Χρήση βιοδραστικών αιθερίων ελαίων για την ανάπτυξη καινοτόμων υλικών συσκευασίας τροφίμων

Abstract

Η κατανάλωση νωπών κομμένων φρούτων έχει συνδεθεί με την παρουσία κάποιων τροφιμογενών μικροοργανισμών. Ως εκ τούτου, η εφαρμογή φυσικών εναλλακτικών προτάσεων, για παράδειγμα τα αιθέρια έλαια και τα αλκοολούχα ποτά μπορεί να μειώσουν τον κίνδυνο ανάπτυξης των παθογόνων παραγόντων στα προιόντα αυτά.

Οι εδώδιμες μεμβράνες και επικαλύψεις με αντιμικροβιακούς παράγοντες μπορούν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τών φρεσκοκομμένων φρούτων. Η επίδραση του αιθερίου ελαίου κανέλας, μαστίχας, ο συνδυασμός αυτών των δύο, τα αντίστοιχα λικέρ τους και η αιθανόλη ενσωματώθηκαν σε εδώδιμες επικαλύψεις και μελετήθηκε η επίδρασή τους στην διάρκεια ζωής τριών φρούτων (μήλο, αχλάδι, μπανάνα). Τα επικαλυμμένα φρούτα συσκευάσθηκαν σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα 20%CO2-80%N2 σε μεμβράνη πολυπροπυλενίου.

Σκοπός είναι να μετρηθούν αλλαγές στην τροποποιημένη ατμόσφαιρα, μείωση των πληθυσμών δύο παθογόνων βακτηρίων Listeria monocytogenes και Escherichia coli O157:H7 και μείωση της ολικής μικροβιακής χλωρίδας κατα την διάρκεια συντήρησης για 20 ημέρες στους 10 οC. Επίσης να μελετηθούν κάποια οργανοληπτκα χαρακτηριστικά όπως η εμφάνιση και η οσμή των φρούτων.

Πιο αναλυτικά, φρέσκα κομμένα μήλα , αχλάδια και μπανάνες είχαν εμβολιαστεί (103-104 CFU/g) με μίγμα τριών στελεχών L. monocytogenes και E. coli. Τα φρούτα επικαλύφθηκαν με το 1% w/v αλγινικό νάτριο (ΕC) με 0,7% (v/v) αιθέριο έλαιο κανέλας (ΕCC), 0,7% (v/v) αιθέριο έλαιο μαστίχας (ECM), 0,7% (v/v) ΕCC+M (1:1), λικέρ μαστίχα (2 ΕC: 1 λικέρ) (ΕCML), λικέρ κανέλα (2:1) (ΕCCL), και 25% αιθανόλης (2 ΕC: 1 αιθανόλη) (ECE) (και τα δύο λικέρ είχαν 25% (v/v) αλκοόλη). Τα δείγματα συσκευάστηκαν σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα (80%Ν2:20%CO2) και αποθηκεύθηκαν στους 10 °C. Εγινε καταμέτρηση του πληθυσμού της L. monocytogenes και του E.coli καθώς και της ολικής μικροβιακής χλωρίδας (ΟΜΧ) που πραγματοποιήθηκε σε PALCAM και TSAYE (θρεπτικά υποστρώματα) για την L. monocytogenes και την ολική μικροβιακή χλωρίδα και SMAC και TSA (θρεπτικά υποστρώματα) για τον E. coli. Μελετήθηκαν επίσης το pH των δειγμάτων, η σύνθεση των αερίων στην τροποιημένη ατμόσφαιρα και οργανοληπτικές ιδιότητες (οσμή, εμφάνιση) των φρούτων.

Αποτελέσματα:

Η μέγιστη ανάπτυξη πληθυσμού της L. monocytogenes παρατηρήθηκε κατά την 13η ημέρα συνήρησης για το μάρτυρα (7,1 log CFU/g για τα μήλα και 8,5 CFU/g για τα αχλάδια και μπανάνες). Η ECM δεν είχε σημαντική ανασταλτική επίδραση στην ανάπτυξη του παθογόνου μικροοργανισμού, ούτε στην ΟΜΧ, η ΕCCL διατήρησε τα επίπεδα της L.monocytogenes στο μήλο 2,5 log CFU/g χαμηλότερα από τo μάρτυρα 13η ημέρα, ενώ τα δείγματα με ΕCC και ECE, παρέμειναν 2 log CFU/g χαμηλότερα από το μάρτυρα για τα αχλάδια. Οι ΕCC, ECML και ECΕ ήταν οι πιο αποτελεσματικές για τις μπανάνες προκαλώντας (και στις τρεις περιτώσεις), μια αναστολή περίπου 1,5 log CFU/g σε σύγκριση με το μάρτυρα. Οι τιμές του pH αυξήθηκαν ελαφρώς στα περισσότερα δείγματα (περίπου έως 0,8 μονάδες) μέχρι την 13η ημέρα. Δεν υπάρχουν σημαντικές αλλαγές στην σύσταση του O2 ή CO2.

Η μέγιστη ανάπτυξη πληθυσμού της Ε.coli Ο157:Η7 παρατηρήθηκε κατά την 20η ημέρα συνήρησης για το μάρτυρα (6,3 log CFU/g για τα μήλα και 5,8 CFU/g για τα αχλάδια και 4,6 log CFU/g για τις μπανάνες). Η ECM δεν είχε σημαντική ανασταλτική επίδραση στην ανάπτυξη του παθογόνου μικροοργανισμού, είχε όμως στην ΟΜΧ κατά 2 log CFU/g σε σχέση με το μάρτυρα, η ΕCC διατήρησε τα επίπεδα του Ε.coli O157:H7 στο μήλο 4 log CFU/g χαμηλότερα από τo μάρτυρα 20η ημέρα,και στην ΟΜΧ, ενώ το δείγμα με ΕCC, παρέμειναν 4 log CFU/g χαμηλότερα από το μάρτυρα για τα αχλάδια. Οι ΕCC, ΕCM, ECC+M και ECΕ ήταν οι πιο αποτελεσματικές για τις μπανάνες προκαλώντας (και στις τέσσερις περιτώσεις), μια αναστολή περίπου 3 log CFU/g σε σύγκριση με το μάρτυρα. Οι τιμές του pH αυξήθηκαν ελαφρώς στα περισσότερα δείγματα (περίπου έως 0,6 μονάδες) μέχρι την 20η ημέρα. Δεν υπάρχουν σημαντικές αλλαγές στην σύσταση του O2 ή CO2.

Τα παραπάνω αποτελέσματα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η συνδυασμένη χρήση των αντιμικροβιακών εδώδιμων επικαλύψεων και της τροποποιημένης ατμόσφαιρας θα μπορούσε να είναι μια φυσική μέθοδος συντήρησης και ελέγχου της ανάπτυξης της L. monocytogenes και E. coli O157:H7 σε φρέσκα φρούτα κομμένα.

Introduction: Consumption of fresh cut fruits has been associated with foodborne outbreaks; therefore, the application of natural alternatives e.g., essential oils and alcoholic beverages may reduce the risk of pathogens growth and survival on these products.

The edible films and coatings with antimicrobial agents can prolong the shelf life of fresh cut fruit. The effect of essential oil of cinnamon, mastic, the combination of these two, their liquor and ethanol incorporated into edible coatings and studied their effect in shelf life of three fruits (apple, pear, banana). The coated fruit packed in modified atmosphere 20%CO2-80%N2 in polypropylene film.

Purpose: To evaluate the effect of sodium alginate coatings containing cinnamon and mastic gum essential oils (EOs)—alone or in mixtures— and their flavored liqueurs, on inhibition of Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157:H7 growth on cut fruits under modified atmosphere packaging (MAP).

Methods: In the first section, fresh cut apples, pears and bananas were inoculated (103-104 CFU/g) with 3-strain L. monocytogenes mixed culture and in the second section fresh cut apples, pears and bananas were inoculated (103-104 CFU/g) with 3-strain E.coli O157:H7 mixed culture . Fruits were coated with 1% w/v sodium alginate (EC) with 0.7% (v/v) cinnamon EO (ECC); 0.7% (v/v) mastic gum EO (ECM), 0.7% (v/v) ECC+M (1:1); mastic gum liqueur (2 EC:1 liqueur) (ECML); cinnamon liqueur (2:1) (ECCL), and 25% ethanol (2 EC: 1 Ethanol) (ECE) (both liqueurs had 25% (v/v) alcohol) or left uncoated C. Samples were packaged under MAP (80%N2: 20% CO2) and stored at 10 °C. Enumeration of L. monocytogenes and total viable counts (TVC) were carried out on PALCAM and TSAYE, respectively, (n=4). Enumeration of E. coli O157:H7 and total viable counts (TVC) were carried out on SMAC and TSA, respectively, (n=4). PH, gas composition of package headspace and sensory properties (odor, appearance) of fruits were recorded.

Results:

Maximum growth populations of L. monocytogenes were obtained at 13th storage day for controls (7.1 log CFU/g on apples and 8.5 CFU/g on pears and bananas). ECM had no significant inhibitory effect on pathogen growth, nor in TVC, ECCL maintained the levels of L.monocytogenes on apple 2.5 log CFU/g lower than the respective control on day 13, while ECC and ECE samples, remained 2 log CFU/g lower than the control on pears. ECC, ECML and ECE were the most effective for banana causing (all three of them) an inhibition of approx. 1.5 log CFU/g compared to control). PH values slightly increased in most samples (ca up to 0.8 pH units) until 13th day. No significant changes in O2 or CO2 content were observed.

Maximum growth populations of E.coli O157:H7 were obtained at 20th storage day for controls (6.3 log CFU/g on apples and 5.8 CFU/g on pears and 4.6 log CFU/g on bananas). ECM had no significant inhibitory effect on pathogen growth, although obtained decrease of pathogen 2 log CFU/g inTVC, ECC maintained the levels of E.coli O157:H7 on apple 4 log CFU/g lower than the respective control on day 20, while ECC sample, remained 3 log CFU/g lower than the control on pears. ECC, ECM, ECC+M and ECE were the most effective for banana causing (all three of them) an inhibition of approx. 3 log CFU/g compared to control). PH values had no significant changes in most samples until 20th day. No significant changes in O2 or CO2 content were observed.

Significance: The combined use of antimicrobial edible coatings and MAP could be a natural preservation method to control growth of L. monocytogenes and E.coli O157:H7 on fresh cut fruits.