Antimicrobici naturali per prolungare la shelf life della frutta fresca

In collaborazione con il Consorzio Bestack, i ricercatori dell’Università di Bologna hanno sviluppato un imballaggio in cartone innovativo, basato sull’applicazione di antimicrobici naturali, per il prolungamento della shelf life della frutta fresca.

Il gruppo di Ricerca in Microbiologia degli alimenti, Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell’Università degli Studi di Bologna è tradizionalmente impegnato nello studio degli effetti di sostanze ad azione antimicrobica di origine vegetale, quali oli essenziali e loro componenti bioattivi, verso microrganismi degradativi e patogeni di interesse alimentare. L’applicazione di oli essenziali e loro composti bioattivi sono stati ampiamente studiati dalla professoressa Lanciotti e collaboratori (dottoressa Francesca Patrignani e dottor Lorenzo Siroli) in diversi sistemi alimentari come antimicrobici naturali, in sostituzione ad antimicrobici di sintesi (prodotti vegetali minimamente trattati), in associazione a tecnologie “mild” o a trattamenti termici blandi per il prolungamento della shelf life e sicurezza di succhi di frutta. Le diverse collaborazioni con il Consorzio Bestack hanno permesso ai ricercatori dell’Università di Bologna di sviluppare un imballaggio in cartone innovativo, basato sull’applicazione di antimicrobici naturali, per il prolungamento della shelf life di frutta fresca.

Figura 1 – Pere dopo 30 giorni di conservazione
in imballaggio tradizionale (Sn) e tradizionale attivo (Ds)

In particolare, la messa a punto di questa miscela ricade in una sperimentazione molto ampia. Durante le prime fasi della sperimentazione, sono state ottimizzate le concentrazioni e combinazioni di antimicrobici naturali e le modalità di attivazione degli imballaggi. Le prove di attivazione dell’imballaggio in cartone sono state fatte anche utilizzando un imballaggio con un più alto contenuto di paraffina, al fine di valutare se questa potesse trattenere più a lungo le sostanze naturali ad alta volatilità. La permanenza degli antimicrobici prescelti negli imballaggi e le cinetiche di rilascio sono state valutate con tecniche gas cromatografiche innovative GC/MS/SPME (solid phase micro extraction). Queste valutazioni sono state molto importanti perché hanno permesso di individuare le condizioni operative migliori per le successive sperimentazioni presso un confezionatore di frutta in Romagna. La seconda parte della sperimentazione ha riguardato invece l’immissione della miscela ottimizzata nel cartone monouso per ortofrutta, al fine di prolungare la shelflife di mele, pere, fragole, nettarine e pesche. Più specificatamente, in questa parte della sperimentazione sono state considerate e comparate tre diverse tipologie di imballaggio: l’imballaggio in cartone monouso tradizionale (tradizionale), l’imballaggio in cartone monouso addizionato della miscela antimicrobica (tradizionale attivo) e l’imballaggio in cartone monouso con maggiore quantitativo di paraffina addizionato della miscela antimicrobica (innovativo attivo).
Gli imballaggi tradizionali, tradizionali attivi e innovativi attivi sono stati confezionati presso un confezionatore di frutta in Romagna, a tempi diversi, al fine di valutare per quanto tempo le sostanze antimicrobiche fossero in grado di esplicare le loro potenzialità. La frutta confezionata in tempi diversi e conservata in differenti tipologie di imballaggio è stata mantenuta a temperatura ambiente presso il centro di confezionamento. A tempi prestabiliti, la frutta confezionata è stata sottoposta ad analisi microbiologica e ad ispezione visiva. Inoltre, sono stati allestiti alcuni panel-test al fine di valutare eventuali differenze tra la frutta conservata in imballaggi tradizionali, tradizionali attivi e innovativi attivi. I gruppi microbiologici presi in considerazione sono stati il carico mesofilo totale, i lieviti, le muffe, come indicatori di shelf-life, e i coliformi totali e fecali quali indicatori di igiene di processo. Per quanto concerne i panel test allestiti presso il Campus di Scienze degli Alimenti, Università di Bologna (sede di Cesena), presso le sale di analisi sensoriali, sono stati reclutati 30 panelisti. Gli attributi presi in considerazione per la frutta sono stati il livello di maturazione, il colore, l’odore, la consistenza, il sapore. Inoltre a ogni assaggiatore, è stato richiesto di esprimere una preferenza.

 

 

 

 

 

Figura 2 – Mele dopo 40 giorni di conservazione in imballaggio tradizionale (sopra) e tradizionale
attivo (sotto)

I risultati ottenuti su pere e mele hanno evidenziato che l’immissione di antimicrobici negli imballaggi, indipendentemente dal livello di paraffina, ha portato a una riduzione del carico di tutti i gruppi microbiologici considerati (tabella 1A e 1B).
Tale riduzione è risultata comunque diversa in relazione alla tipologia di frutta considerata. Le maggiori riduzioni (da 1 a 2 cicli logaritmici) sono state rilevate per i mesofili e per i lieviti e tali differenze sono traducibili in incrementi di shelf-life di 1-2 giorni. Anche per quel che concerne i microrganismi sporigeni aerobi, la frutta conservata negli imballaggi tradizionali è risultata più contaminata.
Non sono state invece osservate differenze significative in rapporto al livello di paraffina presente negli imballaggi. I dati ottenuti hanno indicato che gli imballaggi attivi utilizzati immediatamente dopo l’inserimento degli antimicrobici naturali sono stati più efficaci nell’inibire lo sviluppo microbico rispetto agli imballaggi utilizzati dopo 7 e soprattutto 14 giorni dall’attivazione.
I panel test effettuati durante la shelf-life dei prodotti, in rapporto alla data di confezionamento e alla tipologia di imballaggio (tradizionale, tradizionale attivo ed innovativo attivo) hanno indicato come i prodotti confezionati negli imballaggi attivi siano sempre risultati preferiti rispetto ai frutti confezionati negli imballaggi tradizionali. Inoltre, questi ultimi sono sempre stati giudicati più maturi con pochissime eccezioni.

 

 

Il fenomeno è risultato più evidente nelle mele rispetto alle pere. In figura 1 e 2 sono riportate alcune immagini di mele e pere a diversi tempi di maturazione. Nel caso di fragole, nettarine e pesche, l’attivazione degli imballaggi con la miscela messa a punto nella prima fase della sperimentazione ha portato a una riduzione del carico di tutti i gruppi microbiologici considerati nell’arco della conservazione. Le riduzioni più significative sono state a carico dei mesofili e dei lieviti (tabella 2). Anche in questo caso i dati ottenuti hanno indicato che gli imballaggi attivi utilizzati immediatamente dopo l’inserimento degli antimicrobici erano più efficaci nell’inibire lo sviluppo microbico rispetto imballaggi utilizzati dopo 7 e soprattutto 14 giorni dall’attivazione.

Figura 3 – Fragole dopo 6 giorni di conservazione in imballaggio tradizionale (A) e tradizionale attivo (B)

Tuttavia, anche in questi ultimi è stata osservata una diminuzione sulla frutta del carico dei principali agenti degradativi. Anche in questo caso, i panel test effettuati durante la shelf life di fragole e pesche, in rapporto alla tipologia di imballaggio (tradizionale, tradizionale attivo e innovativo attivo) hanno indicato come i prodotti confezionati negli imballaggi attivi siano stati quasi sempre risultati preferiti rispetto ai frutti confezionati negli imballaggi tradizionali.

Figura 4 – Pesche dopo 7 giorni di conservazione in imballaggio tradizionale (A) e tradizionale attivo (B)

In ogni caso, tutti i prodotti confezionati negli imballaggi innovativi non hanno evidenziato odori o sapori anomali rispetto a quelli di controllo. Le differenti valutazioni degli assaggiatori nelle diverse sedute di analisi sensoriale possono essere ascrivibili a variazioni della materia prima in termini di grado di maturazione e qualità e alla soggettività dei gusti. La maggiore qualità e shelf life dei frutti conservati in imballaggi attivi sono testimoniate anche dalle figure 3, 4 e 5.
Attualmente i risultati di queste ricerche, che hanno permesso di trovare una strategia innovativa in grado di aumentare la shelf life della frutta fresca, si sono concretizzati nella stesura di un brevetto in cotitolarità tra l’Università di Bologna e il Consorzio Bestack.

Figura 5 – Nettarine dopo 7 giorni di conservazione in imballaggio tradizionale (A) e tradizionale attivo (B)

Rosalba Lanciotti è attualmente Professore Associato confermato, già abilitata per il ruolo di Professore Ordinario, per il raggruppamento disciplinare AGR/16, presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell’Università degli Studi di Bologna dove svolge attività didattica e di ricerca. È attualmente titolare degli insegnamenti di Microbiologia delle fermentazioni, Microbiologia enologica, Progettazione igienica e sanificazione, Valutazione dei sottoprodotti dell’industria alimentare.
Francesca Patrignani è attualmente Ricercatore Senior confermato, già abilitata per il ruolo di Professore Associato, per il raggruppamento disciplinare AGR/16, presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell’Università degli Studi di Bologna, dove svolge attività didattica e di ricerca. È attualmente titolare di insegnamenti di Laboratorio di microbiologia applicata e Laboratorio di microbiologia enologica.
Lorenzo Siroli è attualmente Assegnista di Ricerca presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari dell’Università degli Studi di Bologna, dove svolge attività di ricerca. È cultore di materia per gli insegnamenti afferenti il settore concorsuale 07/F2 – Microbiologia Agraria.

di Rosalba Lanciotti, Francesca Patrignani, Lorenzo Siroli*

*Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari, Università degli Studi di Bologna (rosalba.lanciotti@unibo.it)