ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΔΙΑΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΨΥΓΜΕΝΗΣ ΤΕΜΑΧΙΣΜΕΝΗΣ ΦΡΑΟΥΛΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΜΕΝΗΣ ΜΕ ΩΣΜΩΤΙΚΗ ΑΦΥΔΑΤΩΣΗ ΚΑΙ ΥΠΕΡΥΨΗΛΗ ΠΙΕΣΗ

Transcript

1 1 ο ΠΝΕΛΛΗΝΙΟ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΝΙΚΗΣ, ΠΤΡ, 4-6 ΙΟΥΝΙΟΥ, 21. ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΔΙΤΗΡΗΣΙΜΟΤΗΤΣ ΨΥΓΜΕΝΗΣ ΤΕΜΧΙΣΜΕΝΗΣ ΦΡΟΥΛΣ ΕΠΕΞΕΡΓΣΜΕΝΗΣ ΜΕ ΩΣΜΩΤΙΚΗ ΦΥΔΤΩΣΗ ΚΙ ΥΠΕΡΥΨΗΛΗ ΠΙΕΣΗ Ε. Δερμεσονλούογλου, Β. νδρέου,. Μπιμπίλας, Γ.Κατσαρός, Π.Ταούκης Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων, Σχολή Χημικών Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Μ. Γιαννακούρου Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων, Σχολή Τεχνολογίας Τροφίμων και Διατροφής, Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα θήνας ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παραγωγή προϊόντος τεμαχισμένης φράουλας με επαρκή διατηρησιμότητα υπό συνθήκες ψύξης δεν μπορεί να επιτευχθεί με συμβατική θερμική επεξεργασία η οποία οδηγεί σε μη επιθυμητές μεταβολές στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του τελικού προϊόντος (υφή, χρώμα, αρωματικά χαρακτηριστικά). Με το συνδυασμό Ωσμωτικής προκατεργασίας (Ω) με ψυχρή παστερίωση με Υπερυψηλή Πίεση (ΥΠ), θα μπορούσε να παραχθεί ένα προϊόν αυξημένης σταθερότητας με παράλληλη διατήρηση των ποιοτικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών του. ντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι να διερευνηθούν τα δυνητικά οφέλη από τη συνδυαστική εφαρμογή των Ω και ΥΠ για την επιμήκυνση του χρόνου ζωής και αύξηση της εμπορικής αξίας ψυγμένων τεμάχιων φράουλας. ΕΙΣΓΩΓΗ Η επιθυμία για ευκολία και ταχύτητα στην προετοιμασία φρέσκων φρούτων και λαχανικών (όπως σαλατών) έχει οδηγήσει σε ένα νέο τύπο προϊόντων, τα οποία είναι γνωστά ως ελαφρώς/ελάχιστα επεξεργασμένα προϊόντα. Κατά την προετοιμασία και την επεξεργασία των νωπών φρούτων και λαχανικών παρατηρούνται πολλές φυσιολογικές και βιοχημικές μεταβολές που προκαλούν την υποβάθμιση της ποιότητάς τους. Η ελάχιστη επεξεργασία φρούτων και λαχανικών έχει σκοπό, τη διατήρηση των ποιοτικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών του φρέσκου προϊόντος με ταυτόχρονη αύξηση της διάρκεια ζωής τους [1]. Η φράουλα ανάμεσα στις ποικιλίες των ραγόκαρπων φρούτων (berries) έχει αποκτήσει τη μεγαλύτερη εμπορική ανάπτυξη. Ολόκληρο το φρούτο καταναλώνεται φρέσκο, ενώ τεμαχισμένο διατίθεται στο εμπόριο κυρίως επεξεργασμένο (ταχέως κατεψυγμένα τεμάχια φράουλας, σιροπιαστές φράουλες, πουρές φράουλας, και συμπυκνωμένος χυμός φράουλας) με σκοπό να χρησιμοποιηθεί σε ποικίλες εφαρμογές όπως χυμοί φράουλας, κομπόστα φράουλας, μαρμελάδες και ζελέ φράουλας, αλκοολούχα αποστάγματα φράουλας και ως συστατικό δημητριακών, παγωτών, γιαουρτιών και άλλων επιδορπίων [2]. Εκτός από τα ιδιαίτερα ελκυστικά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά (υφή, χρώμα, αρωματικά χαρακτηριστικά) είναι πλούσια σε θρεπτικά συστατικά όπως αμινοξέα και βιταμίνες. Ως μειονέκτημα της αναφέρεται ότι είναι αρκετά ευπαθής εξαιτίας έντονης δραστηριοτήτας που οφείλεται σε χημικά και μικροβιακά αίτια προκαλώντας ερευνητικό ενδιαφέρον για την αποδοτικότερη τεχνολογία συντήρησης. Οι παραδοσιακές μέθοδοι κατεργασίας που χρησιμοποιούνται για τη συντήρηση της φράουλας έχουν σημαντική επίπτωση στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά και στη θρεπτική αξία του φρέσκου φρούτου. Η ψυχρή παστερίωση με υπερυψηλή πίεση (ΥΠ) θα μπορούσε να εφαρμοστεί ως εναλλακτική της παραδοσιακής θερμικής επεξεργασίας προκειμένου να αποφευχθούν οι δυσμενείς επιπτώσεις της τελευταίας στην ποιότητα των φυτικών ιστών. Ωστόσο η εφαρμογή της μπορεί να οδηγήσει σε μεταβολές στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του επεξεργασμένου με ΥΠ προϊόντος. Συνδυάζοντας την ωσμωτική προκατεργασία (Ω) με την ΥΠ, θα μπορούσε να παραχθεί ένα προϊόν ψυχρά παστεριωμένο με ταυτόχρονη διατήρηση των ποιοτικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών [3, 4, ]. Κατά την ωσμωτική προκατεργασία σε συνδυασμό με ήπια θερμοκρασία, επιτυγχάνεται ελάττωση της ενεργότητας του νερού (a w ), και ταυτόχρονη εκλεκτική ενσωμάτωση υλικών που μπορούν να προσφέρουν αντιμικροβιακή δράση, ενίσχυση της υφής και του χρώματος, αύξηση της θρεπτικής αξίας ή/και των λειτουργικών ιδιοτήτων στο τελικό προϊόν [6, 7]. ντικείμενο της παρούσας εργασίας ήταν η συστηματική μελέτη της συνδυαστικής δράσης Ω και ΥΠ ψυγμένης τεμαχισμένης φράουλας στη διατηρησιμότητά της.

2 Ολικές ανθοκυάνες (Εμβαδόν) Ολικές ανθοκυάνες (Εμβαδόν) Χρώμα - Δείκτης ΔΕ Χρώμα - Δείκτης ΔΕ 1 ο ΠΝΕΛΛΗΝΙΟ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΝΙΚΗΣ, ΠΤΡ, 4-6 ΙΟΥΝΙΟΥ, 21. ΠΕΙΡΜΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Κύβοι φράουλας cv. Camarosa διαστάσεων 1*1*1mm (κατόπιν ζεματίσματος σε συνθήκες 8 C-6sec) επεξεργάστηκαν με διάλυμα Ω (% w/w):., γλυκερόλη, 12., ερυθριτόλη, 2., ασκορβικό οξύ, 1., χλωριούχο ασβέστιο, 1., κιτρικό οξύ,.2, L-κυστεϊνη*HCl,.12, γλυκοζίτες στεβιόλης,.1, φυσικό εκχύλισμα κίτρο, σε συνθήκες 3 C-4min (Ω) (βέλτιστες συνθήκες βάσει προηγούμενων πειραμάτων). μέσως μετά την Ω, τα δείγματα συσκευάστηκαν σε πολυστρωματικές συσκευασίες (PET-αλουμινίου) και επεξεργάστηκαν με ΥΠ σε συνθήκες 6MPa-2 C-min (Ω-ΥΠ). Όλα τα δείγματα εξετάστηκαν ως προς, μικροβιακό φορτίο (ολική μικροβιακή χλωρίδα-omx, ζύμες/μύκητες), χρώμα (χρωματόμετρο, σε κλίμακα CIEL,a,b), υφή (αναλυτής υφής, σκληρότητα), ολικό φαινολικό περιεχόμενο (μέθοδος Folin-Ciocalteu), ανθοκυάνες (με τεχνική υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης με συστοιχία φωτοδιόδων, HPLC-DAD), και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά (χρώμα, υφή, άρωμα, γεύση, γενική εντύπωση με οργανοληπτικό έλεγχο σε κλίμακα 1-9 για την αρέσκεια) κατά την αποθήκευση τους σε σταθερές και δυναμικές χρονο-θερμοκρασιακές συνθήκες ψύξης (Τ=, 1, 1 C, και T eff =7.8 C, αντίστοιχα). Για τη μαθηματική μοντελοποίηση της υποβάθμισης της ποιότητας της τεμαχισμένης φράουλας υπό ψύξη χρησιμοποιήθηκαν κατάλληλες εξισώσεις από όπου και υπολογίστηκαν οι σταθερές του ρυθμού των αντιδράσεων υποβάθμισης της ποιότητας, για τους δείκτες: χρώμα (ΔΕ, κινητική ης τάξης) (Σχήμα 1), ολικές ανθοκυάνες (TA, mau, κινητική 1ης τάξης) (Σχήμα 2), σκληρότητα (F max, κινητική ης τάξης) (Σχήμα 3) και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά (βαθμολογία για τη γενική εντύπωση, κινητική ης τάξης) (Σχήμα 4). Η εξάρτηση υποβάθμισης της ποιότητας από τη θερμοκρασία αποθήκευσης εκφράστηκε μέσω της σχέσης Arrhenius. Οι τιμές ενέργειας ενεργοποίησης Ε A κυμάνθηκαν από 31,22 (υφή, Ω-ΥΠ) έως 172,1 kj/mol (χρώμα, Ω-ΥΠ). Οι σταθερές του ρυθμού των αντιδράσεων υποβάθμισης της ποιότητας καθώς και αντίστοιχες τιμές Ε A παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Τα μαθηματικά μοντέλα που χρησιμοποιήθηκαν για την περιγραφή της υποβάθμισης της ποιότητας ψυγμένης τεμαχισμένης φράουλας, επεξεργασμένης με Ω ή/και ΥΠ (με τους διαφορετικούς δείκτες ποιότητας) επιβεβαιώθηκαν μέσω των αποτελεσμάτων που ελήφθησαν από τη μελέτη των δειγμάτων σε δυναμικές συνθήκες θερμοκρασίας και χρόνου (R 2, ) Σχήμα 1. Μεταβολή του χρώματος (Δείκτης ΔE-Χρόνος αποθήκευσης) σε τεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά επεξεργασμένη Ω ή/και επεξεργασμένη υπό ΥΠ, Ω-ΥΠ κατά την αποθήκευση της σε θερμοκρασία Τ, ( ), 1 ( ) και 1 ( ) Σχήμα 2. Μείωση των ανθοκυανών (Ολικές ανθοκυάνες/εμβαδόν χρωματογραφήματος-χρόνος αποθήκευσης) σε τεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά επεξεργασμένη Ω ή/και επεξεργασμένη υπό ΥΠ, Ω-ΥΠ κατά την αποθήκευση της σε θερμοκρασία Τ, ( ), 1 ( ) και 1 ( ).

3 Οργανοληπτική αποδοχή - Βαθμολογία γεν. εντύπωσης (1-9) Οργανοληπτική αποδοχή - Βαθμολογία γεν. εντύπωσης (1-9) Υφή - Fmax (g) Υφή - Fmax (g) 1 ο ΠΝΕΛΛΗΝΙΟ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΝΙΚΗΣ, ΠΤΡ, 4-6 ΙΟΥΝΙΟΥ, Σχήμα 3. Μεταβολή της σκληρότητας (F max -Χρόνος αποθήκευσης) σε τεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά επεξεργασμένη Ω ή/και επεξεργασμένη υπό ΥΠ, Ω-ΥΠ κατά την αποθήκευση της σε θερμοκρασία Τ, ( ), 1 ( ) και 1 ( ) Σχήμα 4. Μεταβολή της οργανοληπτικής αποδοχής (Βαθμολογία για τη γενική εντύπωση-χρόνος αποθήκευσης) σε τεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά επεξεργασμένη Ω ή/και επεξεργασμένη υπό ΥΠ, Ω-ΥΠ κατά την αποθήκευση της σε θερμοκρασία Τ, ( ), 1 ( ) και 1 ( ). Πίνακας 1. Παράμετροι εξίσωσης για την περιγραφή των διαφόρων αντιδράσεων υποβάθμισης της ποιότητας σε τεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά επεξεργασμένη (Ω) και ωσμωτικά επεξεργασμένη και επεξεργασμένη με ΥΠ (Ω-ΥΠ) Παράμετροι Εξίσωσης/ Tεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά επεξεργασμένη Ω Tεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά και επεξεργασμένη υπό ΥΠ Ω-ΥΠ Θερμοκρασία ( C) ⁰C 1⁰C 1⁰C ⁰C 1⁰C 1⁰C Μεταβολή χρώματος (Δείκτης ΔΕ - Χρόνος αποθήκευσης t) k χρώμα (1/ημέρες) R Μείωση των ανθοκυανών (Ολικές ανθοκυάνες, Εμβαδόν χρωματογραφήματος - Χρόνος αποθήκευσης t) k ανθοκυάνες (1/ημέρες) R

4 1 ο ΠΝΕΛΛΗΝΙΟ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΝΙΚΗΣ, ΠΤΡ, 4-6 ΙΟΥΝΙΟΥ, 21. Παράμετροι Εξίσωσης/ Tεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά επεξεργασμένη Ω Tεμαχισμένη φράουλα ωσμωτικά και επεξεργασμένη υπό ΥΠ Ω-ΥΠ Θερμοκρασία ( C) ⁰C 1⁰C 1⁰C ⁰C 1⁰C 1⁰C Mεταβολή της υφής (F max - Χρόνος αποθήκευσης t) k υφή (1/ημέρες) R Οργανοληπτική αποδοχή (Βαθμολογία για τη γενική εντύπωση - Χρόνος αποθήκευσης t) k οργανολ. (1/ημέρες) R Το φωτεινό κόκκινο χρώμα της φράουλας οφείλεται στην παρουσία ανθοκυανών και παρουσίασε σημαντική μείωση σε όλα τα δείγματα κατά την αποθήκευση (έως 83 και 76% απώλεια ανθοκυανών στο χρόνο απόρριψης των δειγμάτων Ω και Ω-ΥΠ, αντίστοιχα). Τα δείγματα Ω και Ω-ΥΠ απορρίφθηκαν λόγω μη οργανοληπτικής αποδοχής που οφειλόταν στην υποβάθμιση του χρώματος. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, τα δείγματα ΥΠ διατήρησαν καλύτερα το χρώμα τους σε όλες τις θερμοκρασίες αποθήκευσης. Το χρώμα των δειγμάτων πριν και μετά την ΥΠ παρουσίασαν σημαντικές διαφορές (αρχικές τιμές L, a, b για τα δείγματα Ω και Ω-ΥΠ, 47.7±.97, 4.12±.9, 31.87±.82, και 42.62±1.83, 28.21±.68 and 21.61±1.9,αντίστοιχα). Η μεταβολή στα χαρακτηριστικά υφής εκφράστηκε μέσω της μεταβολής της σκληρότητας η οποία ορίζεται ως η μέγιστη δύναμη F που απαιτείται για την κοπή του τεμαχισμένου δείγματος φράουλας. Τα δείγματα Ω-ΥΠ (σε σύγκριση με τα δείγματα Ω) χαρακτηρίστηκαν από αυξημένη σκληρότητα κατά την έναρξη των πειραμάτων διατηρησιμότητας, μεγαλύτερους ρυθμούς μείωσης της σκληρότητας κατά την αποθήκευση τους σε όλες τις θερμοκρασίες και μικρότερη εξάρτηση της μεταβολής της υφής από τη θερμοκρασία αποθήκευσης (Ε, 119,2 και,3kj/mol για τα δείγματα Ω και Ω-ΥΠ, αντίστοιχα). Τα ολικά φαινολικά συστατικά των δειγμάτων ήταν αυξημένα (68±41 και 6627±28 ppm GAE, για τα δείγματα Ω και Ω-ΥΠ αντίστοιχα) και δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντικές μεταβολές με το χρόνο αποθήκευσης. Τα δείγματα δεν παρουσιάσαν μικροβιακή ανάπτυξη (ΟΜΧ, ζύμες/μύκητες) μέχρι και το χρόνο απόρριψης τους. Η Ω επιβράδυνε σημαντικά τη μικροβιακή ανάπτυξη της ψυγμένης τεμαχισμένης φράουλας (.1log CFU/g ΟΜΧ και 4.93log CFU/g ζύμες/μύκητες, στις 13 ημέρες αποθήκευσης σε θερμοκρασία 1 C). Η θετική επίδραση της προκατεργασίας στην ανάσχεση της μικροβιακής αλλοίωσης ενισχύθηκε με την εφαρμογή της ΥΠ. Τέλος, υπολογίστηκαν οι χρόνοι διατηρησιμότητας με όριο αποδοχής τη βαθμολογία 6./9. για τη γενική εντύπωση κατά τον οργανολητικό έλεγχο (Σχήμα 4, Πίνακας 2). Πίνακας 2. Διάρκεια ζωής (Τελική βαθμολογία για τη γενική εντύπωση= 6/9) τεμαχισμένης φράουλας ωσμωτικά επεξεργασμένης ή/και επεξεργασμένης υπό ΥΠ αποθηκευμένης (Ω, Ω-ΥΠ) σε σταθερές θερμοκρασίες 4 (T ),, 1 και 1 C. Δείγμα τεμαχισμένης φράουλας Διάρκεια ζωής (ημέρες) 4⁰C ⁰C 1⁰C 1⁰C Ω Ω-ΥΠ Τα επεξεργασμένα με Ω και ΥΠ ψυγμένα τεμάχια φρούτων (φράουλας) μπορεί να καταναλωθούν άμεσα ή να χρησιμοποιηθούν σε άλλες εφαρμογές τροφίμων όπως κατεψυγμένα επιδόρπια, γιαούρτια, παγωτά και σαλάτες φρούτων και λαχανικών.

5 1 ο ΠΝΕΛΛΗΝΙΟ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΝΙΚΗΣ, ΠΤΡ, 4-6 ΙΟΥΝΙΟΥ, 21. ΒΙΒΛΙΟΓΡΦΙ [1]. Moreno. J., Chiralt, A., Escriche, I., Serra, J.A. Food Research Int. 33: (2). [2]. Nuñez-Mancilla, Y., Pérez-Won, M., Vega-Gálvez, A., Arias, V., Tabilo-Munizaga, G., Briones-Labarca, V., Lemus-Mondaca, R., DiScala K. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 12: (211). [3]. Angelikaki, F., Dermesonluoglu, E., Giannakourou, M., Taoukis, P. IFT Annual Meeting, July 213, Chicago, USA. [4]. Dermesonluoglu, E., Angelikaki, F., Giannakourou, M., Katsaros, G., Taoukis, P.EFFoST Annual Meeting, 12-1 November 213, Bologna, Italy. []. Dermesonluoglu, E., Angelikaki, F., Giannakourou, M., Katsaros, G., Taoukis, P. 3rd International ISEKI_ Food Conference 214, May 214, Athens, Greece. [6]. Tee, N.S., Matthies, K., Simons, L.,Versteeg, C. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 1: (29). [7]. Nuñez-Mancilla, Y., Pérez-Won, M., Uribe, E., Vega-Gálvez, A., Di Scala, K. LWT 2:11-16 (213). ΕΥΧΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα έρευνα έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου ναφοράς (ΕΣΠ) Ερευνητικό Χρηματοδοτούμενο Έργο: ΘΛΗΣ. Επένδυση στην κοινωνία της γνώσης μέσω του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταμείου.