Desenvolvimento de saladas de fruta de longa duração: otimização e monitorização do processamento térmico

Abstract

O desenvolvimento de uma salada de fruta fresca processada a baixa temperatura com um elevado tempo de conservação, pelo menos 3 meses, foi o objetivo deste trabalho. Neste sentido, prepararam-se 3 saladas de fruta diferentes (S1-frutos nacionais, S2-frutos tropicais e cítricos e S3-frutos vermelhos), que foram sujeitas a dois tratamentos de pasteurização diferentes (80 e 70 ºC), e avaliou-se a evolução das suas propriedades físico-químicas para duas temperaturas de armazenamento (4 e 25 °C) ao longo de 98 dias. Os parâmetros fisico-químicos estudados foram o pH, acidez total titulável, índice de sólidos solúveis, atividade antioxidante, teor de fenóis totais, teor de ácido ascórbico e índice de cor, sendo também realizadas análises sensoriais, microbiológicas e da composição volátil. Os dois tratamentos de pasteurização asseguraram a inibição microbiana e a inativação das enzimas responsáveis pela alteração da textura e pela escurecimento dos frutos. A temperatura de pasteurização mais baixa mostrou ser suficiente para garantir a segurança alimentar das três saladas de fruta, a nível microbiológico, conservando as propriedades sensoriais. Verificaram-se que as propriedades fisíco-químicas alteraram-se ao longo do tempo de armazenamento não havendo, no entanto, diferenças significativas entre as duas temperaturas de conservação. A cor foi o parâmetro mais afetado sensorialmente em que todas as saladas, escurecendo com o armazenamento principalmente quando pasteurizadas a 80 ºC e armazenadas a 25 ºC. A composição volátil foi afetada pela pasteurização e pela temperatura de armazenamento, tendo as saladas de fruta menos compostos voláteis após 56 dias de armazenamento relativamente à salada de fruta fresca. Os compostos também apresentaram diferentes sensibilidades térmicas quando armazenados a 4 ou a 25 °C, a S1 e S3 perdem compostos voláteis com o armazenamento a 25 ºC, enquanto a S2 diminui o seu conteúdo no armazenamento a 4 ºC. S1 teve uma classificação sensorial baixa para as duas temperaturas de armazenamento, principalmente na cor e aroma, pois teve um escurecimento acentuado e houve uma perda de compostos voláteis com alteração do seu perfil de aroma. S2 demonstrou ser a salada de fruta mais estável com menor escurecimento ao longo do armazenamento e menor quantidade de compostos marcadores das reações de Maillard, apresentando classificação positiva em todos os parâmetros sensoriais avaliados. S3 foi a mais problemática quanto à textura, devido à sensibilidade deste tipo de frutos, e à cor, principalmente devido à presença de elevado conteúdo de antocianinas que com a pasteurização e armazenamento vão alterar a cor da salada, apresentando ainda vários fatores a melhorar. Em resumo, S2 demonstrou ser a salada mais promissora para ser comercializada. Sendo a temperatura e homogeneidade da pasteurização fatores importantes para a garantia da segurança alimentar das saladas de fruta, a segunda parte do trabalho consistiu no desenvolvimento de um sensor de temperatura fotónico a incorporar na película polimérica da embalagem. Com base na diferença dos índices de refração de dois materiais, utilizaram-se duas estratégias: a) síntese de nanopartículas em camadas de SiO2 e TiO2 e b) preparação de filmes em camadas utilizando SiO2 e BaTiO3. Foram preparadas nanopartículas core-shell constituídas por um núcleo de SiO2 (~340 nm) com uma camada de 40 nm de TiO2. No entanto era esperada a espessura de TiO2 de 100 nm. Para a obtenção do efeito fotónico seria necessário revestir as nanopartículas com mais camadas, intercaladas de SiO2 e TiO2. Na síntese dos filmes em multicamada de BaTiO3/SiO2, foram testados diferentes métodos para a camada de SiO2: i) nanopartículas de SiO2;, ii) filmes densos de SiO2 e iii) poli(dimetilssiloxano). Na camada de BaTiO3 foram testados filmes porosos de BaTiO3 com diferentes espessuras (20, 150 e 300 nm). Em todos estes ensaios foram testadas duas velocidades de deposição, 45 e 96 mm.min-1. Não foi possível obter camadas bem definidas de cada composição pelo não se conseguiu a alteração da direção do feixe luminoso com consequente aparecimento de cor. Todo este trabalho de otimização permitiu o início da síntese de um sensor de temperatura de baixo custo que garantirá a segurança alimentar por simples controlo a “olho nu”.

The development of a fresh fruit salad processed at low temperature, with a shelf life of at least 3 months was the main goal of this work. In this sense, 3 different fruit salads were prepared (S1– national fruits, S2 – tropical and citrus fruits and S3 – red fruits) pasteurized at two different temperatures (80 and 70 °C). The evolution of the physical-chemical properties was studied for both storage temperatures (4 and 25 °C) over 98 days. The physicalchemical parameters evaluated were: pH, titrable acidity, soluble solid content, antioxidant activity, total phenolic content, ascorbic acid content, color index and also the volatile composition. The sensorial and microbiological analysis was also performed. Both pasteurization temperatures ensured microbial inhibition and inactivation of the responsible enzymes for the texture modifications and browning of fruits. The lowest temperature applied demonstrated to be sufficient to guarantee food safety of all three fruit salads, in a microbiological and sensorial level. The physical-chemical parameters The physical-chemical properties are changed by the storage independently of the temperature. The color was the most affected parameter in the sensorial analysis, where all three fruit salads suffered browning during storage, mostly those pasteurized at 80 °C and stored at 25 °C. The volatile composition was changed by both pasteurization and storage temperatures, having the fruit salads lower volatile compounds content after 56 days of storage comparing to the fresh fruit salads. These volatile compounds showed different thermal-sensitivity when stored at 4 or 25 °C. S1 and S3 suffer greater loss of volatile compounds when stored at 25 °C than when stored at 4 °C. S2 showed the opposite behavior. S1 had the lowest sensorial classification for both storage temperature due to fruits browning and loss of volatile compounds. S2 is the most stable salad, with the highest color stability and the lowest Maillard markers content, having a positive classification in all sensorial parameters evaluated. S3 was the most problematic salad concerning texture due to thermal-sensitivity of these fruits. The color was also a problem as consequence of the high content of anthocyanin, which led to color changes after pasteurization and during storage. Considering all these results, the citrus and tropical fruit salads (S2) is the best choice to go to the market. Being the temperature and homogeneity of the pasteurization determining parameters to insure the microbiological safety of the fruit salads, the second part of this work was devoted to the development of a photonic based temperature sensor to incorporate on the package. Based on two materials with different refraction indexes, two strategies were tested: i) synthesis of nanoparticles containing several alternating layers of SiO2 and TiO2 and ii) preparation of multilayer films using SiO2 and BaTiO3. Core shell nanoparticles formed by a SiO2 core (~340 nm) coated with a layer of TiO2 (~40 nm) were prepared. However the TiO2 thickness expected was 100 nm. To obtain the expected photonic effect, it would be necessary to coat the nanoparticles with more layers. To synthesize the multilayers BaTiO3/SiO2 films, different methods were tested to perform the SiO2 layer: i) nanoparticles of SiO2; ii) dense films of SiO2 and iii) poly(dimethylsiloxane) layer. Porous BaTiO3 layers with different thickness (20, 150 and 300 nm) were prepared. The layers obtained for each composition did not show the expected thickness and were not well defined, and therefore the color change driven by the layers with different refraction indexes was not achieved. Nevertheless, all this optimization work opens an avenue to the development of a low cost temperature sensor capable to eye naked detection of temperature changes, contributing to insure food safety.