Riassunto analitico
La crescente richiesta di prodotti naturali sul mercato globale ha sviluppato l'interesse degli ricercatori di produrre confezioni che migliorano la qualità, sicurezza alimentare e questioni ambientali. Di conseguenza, per sostituire il non-biodegradabile la base e sviluppare nuovi materiali biodegradabili, una varietà di biopolimeri sono stati studiati. Rivestimento commestibile è uno strato di materiale formato su un prodotto alimentare, mentre la pellicola commestibile è uno strato che può essere utilizzato su o tra componenti alimentari. Per ottenere film commestibili e rivestimenti, polisaccaridi frequentemente utilizzati erano cellulosa e suoi derivati, chitosano, essudati (gomma arabica), estratti di alghe (alginato e carragenina), le sementi (gomma di guar), microbica gum fermentazione (xanthan e gellano) e pectina. L'uso di film commestibili e rivestimento nell'imballaggio alimentare per aumentare la durata di conservazione dei prodotti deperibili sono condizionate da varie caratteristiche come proprietà meccaniche e ottiche, effetto barriera, disponibilità, accettabilità sensoriale, resistenza all'acqua e costo. Queste caratteristiche sono influenzati da parametri come materiale utilizzato come matrice strutturale, condizione eseguita per i film, il tipo e la concentrazione degli additivi. Lo scopo di questo dottorato di ricerca è stato quello di studiare la possibilità di ottenere da pectina un innovativo packaging alimentare in grado di migliorare la shelf-life, la convenienza e la sostenibilità del prodotto alimentare. In questo progetto è stata studiata la possibilità di produrre diversi tipi di film edibili con diverse sensibilità all’acqua e proprietà meccaniche. Questi tipi di film sono stati utilizzati come matrici per incapsulare o di incorporare nel film diverse sostanze antimicrobiche. Sono state studiate varie tipiologie di soluzioni filmogene, l'attività di alcuni agenti plastificanti naturali e l'attività antimicrobica di alcune sostanze naturali. Questo progetto si preoccupa della redazione degli i risultati ottenuti: - La capacità di formare solution filmogena di diversi tipi di pectina, scelto tra pectine a basso e alto metossile; - L'influenza di vari plastificanti sulle proprietà meccaniche e la sensibilità all'acqua dei film ottenuti; - L'attività antimicrobica contro microrganismi selezionati di diverse sostanze naturali come: a) oli essenziali; b) acidi organici; c) La pappa reale e propoli; d) lauroil arginato (LAE); e) diversi enzimi. I risultati ottenuti hanno dimostrato che è possibile produrre materiali di imballaggio da composti naturali estratti (pectina). Evidentemente, le prestazioni dei materiali ottenuti da pectina sono talvolta non adatti a tutte le possibili applicazioni di imballaggio alimentare. Sono necessarie ulteriori indagini per migliorare queste performance, con l'aggiunta di molecole specifiche, come ad esempio i plastificanti. In questo lavoro è stato dimostrato che la giusta combinazione di tipi di pectina LM (HM), la loro concentrazione nella soluzione filmogena, l'uso del plastificante si possono produre film edibili con differenti proprietà meccaniche e sensibilità all'acqua. I film realizzati in laboratorio hanno dimostrato di essere anche in grado di portante un numero discreto di sostanza antimicrobica. Anche se il funzionamento sicuro oli essenziali (EO), è importante studiare l'attività antimicrobica di altre sostanze naturali, a causa dell'impatto sensoriale di EO non è apprezzata dai consumatori. Le fasi successive e finali di questo lavoro riguarderanno la possibilità di aumentare il possibile impiego di film a base di pectina, per la produzione di film di pectin con alta solubilita all’acqua, per applicazioni alimentari e non alimentari, i.e. cialde edibile. Inoltre, una possibile produzione industriale di tale materiale deve essere studiato, con l'indicazione del campo di applicazione possibile.
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Abstract
The increasing request of natural products on the global market developed the interest of the researcher to produce packages that improve the quality, food safety and environmental issues. Consequently, to substitute the non-biodegradable based and to develop new biodegradable materials, a variety of biopolymers have been investigated.
Edible coating is a layer of material formed on a food product, while the edible film is a performed layer, which can be used on or between food components. To obtain edible films and coating, frequently utilized polysaccharides were cellulose and its derivatives, chitosan, exudates (arabic gum), seaweed extracts (alginate and carrageenan), seed (guar gum), microbial fermentation gum (xanthan and gellan gum) and pectin. The use of edible films and coating in food packaging to increase the shelf life of the perishable products conditioned by various features such as mechanical and optical properties, barrier effect, availability, sensorial acceptability, resistance to water and cost. These features are affected by parameters such as material used as a structural matrix, condition to performed for the films and the type and concentration of additives.
The purpose of this Ph.D. thesis project was to investigate the possibility to obtain from pectin an innovative food packaging able to improve the shelf-life, the convenience and the sustainability of the food product. In this project was studied the possibility to produce different types of edible films with different water sensitivity and mechanical properties. These types of films were used like matrices to encapsulate or to incorporate in the film forming solution different antimicrobial substances. Were investigated different types of film forming solution, the activity of some natural plasticizer agents and the antimicrobial activity of some natural substances. This project concern to drafting all the obtained results:
- an evaluation of the film forming capability of different types of pectin, selected among Low Methoxyl, High Methoxyl and Amidate pectin;
- the influence of various plasticizers on the mechanical properties and the water sensitivity of the obtained pectin films;
- the antimicrobial activity against selected microorganisms of some natural substance as:
a) essential oils; b) organic acids; c) Royal jelly and Propolis; d) ethyl lauroyl arginate (LAE); e) different enzymes.
The obtained results showed that it was possible to produce packaging materials from natural compounds extracted (pectin). Evidently, the performances of materials obtained from pectin are sometimes not adapted to all the possible food packaging application. It is necessary ulterior investigations to improve these performances, by adding specific molecules, such as the plasticizers. In this work it has been shown that the right combination of pectin types (LM or HM), their concentration in the film forming solution and the use of the most suitable additive lead to the production of films with different mechanical properties and water sensitivity.
The films realized in laboratory demonstrated to be also capable to carrier a discrete number of antimicrobial substance, essential oils as well as organic acids and other substances, like Propolis, Royal jelly, organic acids, and enzymes. Even if the safe performance of essential oils (EO), it is important to investigate the antimicrobial activity of other natural substances, because of the sensorial impact of EO is not appreciated by the consumers.
The next and final steps of this work will concern the possibility to increase the possible use of pectin-based films, for the production of high soluble pectin-based films for food and not food applications, i.e. highly soluble pods. Moreover, a possible industrial production of such material must be investigated, with the indication of the possible application field.
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