Το εκχύλισμα από κουκούτσια ελιάς δείχνει υποσχόμενα αποτελέσματα στις βιώσιμες συσκευασίες τροφίμων

Μια μελέτη του Εθνικού Ινστιτούτου Μετρολογικής Έρευνας της Ιταλίας (INRiM) διαπίστωσε ότι οι μεμβράνες συσκευασίας τροφίμων, εμπλουτισμένες με εκχύλισμα πυρήνων ελιάς που ανακτάται από υποπροϊόντα της παραγωγής ελαιολάδου, παρουσίαζαν ισχυρές αντιοξειδωτικές ιδιότητες.

Μετά από 10 ημέρες αποθήκευσης, η μεμβράνη με εκχύλισμα πυρήνων ελιάς μείωσε την αλλοίωση κατά σχεδόν 30 τοις εκατό σε σύγκριση με τη συσκευασία ελέγχου.– Consolato Schiavone, ερευνητής του INRiM

Χρησιμοποιώντας μια φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο εκχύλισης με βάση την αιθανόλη, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα ενεργό υλικό συσκευασίας που θα μπορούσε να συμβάλει στην παράταση της διάρκειας ζωής των τροφίμων, δημιουργώντας παράλληλα νέες χρήσεις για τα απόβλητα της βιομηχανίας ελαιολάδου.

«Η έρευνα επικεντρώνεται στις αρχές της κυκλικής οικονομίας, καθώς στοχεύει στο να δώσει νέα ζωή στα ρεύματα βιομηχανικών αποβλήτων, ιδίως σε εκείνα που παράγονται σε όλη την αλυσίδα παραγωγής ελαιολάδου, όπως το ελαιοπυρήνα, οι πυρήνες ελιάς και τα φύλλα», δήλωσε ο Consolato Schiavone, ερευνητής στον τομέα «Φυσική Χημεία για την One Health» (ML-03) του INRiM και συν-συγγραφέας της μελέτης.

«Καθώς ο παγκόσμιος τομέας του ελαιολάδου παράγει ετησίως περίπου δώδεκα εκατομμύρια τόνους μη φιλικών προς το περιβάλλον αποβλήτων, η επιστημονική κοινότητα και οι φορείς του κλάδου προχωρούν στη δημιουργία νέων και βιώσιμων στρατηγικών για την επαναχρησιμοποίηση αυτών των υλικών.»

Αν και οι αντιοξειδωτικές ιδιότητες των υποπροϊόντων του ελαιολάδου και η πιθανή χρήση τους στη συσκευασία τροφίμων είναι καλά τεκμηριωμένες, η αποτελεσματικότητά τους στην παράταση της διάρκειας ζωής των τροφίμων δεν έχει διερευνηθεί πλήρως. Οι ερευνητές του INRiM προσπάθησαν να καλύψουν αυτό το κενό αναπτύσσοντας και δοκιμάζοντας μια ενεργή μεμβράνη συσκευασίας.

Το έργο διεξήχθη σε συνεργασία με το Innovhub SSI Stazioni Sperimentali per l’Industria στο Μιλάνο, το οποίο παρείχε τα δείγματα υποπροϊόντων ελαιολάδου.

«Βασικά, στόχος μας ήταν να εξαγάγουμε αντιοξειδωτικές ή αντιμικροβιακές ενώσεις, συγκεκριμένα πολυφαινόλες, από αυτά τα απόβλητα και να τις ενσωματώσουμε σε υλικά συσκευασίας», δήλωσε ο Σκιαβόνε. «Επιλέξαμε, λοιπόν, μια μεμβράνη οξικού κυτταρίνης κατάλληλη για τρόφιμα και δοκιμάσαμε την αποτελεσματικότητά της στην καθυστέρηση της αλλοίωσης τροφίμων, όπως τα μπιφτέκια κρέατος».

Στην πρώτη φάση, οι ερευνητές ανέλυσαν κουκούτσια ελιάς, φύλλα και στέμφυλα για τις αντιμικροβιακές και αντιοξειδωτικές τους ιδιότητες. Μια χρωματομετρική δοκιμή DPPH (2,2-διφαινυλ-1-πικρυλυδραζύλιο) έδειξε ότι το εκχύλισμα κουκουτσιών ελιάς είχε την υψηλότερη αντιοξειδωτική δράση.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές ενσωμάτωσαν το εκχύλισμα σε μια ρητίνη κατάλληλη για τρόφιμα και επικάλυψαν μια μεμβράνη οξικής κυτταρίνης για να παραγάγουν το ενεργό υλικό συσκευασίας.

Οι ερευνητές συνέκριναν επίσης την αντιοξειδωτική απόδοση και των τριών εκχυλισμάτων υποπροϊόντων σε μικρότερα δείγματα μεμβράνης. Η δοκιμή DPPH ανέδειξε και πάλι το εκχύλισμα κουκουτσιών ελιάς ως το πιο αποτελεσματικό, οδηγώντας την ομάδα να το επιλέξει για μια μεμβράνη συσκευασίας που περιέχει 5% εκχύλισμα.

Για να αξιολογήσουν την απόδοση υπό συνθήκες που προσεγγίζουν τις πραγματικές συνθήκες αποθήκευσης τροφίμων, οι ερευνητές δοκίμασαν τη μεμβράνη σε δείγματα 10 γραμμαρίων κιμά βοείου κρέατος που περιείχαν 50 τοις εκατό λίπος.

«Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε λίπος ευνοεί την οξείδωση, γεγονός που το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο για αυτό το είδος μελέτης», εξήγησε ο Schiavone. «Ο στόχος μας δεν ήταν να προσδιορίσουμε πόσο χρόνο χρειάζεται το κρέας για να αλλοιωθεί σε μια εκτεταμένη χρονική περίοδο, αλλά μάλλον να εκτιμήσουμε τη διάρκεια ζωής του υπό επιταχυνόμενες συνθήκες. Αυτός ο τύπος “επιταχυνόμενης δοκιμής διάρκειας ζωής” προσομοιώνει πραγματικές συνθήκες αποθήκευσης, όπως αυτές που επικρατούν στις ψυγμένες βιτρίνες των σούπερ μάρκετ, προκειμένου να προσδιοριστεί εάν η προσέγγισή μας προσφέρει κάποια βελτίωση.»

Οι ερευνητές τοποθέτησαν τα μικροσκοπικά μπιφτέκια βοείου κρέατος ανάμεσα σε δύο στρώσεις μεμβράνης συσκευασίας σε τρεις διαμορφώσεις: μη επεξεργασμένη μεμβράνη, μεμβράνη που περιείχε γαλλικό οξύ ως αντιοξειδωτικό αναφοράς και μεμβράνη που περιείχε εκχύλισμα κουκουτσιών ελιάς.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δοκιμές ουσιών που αντιδρούν με το θειοβαρβιτουρικό οξύ (TBARS) για να μετρήσουν την οξείδωση των λιπιδίων στο κρέας την 0η, την 4η, την 7η και την 10η ημέρα αποθήκευσης.

«Οι δοκιμές διεξήχθησαν στα λιπαρά οξέα, τα οποία είναι οι ενώσεις που είναι πιο ευαίσθητες στην οξείδωση, μετά την εκχύλισή τους από τα δείγματα κρέατος, καθώς και στο ίδιο το κρέας», εξήγησε ο Σκιαβόνε.

«Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η συσκευασία που είχε υποστεί επεξεργασία με εκχύλισμα κουκουτσιών ελιάς καθυστέρησε την οξείδωση και επιβράδυνε τη συνολική αποικοδόμηση του κρέατος. Η απόδοσή της κατατάχθηκε μεταξύ της μη επεξεργασμένης συσκευασίας και του θετικού μάρτυρα, ο οποίος συμπεριλήφθηκε για να καταδείξει υψηλή αντιοξειδωτική αποτελεσματικότητα. Μετά από 10 ημέρες αποθήκευσης, η μεμβράνη με εκχύλισμα κουκουτσιών ελιάς μείωσε την αποικοδόμηση κατά σχεδόν 30 τοις εκατό σε σύγκριση με τη συσκευασία μάρτυρα.»

Οι ερευνητές μέτρησαν επίσης τη συνολική συγκέντρωση βιοφαινολών στο εκχύλισμα κουκουτσιών ελιάς χρησιμοποιώντας υγρή χρωματογραφία εξαιρετικά υψηλής απόδοσης σε συνδυασμό με ανίχνευση με συστοιχία διόδων και φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης (UHPLC-DAD-HRMS).

Ο Schiavone σημείωσε ότι οι ερευνητές έχουν χαρακτηρίσει εκτενώς τις πολυφαινόλες της ελιάς και άλλες ενώσεις που βρίσκονται στις ελιές. Ωστόσο, η ομάδα επιθυμούσε μια πιο λεπτομερή κατανόηση του χημικού προφίλ του εκχυλίσματος από κουκούτσια ελιάς.

Η ανάλυση εντόπισε περισσότερες από 40 πολυφαινολικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων φαινολικών αλκοολών, φαινολικών οξέων, φλαβονοειδών, λιγνάνων, σεκοϊριδοειδών, τριτερπενίων και των γλυκοζυλιωμένων παραγώγων τους.

Τα ευρήματα ανέδειξαν την πολύπλοκη φυτοχημική σύνθεση του εκχυλίσματος από κουκούτσια ελιάς και τις δυνατότητές του ως φυσικής πηγής βιοδραστικών ενώσεων για υλικά συσκευασίας εμπλουτισμένα με αντιοξειδωτικά.

«Σε σύγκριση με άλλα συστήματα συσκευασίας με αντιοξειδωτικά που έχουν αναφερθεί στη βιβλιογραφία, η προσέγγισή μας διαφέρει ουσιαστικά ως προς τη δομή και την εφαρμογή», εξήγησε ο Schiavone.

«Ένα βασικό πλεονέκτημα του πρωτοτύπου συσκευασίας μας είναι ότι οι δραστικές ενώσεις ενσωματώνονται απευθείας σε μια έτοιμη προς χρήση μεμβράνη με βάση την κυτταρίνη, χωρίς να αλλοιώνονται οι μηχανικές της ιδιότητες ή να απαιτούνται πρόσθετοι παράγοντες δομής. Αυτό ενισχύει τη βιωσιμότητα του συστήματος, καθώς τα εκχυλίσματα λαμβάνονται μέσω μιας διαδικασίας εκχύλισης με βάση την αιθανόλη, η οποία έχει χαμηλό περιβαλλοντικό αντίκτυπο.»

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να διερευνήσουν εναλλακτικές, φιλικές προς το περιβάλλον μεθόδους εκχύλισης και να αξιολογήσουν περαιτέρω την ασφάλεια του υλικού συσκευασίας, συμπεριλαμβανομένου του ενδεχομένου μεταφοράς ανεπιθύμητων ενώσεων στα τρόφιμα.

«Σε μελλοντικές εργασίες, θα δοκιμάσουμε διαφορετικά πρωτόκολλα πράσινης εκχύλισης», δήλωσε ο Schiavone. «Θα διεξάγουμε επίσης μια εξαντλητική έρευνα σχετικά με την πιθανή διαρροή ανεπιθύμητων μορίων από τη συσκευασία στα τρόφιμα. Ωστόσο, τα τρέχοντα ευρήματα επιτρέπουν την άμεση βιομηχανική υιοθέτηση, διατηρώντας παράλληλα τη συμμόρφωση με τους κανονισμούς και αξιοποιώντας έναν πόρο της κυκλικής οικονομίας. Αυτές οι γνώσεις ανοίγουν τον δρόμο για την ανάπτυξη καινοτόμων, βιώσιμων και ασφαλών λύσεων συσκευασίας τροφίμων, ενώ ταυτόχρονα αναβαθμίζουν τα γεωργικά και βιομηχανικά απόβλητα σε υλικά υψηλής αξίας.»