Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ. Κωνσταντίνα Τζιά

Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ Κωνσταντίνα Τζιά

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Συντήρηση φρούτων ή λαχανικών με χρήση εδώδιμων μεμβρανών σε συνδυασμό με ψύξη ή/και συσκευασία ΜΑΡ Προϊόντα: μήλα, βερύκοκα, φράουλες, σπαράγγια, πατάτα, καρότα ελιές - συσκευασία ΜΑΡ προϊόντα κρέατος ενσωμάτωση φυσικών αντιμικροβιακών σε μεμβράνες άλλα προϊόντα τροφίμων

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Φρούτα και λαχανικά: ευαίσθητα - αποθήκευση: μεταβολικές δράσεις αλλαγές χαρακτηριστικών (εμφάνιση, χρώμα, υφή) Μέθοδοι ελαχιστοποίηση μεταβολών επιμήκυνση χρόνου ζωής φρέσκων φρούτων-λαχανικών Εφαρμογή εδώδιμων επικαλυπτικών μεμβρανών (edible coatings and films) - φράγμα - μείωση απώλειας υγρασίας - έλεγχος διάχυσης αερίων - συντήρηση φυτικών προϊόντων - συνδυασμός με ψύξη - βελτίωση ποιότητας

Εδώδιμες μεμβράνες και επικαλύψεις εδώδιμα υλικά - σχηματισμός λεπτής μεμβράνης προστασία έναντι αλλοιωτικών δράσεων: επιφανειακή ξήρανση, οξειδώσεις, μικροβιακές αλλοιώσεις υποβάθμιση οργανοληπτικών χαρακτηριστικών Εδώδιμα υλικά: πολυσακχαρίτης/πρωτεΐνη και λιπαρό (έλαιο ή λιπαρό οξύ) πρωτεΐνες γάλακτος ή καζεϊνικά συστατικά, γλουτένη, μεθυλοκυτταρίνη, χιτίνη/χιτοζάνη, πηκτίνη ή υδροκολλοειδή με λινελαϊκό οξύ ή φυτικό έλαιο Συνδυασμοί ή μίγματα συστατικών αποτελεσματικά - προστασία τροφίμων εφαρμογή σε τρόφιμα: φρούτα/λαχανικά και άλλα προϊόντα Σύσταση μεμβράνης - Μέθοδος παρασκευής

Χρήση εδώδιμων μεμβρανών: εμβάπτιση τροφίμου σε διάλυμα ή γαλάκτωμα ψεκασμός διαλύματος σε επιφάνεια τροφίμου Στρώμα επικάλυψης σε τρόφιμο: μικρό πάχος, χωρίς επίπτωση σε εμφάνιση και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά προστασία από αλλοιώσεις: οξειδώσεις, μείωση βάρους, διατήρηση ποιοτικών χαρακτηριστικών για μεγαλύτερο χρόνο Νέες τάσεις σε έρευνα - εφαρμογή: σύνθετες μεμβράνες, συνδυασμοί υλικών ενσωμάτωση βιοδραστικών συστατικών άλλα προϊόντα τροφίμων

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΜΕΛΕΤΩΝ Πειραματικές μελέτες: - τεμαχισμένα φρούτα (μήλα, βερύκοκα, φράουλες) - λαχανικά (πατάτες, καρότα, σπαράγγια, ολόκληρες ελιές) - προϊόντα κρέατος Εδώδιμες μεμβράνες: καζεΐνη, παράγωγα κυτταρίνης (ΗΡΜC), γλουτένη, χιτίνη/ χιτοζάνη Συντήρηση σε συνδυασμό με ψύξη, συσκευασία ΜΑΡ Μεταβολή ποιοτικών χαρακτηριστικών - αποθήκευση: βάρος, υγρασία, υφή, χρώμα μικροβιολογικά, οργανοληπτικά χαρακτηριστικά Αξιολόγηση αποτελεσματικότητας επικαλυπτικών υλικών διατήρηση ποιοτικών χαρακτηριστικών επικαλυμμένων αποθηκευμένων σε ψύξη προϊόντων

Μήλα Μήλα ποικιλίας Golden Delicious μεγαλύτερο ποσοστό παγκόσμιας παραγωγής Τεμαχισμένα μήλα: κυλινδρικά τεμάχια d=16 mm l=7 cm αντιοξειδωτικό: 0.75% ασκορβικό οξύ, 0.15% κιτρικό οξύ, 0.25% CaCl 2, 0.5% NaCl επικαλυπτικά: Καζεϊνικά-Στεατικό ή Λαυρικό οξύ, Γλουτένη-Γλυκερόλη, Πηκτίνη Μίγματα: Καζεϊνικά-Στεατικό οξύ + Γλουτένη-Λαυρικό οξύ Υδροξυπροπυλοκυτταρίνη(ΗΡC)-Πολυαιθυλενογλυκόλη- Λαυρικό οξύ, Χιτοζάνη-Λαυρικό οξύ

Επικαλυμμένα δείγματα: αποδεκτά 15 ημέρες Brix, οξύτητα, ph: μικρές μεταβολές Μεταβολές βάρους και απώλειες υγρασίας (<5 %) Χρώμα: φωτεινότητα <80.00, γωνία απόχρωσης >84.00 Αύξηση 5-10 % βάρους (εκτός Γλουτένη-Γλυκερόλη) Διατήρηση υγρασίας: Καζεϊνικά-Στεατικό, Πηκτίνη, Καζεϊνικά-Στεατικό+Γλουτένη- Λαυρικό Μείωση βάρους: Καζεϊνικά-Στεατικό, Καζεϊνικά-Στεατικό+Γλουτένη-Λαυρικό <5 % σε 13-15 ημέρες Διατήρηση φωτεινότητας: Καζεϊνικά-Στεατικό και Γλουτένη-Γλυκερόλη Διατήρηση χρώματος: όλα εκτός Πηκτίνη, Υδροξυπροπυλο-κυτταρίνη- Πολυαιθυλενο-γλυκόλη-Λαυρικό

Υφή-σκληρότητα: Καζεϊνικά-Στεατικό, Γλουτένη-Γλυκερόλη μη αποδεκτή υφή σκληρή (>5 Ν) Υδροξυπροπυλο-κυτταρίνη-Πολυαιθυλενογλυκόλη-Λαυρικό μαλακή υφή (<3 Ν) Επικαλυπτικά αποτελεσματικά: όλα εκτός Χιτοζάνης-Λαυρικού οξέος παράταση χρόνου ζωής 4-8 ημέρες παρεμπόδιση απώλειας υγρασίας μείωση βάρους <5 % μετά από 7-14 ημέρες Περιορισμός: χρώμα/φωτεινότητα μεμβράνης επικαλυπτικού

Πίνακας 1. Καλύτερα αποτελέσματα διατήρησης τεμαχισμένου επικαλυμμένου μήλου Επικαλυπτικό: Καζεϊνικά και Στεατικό οξύ Χρόνος ζωής: 14 ημέρες Brix Οξύτητα (g μαλικού οξέος/kg μήλου) ph % Μείωση βάρους Χρώμα- Φωτεινότητα 11.0-12.5 2.30-2.77 3.19-3.27 1.73 L*< 80.0 Χρώμα - Γωνία απόχρωσης tan - 1 (b*/a*)>84.0

Βερύκοκα Διατροφή: θρεπτικά (βιταμίνη A, β-καροτένιο, νιασίνη) ευχάριστο άρωμα, γεύση και υφή Φρέσκα: ταχεία αλλοίωση - σημαντικές απώλειες (εμπορευσιμότητα) Κατανάλωση: φρέσκα, αφυδατωμένα, επεξεργασμένα (μαρμελάδες) Τεμαχισμένα φρούτα: τεμάχια 3x3 cm 2 ποικιλίες: Goldrich, Moniqui και Dulcinea Επικαλύψεις: Καζεϊνικά-Λαυρικό οξύ, Καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC) - Πολυαιθυλενογλυκόλη - Στεατικό οξύ, Γλουτένη-Γλυκερόλη

Χρήση επικαλυπτικών: διατήρηση υγρασίας Moniqui και Dulcinea: διατήρηση χρώματος Goldrich: αποδεκτό χρώμα όλα εκτός Γλουτένης-Γλυκερόλης Προστασία σκληρότητας όλα εκτός από CMC-Στεατικό ή Στεατικό για Goldrich εκτός CMC-Στεατικό για Moniqui και Στεατικό για Dulcinea Λαυρικό ή Στεατικό: διατήρηση υγρασίας Moniqui:διατήρηση υγρασίας, Goldrich:διατήρηση χρώματος Οργανοληπτικά - επικαλυμμένα δείγματα πιο αποδεκτά CMC-Στεατικό καλύτερο χρώμα/άρωμα έως 7η ημέρα Dulcinea αποδεκτά προϊόντα μέχρι 4η ημέρα

Πίνακας 2. Καλύτερα αποτελέσματα διατήρηση τεμαχισμένου επικαλυμμένου βερύκοκου Επικαλυπτικό: Γλουτένη-Γλυκερόλη ή Λαυρικό οξύ Χρόνος ζωής: 7 ημέρες % Απώλεια υγρασίας Χρώμα (Ε) Σκληρότητα (Ν) Οργανοληπτική αποδοχή < 5 48-53 *Moniqui - Dulcinea 1,5-2,5 * Καλύτερο Καζεϊνικά-Λαυρικό οξύ >3.5 (κλίμακα 1-5, 5: άριστο)

Πατάτες Τηγανητές πατάτες: ευρεία κατανάλωση, ευχάριστα χαρακτηριστικά συγκράτηση λιπαρού (αλλοιωμένου) Χρήση επικαλυπτικών βελτίωση οργανοληπτικά/διαιτητικά διατήρηση προτηγανισμένων πατατών σε ψύξη μείωση συγκρατούμενου ελαίου σε τηγάνισμα Πατάτες: ποικιλία Spounda, τεμάχια 0.7x0.7x5.0 cm 3 Αντιοξειδωτικό: 0.5% CaCl 2 ή κιτρικό οξύ ή NaCl Διπλή επικάλυψη: 1 η : καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC) - κιτρικό ή CaCl 2, αλγινικό νάτριο - κιτρικό ή CaCl 2, πηκτίνη - κιτρικό ή CaCl 2 2 η : CMC ή πηκτίνη

1 ο επικαλυπτικό: διατήρηση υγρασίας, προστασία χρώματος σκληρότητα δεν επηρεάστηκε σημαντικά % έλαιο εξαρτάται από CaCl 2 ή κιτρικό ή επικαλυπτικό CMC ανοικτότερο χρώμα από Πηκτίνη ή Αλγινικό νάτριο καλύτερα αποτελέσματα: 0.5% NaCl και 1.5-2.5% CMC 2 ο επικαλυπτικό: πιο αποτελεσματικό για % έλαιο, υγρασία λιγότερο αποτελεσματικό για χρώμα πιο αποτελεσματικά: Πηκτίνη ή CMC (1 ο ) και CMC ή Πηκτίνη (2 ο ) μείωση % ελαίου, διατήρηση υγρασίας και σκληρής υφής

Επικαλύψεις: 0.5% CaCl 2, 1.5% Πηκτίνη, 1.5% CMC μείωση απώλειας υγρασίας και % έλαιο διατήρηση χρώματος βελτίωση οργανοληπτικών χαρακτηριστικών τηγανισμένων πατατών min απώλειες υγρασίας: 0.5% NaCl και 1.5-2.5% CMC min % έλαιο: 0.5% NaCl, 2.5-3% CMC και 2.5-3.5% Πηκτίνη min υποβάθμιση σκληρότητας: 0.5% CaCl 2 και 0.7-1.5%, 3.5% Πηκτίνη, 0.7-2%, 3-3.5% Αλγινικό νάτριο και 3.5% CMC όλα επηρέασαν χρώμα καλύτερα: Πηκτίνη ή CMC (1 ο ) και CMC ή Πηκτίνη (2 ο )

Πίνακας 3. Καλύτερα αποτελέσματα διατήρησης τεμαχισμένης επικαλυμμένης πατάτας Επικαλυπτικά: Πηκτίνη ή CMC (1 ο ) - CMC ή Πηκτίνη (2 ο ) Χρόνος ζωής: 20 ημέρες % Υγρασία Χρώμα (Ε) Σκληρότητα (Ν) % Έλαιο 46-48 60-62 15.5-16.0 < 1.0

Καρότα Τεμαχισμένα καρότα: τεμάχια 3x3x3 cm 3 Επικαλύψεις: CMC, ξανθάνη, κιτρικό οξύ και καζεϊνικό ασβέστιο Διατήρηση 40 ημέρες β-καροτένιου 44.9 % διατήρηση με CMC (15.1 % τυφλό) φρεσκότητα διατήρηση (3 εβδομάδες) σκληρότητα διατήρηση με Καζεϊνικά Κιτρικό, CMC και Ξανθάνη διατήρηση χρώματος (min αποχρωματισμός) απώλειες υγρασίας έως 8 % CMC και ξανθάνη μικρές απώλειες υγρασίας (28 ημέρες) CMC διατήρηση σκληρότητας (25 ημέρες)

Πίνακας 4. Καλύτερα αποτελέσματα διατήρησης τεμαχισμένου επικαλυμμένων καρότων Επικαλυπτικό: ΗΡMC Χιτίνη Χρόνος ζωής: 41 ημέρες % Απώλεια υγρασίας Χρώμα Δείκτης λευκότητας Σκληρότητα (Ν) % Διατήρηση β-καροτένιου < 8 35 12-14 45

Ελιές Ελιές: πράσινες, μαύρες Επικαλυπτικά: Υδροξυ-προπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC), χιτίνη/χιτοζάνη μίγματα, ελαιόλαδο, γλουτένη-γλυκερόλη, ελαιόλαδο Συσκευασία ΜΑΡ: 100 % Ν 2, κενό, 80 % CO 2-20 % αέρας Διατήρηση έως 1 έτος στους 25ºC Υδροξυ-προπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC), Χιτοζάνη Μίγματα HPMC, χιτοζάνης με ελαιόλαδο, ελαιόλαδο ΜΑΡ: 100 % Ν2 και 80 % CO2-20 % αέρα επικάλυψη: συνεργιστική δράση, πιο αποτελεσματική από ΜΑΡ πολύ καλά αποτελέσματα - συνολική αποδοχή

Πίνακας 5. Καλύτερα αποτελέσματα διατήρησης τεμαχισμένου επικαλυμμένων ελιών Επικαλυπτικό: ΗΡMC ή Χιτίνη + ελαιόλαδο Χρόνος ζωής: 1 έτος % Απώλεια βάρους - Νωπότητα Σκληρότητα (Ν) Φωτεινότητα (L) Οργανοληπτική εκτίμηση (κλίμακα 1-10,10=άριστα) σταθερά 7.2 >15 6.8-7.2

Φράουλες Φράουλες: ευπαθές φρούτο, ευχάριστο, βιταμίνη C Fragaria Xananassa, ολόκληρες ή τεμαχισμένες Επικαλυπτικά: Υδροξυ-προπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC) χιτοζάνη+κιτρικό ή οξικό οξύ, μίγμα HPMC:χιτοζάνη=1:1 υγρασία: διατήρηση σε τεμαχισμένες (HPMC καλύτερο) φωτεινότητα: διατήρηση σε τεμαχισμένες και ολόκληρες PΗ: διατήρηση με χιτοζάνη, αύξηση με HPMC βιταμίνη C: χιτοζάνη: 8 ημέρες/τεμαχισμένες, 14 ημέρες/ολόκληρες HPMC: 10 ημέρες/τεμαχισμένες αρέσκεια και υφή: καλύτερη με χιτοζάνη (εκτός άρωμα) μίγμα HPMC-χιτοζάνη: καλά αποτελέσματα

Πίνακας 6. Καλύτερα αποτελέσματα διατήρησης τεμαχισμένης επικαλυμμένης φράουλας Επικαλυπτικό: Χιτοζάνη Χρόνος ζωής: 14 ημέρες ολόκληρες, 8 ημέρες τεμαχισμένες % Απώλεια βάρους Φωτεινότητα Χρώμα (C) Οργανοληπτική- Αρέσκεια (κλίμακα 1-9, 9: άριστο) Βιταμίνη C (mg/l) Ολόκληρες < 6 Τεμαχισμένες <3.8 Ολόκληρες 44 Τεμαχισμένες 58 Ολόκληρες 5.8 Τεμαχισμένες 5.4 Ολόκληρες 175 Τεμαχισμένες 142

Σπαράγγια Σπαράγγια: ευαίσθητα, μικρή διάρκεια ζωής, θρεπτικά (πολυφαινολικά, βιταμίνες) Επικαλυπτικά: Υδροξυ-προπυλομεθυλοκυτταρίνη (HPMC), χιτοζάνη μίγματα: HPMC:χιτοζάνη= 3:7, 7:3 υγρασία: διατήρηση (χτοζάνη καλύτερη) Φωτεινότητα: διατηρείται με επικαλυπτικό χρώμα: διατήρηση με χιτοζάνη ή μίγμα υφή: διατήρηση με χιτοζάνη αρέσκεια και υφή: καλύτερη με χιτοζάνη Μίγμα HPMC-χιτοζάνη (3:7): καλά αποτελέσματα

Πίνακας 7. Καλύτερα αποτελέσματα διατήρησης επικαλυμμένων σπαραγγιών Επικαλυπτικό: Χιτοζάνη Χρόνος ζωής: 9 ημέρες % Απώλεια βάρους Φωτεινότητα - Χρώμα (C) Σκληρότητα (Ν) Οργανοληπτική- Αρέσκεια (κλίμακα 1-9, 9: άριστο) 5.8 Άνθος: 50 Στέλεχος: 48 Άνθος: 18 Στέλεχος: 27 6.0

Προϊόντα κρέατος: λουκάνικα Επικαλυπτική μεμβράνη: HPMC, χιτοζάνη Προϊόντα κρέατος Ενσωμάτωση φυσικών αντιμικροβιακών: εκχύλισμα ρίγανης ή κορίανδρου χιτοζάνη με αντιμικροβιακό καλύτερη μικροβιακή ποιότητα και χαρακτηριστικά σκληρότητα, φωτεινότητα (L) σχεδόν σταθερά χρόνος ζωής ΟΜΧ ή οξυγαλακτικά βακτήρια μεγαλύτερος για χιτοζάνη και ενσωμάτωση κορίανδρου φυσικό αντιμικροβιακό ενσωματωμένο σε μεμβράνη προστασία ως προς μικροβιολογικές αλλοιώσεις

Πίνακας 8. Καλύτερα αποτελέσματα διατήρησης προϊόντων κρέατος Επικαλυπτικό: Χιτοζάνη + κορίανδρο Χρόνος ζωής: 36 ημέρες Φωτεινότητα Σκληρότητα Ολικό Μικροβιακό Γαλακτικά βακτήρια (L) (Ν) φορτίο 65-70 5.0 <10 6 <10 5

Προτάσεις Προϊόντα (φρούτα, λαχανικά, αρτοσκευάσματα κ.α.) Επικαλυπτικές μεμβράνες: υλικά σύνθεση παρασκευή Ενσωμάτωση υλικών: αντιμικροβιακά, βιοδραστικά φυσικά αντιμικροβιακά (φυτικά εκχυλίσματα, αιθέρια έλαια, λειτουργικά συστατικά), προβιοτικά, πολυφαινόλες κ.α. Σύνθετες μεμβράνες: μελέτη δομής και ιδιοτήτων Ανάπτυξη νέων προϊόντων Φυσική μέθοδος συντήρησης Ελάχιστα επεξεργασμένα τρόφιμα