Filmes e revestimentos edíveis para aplicação em fruta

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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

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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

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São produzidos anualmente 250 milhões de toneladas de plásticos não

biodegradáveis/não compostáveis!!

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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

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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

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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)

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• 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

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• O revestimento actua como barreira semi-permeável a gases:

→ Retenção de CO

2

e vapor de água

→ Permeação reduzida de O

2

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

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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

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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

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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.

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Controlo

Revestimento de alginato (Uminho)

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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

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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 Per da d e p es o (% ) tempo (dias) Água quente

Morango não revestido Agar Gracilária

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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)

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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;

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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;

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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 50 60 70 80 90 100 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%

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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 P erd a d e p es o (% ) Dias Perda de peso 20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 6 7 BI Dias Efeito do pH

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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.

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SusFoFlex

Temperature monitoring Volatile organic acids

•

Coordenador: Geza Toth,

University of Oulu, Finland;

•

Webpage:

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SeaBioPlas

Seaweeds from Sustainable Aquaculture as Feedstock for Biodegradable Bioplastics

•

Coordenador: Julie Maguire

Daithi O’Murchu Marine Research Station Ltd Ireland

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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