Δρ. Ιωάννης Γιαβάσης Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων, ΤΕΙ Θεσσαλίας igiavasis@teilar.gr
Τι εννοούμε με την έννοια «καινοτομία» στα τρόφιμα? Απλώς μια νέα συνταγή Μια μοντέρνα συσκευασία/εμφάνιση για υπάρχοντα προϊόντα Έναν νέο τρόπο διάθεσης του προϊόντος Ένα νέο σήμα ποιότητας, προέλευσης, κλπ Προϊόν μιας επιστημονικής έρευνας και καινοτομίας: Προσθήκη ή αφαίρεση μιας ουσίας που βελτιώνει την ασφάλεια, τη διάρκεια ζωής ή την ποιότητα ενός προϊόντος Μια νέα ενεργή επικάλυψη ή συσκευασία που δημιουργεί ένα νέο προϊόν με νέα χαρακτηριστικά ποιότητα, συντήρησης, κλπ Παραγωγή βιολειτουργικών και προβιοτικών τροφίμων Εφαρμογή μιας νέας μεθόδου επεξεργασίας και συντήρησης που προσδίδει προστιθέμενη αξία
ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΚΑΙΝΟΤΟΜΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ: ΠΟΛΥΦΑΙΝΟΛΕΣ ΕΛΙΑΣ Προσθήκη πολυφαινολών ελιάς που απομονώθηκαν από ελαιουργικά απόβλητα Πλούσιες σε υδροξυτυροσόλη, ολευρωπαΐνη, τυροσόλη, ολεκανθάλη, κ.λ.π. που είναι γνωστές αντιοξειδωτικές ουσίες (ιδίως η υδροξυτυροσόλη) Σημαντική αντιοξειδωτική δράση, και αντιμικροβιακή δράση σε μέτριες και υψηλές συγκεντρώσεις (0,2-2%) έναντι βακτηρίων και μυκήτων, αλλά και Διεγερτική δράση έναντι συγκεκριμένων γαλακτικών βακτηρίων Επιτάχυνση ζυμώσεων σε αλλαντικά και γαλακτοκομικά προϊόντα Βελτίωση γεύσης, αρώματος και υφής σε ζυμούμενα αλλαντικά και γαλακτοκομικά προϊόντα Δημιουργία βιολειτουργικού τροφίμου με σημαντικές ωφέλειες για την ανθρώπινη υγεία (δέσμευση ελεύθερων ριζών, ενίσχυση ανοσοποιητικού, αντικαρκινική δράση) Πλήρης αξιοποίηση και ολοκληρωμένη διαχείριση ενός σημαντικού περιβαλλοντικού ρύπου (απόβλητα ελαιοτριβείων) με μοναδικό «απόβλητο» το καθαρό νερό!
Παραγωγή πολυφαινολών από ελαιουργικά απόνερα (Δρ. Κ. Πετρωτός, ΤΕΙ Θεσσαλίας) Αρχικό απόβλητο (κατσίγαρος) Μικροδιήθιση μέσω κεραμικών μεμβρανών Συμπύκνωση μέσω αντίστρωφης ώσμωσης Προσρόφηση σε μικροπορώδεις ρητίνες Εκρόφηση με νερό (χωρίς χημικούς διαλύτες) Παραγωγή σκόνης με λυοφυλίωση (freeze drying)
Προσθήκη πολυφαινόλης σε γιαούρτη/ξυνόγαλο (συνεργασία του ΤΕΙ Θεσσαλίας με την εταιρία «Αγρόκτημα Βελεστίνου») Επιτάχυνση της οξίνισης και της πήξης του γάλακτος Αύξηση ιξώδους και μείωση συναίρεσης Ζυμούμενο γάλα με L. bulgaricus. Συγκέντρωση Ενθυλακωμένης Πολυφαινόλης από αριστερά προς δεξιά: 0, 500, 1000 ppm Μείωση συναίρεσης 1 μέρα μετά από το κόψιμο του πήγματος με την προσθήκη 500ppm (2) σε σχέση με το μάρτυρα (1) ph in fermented milk with yogurt culture viscosity of milk fermented with yogurt culture 7 1000 ph 6,5 6 5,5 5 4,5 Control 1000ppm liquid p/p 200ppm encapsulated p/p m P a.se c @ 5 0 rom 900 800 700 600 500 400 300 Control 1000ppm liquid p/p 200ppm encapsulated p/p 4 3,5 3 0 5 10 15 20 hours 400ppm encapsulated p/p 200 100 0 0 10 20 30 hours 400ppm encapsulated p/p
Προσθήκη πολυφαινόλης σε καλλιέργειες γαλακτικών βακτηρίων (σε συνθετικό υπόστρωμα) Αύξηση και ιξώδους και παραγωγής πολυσακχαριτών από είδη Lactobacillus Αύξηση ρυθμού οξίνισης και αύξηση της ενεργότητας της β-γαλακτοσιδάσης Διέγερση και επιτάχυνση του ρυθμού ανάπτυξης των κυττάρων της καλλιέργειας L. casei σε MRS broth (υπό ανάδευση σε κωνικές φιάλες)
Προσθήκη πολυφαινόλης ελιάς σε κεφίρ (συνεργασία με Θεσσαλική γαλακτοβιομηχανία) Επιλεκτική διέγερση της ανάπτυξης γαλακτικών βακτηρίων (Lactobacillus) έναντι των ζυμών του κεφίρ (Kluyveromyces, Candida) Μικρότερη παραγωγή αλκοόλης και CO 2 κατά τη ζύμωση και τη συντήρηση Σημαντική βελτίωση της γεύσης και του αρώματος Μείωση της συναίρεσης Αποφυγή εκτροπής της γεύσης μετά από παρατεταμένη συντήρηση
Προσθήκη πολυφαινόλης ελιάς σε κεφαλοτύρι (συνεργασία με εταιρία Αφοι Αβραμούλη) Παραγωγή κεφαλοτυριού από απαστερίωτο γάλα με προσθήκη υγρού συμπυκνώματος πολυφαινόλης (π/φ) Αντιοξειδωτική και αντιμυκητιακή δράση κατά την συντήρηση σκληρών τυριών Ταχύτερη μείωση πληθυσμού Ε. coli και Clostridium spp.εντός 3 εβδομάδων Ελάττωση της τάγγισης Από αριστερά προς δεξιά: μάρτυρας χωρίς πολυφαινόλες, με 0,2% υγρή π/φ, με 0,5% υγρή π/φ, με 0,5% ενθυλακωμένη π/φ
Προσθήκη πολυφαινόλης ελιάς σε ημίσκληρο τυρί (συνεργασία με εταιρία «Βιοτρός») Σημαντική αντιοξειδωτική και αντιμυκητιακή δράση (σε συγκεντρώσεις ~ 0,25-1,0%) κατά την συντήρηση ημίσκληρων τυριών ή αναπληρώματος τυριού, μετά από εμβολιασμό του με είδη Penicillium και Αspergillus Παραγωγή ημίσκληρου τυριού με προσθήκη Ανάπτυξη διαφορετικών ειδών μυκήτων σορβικών (αριστερά), προσθήκη 0,5% σε ημίσκληρο τυρί μετά από επώαση 73 ενθυλακωμένης πολυφαινόλης (δεξιά) και χωρίς ημερών στο ψυγείο. Από αριστερά προς προσθήκη αντιμικροβιακών ουσιών(κέντρο) δεξιά: Χωρίς σορβικά, με σορβικά, με μετά από επώαση 64 ημερών στους 30 C ενθυλ. πολυφαινόλη 0,5%, 1%, 2%
Προσθήκη ενθυλακωμένης πολυφαινόλης ελιάς σε επιδόρπια γιαούρτης Προσθήκη πολυφαινόλης ελιάς σε εδώδιμα φιλμ τζελλάνης στην επιφάνεια επιδορπίων γιαούρτης Σημαντική αντιμυκητιακή δράση μετά από επιφανειακό εμβολιασμό Penicilium italicum και επώαση στους 4 Cx30d Αριστερά: Μάρτυρας με Penicillium italicum (χωρίς π/φ) Δεξιά: φιλμ με πολυφαινόλη 0,3% ενθυλακωμένη σε μαλτοδεξτρίνη Αριστερά: Μάρτυρας με Penicillium italicum (χωρίς π/φ) Δεξιά: φιλμ με πολυφαινόλη 0,3% ενθυλακωμένη σε πουλλουλάνη Προσθήκη πολυφαινόλης ελιάς 0,3% στο μίγμα επιδόρπιων γιαούρτης μετά από εσωτερικό εμβολιασμό με Penicilium italicum και επώαση στους 4 Cx30d Μείωση μυκήτων κατά 2log με πολυφαινόλης ενθυλακωμένη σε μαλτοδεξτρίνη και 3log με
πολυφαινόλη ενθυλακωμένη σε πουλλουλάνη
Εφαρμογές των πολυφαινολών στα αλλαντικά: Η σύντομη ιστορία του καινοτόμου σαλαμιού "Δια ελιάς και αέρος» Δεδομένα Μόλις 60% των καταναλωτών αγοράζουν αλλαντικά στην Ελλάδα (από τα χαμηλότερα ποσοστά στην Ευρώπη) το 80% των καταναλωτών δεν θεωρεί τα αλλαντικά υγιεινά (λόγω προσθήκης συντηρητικών και άλλων προσθέτων, χαμηλής ποιότητας κρέατος και μεγάλου ποσοστού ζωικού λίπους) Το μερίδιο του λέοντος στην αγορά κατέχει η γαλοπούλα (60%) που αν και είναι από τα ακριβότερα αλλαντικά, θεωρείται πιο υγιεινό Τ α αλλαντικά αέρος γίνονται «υποχρεωτικά» από υψηλής ποιότητας κρέας και λίπος (διαφορετικά η ζύμωση θα αποτύχει), Πρόβλημα: Τα αλλαντικά (αέρος) περιέχουν ανεπιθύμητα πρόσθετα (νιτρώδη άλατα, ασκορβικά-ερυθορβικά, χρωστικές, ενισχυτικά γεύσης). Τα νιτρώδη άλατα μετατρέπονται στον οργανισμό μας σε νιτροζαμίνες, που είναι καρκινογόνες ουσίες! Η μέγιστη επιτρεπτή δράση των χημικών αντιοξειδωτικών συνήθως δεν επαρκεί για να αποτρέψει την τάγγιση του λίπους, ιδίως σε τεμαχισμένο σαλάμι (σε φέτες)
Στόχος της έρευνας για ανάπτυξη του καινοτόμου αλλαντικού του «Δια Ελιάς και Αέρος» Η παραγωγή ζυμούμενων αλλαντικών από υψηλής ποιότητας κρέας χωρίς κανέ να χημι κό πρό σθετο, τα οποί α επιπλέ ον να ωφελούν την υγεία! Με άλλα λόγια: ανατροπή της εικόνας των καταναλωτών για τα αλλαντικά! Η αφαίρεση των νιτρωδών αλάτων από τα αλλαντικά αποτελεί διεθνώς αντικείμενο έρευνας εδώ και χρόνια Δεν είχε βρεθεί μέχρι πρότινος μια ικανοποιητική και οικονομική λύση για την αντικατάστασή τους από φυσικές ουσίες, χωρίς να προκαλούνται προβλήματα ασφάλειας, συντήρησης, και ποιότητας (τάγγιση, οξείδωση χρώματος) Τι κάναμε: Χρησιμοποιήσαμε πολυφαινόλες ελιάς από ελαιουργικά απόνερα ως φυσικό αντιοξειδωτικό και αντιμικροβιακό συστατικό Επιλέξαμε κατάλληλες προ στατευτικέ ς καλλιέ ργειες ωφέ λιμων γαλακτι κών β ακτη ρίων («ως μαγιά») οι οποίες παράγουν βακτηριοσίνες, που δρουν ενάντια σε παθογόνα και αλλοιογόνα βακτήρια (Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Brochothrix thermosphacta) Ελέγξαμε τη ζύμωση ώστε το τελικό προϊόν να έχει την απαραίτητη χαμηλή υγρασί α και χαμηλό ph, ώστε να είναι μικροβιολογικά σταθερό για πολλούς μήνες
Σύσταση και Διαδικασία Παραγωγής 75% χοιρινός κιμάς, 25% χοιρινό λίπος Αλάτι, πιπέρι, σκόρδο Παραγωγή σαλαμιού αέρος Με νιτρώδη και ασκορβικά άλατα ή με σκόνη πολυφαινόλης ενθυλακωμένη σε μαλτοδεξτρίνη (χωρίς νιτρώδη και ασκορβικά) Καλλιέργεια εκκίνησης + Προστατευτική καλλιέργεια Συνθήκες ζύμωσης: 24-20 C για 3-4 εβδομάδες, σε σχετική υγρασία 90-80% Αρχικά πειράμ ατα (~ 3 έτη): Εργαστήριο Μικροβιολογίας & Βιοτεχνολογίας Τροφίμων ΤΕΙ Θεσσαλίας Τελικό στάδιο βιομη χανικών δοκιμών: Συνεργασία με την εταιρία Αλλαντοποιία Καρδίτσας Τσιανάβας ΑΒΕΕ
Ποιοτικά χαρακτηριστικά του νέου σαλαμιού αέρος Χημικές Αναλύσεις ph 6 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,8 4,6 DAY 1 DAY 5 DAY 10 DAY 20 fermentation time Control Nitrites 250ppm m alo n ald e h yd e m g/ Kg 12 10 8 6 500ppm 4 1000ppm 2 TBARs 2000ppm 0 DAY 1 DAY 5 DAY 10 DAY 20 fermentation time Control Nitrites 250ppm 500ppm 1000ppm 2000ppm Ταχύτερη πτώση του ph προσθήκη πολυφαινόλης (περισσότερη παραγωγή γαλακτικού οξέος) βελτίωση της ασφάλειας της ζύμωσης Μεγαλύτερη αντίσταση στην τάγγιση του λίπους σε σχέση με τα ασκορβικά άλατα
Ποιοτικά χαρακτηριστικά του νέου σαλαμιού αέρος Ανάπτυξη κόκκινου χρώματος με την προσθήκη ενθυλακωμένων πολυφαινολών πρώτες μέρες ζύμωσης a-values (red color) a v a lu e s 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 DAY 1 DAY 5 DAY 10 DAY 20 fermentation time Control Nitrites 250ppm 500ppm 1000ppm 2000ppm μετά από 6 μήνες συντήρησης Από δεξιά: μάρτυρας χωρίς νιτρώδη, δείγμα με νιτρώδη, με 0,1% π/φ, με 0,2% π/φ
Μικροβιολογικές αναλύσεις: ταχύτερη μείωση παθογόνων και αλλοιογόνων μικροβίων με χρήση 0,15-0,2% π/φ, ακόμα και σε σχέση με τα νιτρώδη Lactic acid bacteria Sulphite reducing Clostridia log cfu/g log cfu/g 11 10 9 8 7 6 5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Ποιοτικά χαρακτηριστικά του νέου σαλαμιού αέρος DAY 1 DAY 5 DAY 10 DAY 20 fermentation time Enterobacteriacae DAY 1 DAY 5 DAY 10 DAY 20 fermentation time A N-A EP-250 EP-500 EP-1000 log cfu/g log cfu/g 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 EP-2000 1 A N-A EP-250 EP-500 EP-1000 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 EP-2000 0 DAY 1 DAY 5 DAY 10 DAY 20 fermentation time Inoculated fermented sausages 0 5 10 15 20 25 days A N-A EP-250 EP-500 EP-1000 EP-2000 C. botulinum-p1500 C. botulinum-n150 L. monocytogenes-p1500 L. monocytogenes-n150
Συμμετοχή στο διαγωνισμό Ecotrophelia 2013 Ευρωπαϊκός διαγωνισμός καινοτομίας για οικολογικά καινοτόμ α τρόφιμα Διοργάνωση στην Ελλάδα: ΣΕΒΤ (Σύνδεσμος Ελληνικών Βιομηχανιών Τροφίμων) Αθήνα, 30 Ιουλίου 2013 Ομάδα 3 φοιτητών του ΤΕΙ Θεσσαλίας (Μ. Κανδυλάκης, Ε. Τσιμτσιράκης, Σ. Τουχικιάν) Επιβλέπων: Δρ. Ιωάννης Γιαβάσης Επιστημονικός Συνεργάτης: Δρ. Κωνσταντίνος Πετρωτός Συνεργασία με τις εταιρίες : Αλλαντοποιΐα Τσιανάβας ΑΒΕΕ, Polyhealth AE. «Fast-fermented dry sausage without chemical additives/preservatives enriched with natural extracts of antioxidant and antimicrobial olive polyphenols»
Βασικά Στοιχεία της Καινοτομίας Με έ να σμ πάρο, πολλά τρυγόνια: 1 η καινοτομία: Σαλάμι αέρος «καθαρής ετικέτας», χωρίς νιτρώδη και ασκορβικά, ασφαλές και σε λογική τιμή (Δηλ. Χωρίς ανεπιθύμητα Χημικά Πρόσθετα-τα γνωστά «Ε») 2 η καινοτομία: Σαλάμι αέρος με πολύ βελτιωμένο άρωμα, γεύση και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά (ευεργετικές επιδράσεις της πολυφαινόλης στη ζύμωση) 3 η καινοτομία: Σαλάμι αέρος που κάνει καλό στην καρδιά και ενισχύει το ανοσοποιητικό σύστημα, χάρη στον εμπλουτισμό με αντιοξειδωτικές πολυφαινόλες ελιάς (υπάρχει σχετικά εκτενής διεθνής βιβλιογραφία) 4 η καινοτομία: Σε ξεχωριστή χάρτινη συσκευασία η οποία συνδέει τον αρχαίο μύθο της ελιάς ως ευεργετικό φυτό, με τη σύγχρονη παραγωγική διαδικασία 5 η Καινοτομία: Οικολογική Παραγωγική Διαδικασία που αξιοποιεί ελαιουργικά απόβλητα και προστατεύει από περιβαλλοντικές μολύνσεις Βιώσιμη Ανάπτυξη
Βραβείο καινοτομίας στο διαγωνισμό Ecotrophelia 2013 Μετά από σχεδόν 4 έτη έρευνας και δοκιμών, αφού περάσαμε «Δια πυρός και σιδήρου» το «Δια Ελιάς και Αέρος» κατακτά το 3 ο Βραβείο Καινοτομίας Οικολογικών Καινοτόμων Τροφίμων με χρηματικό έπαθλο και μεγάλη δημοσιότητα. Η δικαίωση!
Η πορεία μετά τη βράβευση και την αναγνώριση της καινοτομίας Κατοχύρωση Δι πλώματος Ευρεσιτεχ νία ς Πλήθος δ ημοσιεύσ ε ων στο διαδίκτυο, σε πολλές εφημερίδες, τηλεοπτικούς και ραδιοφωνικούς σταθμούς της Αθήνας και της Επαρχίας Χρυσό Βραβείο Γεύσης στην Έκθεση Meatdays 2013 (Aθήνα) Μέ σα στα 50 καλύτερα νέ α προϊόντα της χρονιάς 2013 (περιοδικό Τρόφιμα και Ποτά) Παρουσιάστηκε στη SIAL 2014 στον ευρωπαϊκό διαγωνισμό Ecotrοpelia σαν ελληνικό παράδ ειγμα Success Story. Μεγάλο ενδ ια φέ ρο ν για το προϊόν από εμπόρους και καταναλωτές στην Ελλάδα Είσοδος για την εταιρία ΤΣΙΑΝΑΒΑΣ σε μια νέ α αγορά ποιοτικών-β ιολε ι το υργ ικών αλλαντικών με πωλήσεις που αυξάνονται γεωμετρικά (και συμπαρασύρουν και τα υπόλοιπα προϊόντα της εταιρίας) Επ έ κταση του εργοστασίου και κατασκευή νέων ωριμαντηρίων (σε εξέλιξη) ώστε να καλυφθεί η αυξανόμενη ζήτηση από το υπάρχον δίκτυο πωλήσεων Νέ ο προφίλ και νέ οι πελάτες για την εταιρία σε Ελλάδα & Εξωτερικό Ζωηρό ενδ ια φέ ρο ν από εταιρίες του εξωτερ ικού (αλλαντοβιομηχανίες και γαλακτοκομικές εταιρίες) για την εφαρμογή πολυφαινολών ως φυσικά αντιοξειδωτικά, αντιμικροβιακά, ή ως επιταχυντές γαλακτικών ζυμώσεων Συζητήσεις σε εξέλιξη με ξένες εταιρίες για μεταφορά της τεχνογ νωσί α ς στο εξωτερικό ή για αγορά των προϊόντων Συγκριτικό ελληνικό πλεονέ κτημα : Οι πολυφαινόλες με τη συγκεκριμένη πράσινη τεχνολογία (με μηδενικά απόβλητα, εκτός από νερό) παράγονται μόνο στην Ελλάδα και μπορούν να παραχθούν μόνο σε χώρες-παραγωγούς ελαιολάδου!
Επίλογος Υπάρχουν πολλές δυνατότητες και διέξοδοι για την εφαρμογή καινοτομιών στη γαλακτοβιομηχανία, στην αλλαντοβιομηχανία και σε άλλες βιομηχανίες τροφίμων Η καινοτομία πρέπει να είναι ρεαλιστική, να λύνει ένα πραγματικό πρόβλημα ή να ικανοποιεί μια πραγματική ανάγκη των καταναλωτών ή να ανοίγει μια νέα αγορά για να μπορέσει να εφαρμοστεί Τα ελληνικά αλλαντικά και γαλακτοκομικά προϊόντα έχουν γενικά υψηλή ποιότητα που πρέπει να αναδειχθεί Είναι σημαντική προς το σκοπό αυτό η συνεργασία της βιομηχανίας με τα ερευνητικά κέντρα/αει Τα ελληνικά προϊόντα μπορούν με την εφαρμογή καινοτομιών να αποκτήσουν μια ξεχωριστή ταυτότητα και να γίνουν αναγνωρίσιμα στη διεθνή αγορά Η συγκυρία, παρά την κρίση, είναι ευνοϊκή γιατί η ελληνική διατροφή γίνεται γνωστή και αποδεκτή από όλο τον κόσμο. Κλασσικό παράδειγμα : Greek Yogurt!!!
Ερευνητές & φοιτητές που συμμετεί χαν στις παραπά νω έρευνες Μπούκη Παρασκευή Γκουτσίδης Πασχάλης Τσαντέ Ευαγγελία Κανδυλάκης Μάριος Μιτσάγγα Χρυσάνθη Τουχικιάν Σέργιος Τούσια Αφροδίτη Τσιμιτσιράκης Ευθύμιος και η έρευνα συνεχίζεται