Prolongar la eficacia de la acción antibacteriana en la protección de alimentos mediante compuestos bioactivos naturales, encapsulados en estructuras moleculares y liberados bajo control -el llamado “delivery”- es un campo muy prometedor en distintos ámbitos, entre otros la industria alimentaria, como solución para lograr mayores niveles de calidad nutricional, salubridad y seguridad alimentaria. Son una de las claves del llamado “consumismo verde”.    

Un trabajo liderado por investigadores e investigadoras del Instituto de Ciencia Molecular (ICMol) de la Universitat de Valencia, en colaboración con el Instituto de Agroquímica y Tecnología de los Alimentos (IATA-CSIC) y de la Universidad de Lisboa, ha desarrollado un material “inteligente” basado en un polímero metal orgánico (MOF) y esencias naturales que fomenta una actividad prolongada y “única” contra dos bacterias responsables de algunas intoxicaciones alimentarias en los consumidores: la Escherichia coli y la Listeria innocua. 

El material empleado para este tipo de “delivery” -el MIL-100(Fe)- se describe en un artículo publicado en la revista científica Applied Materials&Interfaces de la American Chemical Society. Y la molécula natural activa es el carvacrol, presente en la esencia del orégano y el tomillo. De hecho, el característico olor del orégano ha impregnado el ambiente del laboratorio durante el tiempo en que se desarrolló el trabajo.

La investigadora responsable del trabajo, Mónica Giménez, explica cómo, cada vez más, la industria alimentaria “requiere soluciones naturales para algunos de sus problemas como es, en este caso, preservar los alimentos de la contaminación bacteriana”. Además de Giménez, autora principal, han participado en el estudio Katia Caamaño, estudiante de doctorado, como primera autora; Jesús Cases y Joaquín Calbo, todos ellos integrados en el ICMol.

Giménez es co-líder del grupo de investigación Crystal Engineering Lab en el propio ICMol y co-coordinadora de la línea de investigación en diseño de Biomateriales. En su opinión, “la gran virtud del MOF es que libera el aceite esencial de una forma única y podemos afirmar, por tanto, que la matriz ya no es ‘inocente’”.

Los materiales MOF permiten la captación, el almacenaje y el suministro controlado de moléculas activas mediante una selección adecuada del “andamiaje” que conforma su estructura química, a base de uniones (moléculas) orgánicas y centros (cationes) metálicos. Esa estructura no solo protege y estabiliza la molécula activa (en este caso el carvacrol), sino que además resulta un sistema de administración prolongada sin precedentes que potencia su efecto antimicrobiano de manera extraordinaria.

El carvacrol ya se emplea habitualmente como aditivo alimentario para prevenir la contaminación bacteriana. Lo interesante de este nuevo método de encapsulado es que, además de ser biocompatible, permite el suministro de la molécula “invitada” por fases y, con ello, prolonga su acción antibacteriana.  

Los aceites esenciales -aceites volátiles o simplemente esencia- son sustancias naturales extraídas de diversas plantas con infinidad de acciones farmacológicas aplicadas de manera empírica desde hace siglos.

El carvacrol, como hemos dicho, está presente en la esencia del orégano y el tomillo. Pero hay otros aceites esenciales como el anetol, el citral, el geraniol o el timol, con conocidas propiedades antisépticas superiores a las del fenol, un potente fungicida, bactericida, antiséptico y desinfectante empleado en agroquímicos, en la fabricación del ácido acetilsalicílico (aspirina) o en enjuagues bucales y pastillas para el dolor de garganta.

Las propiedades antioxidantes y antitumorales de los compuestos fenólicos son, por tanto, bastante conocidas. El problema de su uso a gran escala es baja solubilidad en agua y su alta volatilidad, que puede causar que los envases o películas activas adquieran el olor del aceite esencial. Otro obstáculo para el uso de los aceites esenciales es la falta de reproducibilidad de su actividad. Las técnicas de “encapsulado” en los MOF, que son materiales de gran porosidad y alta capacidad de carga, sí permiten la producción a gran escala.

Para el encapsulado de la molécula de carvacrol se emplea un método de impregnación directa de nanopartículas del MOF con una solución concentrada de carvacrol. La combinación de una preparación directa, un procesamiento fácil y el rendimiento de la liberación dirigida que permite su prolongada actividad bactericida hace que el composite carvacrol@MIL-100(Fe) obtenido sea un candidato prometedor para aplicaciones de envasado de alimentos.