Παρασκευή και εφαρμογή εδώδιμων μεμβρανών στη συντήρηση κερασιών (Prunus avium L.)

Abstract

Τα κεράσια είναι οι καρποί πλούσιοι σε θρεπτικά συστατικά με μεγάλη οικονομική σημασία Παρόλα αυτά είναι πολύ ευπαθή κατά την μετασυλλεκτική τους διαχείριση και για το λόγο αυτό χρειάζεται να βρεθούν τρόποι βελτίωσης της συντήρησής τους και διατήρησης της ποιότητάς τους μετά τη συγκομιδή. Μια σύγχρονη τάση στη μετασυλλεκτική διαχείριση των ευπαθών νωπών τροφίμων αποτελεί η χρήση εδώδιμων μεμβρανών και μάλιστα τελευταία υπάρχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη διερεύνηση νέων βιο-υλικών για την παραγωγή τους, με στόχο τον περιορισμό της χρήσης συσκευασιών από πλαστικό. H παρούσα εργασία έχει σαν σκοπό τη μελέτη της μετασυλλεκτικής διαχείρισης των κερασιών με τη χρήση εδώδιμων μεμβρανών και παράλληλα τη διερεύνησης χρήσης των κλαδωδίων φραγκοσυκιάς ως πρώτη ύλη για την παρασκευή καινοτόμων εδώδιμων μεμβρανών, δεδομένου ότι τα κλαδώδια αποτελούν παραπροϊόν του δενδροκομικού αυτού είδους με αυξανόμενο οικονομικό ενδιαφέρον και τάση καλλιέργειας. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιηθήκαν καρποί της ποικιλίας Regina που συγκομίστηκαν στο στάδιο της εμπορικής ωριμότητας από παραγωγικό οπωρώνα. Κλαδώδια φραγκοσυκιάς (Opuntia ficus-indica (L.) Miller, Cactaceae) επεξεργάστηκαν με τη χρήση ‘πράσινων’ διαλυτών (green solvents) και έγινε παραλαβή της γέλης των κλαδωδίων και απομόνωση των πολυσακχαριτών της γέλης που χρησιμοποιήθηκαν ως πρώτες ύλες εδώδιμων μεμβρανών. Στα κεράσια έγιναν τέσσερεις (4) επεμβάσεις εδώδιμων μεμβρανών με εμβάπτιση: (i) Gel-25: μεμβράνη 25% γέλης (v/v), (ii) Gel-50: μεμβράνη 50% γέλης (v/v), (iii) Poly: μεμβράνη 1% πολυσακχαρίτη γέλης (w/v), (iv) Chito: μεμβράνη 1% χιτοζάνης (w/v), και κεράσια χωρίς την εφαρμογή μεμβρανών χρησιμοποιήθηκαν ως μάρτυρας. Όλα τα κεράσια τοποθετήθηκαν σε διάτρητες συσκευασίες πολυπροπυλενίου (ΡΡ) και τοποθετήθηκαν σε ψυκτικό θάλαμο θερμοκρασίας 1oC και RH 90% για 28 ημέρες. Εξετάσθηκε η επίδρασή της επέμβασης και της διάρκειας συντήρησης και στα χαρακτηριστικά των κερασιών 7, 14, 21 και 28 μέρες μετά τη συγκομιδή. Τα χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν ήταν η απώλεια βάρους, η συνεκτικότητα, οι παράμετροι L*, a*, b*, C, ho του χρώματος του φλοιού, καθώς και τη δύναμη απόσπασης του ποδίσκου ως τα κύρια ποιοτικά χαρακτηριστικά αντίληψης του καταναλωτή. Μελετήθηκαν ακόμη τα ολικά φαινολικά (ΤΡ), η ολική αντιοξειδωτική δράση (ΤΑC) εκτιμώμενη με τις μεθόδους DPPH και FRAP, τα ολικά φλαβονοειδή (TF) και οι ολικές ανθοκυάνες (ΤΑ). Οι επεμβάσεις εδώδιμων μεμβρανών φάνηκε, σε σχέση με το μάρτυρα, ότι καθ΄ όλη τη διάρκεια της συντήρησης περιόρισαν σημαντικά την απώλεια βάρους και να οδήγησαν σε συνεκτικότερους καρπούς τις πρώτες 14 μέρες, ενώ δεν είχαν σημαντική επίδραση στη δύναμη απόσπασης ποδίσκου. Μετά τις 14 μέρες η συνεκτικότητα του μάρτυρα είχε απότομη αύξηση η οποία προήλθε από τη μεγαλύτερη απώλεια βάρους του καρπού. Μόνο οι παράμετροι L* και ho του χρώματος επηρεάστηκαν στατιστικά σημαντικά από τις επεμβάσεις, με την Chito να παρουσιάζει τις υψηλότερες τιμές L* σε σχέση με όλες τις υπόλοιπες επεμβάσεις σε όλη τη διάρκεια της συντήρησης. Τις πρώτες 14 μέρες συντήρησης οι καρποί που είχαν δεχτεί επέμβαση με εδώδιμες μεμβράνες είχαν μικρότερη αυξητική τάση των τιμών του ho σε σχέση με το μάρτυρα. Συνολικά με βάση τα δεδομένα του χρώματος φάνηκε ότι η Chito οδήγησε στο μεγαλύτερο περιορισμό της ταχύτητας ωρίμασης, ακολουθούμενη από τις επεμβάσεις μεμβράνης από κλαδώδια φρεγκόσυκου (Gel-25, Gel-50, Poly), ενώ ο μάρτυρας έδειξε την ταχύτερη ωρίμαση μετασυλλεκτικά.

Ο προσδιορισμός των ΤΡ, TAC, TF και TAN, σε όλες τις επεμβάσεις, έδειξε μια σταδιακή πτώση των τιμών τους τις 21 πρώτες μέρες συντήρησης και άνοδο την 28 μέρα. Όλες οι εδώδιμες μεμβράνες έδειξαν μια τάση διατήρησης των ΤΡ, TAC, TF και TAN σε υψηλότερα επίπεδα σε σχέση με το μάρτυρα, και αυτή η θετική επίδραση ήταν μεγαλύτερη την 21 και 28 μέρα. Συμπερασματικά φάνηκε ότι η χρήση εδώδιμων μεμβρανών για τη συντήρηση των κερασιών μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την διατήρηση της ποιότητας των καρπών. Παράλληλα η χρήση κλαδωδίων για την παραγωγή νέων εδώδιμων μεμβρανών έδωσε ικανοποιητικά αποτελέσματα σχεδόν εφάμιλλα με τη χιτοζάνη που αποτελεί μια διαδεδομένη ουσία για τη συγκεκριμένη χρήση.

Cherries are fruit of high economic importance. They are rich in nutrients, however, they are very perishable during their post-harvest handling and therefore, it is necessary to investigate ways to maintain their quality after harvest and improve their storability. A modern trend in the post-harvest management of perishable fresh produce is the use of edible coatings. In addition, there is a high interest to explore new biomaterials for the production of edible coatings, aiming to restrict the use of plastic packaging materials. The objective of this study is the post-harvest management of cherries using edible coatings along with the investigation of the prickly pear cladode use (Opuntia ficus-indica (L.) Miller, Cactaceae), as a raw material, for the production of innovative edible coatings since the cladodes are a by-product of prickly pear cultivation. ‘Regina’ cherries were harvested at the stage of commercial maturity from a productive orchard and used for the experiment. Prickly pear cladodes were processed with green solvents, the mucilage of the cladodes was obtained and the polysaccharides from the mucilage were isolated. Crude mucilage and polysaccharides were used as raw materials for edible coating preparation alongside with chitosan. Four (4) edible coating treatments were applied to cherries by immersion: (i) Gel-25: 25% crude mucilage coating (v/v), (ii) Gel-50: 50% crude mucilage coating (v/v), (iii) Poly: 1% crude mucilage polysaccharide coating (w/v), (iv) Chito: 1% chitosan coating (w/v), and cherries without coating application were used as controls. All cherries were placed in perforated polypropylene (PP) packages and stored in a cooling chamber at 1oC and 90% RH for 28 days. The effects of coating treatments and storage duration on the characteristics of cherries were examined 7, 14, 21 and 28 days after harvest. The studied fruit attributes were the weight loss, fruit firmness, the parameters L *, a *, b *, C, ho of peel color and the pedicel removal force as they are major quality consumer-perceived characteristics. Total phenolics (TP), total antioxidant activity (TAC) assessed by DPPH and FRAP methods, total flavonoids (TF) and total anthocyanins (TAN) were also measured as largely related with quality and nutritional value of these fruit. Edible coatings, compared with control, showed a significant efficiency in the reduction of WL during the whole storage period. Also, they resulted in firmer fruit during the first 14 days of storage, but they exhibited no effects on pedicel removal force. After 14 days in storage, firmness of the controls had a sharp increase which resulted from greater weight loss. Only the L * and ho parameters of the color were significantly affected by the coating treatments. Chito showed the highest L * values compared to all other treatments and controls throughout the storage period. During the first 14 days of storage, edible coatings had a lower increasing trend in ho values in comparison with control fruit. Overall, based on the color data, Chito showed the greater limitation of the ripening rate, followed by coatings of prickly pear cladodes (Gel-25, Gel-50, Poly), while the control showed the fastest post-harvest ripening. The determination of TP, TAC, TF and TAN, in all treated and control fruit showed a gradual decrease in their values during the first 21 days of storage and an increase at 28 days. All edible coatings had a trend to maintain TP, TAC, TF and TAN at higher levels than control, and this positive effect was greater at 21 and 28 days. In conclusion, it has been shown that the use of edible coatings of harvested cherries can significantly improve their storability and maintenance of fruit quality. At the same time, the use of cladodes for the production of new edible coatings showed promising results, almost comparable to chitosan, which is a widespread substance for this use.