Uso della sericina per la realizzazione di film flessibili per imballaggio alimentare

Food packaging plays a key role in preserving food. Currently, flexible films available on the market are made of plastic materials. However, the difficulties faced in trying to recycle flexible films, especially multilayer films, and the constant accumulation of waste in the environment have led to investment in biodegradable materials. One biodegradable material that has been considered is sericin; it is considered the least noble protein of silk, and it is separated from fibroin through the degumming process. Sericin contributes to the maintenance of the consistency and colour of food, but, on the contrary, it is very brittle and tends to dissolve in water. For this reason, in order to obtain a good film, it must be combined with suitable materials. The aim of this thesis is to make a physico-chemical characterization of four samples of sericin which, hopefully, could be the starting point for a food film. The samples derive from different varieties of silkworms and are obtained by two different extraction methods: the first one chemical and the second one physical, by using high temperatures and high pressures. Spectroscopic analyses showed that the chemical structure of sericin does not change with the extraction method used. In addition, it is noted that the chemical method allows to obtain sericin samples characterized by a higher degree of purity than those obtained by the physical method, that show traces of fibroin. Nevertheless, it is known from literature that the presence of fibroin is not a limiting factor for film production, nor the preservation of food. From the results of size-exclusion chromatography and electrophoresis, it was observed that the molecular weights of the sample extracted with reagents are too low to not dissolve in aqueous environment. For the same reason, the sample obtained thanks to high temperatures from a low-quality silk filament was excluded. Between the two remaining samples, both of which are characterised by high molecular weight fractions, the sample obtained from quality-based traditional silks was selected at the expense of the sample obtained from genetically modified silkworms, richer in sericin. This is because the usage of genetically modified cocoons is believed not to contribute to the recovery of sericin that has been eliminated from the textile industry.

Il food packaging gioca un ruolo fondamentale nel preservare gli alimenti. Attualmente, i film flessibili presenti in commercio sono realizzati con materiali plastici. Ad ogni modo, le difficoltà insorte nel tentativo di riciclare film flessibili, specialmente i film multilayer, e il costante accumulo di rifiuti nell’ambiente hanno portato ad investire sui materiali biodegradabili. Un materiale biodegradabile che è stato preso in considerazione è la sericina; essa è ritenuta la proteina meno nobile della seta e viene separata dalla fibroina grazie al processo di sgommatura. La sericina contribuisce al mantenimento della consistenza e del colore degli alimenti, ma di contro è molto fragile e tende a dissolversi in ambiente acquoso. Per questo motivo, affinché sia possibile ottenere un film prestante, dovrà essere combinata con opportuni materiali. L’obiettivo di questa tesi è quello di fare una caratterizzazione chimico fisica di quattro campioni di sericina che, auspicabilmente, potrebbero costituire la base di partenza per un film alimentare. I campioni derivano da varietà differenti di bachi e sono stati ottenuti con due metodi di estrazione diversi, uno di tipo chimico e l’altro fisico, mediante l’utilizzo di alte temperature ed alte pressioni. Dalle analisi di spettroscopia, è emerso che la struttura chimica della sericina non si modifica in base al metodo di estrazione utilizzato. Inoltre, si osserva che il metodo chimico consente di ottenere campioni di sericina caratterizzati da un grado di purezza maggiore rispetto a quelli ottenuti con il metodo fisico, i quali presentano evidenti residui di fibroina. Ciononostante, consultando studi presenti in letteratura, è stato appurato che la presenza di fibroina non costituisce un fattore limitante né per la realizzazione del film, né per la conservazione degli alimenti. Dai risultati della cromatografia size-exclusion e dell’elettroforesi, si è osservato che i pesi molecolari del campione di sericina estratto con reagenti sono troppo bassi affinché non si dissolva in ambiente acquoso. Per lo stesso motivo, il campione estratto con alte temperature che deriva da un filamento di seta di ridotta qualità è stato escluso. Tra i due campioni restanti, entrambi caratterizzati dalla presenza di frazioni ad alto peso molecolare, si è scelto di selezionare il campione ottenuto da bozzoli tradizionali a discapito del campione ottenuto da bachi geneticamente modificati, più ricchi in sericina. Questo perché si ritiene che l’utilizzo dei bozzoli geneticamente modificati non contribuirebbe al recupero della sericina che è stata eliminata dall’industria tessile.