Επίδραση της συσκευασίας με μεμβράνες από γλουτένη σίτου εμπλουτισμένες με αιθέρια έλαια δυόσμου και γαρύφαλλου στον χρόνο ζωής φρέσκου κιμά κοτόπουλου
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Ανθομελίδης, Αρσένιος Μ.
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Στη σημερινή εποχή, και ειδικότερα μετά την περίοδο της νόσου Covid-19, οι καταναλωτές αναζητούν προϊόντα υψηλής ποιότητας, ασφαλή, με όσο το δυνατόν λιγότερα συντηρητικά και πρόσθετα. Ακόμη, λόγω του σύγχρονου τρόπου ζωής και της ευαισθητοποίησης των κοινής γνώμης σε ό,τι αφορά την προστασία του περιβάλλοντος και της μετάβασης προς μια πράσινη οικονομία το τρόφιμο προσανατολίζεται στο να έχει εκτεταμένη διάρκεια ζωής και να είναι συσκευασμένο με φιλικότερα προς το περιβάλλον υλικά. Όλα τα παραπάνω οδηγούν τις βιομηχανίες τροφίμων στην έρευνα κι ανάπτυξη εναλλακτικών μορφών συντήρησης και συσκευασίας. Μια υποσχόμενη λύση μπορεί να είναι η συσκευασία εδώδιμων ή/και βιοαποικοδομήσιμων μεμβρανών κι επικαλύψεων, ιδιαίτερα εάν αυτές ενισχυθούν με αντιμικροβιακούς παράγοντες για την αύξηση της αποδοτικότητάς τους.
Σκοπός της παρούσας ερευνητικής μελέτης αποτελεί η ενσωμάτωση φυσικών αντιμικροβιακών και αντιοξειδωτικών παραγόντων σε βιοαποικοδομήσιμες επικαλυπτικές μεμβράνες για χρήση ως υλικά συσκευασίας τροφίμων. Συγκεκριμένα, ως βάση για τις μεμβράνες αυτές χρησιμοποιήθηκε γλουτένη σίτου, ενώ ως αντιμικροβιακοί/αντιοξειδωτικοί παράγοντες χρησιμοποιήθηκαν 2 αιθέρια έλαια, το αιθέριο έλαιο δυόσμου (Mentha spicata L.) και το αιθέριο έλαιο γαρύφαλλου (Syzygium aromaticum L). Η επιλογή των αιθέριων ελαίων έγινε προκειμένου να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητά τους τόσο στην τεχνολογία των επικαλυπτικών μεμβρανών, όσο και στη δραστικότητα τους στα τρόφιμα. Το τρόφιμο που μελετήθηκε ήταν νωπός κιμάς κοτόπουλου.
Αναλυτικότερα, παρασκευάστηκαν μεμβράνες γλουτένης σίτου, τόσο απλές όσο κι ενισχυμένες με αιθέριο έλαιο δυόσμου σε ποσοστό 2% v/v και αιθέριο έλαιο γαρύφαλλου σε ποσοστό 2% v/v. Οι μεμβράνες παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο της υγρής έγχυσης και χρησιμοποιήθηκαν στη συσκευασία του δείγματος. Έτσι, υπήρχαν 4 διαφορετικά δείγματα: δείγμα χωρίς συσκευασία από μεμβράνη (Control), δείγμα συσκευασμένο με μεμβράνη από γλουτένη σίτου (WGF), δείγμα συσκευασμένο με μεμβράνη από γλουτένη σίτου ενισχυμένο με αιθέριο έλαιο δυόσμου (WGF+2% SPR) και δείγμα συσκευασμένο με μεμβράνη από γλουτένη σίτου ενισχυμένο με αιθέριο έλαιο γαρύφαλλου (WGF+2% CL). Για κάθε δείγμα χρησιμοποιήθηκαν 2 πανομοιότυπες μεμβράνες κυκλικού σχήματος, τοποθετώντας μία από την πάνω και μία από την κάτω πλευρά του τροφίμου. Μετά τη συσκευασία το δείγμα τοποθετήθηκε σε ψυγείο υπό αερόβιες συνθήκες και ακολούθησε μικροβιολογική και φυσικοχημική μελέτη συναρτήσει του χρόνου.
Αρχικά, έλαβαν χώρα ορισμένες μετρήσεις στις παρασκευασθέντες μεμβράνες. Οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν αφορούσαν τον προσδιορισμό του πάχους, της αντιοξειδωτικής δράσης, την αντικειμενική μέτρηση του χρώματος, τη μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων και τη λήψη των φασμάτων FTIR των μεμβρανών. Ακολούθως πραγματοποιήθηκαν μικροβιολογικές και φυσικοχημικές αναλύσεις στα συσκευασμένα τρόφιμα ανά 2 ημέρες (0, 2, 4, 6, 8). Αυτές αφορούσαν τη μικροβιολογική ανάλυση για 6 αλλοιογόνους μικροοργανισμούς (Ο.Μ.Χ., ζύμες-μύκητες, Pseudomonas spp., B. Thermosphacta, Enterobacteriaceae, LAB), τον προσδιορισμό του pH, της αντικειμενικής μέτρησης του χρώματος και του προσδιορισμού των πτητικών ενώσεων των δειγμάτων.
Σχετικά με το μικροβιακό προφίλ των δειγμάτων φάνηκε ότι η συσκευασία με μεμβράνη από γλουτένη σίτου προσέδωσε αντιμικροβιακή ικανότητα η οποία έδρασε θετικά στον συσκευασμένο κιμά κοτόπουλου. Την υψηλότερη αντιμικροβιακή δράση σημείωσε η μεμβράνη WGF+2% CL στους περισσότερους μικροοργανισμούς, ακολούθως η WGF+2% SPR και τέλος η απλή μεμβράνη WGF. Όλες οι μεμβράνες επέδειξαν αναστολή στην ανάπτυξη των μικροοργανισμών σε σχέση με το Control για όλους τους μικροοργανισμούς που μελετήθηκαν εκτός από τα οξυγαλακτικά βακτήρια όπου σημειώθηκε το αντίθετο αποτέλεσμα. Στην περίπτωση των οξυγαλακτικών βακτηρίων το Control είχε ίδιες και χαμηλότερες τιμές CFU/g σε σχέση με τα άλλα 3 δείγματα.
Από τη μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων των μεμβρανών, τόσο η προσθήκη αιθέριου ελαίου δυόσμου (SPR) όσο και γαρύφαλλου (CL), είχε ως αποτέλεσμα οι μεμβράνες να γίνουν περισσότερο ελατές κι εύκαμπτες, παρουσιάζοντας καλύτερες μηχανικές ιδιότητες συγκριτικά με τις μεμβράνες ελέγχου (WGF). Συγκεκριμένα, το % ποσοστό επιμήκυνσης στο όριο θραύσης αυξήθηκε σημαντικά στη μεμβράνη WGF+2% CL σε σχέση με την απλή WGF. Οι ενισχυμένες με τα αιθέρια έλαια μεμβράνες ήταν περισσότερο εύκαμπτες, παρουσιάζοντας μικρότερες τιμές του συντελεστή Young. Αντίθετα, η προσθήκη των αιθέριων ελαίων φαίνεται να επηρεάζει αρνητικά την αντοχή των μεμβρανών καθώς παρατηρήθηκε μείωση της αντοχής στο όριο θραύσης.
Όσο αναφορά το πάχος, η ενισχυμένη μεμβράνη με αιθέριο έλαιο γαρύφαλλου (WGF+2%CL) εμφανίζει μια στατιστικά σημαντική αύξηση σε σχέση με τις άλλες 2. Σχετικά με το χρώμα των μεμβρανών, παρατηρήθηκε ότι οι απλές μεμβράνες γλουτένης σίτου είχαν εμφανώς χαμηλότερες τιμές της παραμέτρου L* προσδίδοντας ένα πιο σκούρο χρώμα, η παράμετρος a* ήταν σε παρόμοιες τιμές και για τα 3 είδη μην αλλάζοντας ουσιαστικά την απόχρωση στο πλαίσιο της ερυθρότητας, ενώ για την παράμετρο b* οι μεμβράνες WGF κυμάνθηκαν σε μεγαλύτερες τιμές δίνοντας μια περισσότερο κίτρινη απόχρωση.
Τα συσκευασμένα δείγματα με μεμβράνη είχαν θετική επίδραση τόσο στο pH όσο και στο χρώμα του τροφίμου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα συμπεραίνεται πως η συσκευασία του κιμά κοτόπουλου με μεμβράνες από γλουτένη σίτου όχι μόνο δεν επηρέασε αρνητικά το χρώμα των δειγμάτων αφού δεν υπήρξε αποχρωματισμός τους κατά τον χρόνο αποθήκευσης, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις συνέβαλε θετικά σε αυτό προσδίδοντας κόκκινη απόχρωση στο συσκευασμένο προϊόν. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στην παρουσία των αιθέριων ελαίων.
Σχετικά με το πτητικό προφίλ των δειγμάτων, όπως είναι αναμενόμενο τα δείγματα συσκευασμένα με μεμβράνη ενισχυμένη με αιθέριο έλαιο είχαν πλουσιότερο αρωματικό προφίλ. Αρκετές ενώσεις οι οποίες προέρχονται κατά κύριο λόγο από τα αιθέρια έλαια ταυτοποιήθηκαν στα δείγματα WGF+2% SPR και WGF+2% CL. Περισσότερες ενώσεις άρχισαν να προσδιορίζονται με το πέρασμα των ημερών καθώς μετανάστευαν σταδιακά από τη μεμβράνη προς το τρόφιμο, ενώ για αυτές που ανιχνεύτηκαν από την 2η μέρα συντήρησης σε γενικές γραμμές υπήρξε μια αύξηση στην συγκέντρωσή τους (ppb). Πολλές από αυτές τις ενώσεις έχουν αντιμικροβιακές, αντιοξειδωτικές και αντιμυκητιασικές ιδιότητες συμβάλλοντας στην αντιμικροβιακή δράση των μεμβρανών.
Nowadays, and especially after the Covid-19 period, consumers are looking for high quality, safe products with as few preservatives and additives as possible. Furthermore, due to modern lifestyle and public awareness of environmental protection and the transition to a green economy, food is geared towards having an extended shelf life and being packaged with more environmentally friendly materials. All this is leading the food industry to research and develop alternative forms of preservation and packaging. One promising solution may be the packaging of edible and/or biodegradable films and coatings, especially if these are enhanced with antimicrobial agents to increase their efficiency. The aim of the present research study is to incorporate natural antimicrobial and antioxidant agents into biodegradable coating films for use as food packaging materials. Specifically, wheat gluten was used as a base for these films, while 2 essential oils, spearmint essential oil (Mentha spicata L.) and clove essential oil (Syzygium aromaticum L.), were used as antimicrobial/antioxidant agents. The essential oils were selected in order to evaluate their effectiveness both in coating film technology and their activity in foodstuffs. The food studied was minced chicken meat. More specifically, wheat gluten membranes were prepared, both untreated and enhanced with spearmint essential oil at 2% v/v and clove essential oil at 2% v/v. The membranes were prepared by the liquid infusion method and used in the sample packaging. Thus, there were 4 different samples: sample without membrane packaging (Control), sample packaged with wheat gluten film (WGF), sample packaged with wheat gluten film enhanced with essential oil of spearmint (WGF+2% SPR) and sample packaged with wheat gluten film enhanced with clove essential oil (WGF+2% CL). Two identical circular-shaped membranes were used for each sample, placing one on the top and one on the bottom of the food. After packaging, the sample was placed in a refrigerator under aerobic conditions and a time-dependent microbiological and physicochemical study was followed. Initially, some analyses were performed on the prepared films. The analyses carried out involved the determination of thickness, antioxidant activity, objective colour measurement, study of mechanical properties and obtaining FTIR spectra to clarify the chemical structure of the membranes. Subsequently, microbiological and physicochemical analyses were performed on the packaged food products at 2 days intervals (0,2,4,6,8). These included microbiological analysis for 6 allogenic microorganisms (T.V.C., yeast and molds, Pseudomonas spp., B.Thermosphacta, Enterobacteriaceae, L.A.B.), determination of pH, objective colour measurement and determination of volatile compounds in the food. From the study of the mechanical properties of the membranes, both the addition of spearmint essential oil (SPR) and clove oil (CL) resulted in the membranes becoming more elastic and flexible, exhibiting better mechanical properties compared to the control film (WGF). In particular, the % elongation at break increased significantly in the WGF+2% CL membrane compared to the WGF. The essential oil reinforced membranes were more flexible, showing lower Young's modulus values. In contrast, the addition of essential oils seems to negatively affect the strength of the membranes as a decrease in the tensile strength was observed. As far as the thickness is concerned, the clove essential oil reinforced membrane (WGF+2%CL) shows a statistically significant increase compared to the other 2. Regarding the color of the membranes, it was observed that wheat gluten membranes had obviously lower values of the L* parameter giving a darker color, the a* parameter was in similar values for all 3 species not changing substantially the hue in the context of redness, while for the b* parameter the WGF membranes ranged in higher values giving a more yellow hue. Regarding the microbial profile of the samples, it appeared that the gluten wheat film packaging offered antimicrobial capacity which acted positively on the packaged minced chicken meat. The highest antimicrobial activity was recorded by WGF+2% CL film on most microorganisms, followed by WGF+2% SPR film and finally the untreated WGF film. All films showed inhibition in the growth of microorganisms compared to the control sample for all the microorganisms studied except for the L.A.B. where the opposite effect was noted. In this case, control sample had equal and lower CFU/g values compared to the other 3 samples. The film packed samples had a positive effect on both pH and colour value of the food. According to the results, it is concluded that packaging minced chicken meat with wheat gluten film not only did not negatively affect the colour of the samples since there was no discoloration during storage time, but in some cases, it positively contributed to it by imparting a red hue to the packaged product. This is probably due to the presence of essential oils. Regarding the volatile profile of the samples, as expected, the samples packed with essential oil-reinforced film had a richer aroma profile. Several compounds which are primarily derived from essential oils were identified in the WGF+2% SPR and WGF+2% CL samples. More compounds began to be identified over the days as they gradually migrated from the film to the food, and for those detected from day 2 of preservation there was an increase in concentration (ppb) in general. Many of these compounds have antimicrobial, antioxidant and antifungal properties contributing to the antimicrobial activity of the membranes.
Nowadays, and especially after the Covid-19 period, consumers are looking for high quality, safe products with as few preservatives and additives as possible. Furthermore, due to modern lifestyle and public awareness of environmental protection and the transition to a green economy, food is geared towards having an extended shelf life and being packaged with more environmentally friendly materials. All this is leading the food industry to research and develop alternative forms of preservation and packaging. One promising solution may be the packaging of edible and/or biodegradable films and coatings, especially if these are enhanced with antimicrobial agents to increase their efficiency. The aim of the present research study is to incorporate natural antimicrobial and antioxidant agents into biodegradable coating films for use as food packaging materials. Specifically, wheat gluten was used as a base for these films, while 2 essential oils, spearmint essential oil (Mentha spicata L.) and clove essential oil (Syzygium aromaticum L.), were used as antimicrobial/antioxidant agents. The essential oils were selected in order to evaluate their effectiveness both in coating film technology and their activity in foodstuffs. The food studied was minced chicken meat. More specifically, wheat gluten membranes were prepared, both untreated and enhanced with spearmint essential oil at 2% v/v and clove essential oil at 2% v/v. The membranes were prepared by the liquid infusion method and used in the sample packaging. Thus, there were 4 different samples: sample without membrane packaging (Control), sample packaged with wheat gluten film (WGF), sample packaged with wheat gluten film enhanced with essential oil of spearmint (WGF+2% SPR) and sample packaged with wheat gluten film enhanced with clove essential oil (WGF+2% CL). Two identical circular-shaped membranes were used for each sample, placing one on the top and one on the bottom of the food. After packaging, the sample was placed in a refrigerator under aerobic conditions and a time-dependent microbiological and physicochemical study was followed. Initially, some analyses were performed on the prepared films. The analyses carried out involved the determination of thickness, antioxidant activity, objective colour measurement, study of mechanical properties and obtaining FTIR spectra to clarify the chemical structure of the membranes. Subsequently, microbiological and physicochemical analyses were performed on the packaged food products at 2 days intervals (0,2,4,6,8). These included microbiological analysis for 6 allogenic microorganisms (T.V.C., yeast and molds, Pseudomonas spp., B.Thermosphacta, Enterobacteriaceae, L.A.B.), determination of pH, objective colour measurement and determination of volatile compounds in the food. From the study of the mechanical properties of the membranes, both the addition of spearmint essential oil (SPR) and clove oil (CL) resulted in the membranes becoming more elastic and flexible, exhibiting better mechanical properties compared to the control film (WGF). In particular, the % elongation at break increased significantly in the WGF+2% CL membrane compared to the WGF. The essential oil reinforced membranes were more flexible, showing lower Young's modulus values. In contrast, the addition of essential oils seems to negatively affect the strength of the membranes as a decrease in the tensile strength was observed. As far as the thickness is concerned, the clove essential oil reinforced membrane (WGF+2%CL) shows a statistically significant increase compared to the other 2. Regarding the color of the membranes, it was observed that wheat gluten membranes had obviously lower values of the L* parameter giving a darker color, the a* parameter was in similar values for all 3 species not changing substantially the hue in the context of redness, while for the b* parameter the WGF membranes ranged in higher values giving a more yellow hue. Regarding the microbial profile of the samples, it appeared that the gluten wheat film packaging offered antimicrobial capacity which acted positively on the packaged minced chicken meat. The highest antimicrobial activity was recorded by WGF+2% CL film on most microorganisms, followed by WGF+2% SPR film and finally the untreated WGF film. All films showed inhibition in the growth of microorganisms compared to the control sample for all the microorganisms studied except for the L.A.B. where the opposite effect was noted. In this case, control sample had equal and lower CFU/g values compared to the other 3 samples. The film packed samples had a positive effect on both pH and colour value of the food. According to the results, it is concluded that packaging minced chicken meat with wheat gluten film not only did not negatively affect the colour of the samples since there was no discoloration during storage time, but in some cases, it positively contributed to it by imparting a red hue to the packaged product. This is probably due to the presence of essential oils. Regarding the volatile profile of the samples, as expected, the samples packed with essential oil-reinforced film had a richer aroma profile. Several compounds which are primarily derived from essential oils were identified in the WGF+2% SPR and WGF+2% CL samples. More compounds began to be identified over the days as they gradually migrated from the film to the food, and for those detected from day 2 of preservation there was an increase in concentration (ppb) in general. Many of these compounds have antimicrobial, antioxidant and antifungal properties contributing to the antimicrobial activity of the membranes.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Συσκευασία, Χημεία τροφίμων, Κιμάς κοτόπουλο, Αιθέρια έλαια
Θεματική κατηγορία
Χημεία και ανάλυση τροφίμων
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Μπαδέκα, Αναστασία
Εξεταστική επιτροπή
Παπαγεωργίου, Γεώργιος
Σκάλκος, Δημήτριος
Σκάλκος, Δημήτριος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Η παρούσα μεταπτυχιακή ερευνητική διατριβή υλοποιήθηκε στα πλαίσια του χρηματοδοτούμενου ερευνητικού προγράμματος «Ανάπτυξη ερευνητικών υποδομών για τον σχεδιασμό, την παραγωγή και την ανάδειξη των χαρακτηριστικών ποιότητας και ασφάλειας αγροδιατροφικών και βιολειτουργικών προϊόντων» (ΕΥ-ΑΓΡΟΔΙΑΤΡΟΦΗ), Κωδικός Έργου 82864.
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
126 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States