Nuevos agentes antioxidantes incorporados en nuevos materiales de envase en el marco del proyecto impacto actibiopack

Zusammenfassung

Esta Tesis presentada para obtener el Titulo de Doctor con Mención Internacional es una colección de cuatro capítulos de los cuales cada uno de ellos consta de tres proyectos de investigación de forma independiente. Los doce proyectos representan una investigación novedosa en el ámbito de la química analítica moderna, envasado activo de los alimentos y la nanociencia. El capítulo 1 resume la investigación relacionada con los champiñones frescos. En primer lugar, se ha realizado la identificación de los compuestos no volátiles productos de la oxidación de los champiñones envasados, éstos se han denominado marcadores y se ha identificado por método instrumental UPLC®-Q-TOF-MSE. Los champiñones blancos, frescos son muy sensible en el tratamiento post-cosecha; por lo tanto tienen una vida útil relativamente corta. En consecuencia, hay un gran interés en la ampliación de la vida útil de los champiñones. El desarrollo de un nuevo envase activo que extendería la frescura de los productos sin comprometer su calidad es una idea muy atractiva. La determinación y caracterización de marcadores de oxidación de champiñones frescos pueden ser útiles para demostrar el rendimiento real de un nuevo envase activo. Se ha creado el perfil químico de las tres partes de los champiñones: sombrero , branquias y pie. Además, se ha oxidado las setas analizadas anteriormente para identificar marcadores no volátiles en sus partes. Se ha determinado 61 compuestos diferentes en los champiñones. MarkerLynx® ha sido propuesto como una herramienta poderosa para distinguir los champiñones adquiridos en diferentes países (España y Portugal) mediante la determinación de sus marcadores no volátiles. A continuación, se ha desarrollado un nuevo envase activo para extender el tiempo de vida útil de éstos champiñones. Alta actividad metabólica, la tasa de respiración y la deshidratación son responsables de la decadencia rápida de los champiñones. Su aceptación por consumidor disminuye predominantemente debido a la pérdida de color blanco, la reducción de tamaño, pérdida de peso, cambios de textura y, en algunos casos, la formación de esporas. Se ha estudiado los efectos sinérgicos de varios pares de antioxidantes y su incorporación en los materiales de envase para extender la vida útil de los champiñones frescos cortados en rodajas, manteniendo al mismo tiempo su calidad sensorial sin comprometer la seguridad del producto. Los antioxidantes estudiados eran: metabisulfito de sodio mezclado con acido cítrico ha producido dióxido de azufre, extracto de té verde, extracto de zanahoria violeta, aceite esencial de canela y vitamina E. La idea era para aplicar envase activo evitando contacto directo entre los champiñones y material activo. Los agentes activos seleccionados se han incorporado en dos sustratos diferentes: papel y película polimérica. El papel ha sido dopado con los agentes activos, se ha secado y se ha usado directamente como etiqueta activa sin contacto directo con champiñones. La película activa era de tereftalato de polietileno y ha sido recubierta con un revestimiento activo que contiene el agente antioxidante. En esta parte de la tesis se ha presentado un prototipo simple de envase activo. También se ha desarrollado un método por el software MATLAB® para determinación cuantitativa del color de la superficie de los champiñones, para evaluar la eficacia del envasado activo. En las últimas décadas el método CIE L*a*b* y análisis sensorial reguladas por las normas ISO han sido los métodos más populares para la determinación de los cambios de color de los alimentos. A pesar de se han descrito los métodos más sofisticados en la literatura, que requieren aparatos mas caros y complejos. Desafortunadamente, en el caso de las champiñones todos estos métodos no son lo suficientemente sensibles para determinar los cambios sutiles de color. Otra desventaja puede enfatizarse en caso de método CIE L*a*b*: una gran cantidad de mediciones debe llevarse a cabo para obtener resultados representativos debido a la naturaleza no uniforme de las muestras de champiñones, así como la distribución heterogénea de colores debido al proceso de oxidación. En el caso de evaluación por panelistas profesionales la evaluación se basa en la evaluación subjetiva de los panelistas que podrían ser incapaces de distinguir pequeñas diferencias. Se ha evaluado el color de la superficie de las muestras sin ningún antioxidante a los diferentes tiempos de almacenamiento mediante el uso de un código de MATLAB® especialmente desarrollado para este proyecto. MATLAB® ha sido seleccionado por ser una poderosa herramienta, fácil de operar que otros paquetes de software. Se han procesado los histogramas mediante análisis de componentes principales y se ha creado un patrón de oxidación de los champiñones. El mismo procedimiento se ha aplicado a los champiñones en el envase antioxidante. Se ha llevado a cabo la correlación entre el color de las muestras. Además se ha obtenido y la evaluación de la influencia de antioxidantes en la ampliación de la vida útil de los champiñones. Se ha llevado a cabo la comparación del método propuesto con CIE L*a*b* y un panel visual para enfatizar los problemas encontrados durante el análisis de color de los alimentos. El capítulo 2 resume la investigación relacionada con la carne fresca. Se han desarrollado diferentes tipos de nuevos envases activos basados con té verde, para extender la vida útil de la carne fresca. Como primer prototipo, se ha desarrollado y estudiado un envase con el agente activo incorporado en un coating. El siguiente prototipo que se ha desarrollado es un envase con cápsulas inorgánicas que actúan como protectoras del compuesto activo. Por último, se ha desarrollado un envase que incorpora nanopartículas de PLA (ácido poliláctico) en una matriz celulosa de HPMC (hidroxipropilmetilcelulosa). El capítulo 3 es un resumen de la investigación relacionada con la oxidación del polietileno oxo-biodegradable, destinado al uso en contacto con alimentos. Se ha investigado la influencia de la oxidación provocada con el flujo de radicales libres hidroxilo (·OH) en el material, y se ha observado los cambios de sus propiedades en las láminas de polietileno oxo-biodegradable de baja densidad. A continuación se hizo la identificación de los compuestos que tienen olor por la técnica instrumental HS-SPME-GC-MS y HS-SPME-GC-O-MS. Finalmente, se ha desarrollado un nuevo método para la identificación de los marcadores de oxidación del polietileno oxo-biodegradable por la técnica de espectroscopia SERS. El capítulo 4 resume la investigación relacionada con el desarrollo de los diferentes métodos analíticos basados en el fenómeno SERS. Se ha desarrollado y probado un nuevo sustrato SERS basado en nanopartículas de plata. A continuación este sustrato SERS se ha usado para la determinación de hidroxibutilanisol (BHA) en aceite de girasol. El BHA se utiliza comúnmente en los alimentos grasos y aceites para evitar su oxidación. Por último, se ha desarrollado un nuevo método analítico por SERS para la determinación de la oxidación de lípidos. Éste método ha sido comparado con el método TBARS que es comúnmente utilizado para determinación del daño oxidativo de los lípidos.