Nanokompozytowe powłoki z chitozanu i szelaku - sposób na ograniczenie strat pomidorów i ogórków po zbiorze?

Ograniczanie strat świeżych owoców i warzyw po zbiorze wymaga metod, które spowalniają utratę wody, dojrzewanie i rozwój mikroorganizmów, a jednocześnie mogą stanowić alternatywę dla tradycyjnych opakowań z tworzyw sztucznych. W przedstawionym badaniu oceniono powłoki na bazie chitozanu i szelaku wzbogacone nanocząstkami spineli CoAl₂O₄ lub CuAl₂O₄. Chitozan pełnił funkcję materiału błonotwórczego i przeciwdrobnoustrojowego, natomiast dodatek hydrofobowego szelaku miał poprawiać właściwości barierowe powłoki wobec wilgoci. Nanocząstki spineli zastosowano jako składnik wzmacniający strukturę materiału i zwiększający jego aktywność przeciwdrobnoustrojową.

Do doświadczenia wykorzystano pomidory i ogórki zakupione na lokalnym rynku w Egipcie. Oceniano cztery warianty powłok: 2% chitozan, chitozan z 5% szelakiem oraz mieszaniny chitozanu i szelaku zawierające 0,1% CuAl₂O₄ albo CoAl₂O₄. Warzywa zanurzano w zawiesinie powłokotwórczej na 30 sekund, a następnie suszono przez 15 minut w temperaturze 35°C.

Wpływ powłok nanokompozytowych na trwałość i jakość warzyw

Najlepszy efekt uzyskano w przypadku pomidorów.  Najwyższą skuteczność wykazały powłoki zawierające nanocząstki CoAl₂O₄ lub CuAl₂O₄, pokryte nimi pomidory pozostawały w akceptowalnym stanie przez ponad 33 dni. Dla porównania niepowlekane pomidory ulegały zepsuciu po 10-14 dniach. W przypadku pomidorów pokrytych nanokompozytem strata masy pozostawała poniżej 5%. W przypadku ogórków działanie powłok było znacznie słabsze. Wariant z CoAl₂O₄ uzyskał najlepszy wynik około 15 dni, natomiast chitozan oraz połączenie chitozanu z szelakiem umożliwiały przechowywanie przez około 13 dni. Autorzy wiążą różnice pomiędzy pomidorami i ogórkami m.in. z odmienną fizjologią obu produktów. Podkreślają jednocześnie, że mechanizm działania powłok nie został bezpośrednio zbadany. Przypuszczalnie tworzą one na powierzchni warzyw barierę ograniczającą utratę wody i wymianę gazową, a chitozan i nanocząstki mogą dodatkowo hamować rozwój mikroorganizmów. Nie mierzono jednak tempa oddychania ani produkcji etylenu, dlatego są to jedynie możliwe wyjaśnienia obserwowanych efektów.

Dodatkowe analizy prowadzono podczas 20-dniowego przechowywania w temperaturze 4 ± 2°C. W pomidorach wszystkie powłoki ograniczały spadek pH, przy czym najbardziej wyraźny efekt uzyskano dla kompozytu z CoAl₂O₄. W ogórkach nie stwierdzono natomiast statystycznie istotnych różnic w pH pomiędzy wariantami. Powłoki spowalniały również ubytek chlorofilu w ogórkach, po 20 dniach jego zawartość wynosiła 15,1 w próbie kontrolnej oraz około 16-17 w próbach powlekanych, przy czym nie wszystkie różnice względem kontroli były istotne statystycznie.

Autorzy przeprowadzili pięciodniowy test żywieniowy na samicach szczurów, którym jako jedyny pokarm podawano pomidory lub ogórki pokryte badanymi powłokami. Doświadczenie miało ocenić spożycie pokarmu oraz zmiany masy ciała zwierząt, dlatego miało charakter wstępnej oceny akceptacji i tolerancji. Warto zaznaczyć, że nie analizowano m.in. migracji kobaltu, miedzi i glinu z powłok do tkanek warzyw ani toksyczności przewlekłej, genotoksyczności, wpływu na rozrodczość czy długotrwałego gromadzenia się tych pierwiastków w organizmie. Z tego względu uzyskane wyniki nie potwierdzają bezpieczeństwa stosowania powłok zawierających CoAl₂O₄ lub CuAl₂O₄ jako materiałów przeznaczonych do kontaktu z żywnością ani ich bezpieczeństwa dla konsumentów.

Podsumowanie

Badanie wskazuje więc na potencjał nanokompozytowych powłok chitozanowo-szelakowych, szczególnie w ograniczaniu pogorszenia jakości pomidorów. Na obecnym etapie są to jednak wyniki ze skali laboratoryjnej, przed ich praktycznym zastosowaniem konieczne są badania migracji nanocząstek i jonów metali, ocena toksykologiczna, badania sensoryczne oraz potwierdzenie skuteczności w warunkach przemysłowych dla większej liczby próbek.

Źródło: https://www.mdpi.com/2071-1050/18/19/9946