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Cold Atmospheric Plasma (CAP) sterilization of powdered products: optimization and validation at alimentary and pharmaceutical levels

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Accertarsi che le spore dormienti non si sveglino

Molti prodotti intesi per il consumo umano sono venduti in polvere, ma le spore microbiche dormienti al loro interno possono gettare scompiglio dopo essere state reidratate. Una ricerca europea sta aprendo la via a un trattamento ecocompatibile sicuro per i prodotti in polvere.

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Alimenti e Risorse naturali

Il cibo per l’infanzia, le spezie, i complessi vitaminici e proteici, nonché il cibo a base di insetti o di alghe, sono tra gli svariati prodotti in polvere che sfruttano la stabilità della polvere, la sua lunga conservabilità e il trasporto semplificato. Tuttavia, rendere inattive le spore microbiche intrinseche con trattamenti convenzionali a base di calore è difficoltoso e il conseguente raffreddamento ad aria pone dei rischi aggiuntivi di ricontaminazione. CAP SAliPharm, la prima borsa di studio individuale Marie Skłodowska-Curie (MSCA-IF) mai assegnata a un’Università di Scienze applicate, si prefigge di valutare l’uso di un’innovativa tecnologia al plasma per preparare in modo sicuro polveri per il confezionamento.

Dal brodo primordiale alle nostre tavole

Il plasma è un quarto stato della materia, un gas così caldo che le forti collisioni tra atomi e molecole causano lo strappo di tutti o quasi tutti gli elettroni. Questo gas caldo ionizzato è il materiale di cui sono fatte le stelle. Nel laboratorio, vengono generati plasmi atmosferici freddi, CAP da elettroni liberi in un campo elettrico piuttosto che da temperature estremamente elevate. Questi gas parzialmente ionizzati a temperatura ambiente e pressione atmosferica standard sono composti da un mix di elettroni, ioni, atomi e molecole eccitate, specie reattive, raggi UV e calore. Il contenuto e le condizioni ambientali rendono i CAP particolarmente adatti ad applicazioni pratiche. CAP-SAliPharm si prefigge di sfruttare le specie reattive e la luce UV per ridurre la vitalità dei microbi nella polvere. «Il trattamento non termico a bassa energia della tecnologia CAP, rispetto al trattamento convenzionale a calore asciutto o umido o alle radiazioni ad alta energia, dovrebbe preservare meglio le proprietà alimentari desiderate. Non sono utilizzati o prodotti né sostanze chimiche né composti tossici di lunga durata. Infine, se il plasma è generato da energia elettrica ecologica, l’impatto ambientale della sterilizzazione è ridotto al minimo», spiega il coordinatore di CAP-SAliPharm, Michael Beyrer, dell’Università di Scienze applicate e Arti della Svizzera occidentale (HES SO).

Superare le sfide delle polveri

La tecnologia CAP è stata impiegata come trattamento di superficie antimicrobico nell’industria ma mai nel contesto di prodotti destinati al consumo umano. La polvere generalmente diminuisce il tasso e l’efficacia dell’inattivazione di spore CAP rispetto ad altre matrici. CAP-SAliPharm aveva due obiettivi principali: caratterizzare e quantificare i fattori coinvolti nell’efficacia dell’inattivazione e valutare i potenziali effetti secondari. Il team ha valutato le spore batteriche su un numero di particelle organiche e inorganiche con varie caratteristiche. La borsista Maria Consuelo Pina-Pérez sintetizza: «Abbiamo scoperto che gli effetti di inattivazione del CAP sulle spore dormienti sono prevedibili e replicabili, determinati principalmente dalla potenza di scarica e dal tempo di processo. Una densità di potenza di scarica molto bassa nell’intervallo di pochi mW/cm2 e un tempo di processo di pochi minuti hanno prodotto decenni di inattivazione». È importante sottolineare che il raggiungimento di risultati così impressionanti applicando un’energia così bassa dovrebbe ridurre i potenziali effetti secondari.

Sfruttare il passato per lavorare verso il futuro

Il team di CAP-SAliPharm valuta da tempo i ceppi di riferimento dei microrganismi patogeni presenti nelle polveri alimentari, compresi quelli che si trovano in ambiente industriale, oltre a quelli intrinsechi ai preparati. L’attuale collaborazione con Nestlé ha evidenziato normative sempre più severe. Sintetizza Beyer: «Il progetto integra il lavoro preliminare e quello di monitoraggio successivo e promuove la comunicazione paneuropea tra la comunità scientifica. Si tratta di un risultato altrettanto importante, che accelera la commercializzazione di una tecnologia emergente». La campagna di divulgazione ha registrato un enorme entusiasmo e il team si sta preparando a diffondere la tecnologia, a costruire partnership e a orientarsi sul mercato con benefici sia per i consumatori che per il settore.

Parole chiave

CAP-SAliPharm, plasma atmosferico freddo (CAP), polvere, spore, inattivazione, plasma, alimenti, microbico, sterilizzazione

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