Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
JESTIVA PAKIRANJA
HRANE S
FUNKCIONALNIM
DODACIMAMia Kurek, [email protected]
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 !