Съедобная биопленка, полученная из сельскохозяйственных и рыболовных отходов и разработанная исследователями из Института химии Сан-Карлоса при Университете Сан-Паулу (IQSC-USP) в Бразилии, позволяет значительно продлить срок хранения клубники.
В ходе лабораторных испытаний исследователи обнаружили, что за 12 дней хранения в холодильнике ягоды, покрытые пленкой, потеряли 11% веса, а для начала заражения грибками потребовалось от 6 до 8 дней, тогда как для ягод, не покрытых пленкой, потребовалось 4 дня.
Результаты работы, проведенной в сотрудничестве с исследователями из научно-исследовательской организацией EMBRAPA Instrumentation и Федерального университета Сан-Карлуса (UFSCar), опубликованы в журнале Food Chemistry.
«Благодаря нанесению покрытия удалось вдвое увеличить срок хранения клубники, хранящейся в холодильнике, и замедлить обезвоживание плодов, сохранив при этом вкус, текстуру и летучие соединения, которые придают этим ценным ягодам характерный аромат», - говорит Мирелла Романелли Висенте Бертоло, первый автор исследования и научный сотрудник EMBRAPA Instrumentation.
Работа началась во время докторской диссертации Бертоло в IQSC-USP под руководством профессора Станислава Богуша-младшего. В ходе своих исследований они разработали методику, которая позволила им извлечь на 84,2% больше антиоксидантов - веществ с консервирующими свойствами - из кожуры граната с использованием природных глубоких эвтектических растворителей (NADES).
«Более 40% граната, в зависимости от сорта, состоит из кожуры, которая выбрасывается. Наша идея заключалась в том, чтобы использовать эти отходы для получения экстрактов, богатых фенольными соединениями с антиоксидантной и антимикробной активностью», - говорит Богуш.
После успешной разработки метода экстракции исследователи решили проверить гипотезу о включении антиоксидантов, содержащихся в гранате, в покрытия на основе желатина и хитозана полимера (природного полисахарида), обнаруженного в скелетах ракообразных, с целью создания защитной пленки для фруктов.
«Мы решили использовать хитозан, извлеченный из глии (внутренних оболочек) кальмаров с помощью процесса деацетилирования хитина, обнаруженного в этом моллюске, поскольку он не вызывает аллергии, как хитозан, полученный из креветок. И мы объединили этот материал с другим полимером, в данном случае желатином, чтобы улучшить его механические свойства», - объясняет Богуш.
Клубника была выбрана в качестве модельной системы для проверки эффективности биопленки, поскольку это один из продуктов с самыми высокими показателями потерь в бразильских супермаркетах из-за его скоропортящихся свойств и короткого срока хранения - менее семи дней в холодильнике.
«Клубника - это плод с очень высокой дыхательной активностью и очень низким pH (кислотностью). Поэтому он очень восприимчив к микробным атакам. Он также очень влажный и небольшой. Исходя из этого, мы предположили, что если разработанный нами материал сработает, он будет эффективен и для любого другого фрукта», - говорит Богуш.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи покрыли клубнику съедобной пленкой методом погружения и оценили влияние материала на физико-химические, микробиологические и летучие характеристики, а также сенсорные характеристики ягод в течение 12 дней хранения в холодильнике.
Результаты показывают, что материал образует пленку на поверхности плодов, которая действует как барьер для проникновения микроорганизмов, потери влаги и газообмена, изменяя дыхание клубники. Таким образом, покрытие замедляет метаболизм плодов в послеуборочный период, тем самым увеличивая срок их хранения и сохраняя цвет, упругость и биоактивные соединения плодов.
«Мы обнаружили, что пленка позволяет сохранить текстуру, замедлить загрязнение микроорганизмами и сократить потерю массы плодов, которая наблюдается при сморщивании клубники. Это очень часто происходит с непокрытыми плодами, поскольку они легко теряют воду и обезвоживаются», - говорит Бертоло.
По словам исследователя, пленка также позволила снизить тяжесть грибного поражения и улучшить летучий профиль плодов. «Материал позволил сохранить на 40% больше соединений, отвечающих за аромат плодов», - отмечает Бертоло.
Биопленка не повлияла на сенсорные характеристики фруктов, такие как вкус, что подтвердили тесты сенсорного анализа, проведенные с участием студентов-химиков в IQSC-USP.
«Результаты испытаний показали, что не было выявлено никаких различий во вкусе, аромате или визуальных характеристиках клубники, покрытой пленкой, по сравнению с клубникой без пленки», - говорит Бертоло.
Исследователи подали заявку на патент на формулу и намерены лицензировать технологию заинтересованным компаниям. Экономический анализ показывает, что стоимость покрытия может составить приблизительно 0,15 бразильских реалов за ягоду. «Это цена, которую потребители, возможно, готовы заплатить за клубнику с более длительным сроком хранения», - считает Бертоло.
Источник: FAPESP. FAPESP - это общественный фонд, финансируемый налогоплательщиками штата Сан-Паулу, миссия которого заключается в поддержке исследовательских проектов в сфере высшего образования и научно-исследовательских институтов во всех областях знаний.
На фото - процесс покрытия клубники биопленкой. Автор: Мирелла Романелли Висенте Бертоло.
