Essbarer Biofilm auf Basis von Granatapfelschalenextrakt verlängert die Haltbarkeit von Erdbeeren
Bei Früchten, die mit dem von Forschern der Universität São Paulo entwickelten Material beschichtet waren, war der Gewichtsverlust während der Lagerung um 11 % geringer und es dauerte länger, bis sie von Pilzen befallen wurden.
Verfahren zur Beschichtung von Erdbeeren mit Biofilm
Mirella Romanelli Vicente Bertolo
Ein essbarer Biofilm, der aus Landwirtschafts- und Fischereiabfällen gewonnen und von Forschern des Chemieinstituts São Carlos der Universität São Paulo (IQSC-USP) in Brasilien entwickelt wurde, ermöglicht eine Verlängerung der Haltbarkeit von Erdbeeren(Fragaria x ananassa Duch.).
In Labortests stellten die Forscher fest, dass die mit der Folie überzogenen Früchte bei einer 12-tägigen Kühllagerung 11 % an Gewicht verloren und es 6 bis 8 Tage dauerte, bis sie mit Pilzen kontaminiert waren, verglichen mit 4 Tagen bei nicht mit dem Material überzogenen Früchten.
Die Ergebnisse der Arbeit, die mit Unterstützung der FAPESP und in Zusammenarbeit mit Forschern von EMBRAPA Instrumentation und der Bundesuniversität São Carlos (UFSCar) durchgeführt wurde, wurden in einem Artikel in der Zeitschrift Food Chemistry veröffentlicht.
"Durch das Auftragen der Beschichtung konnte die Haltbarkeit von Erdbeeren im Kühlschrank verdoppelt und das Austrocknen der Früchte verzögert werden, wobei der Geschmack, die Textur und die flüchtigen Verbindungen, die den Früchten ihr charakteristisches Aroma verleihen, erhalten blieben", erklärte Mirella Romanelli Vicente Bertolo, Erstautorin der Studie und Postdoktorandin bei EMBRAPA Instrumentation - einer der dezentralen Einheiten der brasilianischen Agrarforschungsgesellschaft (EMBRAPA) - gegenüber Agência FAPESP.
Die Arbeit begann während Bertolos Doktoratsstudium am IQSC-USP unter der Leitung von Professor Stanislau Bogusz Junior.
Während ihrer Forschung entwickelten sie eine Technik, mit der sie 84,2 % mehr Antioxidantien - Substanzen mit konservierenden Eigenschaften - aus der Schale des Granatapfels(Punica granatum L.) extrahieren konnten, indem sie natürliche, tief eutektische Lösungsmittel (NADES) verwendeten.
"Je nach Sorte bestehen mehr als 40 % des Granatapfels aus Schale, die verschwendet wird. Unsere Idee war es, aus diesem Abfall Extrakte zu gewinnen, die reich an phenolischen Verbindungen mit antioxidativer und antimikrobieller Wirkung sind", erklärt Bogusz.
Nach der erfolgreichen Entwicklung der Extraktionsmethode beschlossen die Forscher, die Hypothese zu testen, die Antioxidantien des Granatapfels in Beschichtungen auf der Basis von Gelatine und Chitosan - einem Polymer (natürliches Polysaccharid), das in den Skeletten von Krustentieren wie Garnelen vorkommt - einzubringen, um einen Schutzfilm für Früchte zu entwickeln.
"Wir haben uns für die Verwendung von Chitosan entschieden, das durch ein Verfahren zur Deacetylierung des Chitins dieser Weichtiere aus den Glia[inneren Schalen] des Tintenfisches gewonnen wird, da es nicht das Problem der Allergenität aufweist wie das aus Garnelen gewonnene. Und wir haben dieses Material mit einem anderen Polymer, in diesem Fall Gelatine, kombiniert, um seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern", erklärt Bogusz.
Hochverderbliche Früchte
Die Erdbeere wurde als Modellsystem ausgewählt, um die Wirksamkeit des Biofilms zu testen, da sie in brasilianischen Supermärkten aufgrund ihrer Verderblichkeit und kurzen Haltbarkeit von weniger als sieben Tagen unter Kühlung zu den Produkten mit den höchsten Verlustraten gehört.
"Die Erdbeere ist eine Frucht mit einer sehr hohen Atmungsaktivität und einem sehr niedrigen pH-Wert[Säuregehalt]. Sie ist daher sehr anfällig für mikrobiellen Befall. Außerdem ist sie sehr feucht und die Früchte sind klein. Daher stellten wir die Hypothese auf, dass das von uns entwickelte Material, wenn es funktioniert, auch bei jeder anderen Frucht wirksam sein könnte", sagt Bogusz.
Um diese Hypothese zu testen, überzogen die Forscher Erdbeeren durch Eintauchen mit dem essbaren Film und bewerteten die Auswirkungen des Materials auf das physikochemische, mikrobiologische und flüchtige Profil sowie die sensorischen Eigenschaften der Früchte während einer 12-tägigen Kühllagerung.
Die Ergebnisse zeigen, dass das Material einen Film auf der Fruchtoberfläche bildet, der als Barriere für den Durchgang von Mikroorganismen, den Feuchtigkeitsverlust und den Gasaustausch wirkt und die Atmung der Erdbeere verändert. Auf diese Weise verlangsamt die Beschichtung den Stoffwechsel der Frucht während der Nacherntezeit, wodurch sich die Haltbarkeit verlängert und die Farbe, die Festigkeit und die bioaktiven Bestandteile der Frucht erhalten bleiben.
"Wir haben festgestellt, dass die Folie es ermöglicht, die Textur zu erhalten, die Kontamination durch Mikroorganismen zu verzögern und den Verlust an Fruchtmasse zu verringern, der beim Schrumpeln der Erdbeere beobachtet wird. Das passiert sehr oft bei unbeschichteten Früchten, weil sie leicht Wasser verlieren und austrocknen", sagt Bertolo.
Dem Forscher zufolge konnte mit der Folie auch die Schwere der Pilzschäden verringert und das Flüchtigkeitsprofil der Früchte verbessert werden. "Das Material ermöglichte es, 40 % mehr der für das Aroma der Frucht verantwortlichen Verbindungen zu erhalten", so Bertolo.
Der Biofilm beeinträchtigte auch nicht die sensorischen Eigenschaften der Früchte, wie z. B. den Geschmack, wie sensorische Tests mit Chemiestudenten des IQSC-USP bestätigten.
"Die Ergebnisse der Tests zeigten, dass es keine Unterschiede im Geschmack, im Aroma oder in den visuellen Eigenschaften der mit dem Material beschichteten Erdbeeren im Vergleich zu den Erdbeeren ohne die Folie gab", sagt Bertolo.
Die Forscher haben die Formulierung zum Patent angemeldet und beabsichtigen, die Technologie an interessierte Unternehmen zu lizenzieren.
Wirtschaftliche Analysen zeigen, dass die Beschichtung schätzungsweise 0,15 BRL pro Frucht kosten könnte.
"Das ist ein Preis, den die Verbraucher bereit sein könnten, für Früchte mit längerer Haltbarkeit und höherem Verbrauch zu zahlen", schätzt Bertolo.
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