Εδώδιμες επιστρώσεις χιτοζάνης και νανοεπικάλυψη για παράταση διατηρησιμότητας στο Cucumis sativus (Linnaeus, 1753) και αντικατάσταση της πλαστικής συσκευασίας
Edible chitosan films and nanocoating for shelf life extension in Cucumis sativus (Linnaeus, 1753) and replacement of plastic packaging
Λέξεις-κλειδιά
Χιτοζάνη ; Αγγούρι ; Εδώδιμη επίστρωση ; Πλαστική συσκευασία ; Αντικατάσταση πλαστικής συσκευασίαςΠερίληψη
Οι εδώδιμες επικαλύψεις είναι μία πολλά υποσχόμενη τεχνολογία που κερδίζει
συνεχώς έδαφος τα τελευταία χρόνια με 2,21 δισεκατομμύρια δολάρια μερίδιο
αγοράς το 2023, καθώς πολλές εταιρίες αναζητούν λύσεις αντικατάστασης της
πλαστικής συσκευασίας ως μια στροφή στην αειφορία. Σκοπός της παρούσας
πτυχιακής εργασίας ήταν η δοκιμή εφαρμογής εδώδιμων επιστρώσεων χιτοζάνης σε
καρπούς αγγουριών και η εξέταση των ακόλουθων ποιοτικών παραμέτρων:
εμφάνιση, απώλεια βάρους, συνεκτικότητα, pH, οξύτητα, ολικά διαλυτά στερεά,
φαινολικό περιεχόμενο και αντιοξειδωτική ικανότητα. Οι δοκιμές αυτές
αποσκοπούσαν στην αντικατάσταση της πλαστικής συσκευασίας στην προστασία και
αύξηση της διατηρησιμότητας των καρπών αγγουριού.
Επιπλέον, το αγγούρι (Cucumis sativus, Linnaeus, 1753) αποτελεί ένα από τα πιο
δημοφιλή και συχνά καταναλισκόμενα φρούτα σε όλο τον κόσμο. Ωστόσο, η
περιορισμένη διάρκεια ζωής του είναι ένα πρόβλημα που οδηγεί στην ανάγκη χρήσης
πλαστικής συσκευασίας παγκοσμίως τόσο στη διακίνησή του όσο και στην λιανική
πώληση, η οποία επιφέρει προβλήματα ρυπαίνοντας το περιβάλλον με την απόρριψη
της συσκευασίας. Επομένως, είναι αδιαμφισβήτητης σημασίας να βρεθούν νέοι
τρόποι συντήρησης των αγγουριών και κατ’ επέκταση των φρούτων και των
λαχανικών. Ένας από αυτούς, είναι και η αντικατάσταση της πλαστικής συσκευασίας
από εδώδιμες επιστρώσεις, όπως εξετάστηκε στην παρούσα μελέτη.
Στο πρώτο πείραμα που διεξήχθη δοκιμάστηκαν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος
(22± 1ᵒC) καρποί αγγουριού με 3 επικαλυμμένες ομάδες με βάση τη χιτοζάνη: kito-α,
kito-β, kito-γ, σε σύγκριση με 2 μάρτυρες: έναν στον οποίο οι καρποί αγγουριού ήταν
τυλιγμένοι με πλαστική μεμβράνη από χαμηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο (LDPE)
και έναν χωρίς πλαστική επικάλυψη. Η ομάδα του μάρτυρα με πλαστική μεμβράνη
LDPE εξετάστηκε μόνο ως προς την απώλεια βάρους και βρέθηκε ως η βέλτιστη
συσκευασία για τη συγκράτηση της υγρασίας στους καρπούς αγγουριών. Η ομάδα
του μάρτυρα χωρίς πλαστική επικάλυψη εμφάνισε τα καλύτερα αποτελέσματα, όσον
αφορά τον ρυθμό απώλειας βάρους (υγρασίας) σε σχέση με τις επικαλυμμένες
ομάδες, ενώ η ομάδα kito-β είχε τα αμέσως καλύτερα αποτελέσματα. Η ομάδα kitoγ είχε την καλύτερη απόδοση ως προς τη συνεκτικότητα και κατόρθωσε να
καθυστερήσει την μεταβολή της οξύτητας, ενώ η ομάδα του μάρτυρα χωρίς πλαστική
vii
επικάλυψη ήταν εκείνη που διατήρησε τη μείωση του pH σε μικρότερα επίπεδα.
Όσον αφορά τα ολικά διαλυτά στερεά, αυτά παρέμειναν σταθερά σε όλες τις ομάδες,
το συνολικό φαινολικό περιεχόμενο μειώθηκε και τέλος, τα αντιοξειδωτικά
παρουσίασαν αύξηση και στη συνέχεια μείωση.
Στο δεύτερο πείραμα δοκιμάστηκαν 5 επικαλυμμένες ομάδες με βάση τη χιτοζάνη:
kito1,2,3,4,5 σε σύγκριση με μία ομάδα μάρτυρα, στους 22 ± 1
oC και σχετική υγρασία
50%. Επιπλέον, μία ομάδα με την επικάλυψη kito2 και ένας δεύτερος μάρτυρας
τοποθετήθηκαν στους 8 ± 1
oC για την παρατήρηση της επίδρασης της θερμοκρασίας
στην εξέλιξη της επικάλυψης. Μετά την περάτωση των πειραμάτων και ανάλυση των
αποτελεσμάτων, αποδείχθηκε ότι οι πρότυπες εδώδιμες επικαλύψεις kito1,2,3,4,5
χρειάζονται βελτιστοποίηση στον σχεδιασμό τους, καθώς υστερούσαν συγκριτικά με
το μάρτυρα σε ό,τι αφορά την απώλεια βάρους. Για τις ομάδες kito2,3,4 στους 22oC,
το πείραμα τερματίστηκε πρόωρα λόγω μεγάλης μείωσης της υγρασίας στους
καρπούς εξαιτίας της ωσμωτικής αφυδάτωσης που προξένησαν οι επικαλυμμένες
αυτές ομάδες. Η ομάδα του μάρτυρα βρέθηκε η καλύτερη ως προς όλες τις
παραμέτρους εκτός από την αντιοξειδωτική ικανότητα. Οι επικαλυμμένες ομάδες
kito1 και kito5 διατήρησαν σταθερές τις παραμέτρους της συνεκτικότητας, του pH
και των αντιοξειδωτικών καθ’ όλη τη διάρκεια του πειράματος, με το kito1 να
υπερισχύει στατιστικά σημαντικά σε σχέση με το kito5, καθώς είχε την μικρότερη %
απώλεια βάρους. Τέλος, βρέθηκε ότι η μείωση της θερμοκρασίας είχε θετική
επίδραση στην ομάδα με επικάλυψη kito2.
Συμπερασματικά, είναι ανάγκη για περαιτέρω μελέτη και βελτίωση της σύστασης και
της συγκέντρωσης των εδώδιμων επιστρώσεων για να λειτουργήσουν και να δώσουν
το αναμενόμενο αποτέλεσμα της επέκτασης της διατηρησιμότητας των καρπών
αγγουριών.
Λέξεις – κλειδιά: χιτοζάνη, αγγούρι, εδώδιμη επίστρωση, αντικατάσταση πλαστικής
συσκευασίας
Περίληψη
Edible coatings are a promising technology that has steadily gained ground in recent
years with a US$2.21 billion market share in 2023 as many companies look for
solutions to replace plastic packaging as a shift to sustainability. The purpose of this
thesis was to test edible chitosan coatings on cucumber fruits and examine the
following quality parameters: appearance, weight loss, firmness, pH, acidity, total
soluble solids, total phenolic content and antioxidant activity. These tests aimed to
replace plastic packaging and protect and increase the shelf life of cucumber fruits.
In addition, cucumber (Cucumis sativus, Linnaeus, 1753) is one of the most popular
and frequently consumed fruits around the world. However, its limited shelf-life is an
issue that leads to the need to use plastic packaging worldwide both in its
transportation logistics and in retail sales, which causes problems by polluting the
environment with the packaging's disposal. Therefore, it is of indisputable importance
to find new ways of preserving cucumbers and by extension fruits and vegetables. One
of them is the replacement of plastic packaging by edible coatings, as examined in the
present study.
In the first experiment conducted, cucumber fruits were tested at ambient
temperature (22±1ᵒC) with 3 chitosan-based coating groups: kito-α, kito-β, kito-γ,
compared to 2 controls: one in which the cucumber fruits were wrapped with low
density polyethylene (LDPE) plastic film and one without plastic coating. The control
group with LDPE plastic film was tested only for weight loss and was found to be the
optimal packaging for moisture retention in cucumber fruits. The control group
without plastic coating showed the best results in terms of weight (moisture) loss rate
compared to the coated groups, while the kito-β group had the next best results. The
kito-γ group performed best in terms of firmness and managed to delay the change in
acidity, while the control group without plastic coating was the one that maintained
the pH decrease at lower levels. Regarding total soluble solids, these remained stable
in all groups, total phenolic content decreased and finally, antioxidants showed an
increase and then a decrease.
ix
In the second experiment, 5 chitosan-based coating groups were tested: kito1,2,3,4,5
compared to a control group, at 22 ± 1oC and 50% relative humidity. In addition, one
group coated with kito2 and a second control were placed at 8 ± 1oC to observe the
effect of temperature on coating evolution. After the experiments were completed
and the results were analyzed, it was shown that the standard edible coatings
kito1,2,3,4,5 needed optimization in their design, as they lagged behind the control in
terms of weight loss. For kito2,3,4 groups at 22oC, the experiment was terminated
prematurely due to a large decrease in fruit moisture as a result of osmotic
dehydration caused by these coating groups. The control group was found to be the
best in all parameters except antioxidant capacity. Kito1 and kito5 coating groups
maintained constant parameters of firmness, pH and antioxidants throughout the
experiment, with kito1 being statistically significantly superior to kito5 as it had the
lowest % weight loss. Finally, lowering the temperature was found to have a positive
effect on the kito2 coating group.
In conclusion, there is a need for further study and improvement of the composition
and concentration of edible coatings to work and give the expected effect of extending
the shelf life of cucumber fruits.
Keywords: chitosan, cucumber, edible coating, replacement of plastic packaging
Αριθμός σελίδων
120Σχολή
Σχολή Επιστημών ΤροφίμωνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας ΤροφίμωνΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές