Jestivi filmovi s funkcionalnim svojstvima

Транскрипт

1 JESTIVA PAKIRANJA HRANE S FUNKCIONALNIM DODACIMA Mia Kurek, mkurek@pbf.hr Laboratorij za pakiranje hrane, PBF

2

3 AMBALAŽA je više od spremnika za hranu! Održava hranu s v j e ž o m Daje i n f o r m a c i j u o skladištenju i upotrebi Sadrži barkod za o l a k š a n u distribuciju Daje informaciju o n u t r i t i v n o j vrijednosti hrane Š t i t i proizvod tijekom transporta, dostave i skladištenja Međutim Većina ambalažnih materijala se ne zbrinjava na optimalan način već završava nezbrinuto u prirodi Može biti izvorom migranata u hranu, npr. bisfenol A

4 Kako se priprema jestivi funkcionalni premaz? Ugljikohidrati (celuloza, škrob, kolagen, alginat, kitozan, karagenan, pektin) Proteini (zein, želatina, kazein, sirutka, gluten,...) Masti i voskovi (šelak, karnauba, trigliceridi) POLIMER Plastifikatori, emulzifikatori, umrežavanje TVARI ZA POBOLJŠANJE ILI MODIFIKACIJU FIZIKALNO KEMIJSKIH SVOJSTAVA POLIMERA TVARI ZA POBOLJŠANJE KVALITETE, SIGURNOSTI I STABILNOSTI PROIZVODA Antioksidansi, antimikrobne tvari, boje, enzimi, probiotici, arome,... Dobra jestiva svojstva Topljivost u vodenom ili uljnom mediju Dobra fleksibilna svojstva Prianjanje na površinu hrane 4 Odgovarajuća propusnost na plinove Prihvatljiva boja, okus, tekstura i aroma

5 Što predstavlja JESTIVI FILM ili PREMAZ? FILM VS. PREMAZ DEBLJINA µm nm - µm PRIMJENA APLICIRANJE OSTALO Kao omot za hranu ili za izradu jestivih vrećica i posudica Samostojeći film koji se može staviti na namirnicu ili koristiti kao međusloj u dvokomponentnim sustavima Mogu se kombinirati više tipova u složeni višeslojni film Kao premaz na vanjskoj strani proizvoda Potapanje, sprejanje, četkanje Višekomponentni sustavi NEDOSTACI JESTIVE AMBALAŽE Potreba za dodatnom ambalažom Loša mehanička svojstva Povećani trošak proizvodnje

6 Svojstva Jestivi premaz pruža više funkcija od običnog pakiranja

7 Aktivno pakiranje interaktivna DJELUJE na namirnicu i/ili okolinu ISPRAVNOST ZA UPORABU!! Aktivno pakiranje se smatra FCM...stoga... Aktivni ambalažni materijali moraju biti odobreni od regulatornih tijela i ne smiju predstavljati rizik za potrošača a nisu uključeni u ukupnu migraciju (čl. 8, Reg 1935/2004; 450/2009/EC)

8 Bioaktivne tvari u jestivim filmovima i premazima Bioaktivne tvari su ekstra nutrijenti koji se obično pojavljuju u iznimno malim količinama u hrani Uključuju karotenoide, flavonoide, fenolne kiseline, glukozinolate, dijetalna vlakna, polisterole, monoterpene i jake antioksidanse kao askorbinska kiselina (vitamin C) Prirodne tvari često izolirane iz nusproizvoda prehrambene industrije Produžuju rok valjanosti Potiču razvoj novih proizvoda sa funkcionalnim svojstvima za svježe i minimalno procesirane prehrambene proizvode

9 Jestivi film = Funkcionalna barijera Efikasniji sustavi nego nanošenje aktivne komponente direktno na površinu hrane jestivi premazi kontrolirano otpuštaju / dozvoljavaju migraciju komponenti sa površine, omogućujući da se održi točno određena koncentracija bioaktivnih sastojaka upravo tamo gdje je to potrebno

10 Pozicioniranje i otpuštanje bioaktivnih tvari iz premaza Kako ugraditi bioaktivnu tvar u jestivu ambalažu? Aktivnost neke komponente može biti poželjna u različitim fazama životnog ciklusa proizvoda (proizvodnja, distribucija i čuvanje, probava) Otpuštanje po principu u pravo vrijeme na pravom mjestu postiže se mehanizmima: topljenja, difuzije, degradacije ili parcijalnog cijepanja

11 Ugradnja unutar polimernog matriksa u obliku nanopunila Nano-emulzija Nanokompoziti (uglavnom kitozan; otpuštanje : difuzija ili puknuće membrane) Anorganski nanokompoziti Nanovlakna Zambrano-Zaragoza i sur., 2018

12 Ugradnja unutar polimernog matriksa u obliku nanopunila - primjeri Metoda Aktivna tvar Funkcionalnost Jestivi polimer Hrana Literatura Karvakrol Antimikrobna Kitozan Krastavci Tastan i sur., 2017 Nano-emulzija Anorganski nanokompoziti Nanokompoziti Origano Antimikrobna Vlakna mandarina Sir Ulje limunske trave Ulje klinčića i origana Antimikrobna Antioksidans Artiga Artigas i sur., 2018 Kitozan Grožđe Oh i sur., 2017 Antimikrobna Metilceluloza Narezani kruh Otoni i sur., 2014 Montmorilonit Antimikrobna Whitemouth croaker TiO 2 Nano ZnO 2 Srebrni ioni Zataria multiflora Mikrokapsule bakra Antimikrobna Antimikrobna Zadržavanje hlapivih tvari Celuloza, izolat proteina sirutke Karboksimetil celuloza Karboksimetil celuloza/ guar guma Papaja, kruška (svježe narezano voće) Cortez-Vega i sur., 2014 Janjetina Sani i sur., 2017 Oguljeni šipak Antioksidans Kitozan Krastavci Očuvanje vlage i teksture Kousheh Saba i ur., 2017 Citrusi Shah i sur., 2016 Mohammadi i sur., 2016 Kitozan Svježe jagode Eshghi i sur., 2014 Zambrano-Zaragoza i sur., 2018

13 Primjeri JESTIVI FILM S VITAMINIMA S ANTIOKSIDANSIMA S ANTIMIKROBNIM SVOJSTVIMA S PROBIOTIČKIM BAKTERIJAMA S DIJETALNIM VLAKNIMA S DODACIMA ZA SMANJENJE APSORPCIJE MASTI U PRŽENOJ HRANI

14 S ANTIOKSIDANSIMA U prisutnosti kisika hrana OKSIDIRA Gubitak vitamina i drugih nutrijenata Promjene senzorskih svojstava proizvoda Opasno za konzumaciju Kraći rok valjanosti Primjena antioksidansa u prehrambenoj industriji često je limitirana slabom topljivošću hidrofobnih komponenti Rješenje? : ugradnja u jestive filmove Karotenoidi (βkaroten i likopen) Fenoli (fenolne kiseline i flavonoidi) Askorbinska kiselina (vitamin C) Primjer: Alginat/ pektin Tokoferoli (vitmain E) Pojačana antioksidativna aktivnost u usporedbi s etanolom

15 S ANTIOKSIDANSIMA ph osjetljiv film Funkcionalnost Komina voća Ekstrakt s aktivnim tvarima Ekstrakcija KITOZAN Antioksidativni film Indikatori mikrobnog kvarenja Sprečava oksidaciju vitamina, masti

16 S VITAMINIMA askorbinska kiselina se koristi kao inhibitor posmeđivanja Koncentracija ne prelazi 20% (w/w polimer), jer više koncentracije mogu uzrokovati povećanu propusnost na vodenu paru Primjeri: Vitamin Jestivi film Funkcija Aplikacija Literatura Askorbinska i limunska kiselina Askorbinska kiselina α-tokoferol α-tokoferol i kalcij Metilceluloza Koncentrat proteina sirutke Kitozan Povećana propusnost na O 2 i smanjena aktivnost polifenol oksidaze Kontrolira posmeđivanje Smanjuje gubitak na masi i produžuje valjanost Gljive i cvjetača Svježe narezani krumpir i jabuke Ayranci i Tunc, 2003 Perez-Gago i sur., 2006 Jagode i maline Han i sur., 2004 Ksantan guma Poboljšana boja Baby mrkva Mei i sur., 2002

17 S ANTIMIKROBNIM SVOJSTVIMA Eterična ulja (cimet, đumbir, limunska trava, origano, timijan, kadulja, klinčić, eukaliptus, i sl.) i začini (sjemenke, korijenje, cvjetovi, lišće, peteljke) Aktivnost se pripisuje fenolnim sastojcima (katehin, tanini, ferulična kiselina, kafeinska kiselina, galna kiselina, karvakrol) Aktivnost Gram + >>>> Gram - Inhibicija rasta patogena na površini voća Trajnost mljevenog mesa pri 4 C tijekom 7 dana tretiranih sa filmom od želatine i sa ekstraktom ulja nima (Azadirachta indica) ili upakiranih u PVC

18 S ANTIMIKROBNIM SVOJSTVIMA Eterična ulja (cimet, đumbir, limunska trava, origano, timijan, kadulja, klinčić, eukaliptus, i sl.) i začini (sjemenke, korijenje, cvjetovi, lišće, peteljke) Aktivnost se pripisuje fenolnim sastojcima (katehin, tanini, ferulična kiselina, kafeinska kiselina, galna kiselina, karvakrol) Aktivnost Gram + >>>> Gram - Enzimi (lizozim) Aktivnost Gram + >>>> Gram - Često se kombinira i sa drugim antimikrobnim tvarima

19 S ANTIMIKROBNIM SVOJSTVIMA Eterična ulja (cimet, đumbir, limunska trava, origano, timijan, kadulja, klinčić, eukaliptus, i sl.) i začini (sjemenke, korijenje, cvjetovi, lišće, peteljke) Aktivnost se pripisuje fenolnim sastojcima (katehin, tanini, ferulična kiselina, kafeinska kiselina, galna kiselina, karvakrol) Aktivnost Gram + >>>> Gram - Enzimi (lizozim) Aktivnost Gram + >>>> Gram - Često se kombinira i sa drugim antimikrobnim tvarima Bakteriocini Sintetiziraju ih bakterije mliječne kiseline Jestivi film na bazi agara s bakteriocinom Produžena valjanost mekom i polu-tvrdom siru

20 S PROBIOTIČKIM BAKTERIJAMA Obogaćivanje hrane probioticima Tradicionalno (farmaceutski proizvodi) Ne-tradicionalno (proizvodi bazirani na hrani) Filmovi i premazi s probiotičkim bakterijama alternativa mliječnim proizvodima I n d i r e k t n i način unošenja probiotika hranom NEZAOIBALZNO! Mikroenkapsulacija najistraživaniji pristup vitalnost i metabolička aktivnost održive tijekom proizvodnje i distribucije kao i tijekom prolaza kroz probavni trakt = koncept jestive ambalaže koji štiti i dostavlja vitalne probiotičke bakterije do ciljanog mjesta u probavnom traktu čovjeka

21 Primjeri primjene jestivih filmova u znanstvenim studijama provedenim na hrani Jestivi film Probiotik Hrana Vitalnost Alginat + gelan Kazeinat B. lactis Bb-12 L. sakei Svježe narezane jabuke i papaja Svježa govedina > 6 log CFU/g, 10 dana pri 2 C > 6 log CFU/cm 2, 21 dan pri 4 C Inhibicija rasta drugih bakterija Literatura x Tapia i sur., 2007 L. monocytogenes Gialamas i sur., 2010 Alginat C. maltaromaticum Dimljeni losos Alginat Alginat + konc. proteina sirutke L. rhamnosus Kruh > 7 log CFU/cm 2, 28 dana pri 4 C > 10 6 log CFU/g, 7 dana pri 20 C x Concha-Meyer i sur., 2011 x Soukoulis i sur., 2014 Želatina L. acidophilus B. bifidum Oslić > 8 log CFU/g, 6 dana pri 2 C x López de Lacey i sur., 2012 Guimar i sur., 2018

22 S PROBIOTIČKIM BAKTERIJAMA Dobra održivost živućih bakterija (>6 log CFU/g) NE-MLIJEČNI IZVOR PROBIOTIKA JESTIVI PREMAZ Alginat Inulin / oligofruktoza Lactobacillus rhamnosus REZULTATI Preživljavanje probiotičkih bakterija zbog prisutstva vlakana NOVI FUNKCIONALNI PROIZVOD Antimikrobna aktivnost (Listeria innocua) Dobra senzorska svojstva

23 S PROBIOTIČKIM BAKTERIJAMA Nedefinirani proizvod NE-MLIJEČNI IZVOR PROBIOTIKA JESTIVI PREMAZ Kefiran Lactobacillus paracasei CIDCA 8339 i Kluyveromyces marxianus CIDCA 8154 REZULTATI Jestivi, prozirni film, bez promjena u debljini, boji i mehaničkim svojstvima Filmovi s (a, c) ili bez (b, d) L. paracasei i K. marxianus K. marxianus 7.1x10 5 CFU/cm 2 L. paracasei 1.65x10 7 CFU/cm 2

24 S DIJETALNIM VLAKNIMA Vlakna iz jabuka / Inulin Vlakna iz jabuke + geraniol & vanilin 12 dana pri 51 C Jestivi premaz (gelan) Jestivi premaz (gelan) REZULTATI Poboljšana boja i tvrdoća = pozitivni učinak na senzorska svojstva Dijetalna vlakna održala antoksidacijsku aktivnost u jabukama Poboljšana vizualna svojstva, senzorska svojstva, produžen rok valjanosti za 4 dana

25 S DODACIMA ZA SMANJENJE APSORPCIJE MASTI U PRŽENOJ HRANI Istovremeno inhibicija stvaranja akrilamida i apsorbirane masti u prženoj hrani Hrana Sprejanj e Premaz (otopina) Hrana s premazom REZULTATI Poboljšana senzorska svojstva Smanjen udio masti Bogatiji nutritivni profil

26 JESTIVI FILMOVI IZ OSTATAKA VALORIZACIJA Ostaci nakon guljenja voća/povrća obrada osnovni polimer jestivi film valorizacija otpada Jestivi film od povrća Jestivi film od manga Origami Wraps napravljeni od manga, paprike i drugog voća i povrća

27 ZAKLJUČAK Sigurnost i kvaliteta hrane kod aktivnih pakiranja ovise o kemijskim interakcijama hrane i jestivog polimera/premaza Očito je da prirodni aditivi (ekstrakti bogati polifenolima), mogu promijeniti strukturu i morfologiju jestivog filma što utječe na njihovu biodostupnost Kombiniranjem funkcionalnih i/ili bioaktivnih svojstava je temeljeno za predviđanje funkcionalnosti jestivih filmova sa prirodnim dodacima

28 Hvala na pažnji!