Пищевые отходы — это глобальная проблема, решение которой требует безотлагательных действий. Помимо продуктов питания, которые производятся, но не потребляются, в этом процессе тратятся и другие ценные ресурсы, такие как вода, почва, удобрения и средства защиты растений. Напрямую это относится и к помидорам, широко выращиваемому и потребляемому полезному овощу.
Потери и отходы продовольствия могут происходить на каждом этапе пищевой цепи, от первичного производства до домохозяйств. Однако в последнем случае это особенно актуально. Например, в 2022 году из 54,6 миллионов тонн предполагаемых пищевых отходов в Европейском союзе более 30 миллионов тонн были выброшены в домохозяйствах.
Среди всех пищевых продуктов фрукты и овощи являются скоропортящимися и быстро портятся как на предуборочном, так и на послеуборочном этапах, составляя почти половину (45%) всех потерь и отходов продовольствия. Учитывая, что спрос на сельскохозяйственную продукцию, как ожидается, будет продолжать расти с ростом населения мира, существует острая необходимость в сокращении их отходов.
Фактически, плесени считаются основной причиной отходов фруктов и овощей после сбора урожая. Кроме того, некоторые из них являются производителями токсинов (микотоксинов), которые могут представлять риск для здоровья человека из-за широкого спектра неблагоприятных эффектов, вызываемых этими соединениями.
Наиболее распространенным путем заражения патогенной плесенью являются естественные отверстия или щели, которые существуют в плодах. У некоторых плодов плодоножка может оставаться очень мясистой и открытой, легко доступной для плесени, после того как плод отделяется от ветки дерева или куста.
Это касается томатов, у которых большинство грибных инфекций возникает после сбора урожая через плодоножку. Некоторые соответствующие роды грибов во фруктах и овощах - это Penicillium spp., Cladosporium spp. и Botrytis spp. У томатов послеуборочная гниль, вызванная такими микроорганизмами, как Rhizopus stolonifer, Alternaria alternata и Botrytis cinerea во время послеуборочной обработки, распределения и на уровне домохозяйств, является серьезной проблемой во всем мире.
Фитопатогенный гриб Botrytis cinerea (серая гниль) вызывает серьезные заболевания как до, так и после сбора урожая у многих экономически важных культур. B. cinerea заражает томаты через повреждения, возникающие при сборе урожая, или путем прямого проникновения. Воздействие гриба более заметно в благоприятных условиях роста, таких как низкие температуры и высокая относительная влажность, что соответствует типичным условиям хранения томатов после сбора урожая.
Чтобы предотвратить порчу изучаются различные подходы с акцентом на активные упаковочные материалы, которые включают соединения, способные продлевать срок годности пищевых продуктов путем взаимодействия с самими пищевыми продуктами или окружающей атмосферой.
Среди активных соединений, входящих в состав материала, натуральные антимикробные вещества, такие как эфирные масла (ЭМ) и растительные экстракты, являются двумя из наиболее используемых благодаря их низкой стоимости, биологическому происхождению и биоразлагаемости.
Большинство ЭМ общепризнаны безопасными и широко используются в качестве пищевых ароматизаторов . Они состоят из нескольких летучих органических соединений, которые могут проявлять антимикробные или антиоксидантные свойства, что делает их идеальными кандидатами для использования различными способами для продления срока годности пищевых продуктов. Среди всех изученных ЭМ было показано, что корица и орегано обладают значительным антимикробным действием, особенно против плесени.
Например, в одном исследовании протестировали противогрибную активность различных эфирных масел (коры корицы, орегано и гвоздики) и их основных компонентов (циннамальдегида, карвакрола и эвгенола), причём эфирное масло корицы оказалось наиболее активным средством против исследованных штаммов Aspergillus flavus и Penicillium roqueforti.
Тем не менее, ЭМ имеют существенные ограничения, которые ставят под угрозу их использование в упаковках для пищевых продуктов, включая высокую летучесть, плохую растворимость в воде и потенциальные сенсорные изменения при высоких концентрациях.
Для преодоления этих недостатков разработаны методы инкапсуляции. Например, модифицированные крахмалы в последнее время изучаются в качестве стабилизаторов и носителей в эмульсиях на основе ЭМ, что позволяет их включать в водные матрицы и эффективно диспергировать ЭМ в виде мелких капель внутри эмульсии. Кроме того, при применении в качестве покрытий сеть крахмальной матрицы увеличивает удержание капель ЭМ из-за физических и химических взаимодействий, замедляя их улетучивание и обеспечивая устойчивый противогрибной эффект с течением времени посредством постепенного высвобождения.
В данном исследовании, проведенном под руководством Арагонского института инженерных исследований Университета Сарагосы, были разработаны две различные активные бумаги, содержащие смесь эфирных масел, для предотвращения порчи томатов на бытовом уровне.
Для достижения длительного высвобождения противогрибных летучих соединений из ЭМ проверены различные эмульсии на основе крахмала и включены в бумагу с использованием метода покрытия. Кроме того, используемая смесь ЭМ оптимизирована с помощью подхода к дизайну смеси, чтобы минимизировать количество активного вещества, необходимого для противогрибного эффекта, и, следовательно, влияния на сенсорные свойства пищевого продукта.
Проще говоря, смесь эфирных масел, состоящая из 33,3% масел орегано и 66,7% масел листьев корицы, была оптимизирована с помощью дизайна смеси и эмульгирована с катионными крахмалами. Смесь испытывали в концентрациях 6–8% - с катионными крахмалами HI-CAT или EVO (82 или 84% соответственно).
Эффективность активных бумаг с эмульсионным покрытием оценивалась с помощью тестов на противогрибную активность в питательных средах против B. cinerea на томатах Иберико путем оценки общего роста грибков, гниения плодов и качества плодов в течение срока годности. Кроме того, учитывая влияние эфирных масел на органолептические свойства пищевых продуктов, потребительское восприятие также оценивалось посредством сенсорного анализа томатов, находящихся на хранении, с целью найти баланс между эффективностью противомикробных препаратов, качеством плодов и удовлетворенностью потребителей.
В ходе испытаний, проведенных со свежими томатами, активная бумага улучшила внешний вид плодов и значительно снизила рост плесени, сохранив при этом общие сенсорные качества. Это говорит о том, что такие материалы способны продлить срок годности томатов и, таким образом, представляют практический интерес для коммерциализации.
Источник: Foods 2025, doi.org/10.3390/foods14162774