Edible films and coatings for cheese

Abstract

Over the last years there has been an increasing interest to replace synthetic materials by biodegradable ones, due to the ecological problems. Edible and biodegradable films can be produced using polysaccharides, lipids, proteins and composites, and act as a package without damaging the environment. By choosing a suitable coating composition it is possible to preserve several desired properties of a certain food product. Important properties should be considered, such as mechanical, functional and barrier properties. The main goal of this study was to evaluate edible films and coatings from plant proteins (pea, soy), with incorporated natural antimicrobial and antioxidant agents, to potentially protect cheese from physico-chemical and microbial deterioration and to preserve the organoleptic characteristics, especially of sliced cheeses. The work performed focused mainly on the preparation and characterization of pea protein films, with added chitooligosaccharides (COs) (0.5%, 1% and 2%) and two types of essential oils at 1%, bay and thyme oils. Films with 0.5% of COs showed the highest values of Young’s modulus, tensile strength and elongation. Regarding the barrier properties, the film with 1% of COs showed the lower permeability value. Addition of small amounts of COs may be advantageous to improve the mechanical properties of the PPI films, besides the expected antimicrobial effects. An intermediate COs concentration (1%) could be advantageous to reduce the water vapor permeability, but it will also result in detrimental effects on the mechanical properties. Film’s hydrophobicity was also dependent on the amount of added COs and essential oils. For the films with COs, the presence of the essential oils increased the film’s hydrophobicity, an effect dependent on the type of added oil. The observed effects seem complex and they are probably dependent on the interactions among film components; certainly these aspects deserve further studies in order to improve and better understand the interactions/adhesion of the coating onto the cheese surface. The protein films by their own showed already some antioxidant activity, and the addition of COs or the essential oils results mainly on a higher rate of this effect (lower times to observe the antioxidant effects). Even so the films prepared with the bay oil revealed a higher antioxidant activity, which can be useful and complement the expected effects on the organoleptic properties of cheese samples treated with these films.

O interesse na substituição de materiais sintéticos por biodegradáveis tem vindo a aumentar devido aos problemas ecológicos. Filmes comestíveis e biodegradáveis podem ser produzidos utilizando polissacarídeos, lípidos, proteínas e compósitos e atuar como embalagens, sem danificar o meio ambiente. Ao escolher uma composição adequada para um revestimento é possível preservar várias propriedades desejáveis de um produto alimentar. Propriedades importantes como mecânicas, funcionais e de barreira devem ser consideradas. O principal objetivo deste estudo foi avaliar filmes e revestimentos comestíveis de proteínas vegetais (ervilha, soja), com agentes antimicrobianos e antioxidantes naturais incorporados, para proteger queijo de deterioração físico-química e microbiana e para preservar as características organolépticas, especialmente de queijos cortados/fatiados. O trabalho realizado foca-se principalmente na preparação e caracterização de filmes de proteína de ervilha, com a adição de oligoquitosanos (OQ) (0,5%, 1% e 2%) e dois tipos de óleos essenciais (1%), óleos de louro e tomilho. Filmes com 0,5% de OQs apresentaram valores mais elevados de módulo de Young, tensão de rutura e alongamento. Em relação às propriedades de barreira, o filme com 1% de OQs mostrou o valor de permeabilidade mais baixa. A adição de pequenas quantidades de OQs pode ser vantajosa para melhorar as propriedades mecânicas dos filmes de proteína de ervilha, além dos esperados efeitos antimicrobianos. Uma concentração OQs intermediária (1%) poderia ser vantajosa para reduzir a permeabilidade ao vapor de água, mas também resultaria em efeitos prejudiciais sobre as propriedades mecânicas. A hidrofobicidade dos filmes foi dependente da quantidade de OQs e óleos essenciais adicionados. Para os filmes com OQs, a presença dos óleos essenciais aumentou a hidrofobicidade dos filmes, um efeito dependente do tipo de óleo adicionado. Os efeitos observados parecem complexos e provavelmente dependem das interações entre os diferentes componentes do filme; Estes aspetos merecem mais estudos a fim de melhorar e compreender as interações / aderência do revestimento sobre a superfície do queijo. Os filmes de proteínas por si só mostraram alguma atividade antioxidante, e os resultados da adição de OQs ou óleos essenciais mostram uma taxa mais elevada deste efeito (diminuição do tempo de reação para observar os efeitos antioxidantes). Os filmes com óleo de louro revelaram uma maior atividade antioxidante, podendo ser útil e complementar aos efeitos esperados sobre as propriedades organolépticas de amostras de queijo revestidas.