SOLUZIONI DI PACKAGING ATTIVO PER L’ESTENSIONE DELLA SHELF LIFE DI FRAGOLE E CILIEGIE

The development of innovative and sustainable packaging solutions represents a major research trend in the field of food technologies. Active packaging integrates the traditional function of containing and protecting food with an interactive role between the package and the food itself, aimed at extending shelf life. The shelf life of packaged foods is an aspect of food product utility increasingly required by consumers, especially for fresh foods such as fruits and vegetables. Indeed, these are characterized by a high degree of perishability due to both physiological events and the activity of spoilage microorganisms. Although fruits and vegetables are traditionally sold loose in supermarkets and grocery stores, it has been a significant increase in demand for prepackaged solutions driven by greater convenience in transport and consumption. In this context, antimicrobial active packaging plays a key role in maintaining freshness and acceptability standards of fresh produce, while also contributing to the reduction of food waste along the entire supply chain. This thesis project, developed in collaboration with ILIP S.r.l. (ILPA S.p.A., Valsamoggia, Bologna (BO), Italy), a leading company in food packaging solutions for fresh produce, focused on the evaluation of innovative antimicrobial active packaging solutions and ethylene absorbers. The aim was to extend the shelf life of strawberries and cherries: seasonal red fruits that are highly perishable due to microflora deriving partly from field cultivation and partly from post-harvest handling. The fruits were packaged in polyethylene terephthalate (PET) trays sealed with a macroperforated film, in which active devices were inserted to be evaluated individually or in combination. The effectiveness of the devices was tested at different sampling times by evaluating the evolution of the following parameters: weight loss, CIELab colour parameters, colour variations, firmness, microbial load, incidence of mouldy fruits and visual assessment. In parallel, four types of moulds were first isolated from the stored fruits, then purified and morphologically identified. Starting from these, standard spore solutions (10⁶ spores/mL) were prepared and used to test in vitro the antimicrobial activity of the PìFresc® tag (Agreenet) by measuring the diameters of fungal growth inhibition. Finally, SPME/GC-MS analysis allowed the characterization of the profile of volatile compounds responsible for the antimicrobial activity of the tag. The results obtained on strawberries and cherries identified a specific combination of active devices (series B) as the most effective in terms of antimicrobial activity: a PìFresc® antimicrobial tag and a Leaf RYPEN® (It’s Fresh!) ethylene absorber. Furthermore, it was confirmed that some plant-derived essential oils used in combination, such as citral, nerol, geraniol, eugenol and phenol, can exert an antimicrobial effect at concentrations that do not excessively alter the sensory profile of the packaged fruits. In conclusion, the study confirms the potential of active packaging in improving the preservation of strawberries and cherries, although further investigations on the mechanisms of action of antimicrobial devices are necessary to optimize their effectiveness and promote wider industrial application.

Lo sviluppo di soluzioni di packaging innovative e sostenibili rappresenta una delle principali tendenze di ricerca nel settore delle tecnologie alimentari. L’active packaging integra la tradizionale funzione di contenimento e protezione per l’alimento con un ruolo interattivo tra confezione ed alimento stesso, finalizzato all’estensione della shelf life. La durata degli alimenti confezionati è un aspetto di utility del prodotto alimentare sempre più richiesto dal consumatore, soprattutto nel caso di alimenti freschi come frutta e verdura. Questi sono, infatti, caratterizzati da un elevato grado di deperibilità dovuto sia ad eventi fisiologici, sia all’attività di microrganismi alteranti. Sebbene frutta e verdura siano tradizionalmente commercializzate sfuse nei supermercati e nei negozi alimentari, si osserva un incremento significativo della richiesta di soluzioni preconfezionate per una maggiore praticità di trasporto e di consumo. In questo contesto, l’active packaging antimicrobico assume un ruolo decisivo nel mantenimento degli standard di freschezza e accettabilità dei prodotti ortofrutticoli freschi, contribuendo anche alla riduzione dello spreco alimentare lungo tutta la filiera produttiva. Il presente progetto di tesi nato in collaborazione con ILIP S.r.l. (ILPA S.p.A., Valsamoggia, Bologna (BO), Italia), azienda leader nelle soluzioni di packaging alimentare per prodotti ortofrutticoli freschi, si è focalizzato sulla valutazione di soluzioni innovative di active packaging antimicrobici e assorbitori di etilene. L’obiettivo è stato quello di estendere la shelf life di fragole e ciliegie: frutti rossi stagionali e altamente deperibili a causa della microflora derivante in parte dalla coltivazione in campo e in parte dalla manipolazione post-raccolta. I frutti sono stati confezionati in vaschette di polietilentereftalato (PET) sigillate con film macroperforato, in cui sono stati inseriti i dispositivi attivi da valutare singolarmente o in combinazione tra loro. L’efficacia dei dispositivi è stata testata a diversi tempi di campionamento, valutando l’evoluzione dei seguenti parametri: perdita di peso, parametri colorimetrici CIELab, variazioni di colore, consistenza, carica microbica, incidenza di frutti ammuffiti e valutazione visiva. Parallelamente, quattro tipologie di muffe sono state dapprima isolate dai frutti conservati, purificate e identificate morfologicamente. A partire da quest’ultime, sono state preparate soluzioni sporigene standard (10⁶ spore/mL) e utilizzate per testare in vitro l’attività antimicrobica del tag PìFresc® (Agreenet) mediante la misurazione dei diametri di inibizione della crescita fungina. Infine, l’analisi SPME/GC-MS ha consentito di caratterizzare il profilo dei composti volatili responsabili dell’attività antimicrobica del tag. I risultati su fragole e ciliegie hanno attribuito la migliore efficacia antimicrobica ad una specifica combinazione di dispositivi attivi (serie B): un tag antimicrobico PìFresc® e un assorbitore di etilene Leaf RYPEN® (It’s Fresh!). Inoltre, è stato confermato che alcuni oli essenziali di origine vegetale in combinazione tra loro, come citrale, nerolo, geraniolo, eugenolo e fenolo, possono avere un effetto antimicrobico a concentrazioni tali da non alterare eccessivamente il profilo sensoriale dei frutti confezionati. In conclusione, lo studio conferma il potenziale dell’active packaging nel migliorare la conservazione di fragole e ciliegie, sebbene ulteriori approfondimenti sui meccanismi di azione dei dispositivi antimicrobici si rendano necessari al fine di ottimizzarne l’efficacia e promuoverne una più ampia applicazione in ambito industriale.