Παρασκευή και μελέτη ιδιοτήτων εδώδιμων μεμβρανών χιτοζάνης με ενσωμάτωση αιθέριου ελαίου ρίγανης (Origanum vulgare) και δάφνης (Laurus nobilis L.)
Creators: name: Μπακάλη, Αικατερίνη Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Μεμβράνες χιτοζάνης
Αιθέριο έλαιο ρίγανης
Αιθέριο έλαιο δάφνης
Chitosan films
Oregano essential oil
Laurel essential oil

description: Η εφαρμογή νέων μεθόδων επιμήκυνσης της διάρκειας ζωής των τροφίμων, χωρίς την εφαρμογή χημικών προσθέτων, αποτελεί τη νέα τάση στη βιομηχανία τροφίμων, για τη συντήρηση των προϊόντων, στις οποίες συγκαταλέγονται οι εδώδιμες μεμβράνες και επικαλύψεις από φυσικά και βιοαποικοδομήσιμα υλικά. Οι εδώδιμες μεμβράνες χιτοζάνης (πολυσακχαρίτη που βρίσκεται στον σκελετό των οστρακόδερμων), έχουν μελετηθεί από πολλούς επιστήμονες στον τομέα της Επιστήμης και Τεχνολογίας Τροφίμων και βρει εφαρμογή ως προστατευτικό μέσο επικάλυψης σε διάφορα συστήματα τροφίμων, καθώς έχει αποδειχθεί ότι διαθέτουν καλές ιδιότητες φραγής στο οξυγόνο, στο διοξείδιο του άνθρακα και χαμηλή διαπερατότητα στους υδρατμούς. Η χιτοζάνη έχει ευρεία προοπτική εφαρμογής ως υλικό συσκευασίας, εξαιτίας της αντιμικροβιακής και αντιοξειδωτικής της δράσης, της μη τοξικότητάς της, του χαμηλού κόστους της και των σημαντικών φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων της. Για την ενίσχυση της αντιμικροβιακής και αντιοξειδωτικής δράσης της, πολλές έρευνες μελετούν την προσθήκη στα συστήματα αυτά φυτικών εκχυλισμάτων ή/και αιθερίων ελαίων, προσδίδοντας στο τελικό προϊόν οφέλη ως προς την ποιότητα και τη διατροφική του αξία. Η συγκεκριμένη εργασία αποτελεί μέρος μιας ευρύτερης μελέτης για την παρασκευή εδώδιμων μεμβρανών χιτοζάνης μετά την ενσωμάτωση κατάλληλων μιγμάτων αιθέριου ελαίου ρίγανης (Origanum vulgare) και δάφνης (Laurus nobilis L.) με συμπληρωματικές αντιμικροβιακές και αντιοξειδωτικές δράσεις, με σκοπό να χρησιμοποιηθούν ως μέσα επικάλυψης της επιτραπέζιας ελιάς ποικιλίας Χαλκιδικής χαμηλής περιεκτικότητας σε Na. Στη συγκεκριμένη εργασία, οι εδώδιμες μεμβράνες χιτοζάνης (1,5% w/w χιτοζάνη, 1% w/w οξικό οξύ), χωρίς και μετά την ενσωμάτωση, είτε αιθέριου ελαίου ρίγανης (1,5% w/w), είτε αιθέριου ελαίου φύλλων δάφνης (1,5% w/w) με τη μορφή γαλακτώματος ελαίου/νερού αξιολογήθηκαν ως προς τις εξής ιδιότητες: χρώμα, θολερότητα, υδροφοβικότητα, μηχανικές ιδιότητες, διαπερατότητα των υδρατμών και κινητική ρόφησης αυτών, όπως επίσης αντιμικροβιακή και αντιοξειδωτική δράση με κατάλληλες μεθόδους. Στην αρχή της πειραματικής διαδικασίας, μελετήθηκαν τρία αιθέρια έλαια: ρίγανης (Origanum vulgare), φύλλων δάφνης (Laurus nobilis L.) και μελισσόχορτου (Melissa officinalis L.), και λαμβάνοντας υπόψη τα αποτέλεσματα τους, το αιθέριο έλαιο μελισσόχορτου αποκλείστηκε από τα πειράματα που αφορούσαν τις ιδιότητες των μεμβρανών χιτοζάνης. Τα αρχικά γαλακτώματα μελετήθηκαν ως προς το μέγεθος των σταγονιδίων ελαίου, το ιξώδες, και την ικανότητα συγκράτησης του αιθέριου ελαίου στη μήτρα της χιτοζάνης με τη χρήση φασματοσκοπίας UV IR. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα φαίνεται να συγκρατούνται σχεδόν τα ¾ της συνολικής ποσότητας του αιθέριου ελαίου ρίγανης και σχεδόν τα 4/5 του αιθέριου ελαίου φύλλων δάφνης στη μήτρα της χιτοζάνης, γεγονός που δικαιολογεί και τη μέτρηση ικανοποιητικής αντιοξειδωτικής και αντιμικροβιακής δράσης των μεμβρανών αυτών. Αντίθετα, το αιθέριο έλαιο μελισσόχορτου φαίνεται να μην συγκρατήθηκε ικανοποιητικά στο πολυμερικό δίκτυο της μεμβράνης, και αυτό επιβεβαιώθηκε και από τη χαμηλή αντιοξειδωτική δράση που επέδειξαν οι μεμβράνες χιτοζάνης στις οποίες ενσωματώθηκε το έλαιο αυτό. Επιπλέον, η προσθήκη του αιθέριου ελαίου αύξησε τη θολερότητα και τη διαπερατότητα των υδρατμών, ενώ επηρέασε σημαντικά και τις μηχανικές ιδιότητες τους (μείωση αντοχής στον εφελκυσμό, μείωση ελαστικότητας και αύξηση του ποσοστού επιμήκυνσης κατά τη θραύση). Τα αποτελέσματα κρίνονται ενθαρρυντικά για τη συνέχιση της ερευνητικής δραστηριότητας στο ΕΧΤΤ με πειραματική διερεύνηση θεμάτων που αφορούν στον σχεδιασμό μιγμάτων αιθέριων ελαίων φύλλων ρίγανης και δάφνης για ενσωμάτωση σε εδώδιμες μεμβράνες χιτοζάνης.
description: Τhe application of new methods of prolonging the life of food, without the application of chemicals, is the new trend in the food industry, for the preservation of products, and which includes edible films and coatings made of natural and biodegradable materials. Edible films of chitosan (polysaccharide found in the skeleton of crustaceans) have been studied by many scientists in the field of Food Science and Technology and have found application as a protective coating in various food systems, as they have been shown to have good oxygen barrier properties, carbon dioxide and low water vapor permeability. Chitosan has a wide application perspective as a packaging material, due to its antimicrobial and antioxidant activity, non-toxicity, low cost and important physical and mechanical properties. To enhance its antimicrobial and antioxidant action, many studies research the addition of plant extracts and/or essential oils to these systems, giving the final product benefits in terms of its quality and nutritional value. This study is part of a larger study on the preparation of edible chitosan films after incorporating suitable mixtures of oregano (Origanum vulgare) and laurel (Laurus nobilis L.) essential oil with complementary antimicrobial and antioxidant activities, with the aim of being used as edible coatings on Halkidiki olives variety that have undergone a reduction in Na. In this work, edible chitosan films (1,5% w/w chitosan, 1% w/w acetic acid) without and after incorporating essential oil of either oregano (1,5% w/w) or laurel (1,5% w/w) were evaluated in terms of the following properties: color, opacity, hydrophobicity, mechanical, water vapor permeability, kinetic sorption, as well as antimicrobial and antioxidant activity with appropriate methods. At the beginning of the experimental process, the antioxidant and antimicrobial activity of three essential oils were studied: oregano (Origanum vulgare), bay leaves (Laurus nobilis L.) and lemon balm (Melissa officinalis L.), and considering their results, the lemon balm was excluded from the experiments concerning the properties of chitosan films. The initial emulsions were carried out after measuring the size of the oil droplets, the viscosity, and the evaluation of the retention capacity of the essential oil in the chitosan matrix using UV IR spectroscopy. According to the results, it seems that almost ¾ of the total amount of oregano essential oil and almost 4/5 of the laurel bay oil are retained in the chitosan matrix, which justifies the measurement of satisfactory antioxidant and antimicrobial activity of these membranes. On the contrary, the lemon balm oil seems not to be satisfactorily retained in the polymeric network of the membrane, and this was also confirmed by the low antioxidant activity shown by the chitosan membranes in which this essential oil was incorporated. The addition of essential oil increased opacity and water vapor permeability, while also significantly affecting its mechanical properties. The results are considered encouraging for the continuation of the research activity at FCTL with experimental investigation of issues related to the design of mixtures of essential oils of oregano and laurel bay leaves for incorporation into edible chitosan films.