се инактивира при минимална температура от 70 oC за най-малко 5 минути. Тези данни показват, че стандартните температури за готвене са подходящи за дезактивиране на вируса. Пресните и замразените храни обаче, могат да се използват като средство за предаване на вируса. За тях е много важно стриктното спазване на протоколите за безопасност и задължителното измиване на ръцете след работа. Съществува и по-малка вероятност за предаване на вируса чрез храната, когато доставката се извършва за няколко дни. Подобно на храната, питейната вода не се третира като начин за предаване на SARS-CoV-2 според докладите на Агенцията за опазване на околната среда (ЕРА) и Центъра за контрол на заболяванията (CDC). Това е така, защото обичайните процедури за пречистване на водата са подходящи за дезактивирането на вирусите. По този начин, термичната обработка на храната се счита за една от най-добрите полезни техники за дезактивиране на вируси, пренасяни с храни. Вирусите на HAV, хепатит Е (HEV) и NoV са толкова уязвими на това третиране, колкото и патогенните бактерии. По време на температури на пастьоризация е показано, че MNV и HAV регистрират намаление повече от 3,5 log10N при 72 oC след 1 минута във водата. Също така, MNV и TuV се дезактивират след нагряване при 70 °С за 2 минути. Бланширането на пара на продукти като спанак за 1 минута при 80 oC намалява инфекциозността на MNV с минимум 2,4 log10N. По подобен начин, FCV и HAV също се инактивират след бланширане при 95 oC за 2,5 минути. Стратегическата комбинация от подкиселяване (понижаване на рН) на храни в допълнение към термична обработка също се съобщава за много ефективна срещу инактивирането на HAV. Независимо от изискванията за минимална температура и време за инактивиране на различните вируси, в повечето случаи минимум 90 секунди термична обработка при минимална температура от 90 oC обикновено е достатъчна за инактивиране на чревни вируси, независимо от сложността на хранителната матрица. Обикновено се смята, че кипяща течна среда като вода е в състояние ефективно да инактивира вируса само след около 1 минута за повече от 4 log10N за повечето ентеровируси, включително човешки NoV, човешки риновирус (HRV), HEV и HAV. Съобщава се, че изсушеният вирус запазва инфекциозността си при 22-25 oC и относителна влажност 40-50% в продължение на 5 дни. При по-високи температури (38 oC) и относителна влажност (> 95%) той бързо губи жизнеспособността си (> 3 log10N).
Външни промени в нивата на рН, които възникват по време на ферментация или подкисляване на въглехидратните субстрати и нивата на водната активност на храните, например чрез добавяне на разтворени вещества като захар или сол или техни комбинации, или дори свързване на тези обработки с динамиката на условията на съхранение, имат различни ефекти върху инфекциозността на вирусите. Установено е, че MNV и TuV например, понасят ниски рН нива (рН 2.0) поради протичането на млечнокисела ферментация. Въпреки че се съобщава, че ферментацията е способна да произвежда съединения с потенциална употреба като хранителни добавки, като по този начин стимулира антивирусните свойства, основните антивирусни механизми все още не са напълно разбрани.

2.2. Ефект на облъчването върху предаването на SARS-CoV-2

Съобщава се, че ултравиолетовата (UV) радиация е ефективна при дезактивирането на някои вируси. Нейната ефикасност срещу SARS-CoV-2 все още не е тествана. Коронавирусът SARS беше изключително податлив на ултравиолетово облъчване. Поради това то се препоръчваше като допълнително ниво на безопасност по време на физическия процес на дезинфекция. Сравнение на ефективността на дезинфекцията: ръчните химични методи намаляват замърсяването с 36% и се постига намаление от 96 до 99,99% чрез ултравиолетово облъчване от системата PurpleSun® ЕЗ00 UV. При по-ниски вирусни концентрации, ниските дози UVC радиация (200 – 280 nm) напълно инактивират SARS-CoV-2, а по-високите дози напълно деактивират по-високите концентрации на вируса.
Гама облъчването между 3 000 до 15 000 rad не повлиява инактивирането на SARS-CoV, което показва, че обхватът на дозата на облъчване е твърде нисък, за да повлияе на вируса. За сравнение, вирусът се инактивира от UVC (за разлика от UVA D, 320 – 400 nm) след около 6 минути експозиция. Това означава, че UVC радиацията с ниска дължина на вълната може да бъде ефективна за дезактивиране на вируса от предполагаеми хранителни продукти.

2.3. Антивирусни хранителни компоненти и хранителни опаковки

Доказано е, че вирусите, пренасяни с храни, причиняват по-голямата част от епидемиите, пренасяни с храни. През 2010 г. 15% от епидемиите, причинени от храни, се дължат на вируси като причинители [21] и според тези доклади е установено, че човешките норовируси (HuNoV) и вирусът на хепатит А (HAV) предизвикват най-голяма загриженост в контекста на хранителната безопасност. HEV наскоро беше идентифициран като вирус, пренасян от храната, причиняващ зоонозно предаване от продукти от свинско месо на хора при консумация.
Природни биоактивни съединения (флавоноиди, полифеноли, танини, катехини, сапонини, полизахариди, проантоцианини, протеини и пептиди) присъстват в екстрактите от много растения: червена боровинка, нар, синя боровинка, къпинаа, гроздови семена и др. Те показват висока антивирусна активност чрез унищожаване на вирусната структура или чрез предотвратяване на навлизането на вируса в тялото на гостоприемника [18]. Освен растителни екстракти, има различни етерични масла, екстракти от водорасли и протеини, които също се съобщават като антивирусни. Установено е също, че различни водораслови продукти като карагенан, навикулар и ламинарин имат антивирусна активност [3]. Разширен списък на такива природни съединения е представен в Таблица 1.
Понастоящем се провеждат обширни изследвания върху антимикробните опаковки за храни, които имат за цел да удължат срока на годност на хранителните продукти и да запазят безопасността и качеството на храните. Антимикробните опаковки играят важна роля в инхибирането на микробния растеж и развалянето на храната. При разработването на антимикробни опаковки за храни трябва да има директен контакт на опаковъчния материал с повърхността на храната за миграцията на антимикробните съединения.
Антивирусните опаковъчни материали за храни първоначално са проектирани с цел контрол на човешки чревен вирус. Следователно, в случай на антивирусно опаковане на храни, е необходимо да се инактивира присъствието на човешкия чревен вирус в храната, заразена чрез сурови и преработени хранителни продукти. Присъщите характеристики на материала (които се отнасят до полярността и химичния му състав) са отговорни за свойствата на освобождаване на биоцидните съединения [29] и условията на обработка за разработване на материали, които пряко влияят на неговите механични, термични и физични свойства (стабилност и свойства на освобождаване на антивирусното съединение) са съответните фактори, които трябва да се вземат предвид при създаването на антимикробен опаковъчен материал [22]. Въпреки това, има по-малко изследвания върху антивирусните съединения в биополимери поради тяхната несъвместимост с полимерната структура и бързото освобождаване или разграждане на антивирусните агенти.
Martinez-Abad et al. [51] разработват 1% Ag-PLA филм и установяват, че той елиминира котешки калицивирус (FCV) от маруля след 6 дни съхранение. Разработени са и антивирусни опаковъчни материали чрез включване на растителни екстракти в биополимери. Многослоен опаковъчен материал, разработен с ултратънка наноструктура на цинамалдехид и зеин, покрита с външен слой от полихидроксибутират (PHB), работи срещу сурогати на норовирус [27]. Един от обещаващите кандидати е хитозанът, тъй като той притежава отлични противогъбни, антимикробни и антиоксидантни свойства и е универсален за направата на покрития или филми. Наблюдавано е, че покрития или филми с хитозан намаляват пренасяните от храната патогени при добавяне на етерични масла или прополис в него [70].
Наскоро хитозановата матрица беше използвана в проучване за защита на епигалокатехин галат, притежаващ антивирусна активност срещу HAV и MNV [35]. Въпреки че са разработени само няколко опаковъчни материала, които имат антивирусна активност, за много от тях е установено, че променят физикохимичните свойства на хранителните продукти. Тази промяна може да се контролира чрез прилагане на ядливи филми или покрития. Това е нововъзникваща технология с контролирано освобождаване на антимикробни съединения чрез използване на различни техники като нанотехнологии, капсулиране и имобилизиране на антимикробни агенти от матрицата [4, 34]. Разработването на ядливо покритие или филм може да бъде осъществено чрез добавяне на антимикробни съединения в тях, които могат да намалят замърсяването, причинено от храната. Въпреки че има много литературни източници за включване на антибактериални и противогъбни съединения в такива ядливи покрития, няма данни за антивирусни ядливи покрития или филми. Следователно, очаква се изследванията върху антивирусното ядивно покритие да имат голямо бъдеще. За направата на антивирусни ядливи опаковъчни материали карвакролът, екстрактът от зелен чай и екстрактът от гроздови семки могат да се използват като естествени антивирусни агенти. По същия начин, много природни съединения като карамфил и риган, за които е установено, че имат антивирусна активност срещу MNV и FCV, могат да бъдат включени в разработването на антивирусни опаковки за храни [23]. Много изследователи са заинтригувани от възможността за микро- и нано-капсулиране на чувствителни антивирусни съединения. Този подход не само помага за стабилизирането на съединенията, но също така подобрява тяхната активност. Установено е, че капсулирането повишава стабилността на антимикробните съединения дори при облъчване [34]. Има обаче ограничени данни за капсулирането на антивирусни съединения и техните приложения в хранително-вкусовата промишленост.

Таблица 1. Природни източници с антивирусна активност

Virus	Natural source	Type
-PIV 3 - Параинфлуенца тип 3 вирус -FIPV – Вирус на котешки инфекциозен перитонит -VSV – Везиколор стоватитис вирус -HSV – Херпес симплекс вирус -FHV – Флок наус вирус -PR8, H1N1 и H6N1 респираторен синцитиален вирус	Curcuma longa (L.)	Екстракт от коренище и куркумин
-CHIKV - Чикунгуня вирус	Kalanchoe pinnata (L.) Pers.	Екстракт от цяло растение
-CHIKV - Чикунгуня вирус	Aristolochia tomentosa Sims	Екстракт от цяло растение
-CHIKV - Чикунгуня вирус	Paris polyphylla Sm.	Екстракт от цяло растение
-Вирус на жълтата треска	Clerodendrum serratum (L.) Moon	Екстракт от цяло растение
-Ентеровирус 71	Terminalia chebula Retz.	Екстракт от цяло растение
-HRV 3 – Човешки риновирус 3	Chamaecyparis obtuse (Siebold & Zucc.) Endl.	Екстракт от цяло растение
-HRV 3 – Човешки риновирус 3	Chrysanthemum boreale (Makino)	Екстракт от цяло растение
-HRV 3 – Човешки риновирус 3	Cryptomeria japonica (L.f.) D.Don	Екстракт от цяло растение
-HSV – Херпес симплекс вирус	Swertia chirayita (Roxb. ex Fleming) H. Karst.	Екстракт от цяло растение
-VHSV - Вирус на хеморагичка септицемия	Olea europaea L.	Екстракт от листа
-HIV – Човешки имунодефицитен вирус	Salvia Rosmarinus Spenn.	Екстракт от цяло растение
-FCV – Котешки калцивирус	Camellia sinensis (green tea)	Екстракт от цяло растение
-HSV-1 – Херпес симплекс вирус тип 1	Eucalyptus obliqua L'Hér. 1789	Ароматни масла
-HSV-1 – Херпес симплекс вирус тип 1	Melaleuca alternifolia	Ароматни масла
-HSV-1 – Херпес симплекс вирус тип 1	Thymus sp.	Ароматни масла
-Инфлуенца вируси	Origanum acutidens. (Hand.-Mazz.) Ietsw.	Ароматни масла
	Artemisia obtusiloba var. glabra	Ароматни масла
	Houttuynia cordata Thunb.	Ароматни масла
	Salvia sclarea L.	Ароматни масла
	Cynanchum stauntonii (Decne.) Schltr. ex H.Lév.	Ароматни масла и циначалдехид
-Корона virus	Nigella sativa L.	Ароматни масла
	Anthemis hyalina DC.	Ароматни масла
	Citrus × sinensis (L.)	Ароматни масла

Източник: Jyoti and Bhaswati (2021) [45]

Поуките от COVID-19 пандемията помогнаха за създаването на някои ценни препоръки за бъдещи огнища. Стана ясно, че е необходима глобална стратегия за смекчаване на разпространението на вируса по хранителната верига. Тя може да включва международни и правителствени агенции, хранително-вкусовата промишленост, търговци на дребно, работещи с храни и потребители. Препоръчва се използването на изкуствен интелект (ИИ) за наблюдение и проследяване на всяко излагане на SARS-CoV-2, особено в индустрията, занимаваща се с пресни продукти като месо и зеленчуци.

3. Въздействие на COVID-19 върху опаковките на храни

3.1. Опаковане на храни

Според дефиницията опаковането на храните е способът, чрез който хранителните продукти се подготвят за транспортиране, дистрибуция и продажба на дребно по начин, който осигурява безопасното им доставяне до потребителя [64]. Системите за опаковане са организирани в три определени групи по отношение на техните функции и нива на опаковане. Те са както следва [60].

• Първична опаковка: това е първото ниво на опаковане. Състои се от слоя опаковка, който е в пряк контакт с опакованите хранителни продукти;
• Вторична опаковка: тази опаковка включва серия от първични опаковки и служи за защитата им от повреда по време на транспортиране и съхранение. Тази група опаковки е проектирана така, че да осигури удобен за клиента вид на опаковката, тъй като втората опаковка е изложена на рафтовете в магазините за търговия на дребно.
• Третична опаковка: това опаковане изпълнява ролята на носител за дистрибуция, който съдържа няколко първични и вторични опаковки.

Предназначенията на опаковките за храни са многофункционални. Основните им роли са свързани с [71]:

• Защита и поддържане на безопасността на храните от физическо, химическо и биологично разваляне;
• Запазване качеството на хранителните продукти чрез удължаване срока им на годност;
• Гарантиране на безопасността на хранителните продукти чрез намаляване на риска от взаимодействия и замърсяване;
• Функциониране като удобно средство за ограничаване, защита и/или съхранение, което лесно се комуникира между производители, търговци на дребно и потребители;
• Принос за намаляване на изхвърлянето на твърди битови отпадъци, т.е. да намали цената на хранителните продукти чрез насърчаване на ефективността на разпределението на едро, като по този начин улесни широкомащабното производство.

Освен тези важни предимства трябва да се имат предвид и няколко недостатъка. Те са свързани основно с небиоразградимите опаковки за храни. Това поражда опасения за околната среда, тъй като небиоразградимите хранителни опаковки допринасят за промени в цикъла на въглеродния диоксид, пораждат проблеми с компостирането и повишават нивата на токсични емисии [26].

Всички тези отрицателни въздействия върху околната среда са пряко свързани със загрижеността за безопасността на здравето на потребителите и много изследвания в момента са фокусирани върху разработването на биоразградими опаковки. Тъй като те са възобновяеми и щадящи околната среда, биоразградимите полимери прогресивно ще се превръщат в предпочитания избор на опаковъчната индустрия. Например, природните биополимерни източници като нишесте и хитин (полизахариди), восъци и парафини (липиди), колаген и желатин (протеини) или техни смеси са обект на задълбочени изследвания в днешно време [38, 73]. Сред тях най-голям е потенциалът на протеините да се прилагат за целите на опаковането, поради техните специфични характеристики да образуват филми с добри бариерни и механични свойства [77].

3.2. Опаковане на храни и предаване на COVID-19

Разбирането за предаването на COVID-19 чрез опаковки на храни се основава на добрите производствени практики (GMP) по отношение на SARS-CoV-2, за да се избегне кръстосано заразяване и предаване. Въпреки че няма доказателства за предаване на COVID-19 чрез храни и опаковки на храни, значението на спазването на Добрите производствени практики (GMP) за избягване на кръстосано заразяване и предаване на SARS-CoV-2 все още е важно. Човек може да се зарази, ако докосне повърхност или предмет, включително опаковка на храна. Според един доклад устойчивостта на коронавируса върху пластмаса (72 часа) и стомана (48 часа) е за по-дълъг период, отколкото върху картонена повърхност (24 часа). Устойчивостта върху повърхността на мед (4 часа) е по-кратка, вероятно поради нейните антимикробни действия [6].
По време на настоящата пандемия, според доклада на Форума за опаковане на храни, системата за многократна употреба се приема за много по-безопасна от системата за опаковане за еднократна употреба. Въпреки това, тази система засяга целта за нулево генериране на отпадъци. Всъщност, не е възможно да се проследи манипулирането на опаковъчните продукти за еднократна употреба; в същото време опаковката за многократна употреба може да се измие със сапун и гореща вода и по този начин да се използва отново.
Прилагането на мерките за локдаун и изпълнението на строгите правителствени правила доведе до затварянето на ресторантите. Въпреки че веригите за доставка на храна работеха, потребителите също избягваха да ги посещават; което от своя страна повлия негативно на индустрията за опаковане на храни [10]. Според проучване в САЩ относно възприемането на риска от COVID-19, породен от опаковането на храни и храните, доставяни в заведенията за хранене, повече от 50% от потребителите са умерено загрижени за опаковането на храните в заведенията за хранене, а около 23% от потребителите са сериозно загрижени за опаковките на храна [10]. Според проучване, проведено в петзвездни хотели в Китай по отношение на трансформацията от офлайн към онлайн системи за доставка на храна като отговор на пандемията, хората са загрижени за качеството на опаковката и предоставянето на услуги в сравнение например, с показатели като вкуса на храната, свежестта и достоверността на марката. Около 900 милиарда долара годишно от индустрията за опаковане на храни е на първа линия в световен мащаб, където пандемията от коронавирус показа най-рязък спад на пазара на екологични опаковки за храни. Според доклад на Израелския пазар от 17 Юли 2020 г., глобалният пазар на екологични опаковки за храни е оценен на 163,5 милиарда долара през 2018 г., с прогноза да донесе приходи от 248,7 милиарда долара до 2026 г., но поради настоящия сценарий той достига само 159,8 милиарда долара. Пазарните анализатори очакват пазарът да се възстанови от загубите и да нарасне значително до третото или последното тримесечие на 2022 г.

4. Нанотехнологии за безопасно опаковане на храни

Напредъкът на нанотехнологиите допринесе за развитие на различни аспекти на хранителната наука и промишленост. Едно от основните му приложения е производството на хранителни опаковки с подобрени физически свойства и повишена безопасност. Тези приложения предлагат нови обещания за подобряване на ефективността на опаковането на храни. По този начин наноструктурите, вградени в системите за опаковане на храни, се използват за трансформирането им в интелигентни опаковки, тъй като те могат да откриват и неутрализират химически, биохимични и микробиологични промени и да информират потребителите за тези проблеми [69].

Световната икономика е силно повлияна от опаковъчната индустрия. В САЩ около 55–65% от 130 милиарда долара се инвестират в опаковки за храни и напитки [9]. Напоследък използването на оперативни и интелигентни системи за опаковане на храни, базирани на месни продукти, които могат лесно да бъдат заразени, показа забележително увеличение на пазара. Опаковането на месни продукти има за цел да потисне раздробяването, да предотврати замърсяването, да увеличи деликатесната стойност чрез активиране на ензимната активност, да намали загубата на тегло и да запази специфичния „черешово червен“ цвят на червените меса [36].

4.1. Използване на наноматериали в опаковките на храни

Наноматериалите подобряват гъвкавостта на опаковката и свойствата на газовата бариера – две от най-важните характеристики на процеса на опаковане. Иновативните наноопаковки притежават допълнителни полезни свойства, напр. способност за унищожаване на микроорганизми, присъстващи в хранителните вещества [41, 42]. Наноматериалите, използвани в опаковъчните материи, позволяват съществуването на хранителни продукти за по-дълги периоди, без да причиняват вредни модификации на присъщите свойства на продуктите [58].

Прегледът на приложенията на наноматериалите в хранително-вкусовата промишленост показва, че най-използвани по отношение на опаковането на храни са електрохимичните наносензори, нанофилмите, флуоресцентните частици и прилагането на наноматериалите като антимикробни средства.

Различни видове наноматериали намират приложение в опаковките на храни. Сред многообразието от наноматериали, наночастиците и нанокомпозитите са тези, които имат основен принос за подобряването на качеството и безопасността на храните. И двата типа притежават ниско молекулно тегло, механична якост и висок бариерен капацитет срещу O2, CO2, влага, UV радиация и летливи вещества.

4.1.1. Наночастици

Наночастиците (Fe, Ag, MgO, ZnO, TiO, SiO2) се генерират и прилагат в индустрията поради способността им да се капсулират в активни съединения; последните притежават подобрена функционалност, стабилност и бионаличност [2]. Наночастиците, включени в опаковъчните материали, предназначени за хранителни продукти, осигуряват по-дълъг срок на годност на тези продукти и тяхното повишено качество [16]. Тези наночастици имат антимикробен ефект, затова са привлекли вниманието както на научноизследователската и развойна дейност, така и на бизнеса за практически приложения. Поради тази причина металните наночастици, по-специално Ag, се включват в полимерни покрития (филми) чрез активна система заради техните антимикробни свойства (виж по-долу) [30]. Сребърните наночастици се използват за опаковане на материали от дълго време. Добре известно е, че веществата, покрити с Ag наночастици, се предпазват от замърсяване. При опаковането на храни много изследователи насочват вниманието си към Ag наночастиците. Въпреки това, само няколко метода за прилагане на Ag наночастици са сертифицирани от Европейската агенция за безопасност на храните (EFSA), като такива, които произвеждат опаковки, подлежащи на рециклиране [20]. В технологиите се въвеждат различни химични модификации и техники за отлагане, за да се подобри прикрепването на Ag наночастици към повърхността на пластмасови материали, които спомагат за забавяне на освобождаването на металните йони и натрупването им в пакетираната храна [7].

Силикатните наночастици в опаковките на храни действат като преграда за газове или влага и по този начин – намаляват значително развалянето и изсъхването на храната.

Редица наночастици могат да се прилагат в хранително-вкусовата промишленост заради силно изявеното им антимикробно действие. Те могат също така да функционират като носители на антимикробни полипептиди и да осигуряват защита срещу микробно увреждане на храната. Например, опаковъчен материал изготвен от покриване на нишестени колоиди с антимикробен агент, може да контролира освобождаването на антимикробни вещества от опакования материал и така да предпазва храната от микробна развала [46].

Наночастиците се използват като носители на различни вещества: ензими, антиоксиданти, агенти против покафеняване, аромати и други биоактивни материали, целящи да подобрят срока на годност на храните дори след отваряне на опаковката [23, 24]. Така например, образуваните реактивни кислородни видове (ROS) от TiO2 наночастици унищожават патогенните микроби, което ги прави ефективен антимикробен агент.

Гореспоменатите неорганични наночастици (желязо, сребро, цинкови оксиди, въглерод, магнезиеви оксиди, титаниеви оксиди и силициев диоксид) се прилагат широко не само като антимикробни агенти, но в някои случаи и като хранителни съставки [61].

Наночастиците се използват и за опаковане на хранителни вещества с цел модифициране на способността за проникване на различни опаковъчни фолиа, повишаване на техните механични свойства, устойчивост на нагряване и биохимични и микробни въздействия [59].

4.1.2. Нанокомпозити

Нанокомпозитите са естествени компоненти, реактивни с течение на времето, в сравнение с техните аналози в макромащаб – свойство, което е свързано с високото съотношение повърхност/обем [49]. Различни нанокомпозити (Fe-Cr/Al2O3, Ni/Al2O3, ZnO, SiO2) се използват за опаковане и покритие [17, 58]. Сред тях най-широко приложение имат покрития и наноплаки от SiO2, въглеродни нанотръбии, нанокристали от нишесте, графенови наночастици, наночастици от хитин или хитозан, нановлакна на основата на целулоза и други неорганични нанокомпозити. Обикновено те се пълнят в полимерна матрица и по този начин матрицата става по-лека и огнеустойчива с по-добри термични свойства и ниска пропускливост за газове [32]. Зареждането на активни наночастици в полимерните матрици повишава завършеността на опаковъчния материал за храна и дава функционални възможности като антиоксидантни и антимикробни свойства, което води до по-дълъг срок на годност на опакованите хранителни продукти [43].

Наночастиците (< 100 nm) могат да бъдат включени в различни пластмаси, за да се получат полимерни нанокомпозити с подобрени характеристики. Например, така наречените термопластични полимери съдържат 2–8% наноразмерни заредени елементи, като въглеродни наночастици, наносиликати, полимерни смоли и наноразмерни метали и оксиди.

Среброто в сребърния зеолит упражнява антимикробна активност, поради производството на ROS. Керамиката със сребърно покритие от зеолит се прилага при консервиране на храни, обеззаразяване на материали, както и дезинфекция на медицински продукти. Повишената антимикробна активност на нанокомпозита на основата на сребро е уникална за сребърния зеолит [8].

Използването на въглеродни нанотръби води до премахване на CO2 или неприятни аромати. Наносиликатите в нанокомпозитите (бентонит), използвани при производството на бутилки и други опаковъчни материали за храни, значително повишава свойствата на опаковката като газова бариера. По този начин се възпрепятства дифузията на кислорода и влагата, дестабилизирането на напитките и развалянето на храната. Използването на нанокристали, уловени в нанокомпозитни пластмасови бутилки за бира, предложено от Nanocor (Arlington Heights, САЩ), намалява загубата на CO2 и притока на O2 в бутилките за бира, подобно на нанокомпозитите на базата на естествени биополимери [53].

Установено е, че включването на силикатни наночастици в съполимер на етилен-винилов алкохол и биополимера полимлечната киселина (PLA) предотвратява достъпа на кислород и увеличава срока на годност на хранителните материали [5]. Модифицираните наносиликати, включени в полимерни матрици, осигуряват механична здравина и служат като бариера за газове, летливи вещества и влага. Освен това, бионанокомпозитът PLA, получен чрез включването на нанопълнители в биоразградимия полимер PLA, показва по-бързо биоразграждане от неговия аналог PLA без нанопълнители [44].

Механичните, термичните и бариерните характеристики на опаковъчния материал се повишават значително чрез прилагане на нанокомпозити полимер-силикат [56]. Възпрепятстването на окисляването, регулирането на миграцията на влагата, скоростта на дишане, растежа на микробите, летливите вкус и аромати са значително повлияни от използването на нанотехнологии в опаковъчната индустрия [13]. Такива дейности за убиване на патогенни микроорганизми се основават и на нанокомпозитни филми на базата на хитозан, особено на нанокомпозити, съдържащи Ag [48]. Етерично масло от чесън, изпълнено с наночастици, покрити с PEG, може да се използва за ограничаване на вредителите по съхранявания продукт [15].

Увеличеният срок на годност на хранителните продукти се постига ефективно чрез използването на фитогликогенови октенил наночастици, включени в Ɛ-полилизин.

Базираните на въглерод графенови наноплаки са устойчиви на топлина и имат потенциални приложения в опаковането на хранителни продукти в хранително-вкусовата промишленост [76].

Намаляването на кислорода в опаковъчния материал се постига чрез прилагането на нанокомпозити на водна основа, образувани от 1–2-µm нанопокрития върху повърхността. Други нанопрепарати са наноемулсиите, използвани в опаковките на храни, както и за дезинфекция на оборудването за опаковане на храни. Продукти на базата на наномицели, включително глицерин, ограничават остатъците от пестициди в плодовете и зеленчуците и остатъчни хранителни продукти от мастен тип по приборите за хранене. Добавянето на наноемулгирани биоактивни вещества и аромати към напитките не трябва да променя външния вид на продуктите [67, 37]. Различни хранителни патогени като грам-отрицателни бактерии са силно повлияни в това отношение именно от наноемулсиите.

За ежедневни приложения цинковият оксид се приема като безопасен материал, сертифициран от FDA и се счита за хранителна добавка [50]. Тези наночастици се включват в матрици от полимери, за да осигурят нанокомпозити с добри свойства като антимикробна активност и подобрени опаковъчни свойства [52].

Нанокомпозитите се използват и при опаковането на хранителни продукти. Те притежават специфични характеристики, за да издържат на топлинен стрес по време на обработка на храни, както и при транспортиране и съхранение на хранителни продукти. Например, нанокомпозитите се използват в бирени бутилки, като увеличават срока им на годност с до 6 месеца.

4.2. Подходи за наноопаковане на храни

Внедряването на нанотехнологиите в производството на храни води до подходи и системи за интелигентно опаковане, съставляващи т. нар. активни и интелигентни опаковки. И двете системи предвиждат подобряване на качеството на храните, от производството до консумацията, като се прилагат наночастици/нанокомпозити за осигуряване на защита и безопасност на храните (Фиг. 3).

Фигура 3. Различни подходи за наноопаковане на храни.

4.2.1. Активни системи за опаковане на храни

Активното опаковане е един от иновативните подходи, използвани за опаковане на хранителни продукти. Основната му характеристика е, че статусът на пакетираните хранителни продукти се променя, за да се подобри тяхното сензорното качество и безопасност, като по този начин се увеличи срокът им на годност [66]. Биоактивните опаковки осигуряват положително въздействие върху здравето на потребителите с производството на пакетирани храни, които са полезни за здравето [1].

Системите за активно опаковане съдържат агенти за регулиране на влагата, акцептори на CO2 и O2, както и емитери и антимикробни средства.

Активните опаковъчни системи се използват главно за съхранение [13]. Например, пликовите системи за опаковане се прилагат за краткотрайно охладено съхранение. Системите за опаковане в модифицирана атмосфера (MAP), вакуумните опаковки, MAP системите, използващи 100% CO2, и тези с продухване на газове се използват за дългосрочно съхранение в охладено състояние. Използваните в търговската мрежа полимерни фолиа за опаковане са инертни и хидрофобни и имат по-малко повърхностна енергия в сравнение с полиетилена с ниска плътност (LDPE) и полипропилена (PP). За да се включат антимикробни вещества за блокиране на развалянето на храни, се използват модификации на повърхността на опаковъчния материал с функционални свойства и полярни групи [13].

Системата за опаковане в модифицирана атмосфера (MAP) намира широко приложение и се използва за дистрибуция, съхранение и поддръжка на месни продукти при ниски температури [14]. Липидното окисление, дехидратацията, обезцветяването и загубата на аромат са фактори, свързани с потенциалното разваляне на преработените меса и трябва да се вземат предвид, за да се удължи и поддържа срока на годност на месните продукти. MAP удължава срока на годност и повишава качеството на месните продукти чрез насищане на околната среда на опаковката на месните продукти с формулирани газови смеси. Обикновено в технологията MAP се използват неинертни газове като O2 и CO2. Техните профили се променят в зависимост от фактори като вида на продукта, дишането, използваните материали за опаковката, размера на опаковката, условията на съхранение и целостта на опаковката. Така например, равномерното разпръскване на силикатни наночастици върху прозрачното пластмасово фолио, произведено от химическия гигант Bayer (Леверкузен, Германия), не позволява на O2, CO2 и влагата да достигнат до прясно месо и други храни. Има няколко патента за приложенията на наноматериали в опаковките на храни, подадени в САЩ, Европа и Азия, и повечето от тях съобщават за използването на наносиликати и наносребро [40].

Друг пример за активни системи за опаковане на храни е използването на алил изотиоцианат и въглеродни нанотръби за ограничаване на микробното замърсяване и промените в цвета, регулиране на окисляването и поддържане на съхранението на нарязано варено пилешко месо за 40 дни [19]

4.2.2. „Умни“/Интелигентни системи за опаковане на храни

„Умната“ опаковка включва наносензори, които са предназначени да усещат както микробни, така и биохимични промени и да предоставят сигнали за тях [43]. Наносензорите откриват микроорганизмите, токсичните вещества и замърсителите, присъстващи в различни хранителни продукти, поради тяхната висока разделителна способност и капацитет за откриване [39]. Прилагането на наносензори за откриване на токсини, пестициди и микробно замърсяване в хранителни продукти предоставя универсален инструмент за сигнализиране на потребителите за откриване на развалена или замърсена храна по промени, свързани с генерирането на специфичен мирис и оцветяване [31].

Подобренията в сензорната технология, присъстващи в интелигентните опаковки за хранителни материали, предоставят информация както за качеството и безопасността, така и за полуживота на материалите [62].

Наночастиците се прилагат при подготовката на наносензори за разкриване на хранителни замърсители. Наносензорите, направени за определени цели, са необходими за анализ на храни, определяне на аромати или цветове, питейна вода и клинична диагностика [24]. Използването на наносензори в опаковките за храни помага за забелязване на физическите, химичните и биологичните модификации по време на обработката на храната. Наносензорите и наноустройствата със специализиран дизайн, използвани в интелигентните опаковки, подпомагат откриването на токсини, химикали и хранителни патогени [57]. Тази система със сензори и индикатори се прилага и за проследяване и показване на информация относно качеството на опакованите храни при съхранение и транспорт.

Различни функционални наноматериали могат да се използват като наносензори и активни опаковъчни материали. Те притежават значителни технически и бариерни свойства, следователно – потенциал за насочване към системи за доставяне на хранителни вещества [66]. Установено е, че „умното“ и интелигентно опаковане запазва качеството на храната по време на разпространението й.

Наносензорите работят като наблюдават промените, свързани с вътрешните или външните стимули на околната среда. Накратко, следните индикатори се използват при опаковането на храни:

– Цялост (определяне целостта на опаковката);

– Свежест (качество на опакованите продукти);

– Време-температура (промени в зависимост от времето и температурата).

Те се записват по време на производствената и дистрибуторската верига, за да се запази качеството и да се увеличи срокът на годност на продуктите.

Друга интелигентна наноопаковъчна система представлява така наречените нанобаркодове, ID етикети, които се въвеждат на базата на баркодове, разработени от наночастици [47].

Приложението на наносензори в опаковките включва и ензими, повишаващи разграждането на хранителните съединения, което прави храните неподходящи за човешка консумация.

Прилагането на наносензори в интелигентните системи за опаковане включва и идентифициране на газове, химически замърсители, аромати, температура и интензитет на светлината, патогени или продукти от микробния метаболизъм [55].

Усъвършенствани аналитични техники като GC/MS, преносими газови анализатори за O2 и CO2 се използват за изследване на газовите фази в продуктите на MAP. Въпреки това, тези методи имат някои недостатъци; в процесите в реално време методите, базирани на оптични сензори, са по-ефективни от тези методи. Същият е ефектът и при масово използване [13].

Разпределението на храните по опаковките е основният проблем в хранително-вкусовата промишленост и е главно резултат от бактериално замърсяване. Може да се регистрира по изтичане на неприятна миризма, но не се открива лесно от човешкия нос и понякога причинява отравяне. За да се уловят такива видове миризми, свързани с потенциално хранително отравяне, са необходими силно чувствителни биосензори [39]. В усъвършенстваните опаковки за храни интегрираният електронен „език“ включва набор от наносензори, които са предимно чувствителни към газовете, отделяни от хранителни отпадъци. Устройството се състои от набори от химически сензори, прикрепени към система за обработка на данни, която дава ясен и видим сигнал, показващ дали храната е прясна или не, използвайки сензорна лента, която променя цвета [54]. Този уред се използва за точно определяне на летливи вещества и мониторинг на процесите за контрол на качеството в хранително-вкусовата промишленост. Наносензорите се прилагат за първи път в европейския проект GOODFOOD (2004–2007) като приложение за безопасност и контрол на качеството на храните [65].

Интелигентните нанобазирани системи за опаковане на храни имат за цел да минимизират загубите на храна поради микробно замърсяване. Разнообразие от наночастици (TiO2, MgO, ZnO, Ag, Fe0, C-нанотръби и фулеренови производни) са доказали своята ефективност като антимикробни агенти [61]. Освен това, напоследък широко се използва прилагането на специфични наноматериали както за откриване, така и за елиминиране на разрушителни химикали и патогенни бактерии.

5. Антивирусен механизъм на действие на наночастиците в хранителните опаковки

Факторите като естеството на продукта (формулировка), условията на обработка (присъщи фактори), вида на опаковката и съхранението и разпространението оказват силно влияние върху срока на годност на хранителния продукт.

• Общите присъщи фактори включват активност на водата, pH, микроорганизми, ензими и ниво на реактивни съединения. Те могат да бъдат настроени чрез използване на специфични суровини и компоненти и удобни параметри на обработка.
• Общите външни фактори са температура, общо налягане, светлина, парциално налягане на различни газове, относителна влажност и механично напрежение (човешка работа). Те повлияват скоростта на реакциите на разграждане по време на съхранение на хранителните вещества [76]. Използването на антимикробни опаковки води до ефективно обеззаразяване заедно с използването на антимикробни средства като хранителни добавки. Това е така, защото повърхностният микробен растеж върху замърсените продукти е лесно достъпен за стерилизация от повърхностно действащи антимикробни вещества.

В същото време антимикробната опаковка силно взаимодейства с хранителния продукт, както и с околната среда [12].

За производство на системи за антимикробно опаковане са разработени антимикробни наночастици, а именно Cu, CuO, MgO, Ag, ZnO, Pd, Fe и TiO2, или наноемулсии/нанокапсули, съдържащи естествени антимикробни вещества, които могат да бъдат прикрепени чрез електростатични, водородни и ковалентни връзки.

Нанокомпозитите от органична (хитозан и етерични масла) и неорганична (ZnO, TiO2 и Ag) природа се прилагат успешно за консервиране на храни чрез иновативни опаковки. Полимерните покрития поради тяхната химическа структура контролират освобождаването на активните съединения и по този начин регулират функцията на нанокомпозитите. Полимерните матрици, които се използват за производство на нанокомпозити, са полиолефини, найлони, съполимер на етилен-винил ацетат (EVA), полиетилентерефталат (PET), полистирен (PS), полиамиди и полиимиди. Следвайки този принцип, е наблюдавана изявена антимикробна ефективност срещу E. coli и Staphylococcus aureus с Ag наночастици, имобилизирани в целулозни и колагенови покрития за колбаси. Въпреки тяхната бактерицидна активност, тези нанокомпозити не са вредни за потребителите и околната среда. [12]. Подобна антимикробна активност, продължила 28 дни, е открита за Ag наночастици, уловени в полиамидна матрица. Филмите от полиетилен с ниска плътност (LDPE), покрити с Ag наночастици, показват забележителен антимикробен потенциал срещу Грам-положителни и Грам-отрицателни бактерии. Същият ефект се наблюдава при нанокомпозит хитозан-сребро [29]. Антимикробна активност, съчетана със значителна механична стабилност, е открита в нанокомпозити халоазит-полимлечна киселина, капсулирани с ZnO. Удължен срок на годност, забавен бактериален растеж и липидно окисление са наблюдавани при месни и птичи продукти, опаковани в нанокомпозитни покрития от LDPE/ZnO+Ag.

Тези открития показват, че антимикробните характеристики на наноопаковките, включващи нанокомпозити, зависят до голяма степен от характеристиките както на полимерната матрица, така и на наночастиците. В допълнение, условията на съхранение и продължителността на съхранение оказват влияние върху антимикробната активност на нанокомпозитните покривни филми. Например, изследване на стабилността и антимикробната активност на пулуланови филми с вградени Ag или ZnO наночастици и етерични масла от риган и розмарин, проведено в продължение на 7 седмици при различни температури на съхранение (4, 25, 37 и 55 °C), показва че антимикробният потенциал на пулулановите нанокомпозитни филми срещу обичайните хранителни патогени L. monocytogenes и S. aureus се поддържа при температура < 25°C и намалява значително при > 25°C. [68].

Хранителните наноопаковки с ниска концентрация на Ag, с повишена и стабилна бионаличност, са предизвикателство за приложението на Ag в опаковките на храни. Понастоящем, цитратно-медиираният сребърен комплекс е най-често използваната стандартизирана сребърна формула с антимикробно действие.

6. Заключение

Респираторният вирус SARS-CoV-2 напълно промени сценария на хранително-вкусовата промишленост, по отношение на производството и преработката и опаковането на храните. Важно е да се разбере пътя на предаване на SARS-CoV-2 чрез храната, особено тази, продавана на уличните сергии и хранителните продукти, продавани на открито. Въпреки че понастоящем са налични различни ваксини, има силна нужда от повишаване на осведомеността относно пандемията, за да се наложат правилата за лична хигиена и избягване на кръстосано заразяване във връзка с разпространението и консумацията на храна. В ход са сериозни проучвания относно антимикробните опаковки за храни, но все още има недостиг в разработването на антивирусни опаковки за храни. Това налага голямата необходимост да се изследват антивирусните хранителни опаковки с включени естествени антивирусни биоактивни съединения, за да се гарантира както безопасността на храните, така и тяхната устойчивост.

---

Тест LO 5.2

---

Литература

1. Abo-Elseoud W.S., Hassan M.L., Sabaa M.W., Basha M., Hassan E.A., Fadel S.M. (2018). Chitosan nanoparticles/cellulose nanocrystals nanocomposites as a carrier system for the controlled release of repaglinide. Int. J. Biol. Macromol. 111, 604–613.
2. Abraham A. (2016). Understanding the Effect of Phytochemical Coated Silver Nanoparticles on Mammalian Cells and the Protein Interactions with the Surface Corona of These Nanoparticles. Ph.D. Thesis, RMIT University, Melbourne, Australia.
3. Ahmadi A, Zorofchian Moghadamtousi S., Abubakar S. and Zandi K. (2015). Antiviral Potential of Algae Polysaccharides Isolated from Marine Sources: A Review. Biomed Res Int. 2015;2015:825203. doi: 10.1155/2015/825203.
4. Aloui H. and Khwaldia K. (2016). Natural antimicrobial edible coatings for microbial safety and food quality enhancement. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15(6), 1080-1103.
5. Avella M., De Vlieger J. J., Errico M. E., Fischer S., Vacca P., Volpe M. G. (2005). Biodegradable starch/clay nanocomposite films for food packaging applications. Food Chemistry, 93, 3:467-474.
6. Beristain-Bauza S.D.C., Mani-Lopez E., Palou E., Lopez-Malo A. (2017). Antimicrobial activity of whey protein films supplemented with Lactobacillus sakei cell-free supernatant on fresh beef. Food Microbiology. 62:207-211.
7. Bolto B., Xie Z. (2018). Recent developments in fouling minimization of membranes modified with silver nanoparticles. Journal of Membrane Science & Research. 4, 111-120. DOI:10.22079/JMSR.2018.79056.1168
8. Bright K.R., Gebra C.P., Rusin P.A. (2002). Rapid reduction of Staphylococcus aureus populations on stainless steel surfaces by zeolite ceramic coatings containing silver and zinc ions. J. Hospital Infection 52: 307-309.
9. Brody A.L., Bugusu B., Han J.H. et al (2008). Innovative Food Packaging Solutions. J Food Sci. 73, 8:107-116.
10. Byrd K., Her E.S., Fan A., Almanza B., Liu Y., Leitch S. (2021). Restaurants and COVID-19: What are consumers’ risk perceptions about restaurant food and its packaging during the pandemic? International Journal of Hospitality Management 94, 102821.
11. Ceylan Z., Meral R., Cetinkaya T. (2020). Relevance of SARS-CoV-2 in food safety and food hygiene: potential preventive measures, suggestions and nanotechnological approaches. Virus Disease, 31(2), 154-160.
12. Chaturvedi S., Dave P.N. (2018). Nanomaterials: Environmental, human health risk. In Handbook of Nanomaterials for Industrial Applications; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, pp. 1055–1062.
13. Chellaram C., Murugaboopathi G., John A., Sivakumar R., Ganesan S., Krithika S., Priya G. (2014). Significance of nanotechnology in food industry. APCBEE Procedia 8, 109–113.
14. Church I. J. and L Parsons A. (1995). Modified atmosphere packaging technology: A review. J Sci Food and Agriculture, 67, 2: 143-152.
15. Cosco D., Paolino D., De Angelis F., Cilurzo F., Celia C., Di Marzio L., Russo D., et al. (2015). Aqueous-Core PEG-coated PLA nanocapsules for an efficient entrapment of water soluble anticancer drugs and a smart therapeutic response. Eur. J. Pharm. Biopharm. 89, 30–39.
16. Couch L.M., Wien M., Brown J.L., Davidson P. (2016). Food nanotechnology: Proposed uses, safety concerns and regulations. Agro Food Ind. Hi Tech, 27, 36–39.
17. De Azeredo H.M.C., Mattoso, L.H.C., McHugh T.H. (2011). Nanocomposites in food packaging – A review. In Advances in Diverse Industrial Applications of Nanocomposites; IntechOpen: London, UK, pp. 57–78.
18. De Sousa Jabbou, A. B. L., Jabbour C. J. C., Hingley M., et al. (2020). Sustainability of supply chains in the wake of the coronavirus (COVID-19/SARS-CoV-2) pandemic: lessons and trends. Modern Supply Chain Research and Applications.
19. Dias M. V., Soares N. de F. F., Borges S. V., de Sousa M. M., Nunes C. A., de Oliveira I. R. N., Medeiros E. A.A. (2013). Use of allyl isothiocyanate and carbon nanotubes in an antimicrobial film to package shredded, cooked chicken meat. Food Chem, 141(3):3160-6. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.05.148
20. Dinh N.X., Quy N.V., Huy T.Q., Le A.-T. (2015). Decoration of silver nanoparticles on multiwalled carbon nanotubes: Antibacterial mechanism and ultrastructural analysis. J. Nanomater.  16, 63.
21. EFSA. (2012). European Food Safety Authority and European Centre for Disease Prevention and Control. EFSA, 13, 4329.
22. Efrati R., Natan M., Pelah A., Haberer A., Banin E., et al. (2014). The effect of polyethylene crystallinity and polarity on thermal stability and controlled release of essential oils in antimicrobial films. Journal of Applied Polymer Science, 131(11), 40309.
23. Elizaquível P., Azizkhani M., Aznar R., Sánchez, G. (2013). The effect of essential oils on norovirus surrogates. Food Control, 32(1), 275-278.
24. Espitia P.J.P., Soares N.D.F.F., dos Reis Coimbra J.S., de Andrade N.J., Cruz R.S., Medeiros E.A.A. (2012). Zinc oxide nanoparticles: Synthesis, antimicrobial activity and food packaging applications. Food Bioprocess Technol., 5, 1447–1464.
25. European Commission. (2020). COVID-19 and Food Safety: Questions and Answers. Commission européenne/Europese Commissie, 1049 Bruxelles/Brussel, Belgique. 12 p.
26. Ezeoha S L , Ezenwanne J N. (2013). Production of biodegradable plastic packaging film from cassava starch. IOSR Journal of Engineering. 10(5):14-20.
27. Fabra M. J., Castro-Mayorga J. L., Randazzo W., Lagarón J. M., López-Rubio A., et al. (2016). Efficacy of cinnamaldehyde against enteric viruses and its activity after incorporation into biodegradable multilayer systems of interest in food packaging. Food and environmental virology, 8(2), 125-132.
28. Faour-Klingbeil D., Osaili T. M., Al-Nabulsi A. A., Jemni M., Todd E. C. (2020). The public perception of food and non-food related risks of infection and trust in the risk communication during COVID-19 crisis: A study on selected countries from the Arab region. Food Control, 121, 107617.
29. Fernández-Pan I., Maté J. I., Gardrat C., Coma V. (2015). Effect of chitosan molecular weight on the antimicrobial activity and release rate of carvacrol-enriched films. Food hydrocolloids, 51, 60-68.
30. Fortunati E., Mazzaglia A., Balestra G.M. (2019). Sustainable control strategies for plant protection and food packaging sectors by natural substances and novel nanotechnological approaches. J. Sci. Food Agric. 99, 986–1000.
31. Fuertes G., Soto I., Carrasco R., Vargas M., Sabattin J., Lagos C. (2016). Intelligent packaging systems: Sensors and nanosensors to monitor food quality and safety. J. Sens. V. 2016, https://doi.org/10.1155/2016/4046061
32. Ghosh C., Bera D., Roy L. (2019) Role of Nanomaterials in Food Preservation. In Microbial Nanobionics; Springer: Cham, Switzerland, pp. 181–211.
33. Ghosh S., Nath A., Manna B., Ghosh, K. (2020). Implementations of Food Safety Measures Inside Food Processing Industries & Prepared Food Outlets During COVID-19 Pandemic. Agriculture & food: E-Newsletter 2(6), 564-568.
34. Gomes C., Moreira R. G., Castell‐Perez E. (2011). Microencapsulated antimicrobial compounds as a means to enhance electron beam irradiation treatment for inactivation of pathogens on fresh spinach leaves. Journal of food science, 76(6), E479-E488.
35. Gómez-Mascaraque, L. G., Ambrosio-Martín, J., Fabra, M. J., Pérez-Masiá, R., & López-Rubio, A. (2016). Novel Nanoencapsulation structures for functional foods and nutraceutical applications. In Nanotechnology in Nutraceuticals, 373-395. CRC Press.
36. Grebitus C., Jensen H.H., Roosen J., Sebranek J.G. (2013). Fresh meat packaging: consumer acceptance of modified atmosphere packaging including carbon monoxide. J Food Prot 76(1):99-107. doi: 10.4315/0362-028X.JFP-12-045.
37. Gupta A.; Eral H.B.; Hatton T.A.; Doyle P.S. (2016). Nanoemulsions: Formation, properties and applications. Soft Matter 12, 2826–2841. https://doi.org/10.1002/jsfa.2740670202
38. Hassan B, Chatha SAS, Hussain AI, Zia KM, Akhtar N. (2018). Recent advances on polysaccharides, lipids and protein based edible films and coatings: A review. International Journal of Biological Macromolecules. 109:1095-1107.
39. He X., Hwang H.-M. (2016). Nanotechnology in food science: Functionality, applicability, and safety assessment. J. Food Drug Anal. 24, 671–681.
40. He X., Deng H., Hwang H. (2019). The current application of nanotechnology in food and agriculture. Journal of Food and Drug Analysis, 27, 1:1-21
41. Huanga J.-Y., Li X., Zhou W. (2015). Safety assessment of nanocomposite for food packaging application. Trends in Food Science & Technology, 45 2: 187-199
42. Imran M., Revol-Junelles A.-M., Martyn A., Tehrany E. A., Jacquot M., Linder M., et al. (2010). Active Food Packaging Evolution: Transformation from Micro- to Nanotechnology. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 50, 9:799-821 https://doi.org/10.1080/10408398.2010.503694
43. Jafarizadeh-Malmiri H., Sayyar Z., Anarjan, N., Berenjian A. (2019). Nanobiotechnology in food packaging. In Nanobiotechnology in Food: Concepts, Applications and Perspectives; Springer: Cham, Switzerland, pp. 69–79.
44. Jebel F. S. and Almasi H. (2016). Morphological, physical, antimicrobial and release properties of ZnO nanoparticles-loaded bacterial cellulose films. Carbohydrate Polymers, 149:8-19
45. Jyoti and Bhaswati B. (2021). Impact of COVID-19 in Food Industries and potential innovations in Food Packaging to combat the pandemic. Scientia Agropecuaria, 12, 1. http://dx.doi.org/10.17268/sci.agropecu.2021.015
46. Kaewtatip K. and Tanrattanakul V. (2012). Structure and properties of pregelatinized cassava starch/kaolin composites. Materials & Design. 37, 423-428 https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.12.039
47. Li Y., Cu Y.T.H., Luo D. (2005). Multiplexed detection of pathogen DNA with DNA-based fluorescence nanobarcodes. Nat. Biotechnol.  23, 885.
48. Liang J., Yan H., Wang X., Zhou Y., Gao X., Puligundla P., Wan X. (2017). Encapsulation of epigallocatechin gallate in zein/chitosan nanoparticles for controlled applications in food systems. Food Chem. 231, 19–24.
49. Llorens A., Lloret E., Picouet P.A., Trbojevich R., Fernandez A. (2012). Metallic-Based micro and nanocomposites in food contact materials and active food packaging. Trends Food Sci. Technol. 24, 19–29.
50. Maestri E., Marmiroli N., Song J.,White J.C. (2019). Ethical issues of engineered nanomaterials applications and regulatory solutions. In Exposure to Engineered Nanomaterials in the Environment; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, pp. 315–330.
51. Martínez-Abad A., Ocio M. J., Lagarón J. M., Sánchez G. (2013). Evaluation of silver-infused polylactide films for inactivation of Salmonella and feline calicivirus in vitro and on fresh-cut vegetables. International journal of food microbiology, 162(1), 89-94.
52. Momin J.K., Jayakumar C., Prajapati J.B. (2013). Potential of nanotechnology in functional foods. Emir. J. Food Agric. 25.
53. Nanotechnology and Food Packaging (2004). Advantage Magazine https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=857
54. Neethirajan S., Jayas D.S. (2011). Nanotechnology for the food and bioprocessing industries. Food Bioprocess Technol. 4, 39–47.
55. Patra J.K., Shin H.-S., Paramithiotis S. (2018). Application of nanotechnology in food science and food microbiology. Front. Microbiol. 9, 714.
56. Rahman N.A. (2019). Applications of polymeric nanoparticles in food sector. In Nanotechnology: Applications in Energy, Drug and Food; Springer: Cham, Switzerland, pp. 345–359.
57. Rai M., Gade A., Gaikwad S., Marcato P.D., Durán N. (2012). Biomedical applications of nanobiosensors: The state-of-the-art. J. Braz. Chem. Soc. 23, 14–24.
58. Rai M., Ingle A.P., Gupta I., Pandit R., Paralikar P., Gade A., Chaud M.V., dos Santos C.A. (2019). Smart nanopackaging for the enhancement of food shelf life. Environ. Chem. Lett.  17, 277–290.
59. Rhim J.-W., Park H.-M., Ha C.-S. (2013). Bio-Nanocomposites for food packaging applications. Prog. Polym. Sci. 38, 1629–1652.
60. Robertson G.L. (2016). Packaging and Food and Beverage Shelf Life. Food and Beverage Stability and Shelf Life. Cambridge: Woodhead Publishing Limited.
61. Salgado P.R., Di Giorgio L., Musso Y.S., Mauri A.N. (2019). Bioactive packaging: combining nanotechnologies with packaging for improved food functionality. In Nanomaterials for Food Applications; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, pp. 233–270.
62. Schaefer D., Cheung W.M. (2018). Smart packaging: Opportunities and challenges. Procedia CIRP, 72, 1022–1027.
63. Shafiq M., Anjum S., Hano Ch., Anjum I., Abbasi B. H. (2020). An Overview of the Applications of Nanomaterials and Nanodevices in the Food Industry. https://doi.org/10.3390/foods9020148
64. Shin J., Selke S.E.M. (2014). Food Packaging. Food Processing: Principles and Applications. 2nd ed. United States: John Wiley & Sons, Ltd.
65. Siemer S., Hahlbrock A., Valle, C., McClements D.J., Balszuweit J., Voskuhl J., Docter D. et al. (2018). Nanosized food additives impact beneficial and pathogenic bacteria in the human gut: A simulated gastrointestinal study. Npj Sci. Food. 2, 22.
66. Singh T., Shukla S., Kumar P., Wahla V., Bajpai V.K., Rather I.A. (2017). Application of nanotechnology in food science: Perception and overview. Front. Microbiol.  8, 1501.
67. Silva H.D.; Cerqueira M.Â.; Vicente A.A. (2012). Nanoemulsions for food applications: Development and characterization. Food Bioprocess Technol. 5, 854–867.
68. Silva N. H.C.S., Vilela C., Almeida A., Marrucho I., Freire C. S. R. (2018). Pullulan-based nanocomposite films for functional food packaging: Exploiting lysozyme nanofibers as antibacterial and antioxidant reinforcing additives. Food Hydrocolloids, 77, 921-930.
69. Sozer N. and Kokini J.L. (2009). Nanotechnology and its applications in the food sector. Trends in Biotechnology 27, 2:82-89. doi:10.1016/j.tibtech.2008.10.010
70. Torlak E. and Sert D. (2013). Antibacterial effectiveness of chitosan-propolis coated polypropylene films against foodborne pathogens. Int J Biol Macromol 60:52-5. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2013.05.013.
71. Trinetta V. (2016). Definition and function of food packaging. In: Reference Module in Food Science. 1-2.
72. Velebit B., Djordjevic V., Milojevic L., Babic M., Grkovic N., et al. (2019). The common food borne viruses: A review. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 333(1), 012110.
73. Vieira M.G.A., Silva M.A.D., Santos L.O.D., Beppu M.M. (2011). Natural-based plasticizers and biopolymer films: A review. European Polymer Journal. 47:254-263.
74. WHO – World Health Organization. (2008). Avian influenza: food safety issues. Recovered of http://www.who.int/foodsafety/micro/avian/en/index.html
75. Wong S. H., Lui R. N., & Sung J. J. (2020). Covid‐19 and the digestive system. Journal of gastroenterology and hepatology, 35 (5), 744-748.
76. Zhang H. (2016). Gas Barrier Properties of Polymer Packaging: Influence on Food Shelf Life Following Microwave-Assisted Thermal Sterilization. Ph.D. Thesis, Washington State University, Pullman, WA, USA.
77. Zink J., Wyrobnik T., Prinz T., Schmid M. (2016). Physical, chemical and biochemical modifications of protein-based films and coatings: An extensive Review. International Journal of Molecular Sciences. 17:1376.