Study of different antifungal systems to preserve strawberry jam against fungi spoilage

263 Pages·2017·2.65 MB·English

by  Susana Ribes Llop

UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS
Study of different antifungal systems to preserve
strawberry jam against fungi spoilage
DOCTORAL THESIS
Presented by:
Susana Ribes Llop
Supervisors:
Prof. José Manuel Barat Baviera
Prof. Pau Talens Oliag
Dra. Ana Fuentes López
Valencia, March 2017

Dr. José Manuel Barat Baviera, Catedrático de Universidad, perteneciente al
Departamento de Tecnología de Alimentos de la Universitat Politècnica de
València.
Dr. Pau Talens Oliag, Catedrático de Universidad, perteneciente al Departamento
de Tecnología de Alimentos de la Universitat Politècnica de València.
Dra. Ana Fuentes López, Profesora Asociada de Universidad, perteneciente al
Departamento de Tecnología de Alimentos de la Universitat Politècnica de
València.
Hacen constar que:
La memoria titulada “Study of different antifungal systems to preserve strawberry
jam against fungi spoilage” que presenta Dª Susana Ribes Llop para optar al grado
de Doctor por la Universitat Politècnica de València, ha sido realizada en el
Departamento de Tecnología de Alimentos de la Universitat Politècnica de
València bajo su dirección y que reúne las condiciones para ser defendida por su
autora.
Valencia, March 2017
Fdo. José Manuel Barat Fdo. Pau Talens Fdo. Ana Fuentes

Un viaje de 10.000 km empieza con un solo paso
(Anónimo)

Acknowledgements
ACKNOWLEDGEMENTS
Tras muchas horas de esfuerzo y dedicación, ha llegado el momento de dar las
gracias a todas y a cada una de esas personas que han formado parte de este gran
viaje.
En primer lugar, quiero agradecer a mis directores de tesis Jose Manuel Barat,
Pau Talens y Ana Fuentes todo el apoyo recibido durante el desarrollo de la tesis.
Gracias Jose por confiar en mí y darme la oportunidad de trabajar en un proyecto
de investigación tan interesante. Gracias Pau por la ayuda que me has brindado
en todo momento y, por todos los consejos que me has dado durante estos años.
Y gracias Ana por estar ahí día a día, enseñándome y guiándome a lo largo de
estos cuatro años. Eres una gran investigadora.
Secondly, I would like to thank Prof. Giovanna Ferrari for recieving me in her
research group at the University of Salerno. You are an excellent woman and
researcher from who I learnt so much during my short stage in your group. I am
also thankful to Francesco Donsì for his advices and support, not only during the
preparation of the paper. You are an exceptional researcher. In addition, I would
like to thank Roberta, Paola, Giusy, Marcelo and Gianpiero for their continuous
support.
A todos los compañeros del laboratorio. Arantxa, Carol, Cris, Esteban, Édgar,
María, Mª Jesús, Nataly y Samu…me quedo con un poquito de cada uno de
vosotros. No puedo olvidarme de Joel. Gracias por todos tus consejos, pero
sobretodo, gracias por los buenos momentos vividos dentro y fuera del
laboratorio.
Y ahora toca agradecer a mis chicas, a las del grupo de films, la miel y a la
chica acrilamida, todo su apoyo. En especial a Amalia, Anna y Mariola. Gracias por
estar en los buenos y malos momentos de este largo viaje. Vuestros consejos
diarios, en calidad de amigas e investigadoras, han sido de gran ayuda durante
estos cuatro años. Gracias por hacerme sentir como en casa incluso estando lejos.
También quiero dedicar unas palabras a Ángela Periche, Ángela Perdones, Emma,
Olga, Justine, Raquel y María…¿Qué os puedo decir que no sepáis ya? Sin
Acknowledgements
vosotras los ratos libres no serían lo mismo. Gracias por el compañerismo que me
habéis demostrado siempre.
A mis amigos. En especial a Marina. Gracias por tus palabras de apoyo. Nadie
mejor que tú me comprende cuando hablo de ciencia. Tampoco quiero olvidarme
de Armando. Gracias por tus consejos.
A mi familia. Gracias por creer en mí y, apoyarme en todas y cada una de las
decisiones que he ido tomando a lo largo del tiempo. Sin vosotros nunca hubiera
podido llegar tan lejos. En especial a Sara. Gracias por tu incondicional ayuda.
A Jorge. Tu paciencia, apoyo y ayuda han sido la clave de este trabajo. Gracias
por creer en mí y estar siempre ahí, en los buenos y en los malos momentos.
Abstract
ABSTRACT
New tendencies in the development of innovative food packages could affect
product microbial stability during storage. In this sense, antifungal systems such
as emulsions, nanoemulsions and mesoporous silica supports, may be promising
alternatives to preserve the product quality without having to apply further
thermal treatments.
The formulation of stable antifungal systems and the optimisation of the
methodology to be employed to prepare these systems play an important role in:
i) their antifungal effectiveness; ii) bioactive compounds losses during their
preparation; and iii) their impact on the food product’s sensory profile.
Nanoemulsions prepared with essential oils generally presented higher
antifungal effect than free essential oils applied at the same concentrations.
Furthermore, the emulsifier played a key role in the resulting antifungal activity.
Whey protein isolated-based nanoemulsions were more effective in inhibiting
mycelial mould growth and spore germination than Tween 80-based ones.
The great in vitro effectiveness of nanoemulsions to control mould
development allowed to check their application to food products, and strawberry
jam was selected as the food matrix. To this end, clove and cinnamon leaf
emulsions were incorporated into strawberry jams to control fungal decay.
Although these emulsions were able to reduce jam spoilage, their incorporation
negatively affected the aroma, taste and the overall acceptance of the jam.
Regarding the methodology employed to prepare oil-in-water emulsions, the
magnetic stirring and high pressure homogenisation combination was the most
effective to reduce essential oil losses. Moreover, stable cinnamon bark-xanthan
gum emulsions with good in vitro antifungal properties against the target fungi
were obtained. Despite the promising use of cinnamon bark emulsions to control
fungi decay in strawberry jam, their incorporation negatively affected the
product’s aroma, taste and overall acceptance.
Given the strong impact of essential oils on the food product’s sensory profile,
two new approaches were investigated: i) combinations of different antifungal
Abstract
compounds in emulsions; and ii) immobilisation of bioactive compounds on
mesoporous silica surfaces. The cinnamon bark essential oil, zinc gluconate and
trans-ferulic acid combination allowed the obtention of a product considered
microbiologically acceptable and with good organoleptic characteristics. However,
total mould inhibition was not achieved. Consequently, the antifungal and sensory
properties of the bioactive agents (eugenol and thymol) immobilised on
mesoporous silica surfaces were studied. The preparation of jams with eugenol
immobilised on MCM-41 microparticles induced better control of the fungal
inhibition compared with the samples functionalised with thymol. The sensory
analysis of the jams after incorporating the solids revealed that eugenol and
thymol immobilisation cushioned the impact of these compounds on the jam
flavour profile.