filmes e revestimentos edíveis para aplicação em fruta · filmes edíveis e biodegradáveis...
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Filmes e revestimentos edíveis para aplicação em fruta
Cristina M.R. Rocha
Viana do Castelo | 12 Dezembro 2013
e-mail cmrocha@fe.up.pt
1. Motivação 2. Introdução 2.1. Materiais de embalagem 2.2. Revestimentos 3. Materiais e métodos 2.1. Materiais 2.2. Aplicação dos revestimentos 2.4. Caracterização de revestimentos 4. Casos de estudo 5. Outros projetos
Estrutura
São produzidos anualmente 250 milhões de toneladas de plásticos não biodegradáveis/não compostáveis!!
Motivação
Motivação
Filmes edíveis e
biodegradáveis Sustentabilidade
Criar alternativas aos polímeros
sintéticos e não biodegradáveis
derivados do petróleo
Questões importantes: •Processabilidade
•Functionalidade
•Sustentabilidade • Segurança alimentar
Inclui:
•Competição do uso não-alimentar de fontes de alimentação humana;
• Competição com recursos florestais, comsumo de água e erosão dos solos.
Fontes renováveis ou sub-produtos/desperdícios da agricultura e
industrias alimentares
Biopolímeros
Sintetizados a partir de biomonómeros
Poliácido láctico (PLA)
Outros poliésteres
Extraídos diretamente de biomassa
Polissacáridos Lípidos Proteínas
Celulose Amido
...
Galactomananos Alginatos
Carraginatos Pectinas, …
Quitosano
Polímeros produzidos por microrganismos
PHA
Celulose bacteriana
Proteínas
Xantano Curdulano Pululano
Ceras
Óleos Colagénio Gelatina
Proteínas do leite Glúten do trigo
Zeína de milho, …
Materiais de embalagem
Composição funcional Materiais Materiais formadores de filmes
Proteínas: colagénio, gelatina, caseína, proteínas de soro de queijo, zeínas de milho, gluten de trigo, proteína de soja, albumina de ovo, proteínas miofibrilares (ex. peixe), queratina, ... Polissacáridos: amido, amido modificado, celulose modificada (CMC, MC, HPC, HPMC), alginato, carragenato, pectina, pululano, quitosano, gelano, xantano Lípidos: ceras (cera de abelha, parafina, cera de carnaúba, cera de candelila, farelo de arroz), resinas (goma laca, terpeno), acetoglicéridos
Plastificantes Glicerol, propilenoglicol, sorbitol, água, sacarose, polietilenoglicol, ...
Aditivos funcionais Antioxidantes, antimicrobianos, nutrientes, aromas, corantes, nutraceuticos, farmaceuticos
Outros aditivos Emulsificantes (lecitina, Tweens, ...), emulsões lipídicas (ceras edíveis, ácidos gordos)
Materiais de embalagem
• Filmes e revestimentos edíveis são um tipo especial de materiais de embalagem: são edíveis!
• Revestimentos:
• São aplicados diretamente nos alimentos e passam a fazer parte deles.
Revestimentos edíveis
• Não podem provocar mudanças indesejáveis
(organoléticas, fisicas, químicas)
- Não se pretende substituir os materiais de embalagem tradicionais, mas sim: - fornecer um factor de stress adicional a ser aplicado para conservar o alimento
- ajudar a reduzir custo e quantidade de embalagem tradicional a usar
- reduzir perdas pós-colheita
• O revestimento actua como barreira semi-permeável a gases:
→ Retenção de CO2 e vapor de água
→ Permeação reduzida de O2
Redução da taxa de respiração
Prolongamento do tempo de maturação
Redução da perda de água
Redução (eventual) da carga microbiana
na superfície
FRUTOS & OUTROS VEGETAIS QUEIJO
Revestimentos edíveis
Biopolímeros
Extraídos diretamente de biomassa
Polissacáridos Lípidos Proteínas
Celulose Amido
...
Galactomananos Alginatos
Carraginatos Pectinas, …
Quitosano
Ceras
Óleos Colagénio Gelatina
Proteínas do leite Gluten do trigo
Zeína de milho, …
Revestimentos edíveis
Materiais e métodos
• Agar • Galactomananos • Proteína de soja • Proteínas de soro • Pectinas
• Glicerol • Ácido láctico • Sorbitol • …
• Tween 80 • Lecitina
Outros
• Ácido cítrico/ascórbico • Ácido ferúlico • Péptidos bioactivos • Micro/nano argilas • …
Materiais base Plastificantes
Surfatantes
Escolha do fruto: mesmo
tamanho e geometria;
mesmo tempo de maturação;
sem danos visíveis ou
crescimento microbiano
Preparação dos materiais
• Extracção; • Moagem; • Tratamento
químico; • Tratamento
térmico; • Limpeza; • Secagem; • …
Aplicação do revestimento
• Imersão
(concentração, temperatura, tempo de aplicação), aspersão, fluidização ...;
Caracterização do revestimento/alimento
• Perda de peso; • Firmeza; • Cor; • Taxa de respiração
(CO2 e O2) • Comportamento
térmico, de barreira a gases e com água;
• Sólidos solúveis; • Propriedades
nutricionais; • Contaminação
microbiana; • Acidez.
Materiais e métodos - revestimentos
a) b)
c) d)
Aparência de morangos após 7 dias de
armazenamento: a) sem revestimento; b) controlo (mergulhado em água); c) revestido com agar comercial; d) revestido com agar de Gracilaria
de IMTAS
Alguns exemplos de frutos revestidos
Tempo
(dias)
Sem
revestimento
Água Agar
comercial
Agar de
Gracilaria
L
0 31.33±0.430 29.04±0.200
2 31.04±0.500 30.73±0.390 31.19±0.430 31.98±0.230
5 30.04±0.250 30.25±0.280 30.82±0.200 32,05±0.400
7 31.64±0.170 30.91±0.250 31.43±0.220 31.30±0.270
Firmeza (N/g)
0 0.6220±0.141 - - -
2 0.4623±0.224 0.4289±0.153 0.5368±0.188 0.4133±0.0708
5 0.3258±0.157 0.4097±0.156 0.4924±0.163 0.4573±0.120
7 0.3145±0.229 0.2606±0.156 0.5299±0.196 0.4103±0.0789 0
5
10
15
20
25
30
35
0 2 4 6 8
Perd
a de
pes
o (%
)
tempo (dias)
Água quente
Morango não revestido
Agar Gracilária
Agar Comercial
Aparência de maçãs cortadas após 24h de armazenamento: a) sem revestimento; b) controlo (mergulhado em água); c) revestido com agar
comercial; d) revestido com agar de Gracilaria de IMTAS
a) b)
c) d)
Alguns resultados com frutos cortados
Revestimentos edíveis
• Os filmes e revestimentos provocam mudanças na atmosfera interna dos alimentos;
• Essas mudanças podem levar a concentrações de gases desadequadas, por exemplo, demasiado elevadas de dióxido de carbono ou demasiado baixas de oxigénio, permitindo alterações metabólicas e/ou fermentação anaeróbia;
• Em frutos cortados, estas mudanças são mais rápidas e intensas!
Revestimentos edíveis
É possível melhorar:
• Controlando a molhabilidade do revestimento (espessura do filme - > permeabilidade e resistência mecânica)
Sólido
θ
• Influenciando as permeabilidades ao vapor de água, CO2 e O2 • Prevendo a composição da atmosfera interna em alimentos que respiram
•Monitorizando o efeito dos filmes e revestimentos em parâmetros de qualidade dos alimentos
Optimizar a composição do
revestimento fruto a fruto!
- Antioxidantes;
- Tensioactivos;
- Antimicrobianos;
- Fibras; …
Comparação visual ao fim de 3 dias
Sem revestimento
Controlos:
Revestimentos:
SA CA FA
Goma de alfarroba / Dióspiro
SA – Ascorbato de sodio; CA – ascorbato de cálcio; FA – ácido ferúlico.
Controlos: ○ - não revestido
△ - solução 0.3% FA; □ - solução 3.0% CA
Revestimento:
▲- 0.80% LBG; 0.24% Glicerol; 0.3% FA
■ -0.80% LBG; 0.24% Glicerol; 1.0% CA
5060708090
100
0 1 2 3 4 5 6 7
BI
Dias
Índice de acastanhamento (BI)
32 %
0
5
10
15
0 1 2 3 4 5 6 7
a*
Dias
Parametro a* (vermelho)
46% 30%
Proteína de soja / Maçã
Controlos:
○ - não revestida
◊ - solução 0.4% FA (ácido ferúlico)
□ - solução 1.0% CA (ascorbato de cálcio)
Revestimentos:
♦ - 3.0% PS; 0.9% Glicerol; 0.4% FA pH 5.1
▲ - 3.0% PS; 0.9% Glicerol; 0.4% FA pH 7.0 20
30
40
50
0 1 2 3 4 5 6 7
BI
Dias
Índice de acastanhamento (BI)
MAÇÃ (Golden, Portugal)
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6 7
Perd
a de
pes
o (%
)
Dias
Perda de peso
20
30
40
50
0 1 2 3 4 5 6 7
BI
Dias
Efeito do pH
Há várias aplicações comerciais, usando gelatina, zeína de milho, colagénio, amido, derivados de celulose, açúcar e ceras.
Perspetivas futuras
Estas aplicações poderão ser alargadas com: - Outros materiais sustentáveis; - Funções bioactivas; - Novas tecnologias; - Funcionalidades „inteligentes“; - ...
O revestimento deverá ser estudado em função do tipo de fruto e dos mecanismos mais importantes de deterioração de cada tipo de fruto.
SusFoFlex
Temperature monitoring Volatile organic acids
• Coordenador: Geza Toth, University of Oulu, Finland;
• Webpage: http://www.susfoflex.com
SeaBioPlas
Seaweeds from Sustainable Aquaculture as Feedstock for Biodegradable Bioplastics
• Coordenador:
Julie Maguire
Daithi O’Murchu Marine
Research Station Ltd
Ireland
Extração de polissacáridos de algas
Extração tradicional com água
Demorada – aquecimento lento a partir da superfície
Consumo energético elevado Aquecimento não uniforme
1
2 2 3
Aquecimento rápido e uniforme Consumos energéticos mais baixos Rendimentos mais elevados
1. Extração assistida por microndas
2. Extração assistida por aquecimento Ohmico
3. Extração assistida por ultrassons
Extração com aquecimento não convencional
Agradecimentos
• Prof. Pilar Gonçalves
• Ana Margarida Sousa
• Hileia Souza
• Mª Manuela Alves
• Ana Teresa Brandão
•Joana Baldaia
• Luís Barbosa
• Prof. Beatriz Oliveira (FFUP)
• Prof. Cristina Matos (ISEP)
• Prof. Ana Ramos e Prof. Isabel Coelhoso (FCT/UNL)
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