JESTIVA PAKIRANJA HRANE S FUNKCIONALNIM DODACIMA - … · vitalnost i metabolička aktivnost...

JESTIVA PAKIRANJA

HRANE S

FUNKCIONALNIM

DODACIMAMia Kurek, mkurek@pbf.hr

Laboratorij za pakiranje hrane, PBF

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

AMBALAŽA je više od spremnika za hranu!

Većina ambalažnih materijala se ne zbrinjava na

optimalan način već završava nezbrinuto u prirodi

Može biti izvorom migranata u hranu, npr. bisfenol A

Međutim

4

Ugljikohidrati

(celuloza, škrob, kolagen, alginat, kitozan, karagenan, pektin)

Proteini

(zein, želatina, kazein, sirutka, gluten, ...)

Masti i voskovi

(šelak, karnauba, trigliceridi)

Antioksidansi,

antimikrobne tvari,

boje, enzimi,

probiotici, arome, ...

Plastifikatori,

emulzifikatori,

umrežavanje

Kako se priprema jestivi funkcionalni premaz?

TVARI ZA POBOLJŠANJE

KVALITETE, SIGURNOSTI I STABILNOSTI PROIZVODA

TVARI ZA POBOLJŠANJE

ILI MODIFIKACIJU

FIZIKALNO KEMIJSKIH

SVOJSTAVA POLIMERA

POLIMER

Dobra jestiva svojstva Topljivost u vodenom ili uljnom mediju

Dobra fleksibilna svojstva

Prianjanje na površinu hraneOdgovarajuća propusnost na plinove

Prihvatljiva boja, okus, tekstura i aroma

FILM PREMAZVS.

DEBLJINA 25-50 µm nm - µm

PRIMJENAKao omot za hranu ili za izradu

jestivih vrećica i posudica

Kao premaz na vanjskoj strani

proizvoda

APLICIRANJE

Samostojeći film koji se može

staviti na namirnicu ili koristiti

kao međusloj u

dvokomponentnim sustavima

Potapanje, sprejanje, četkanje

OSTALOMogu se kombinirati više tipova

u složeni višeslojni film

Višekomponentni sustavi

NEDOSTACI JESTIVE AMBALAŽE

Potreba za dodatnom ambalažom

Loša mehanička svojstva

Povećani trošak proizvodnje

Što predstavlja JESTIVI FILM ili PREMAZ?

Jestivi premaz pruža više funkcija od običnog

pakiranja

Svojstva

„interaktivna”

DJELUJE na

namirnicu i/ili

okolinu

Aktivno pakiranje

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)

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

Bioaktivne tvari u jestivim filmovima i

premazima

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

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

Pozicioniranje i otpuštanje bioaktivnih tvari iz

premaza

Kako ugraditi bioaktivnu tvar u jestivu ambalažu?

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

Ugradnja unutar polimernog matriksa u obliku

nanopunila - primjeri

Metoda Aktivna tvar Funkcionalnost Jestivi polimer Hrana Literatura

Nano-emulzija

Karvakrol Antimikrobna Kitozan Krastavci Tastan i sur., 2017

Origano Antimikrobna Vlakna mandarina SirArtiga Artigas i sur.,

2018

Ulje limunske

trave

Antimikrobna

AntioksidansKitozan Grožđe Oh i sur., 2017

Ulje klinčića i

origanaAntimikrobna Metilceluloza Narezani kruh Otoni i sur., 2014

Anorganski

nanokompoziti

Montmorilonit Antimikrobna Whitemouth croaker

Papaja, kruška

(svježe

narezano voće)

Cortez-Vega i sur.,

2014

TiO2 AntimikrobnaCeluloza, izolat

proteina sirutkeJanjetina Sani i sur., 2017

Nano – ZnO2 AntimikrobnaKarboksimetil

celulozaOguljeni šipak

Kousheh Saba i ur.,

2017

Srebrni ioniZadržavanje

hlapivih tvari

Karboksimetil

celuloza/ guar gumaCitrusi Shah i sur., 2016

Nanokompoziti

Zataria

multifloraAntioksidans Kitozan Krastavci

Mohammadi i sur.,

2016

Mikrokapsule

bakra

Očuvanje vlage i

tekstureKitozan Svježe jagode Eshghi i sur., 2014

Zambrano-Zaragoza i sur., 2018

JESTIVI FILM …

… S ANTIOKSIDANSIMA

… S ANTIMIKROBNIM SVOJSTVIMA

… S PROBIOTIČKIM BAKTERIJAMA

… S DIJETALNIM VLAKNIMA

Primjeri

… S VITAMINIMA

… S DODACIMA ZA SMANJENJE APSORPCIJE MASTI U PRŽENOJ HRANI

… S ANTIOKSIDANSIMA

U prisutnosti kisika hrana OKSIDIRA

Primjena antioksidansa u prehrambenoj industriji često je

limitirana slabom topljivošću hidrofobnih komponenti

Rješenje? : ugradnja u jestive filmove

Gubitak vitamina i drugih nutrijenata

Promjene senzorskih svojstava proizvoda

Opasno za konzumaciju

Kraći

rok

valjanosti

Primjer:

Tokoferoli(vitmain E)

Karotenoidi (β-karoten i likopen)

Fenoli (fenolnekiseline i

flavonoidi)

Askorbinska

kiselina

(vitamin C)

Alginat/

pektin

Pojačana antioksidativna aktivnost u usporedbi s etanolom

Komina voća

Ekstrakt s

aktivnim tvarima

Ekstrakcija

KITOZAN

pH osjetljiv film

Antioksidativni film

Indikatori

mikrobnog

kvarenja

… S ANTIOKSIDANSIMA

Funkcionalnost

Sprečava

oksidaciju

vitamina, masti

… 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

Vitamin Jestivi film Funkcija Aplikacija Literatura

Askorbinska i

limunska kiselinaMetilceluloza

Povećana

propusnost na O2 i

smanjena aktivnost

polifenol oksidaze

Gljive i cvjetača Ayranci i Tunc,

2003

Askorbinska

kiselina

Koncentrat

proteina sirutke

Kontrolira

posmeđivanje

Svježe narezani

krumpir i jabuke

Perez-Gago i sur.,

2006

α-tokoferol Kitozan

Smanjuje gubitak

na masi i produžuje

valjanost

Jagode i maline Han i sur., 2004

α-tokoferol

i kalcijKsantan guma Poboljšana boja Baby mrkva Mei i sur., 2002

Primjeri:

… 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

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

… 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

… S ANTIMIKROBNIM SVOJSTVIMA

… 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

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

NEZAOIBALZNO! Mikroenkapsulacija najistraživaniji

pristup

Jestivi film Probiotik Hrana VitalnostInhibicija rasta

drugih bakterijaLiteratura

Alginat + gelan B. lactis Bb-12

Svježe

narezane

jabuke i papaja

> 6 log CFU/g , 10

dana pri 2°Cx Tapia i sur., 2007

Kazeinat L. sakeiSvježa

govedina

> 6 log CFU/cm2,

21 dan pri 4°CL. monocytogenes Gialamas i sur., 2010

Alginat C. maltaromaticum Dimljeni losos> 7 log CFU/cm2,

28 dana pri 4°Cx

Concha-Meyer i sur.,

2011

Alginat

Alginat + konc.

proteina sirutke

L. rhamnosus Kruh> 106 log CFU/g, 7

dana pri 20°Cx Soukoulis i sur., 2014

Želatina L. acidophilus

B. bifidumOslić

> 8 log CFU/g, 6

dana pri 2°Cx

López de Lacey i sur.,

2012

Primjeri primjene jestivih filmova u znanstvenim studijama provedenim na hrani

Guimar i sur., 2018

NE-MLIJEČNI IZVOR

PROBIOTIKA

JESTIVI

PREMAZ

Alginat

Inulin / oligofruktoza

Lactobacillus

rhamnosus

REZULTATI NOVI FUNKCIONALNI PROIZVOD

Dobra održivost živućih bakterija (>6 log CFU/g)

Antimikrobna aktivnost (Listeria innocua)

Dobra senzorska svojstva

Preživljavanje probiotičkih bakterija

zbog prisutstvavlakana

… S PROBIOTIČKIM BAKTERIJAMA

Filmovi s (a, c) ili bez (b, d)

L. paracasei i K.marxianus

K. marxianus

7.1x105 CFU/cm2

L. paracasei

1.65x107 CFU/cm2

Jestivi, prozirni film, bez

promjena u debljini, boji i mehaničkim svojstvima

Nedefinirani

proizvodNE-MLIJEČNI IZVOR

PROBIOTIKA

Kefiran

Lactobacillus paracasei CIDCA

8339 i Kluyveromyces marxianus

CIDCA 8154

JESTIVI

PREMAZ

… S PROBIOTIČKIM BAKTERIJAMA

REZULTATI

… S DIJETALNIM VLAKNIMA

Vlakna iz jabuke

+ geraniol & vanilin

Vlakna iz jabuka /

Inulin

Jestivi premaz

(gelan)Jestivi premaz

(gelan)

REZULTATI

12 dana pri 51°C

Poboljšana vizualna svojstva ,

senzorska svojstva, produžen

rok valjanosti za 4 dana

Poboljšana boja i tvrdoća = pozitivni

učinak na senzorska svojstva

Dijetalna vlakna održala

antoksidacijsku aktivnost u jabukama

… S DODACIMA ZA SMANJENJE APSORPCIJE

MASTI U PRŽENOJ HRANI

Istovremeno inhibicija stvaranja akrilamida i apsorbirane masti u prženoj hrani

HranaHrana s premazom

Premaz

(otopina)Sprejanj

e

Poboljšana senzorska

svojstva

Smanjen udio masti

Bogatiji nutritivni profil

REZULTATI

JESTIVI FILMOVI IZ OSTATAKA VALORIZACIJA

Ostaci nakon guljenja voća/povrća obrada osnovni

polimer jestivi film valorizacija otpada

Jestivi film od povrća

Origami Wraps napravljeni od manga, paprike i

drugog voća i povrća

Jestivi film od manga

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

Hvala na pažnji !