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I biopolimeri
I coating edibili possono essere sviluppati utilizzando polisaccaridi, proteine e/o sostanze lipidiche, applicati direttamente sugli alimenti per creare una barriera invisibile, inodore e insapore, in grado di prolungare la vita commerciale dei prodotti.
I polisaccaridi sono utilizzati come composti biopolimerici per creare film e coating al fine di ridurre l’uso dei pacchetti di plastica tradizionali [1].
I coating sviluppati con proteine si comportano bene con superfici idrofile, ma nella maggior parte dei casi presentano scarsa resistenza alla diffusione del vapore acqueo.
Questi rivestimenti sono eccellenti barriere all’anidride carbonica e all’ossigeno, ma non all’acqua e hanno anche scarse proprietà meccaniche [2].
I lipidi possono essere combinati con idrocolloidi, come proteine, amidi o cellulose e loro derivati, incorporando lipidi nell’idrocolloide soluzione filmogena (tecnica dell’emulsione) o depositando strati lipidici sulla superficie del film idrocolloidale preformato per ottenere un doppio strato.
I coating sviluppati sfruttano le proprietà di ogni componente del film per fornire proprietà sia di barriera che meccaniche.
L’efficienza di barriera all’acqua risultante dei film a doppio strato è spesso dello stesso ordine di grandezza di quello dei lipidi puri ed è molto superiore a quella dei film a base di emulsione.
Tuttavia, lo strato idrocolloidale è idrofilo, e tende ad assorbire l’acqua quando il film è a diretto contatto con una fase umido. Inoltre, aggiuntive fasi di lavorazione (fusione ed essiccazione) rendono i film a doppio strato difficili da usare nella produzione commerciale ad alta velocità [3].
La loro applicazione nel coating alimentare
I coating biopolimerici sviluppati con polisaccaridi, proteine e lipidi possono svolgere un ruolo di barriera verso i principali gas, quali O2 e/o CO2, e agire da carrier di composti bioattivi, come per esempio sostanze antiossidanti o antimicrobiche, rispettivamente in grado di ritardare i processi di ossidazione o inibire la formazione di radicali liberi e inibire o ritardare la crescita di microrganismi [4].
Applicati alla frutta e verdura (F&V) minimamente processata ne prolungano la shelf-life, rallentandone i fenomeni fisiologici che ne causano il deperimento, e ritardando la crescita di microrganismi alterativi che minano la conservazione [2].
In letteratura sono riportati gli effetti di coating a base di polisaccaridi quali amido, chitosano, alginato, o miscele a base di gomma arabica e cera candelilla, con aggiunta o meno di composti attivi su pere durante la conservazione [5-7].
Minori sono i lavori che studiano l’impatto di rivestimenti a base di caseinato di sodio sulla shelf-life di F&V.
In questo lavoro si riportano i risultati relativi all’applicazione di rivestimenti edibili a base di caseinato di sodio, gomma guar, cera d’api e propyl gallato a pere minimamente processate.
In particolare, l’obiettivo del lavoro è stato valutare l’effetto dei coating attivi sulle cinetiche di alterazione delle pere conservate in specifiche condizioni di conservazione.
Il presente lavoro rientra in un progetto Europeo di ricerca e innovazione SHEALTHY, finanziato nell’ambito del programma H2020 e finalizzato allo sviluppo di tecnologie non termiche per preservare la freschezza di F&V minimamente processata (https://www.shealthy.eu).
Il Dipartimento di Agraria dell’Università di Napoli Federico II ha il compito di sviluppare soluzioni di coating edibili attivi a base di biopolimeri da applicare a diverse categorie di F&V minimamente processati.
Sviluppo e applicazione del coating biopolimerico
Il rivestimento è stato preparato miscelando in acqua caseinato di sodio, glicerolo, gomma guar, e cera d’api.
Alla soluzione sono stati aggiunti emulsionanti in rapporto di 4:1 rispetto alla cera; successivamente si è aggiunto il gallato di propile.
Il rivestimento è stato applicato sulle pere mediante immersione per 2 minuti nella soluzione a base di biopolimeri e successiva sgrondatura e asciugatura a temperatura ambiente [8].
In seguito, i campioni sono stati stoccati in camera climatica a 20°C e 70% di umidità relativa per 15 giorni.
Le pere non ricoperte dal rivestimento biopolimerico sono state utilizzate come campioni di controllo.
Durante la conservazione del prodotto sono stati monitorati i principali indicatori di qualità (calo peso, colore, pH, acidità titolabile, °Brix, turgidità, polifenoli totali, attività antiossidante).
Principali risultati ottenuti
Durante la conservazione le pere trattate con e senza coating mostrano un calo peso di massimo il 4%, ma non si evidenziano differenze significative tra il campione controllo e il campione ricoperto con il coating.
Il coating biopolimerico attivo, dopo 0, 6 e 15 giorni di conservazione a 20°C e 70% di umidità relativa, applicato sulle pere e sulle sezioni ha preservato il colore verde del prodotto, come riportato in Figura 1.
Risultati diversi sono stati ottenuti per il campione controllo, che mostra una variazione del colore dal verde al giallo/marrone.
Inoltre, il campione controllo mostra evidenti segni di alterazione dopo 15 giorni di conservazione.
In Figura 2 sono riportati i valori della turgidità delle pere con e senza coating; si osserva un andamento decrescente 15 giorni di conservazione a 20°C. In particolare, i valori di turgidità, pari a 39,53 ± 6,40 N decrescono per il campione controllo fino a un valore di 6,24 ± 2,99 N, mentre lo stesso valore per il campione attivo risulta essere pari a 16,67 ± 3,26 N. Questi valori mostrano l’azione protettiva del coating, che si evince dai valori di turgidità ridotti di circa l’80% per il campione controllo e di circa il 50% per il campione con il rivestimento (Figura 2).
Anche l’acidità dei campioni si riduce nel tempo in percentuale maggiore nei campioni controllo rispetto ai campioni trattati con il rivestimento attivo. Inoltre, il coating edibile ha preservato la qualità nutrizionale dei campioni. La percentuale di inibizione della capacità antiossidante si è ridotta nel tempo di conservazione per i campioni con e senza coating.
Dopo 15 giorni di conservazione a 20°C l’inibizione per le pere controllo è stata del 20%, mentre per le pere con il coating è stata del 35%. Questi risultati suggeriscono quindi che il coating è stato in grado di preservare la pera dopo 15 giorni di conservazione, rispetto al campione senza rivestimento.
Conclusioni
In conclusione, l’applicazione del rivestimento edibile a base di caseinato di sodio, gomma guar, cera d’api e gallato di propile si è dimostrata una tecnologia valida, in grado di preservare la qualità del prodotto nel corso della conservazione. Successivi studi sono necessari per studiare l’impatto del coating sulla proprietà sensoriali e sull’accettabilità del prodotto da parte dei consumatori.
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[1] Espitia, Paula Judith Pérez et al. 2014. “Edible Films from Pectin: Physical-Mechanical and Antimicrobial Properties – A Review.” Food Hydrocolloids 35: 287–96. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2013.06.005
[2] Yousuf, B., Qadri, O. S., & Srivastava, A. K. 2018. Recent developments in shelf-life extension of fresh cut fruits and vegetables by application of different edible coatings: A review. LWT – Food Science and Technology, 89, 198–209. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.10.051
[3] Milda E. Embuscado Kerry C. Huber. 2009. Edible Films and Coatings for Food Applications.
[4] Mitelut, A. C., Popa, E. E., Drăghici, M. C., Popescu, P. A., Popa, V. I., Bujor, O.-C., … randão, S. (2021). Latest Developments in Edible Coatings on Minimally Processed Fruits and Vegetables: A Review. https://doi.org/10.3390/foods10112821
[5] de Moraes, K. S., Fagundes, C., Melo, M. C., Andreani, P., & Monteiro, A. R. (2012). Conservação de pera williams utilizando coberturas comestíveis compostas de alginato e carragena. Ciencia e Tecnologia de Alimentos, 32(4), 679–684. https://doi.org/10.1590/S0101-20612012005000106
[6] Kowalczyk, D., Kordowska-Wiater, M., Zięba, E., & Baraniak, B. (2017). Effect of carboxymethylcellulose/candelilla wax coating containing potassium sorbate on microbiological and physicochemical attributes of pears. Scientia Horticulturae, 218, 326–333. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.02.040
[7] Dai, L., Zhang, J., & Cheng, F. (2020). Cross-linked starch-based edible coating reinforced by starch nanocrystals and its preservation effect on graded Huangguan pears. Food Chemistry, 311(June 2019), 125891. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125891
[8] Valentino, M., Volpe, S., Di Giuseppe, F. A., Cavella, S., & Torrieri, E. (2020). Active biopolymer coating based on sodium caseinate: Physical characterization and antioxidant activity. Coatings, 10(8). https://doi.org/10.3390/COATINGS10080706.
Marika Valentino
Dottoranda in Food Science al Dipartimento di Agraria, Università degli Studi Di Napoli Federico II. Il suo progetto di ricerca ha l’obiettivo di sviluppare coating edibili antiossidanti per prolungare la shelf-life di frutta e verdura minimamente processata e studiare le cinetiche di decadimento dei parametri chimico-fisici e nutrizionali.
