Cât de posibilă este o etichetă curată a pâinii?

Astăzi toată lumea vrea ca eticheta produsului pe care-l cumpară să fie “curată”. Adică să nu contină ingrediente care ar putea fi codificate conform legislației prin acele cifre indezirabile cunoscute sub numele de E-uri. Tensiunea dintre dorința consumatorilor de a mânca produse “curate”, goana retaileri-lor pentru a le oferi aceste produse și capacitatea industriei de a le crea sunt formidabile. Pentru că, dacă aproape orice în domeniul fabricării pâinii a putut fi înlocuit cumva prin soluții care să nu implice “E-uri”, termenul de viață de la raft, adică păstrarea pe termen lung a pâinii fără ca aceasta să fie afectată de alterări microbiene rămâne încă o provocare majoră. Comerțul modern implică lanțuri logistice lungi incompatibile cu termenele de valabilitate scurte. O pâine trebuie să fie fabricată azi, livrată la o platforma logistica mâine și transportată apoi catre diverse puncte de vânzare în decursul a câteva zile. Practic, se ajunge la situatii în care pâinea are nevoie de 5 zile pentru a ajunge efectiv pe raft, în așteptarea deciziei de achiziție a consumatorului. Ori, și pe raft, pâinea ar trebui să stea un termen rezonabil pentru a putea fi achizitionată într-o cantitate care să justifice toate costurile care au dus-o acolo. Ajungem la termene de valabilitate de cel putin 10 zile pentru ca o pâine să poata trece prin toate furcile caudine ale retail-ului modern, termen care se prelungește pe măsură ce distantele între centrele de distribuție și punctele de vânzare cresc.

Soluția clasică a problemei este utilizarea de conservanți în rețeta produsului, o variantă incompatibilă cu eticheta curată, dar care, în combinație cu măsuri care țin de controlul contaminăii microbiene la răcire si ambalare, spray-erea cu alcool a produselor înainte de ambalare, etc pot duce la atingerea unor termene de valabilitate care depășesc 20 de zile. Întrebarea este însă cât de avansati suntem pe calea de a implementa în procesele de fabricație soluții care exclud folosirea conservanților chimici clasici (acizii sorbic, propionic și sărurile lor). Nu o să discut aici variantele tehnologice care implică tratarea termică a produselor dupa ambalare, soluție care presupune investiții mari si creșterea costurilor energetice ale procesului de fabricatie.

Folosirea maielelor

Procedeul direct de obținere a pâinii este o achiziție relativ recentă a industriei, raportată la istoria ei, și deși a făcut pâinea foarte accesibilă din punct de vedere economic a adus o multime de deservicii legate de calitatea senzorială a produselor. Revenirea le tehnologiile care presupun fermentarea parțială sau totală a aluatului pe termen mai lung este căutată de tot mai multe fabrici de pâine ca o solutie de diferențiere pe o piață în care comportamentul consumatorilor este influențat într-o tot mai mare măsură de tonul pe care-l dau atributele senzoriale care însotesc produsele fabricate în brutării mici, cu caracter artizanal. Acest tsunami de informații legate de calitatea pâinilor se propagă prin intermediul rețelelor sociale si au un potential de persuasiune pe care marketingul clasic din domeniul panificatiei nu l-a atins niciodată. Folosirea maielelor în retetele de fabricare a pâinii corespunde nevoilor brutarilor de a găsi ingrediente naturale pentru o pâine cu etichetă curată. Fiind însoțita de acumularea de acizi organici în aluat, fermentarea ridică o barieră antimicrobiană destul de eficientă, pe lângă acumularea de compuși de aromă, de îmbunătățire a texturii sau încetinire a învechirii produselor finite. Majoritatea studiilor științifice moderne asupra acestui subiect sunt concentrate pe folosirea Lactobacillus spp. și există suficiente dovezi ca aceste bacterii lactice eliberează în aluat metaboliți antifungici cu masă moleculară mică de tipul dipeptidelor ciclice, acizilor hidroxilici, fenili și derivați fenil substituiți sau a amestecurilor complexe de acizi organici cu efect sinergicc (acetic, butiric, caproic, formic, propionic, -valeric etc). Totuși, nu există încă cercetări care să fi arătat că utilizarea maielelor poate determina, singură, prelungirea termenului de valabilitate la niveluri comparabile cu cele furnizate de folosirea conservanților clasici: acidul propionic și sărurile sale, respectiv acidul sorbic și sărurile sale.

Probabil că tot la categoria maiele ar trebui să adăugăm și găselnița recentă de a introduce în aluat făinuri obținute prin liofilizarea mediului de cultură a bacteriilor propionice. Acestea conțin până la 15 % acid propionic de fermentație, iar un adaos de 2 – 4 % la rețeta pâinii poate contribui semnificativ la prelungirea termenului de valabilitate până la 10 – 15 zile. Ca să rămânem în acieiași zonă a acizilor organici, am văzut în piață produse pulverulente care conțin cantități semnificative de acid acetic folosite în același scop ca și oțetul clasic: acțiune de inhibare directă asupra microorganismelor, dar și potențarea efectului inhibitor al altor conservanți prin favorizarea disocierii acestora în aluat pe seama scăderii pH-ului.

Folosirea uleiurilor esențiale

Cunoaștem uleiurile esențiale mai degrabă din condimente și deși pentru multe dintre ele efectul antimicrobian este validat științific, utilizarea lor în alimente este încă limitată datorită aromelor care le însoțesc și care de multe ori sunt incompatibile cu aromele specifice produselor alimentare respective. Numărul de uleiuri esențiale extrase din plante este imens și mai putin de 10 % dintre acestea sunt bine studiate din punct de vedere al potentialului de a fi folosite în alimente. Activitatea antimicrobiană este influențată de compoziția, concentrația, structura și grupurile funcționale ale acestora (terpene, terpenoide, fenilpropene etc). În fabricarea pâinii, cercetătorii au folosit diferite uleiuri esențiale în aluat sau după coacere. Cu toate acestea, cea mai mare parte a potențialului antifungic al uleiurilor esențiale se pierde prin coacere. Este cunoscut ca uleiurile esențiale de rozmarin inhibă creșterea Penicillium sp. și Aspergillus sp. la o concentrație de de 50 µm / mL în aluat proaspăt, iar rezultate bune au fost raportate atunci cand acesta a fost microîncapsulat. În alte cercetări, uleiurile esențiale de muguri de cuișoare ( Syzygium aromaticum ) și oregano ( Origanum vulgare ) au fost utilizate drept conservanți antimicrobieni pentru a prelungi durata de valabilitate a pâinii feliate.

Ambalaje cu efect inhibitor

O strategie de lucru pentru majoritatea cercetătorilor care chiar fac treabă (și nu doar testează pe bani publici dacă nu cumva SarsCov 2 poate trece prin polipropilenă) este cea a modului în care sunt formulate ambalajele produselor de panificație. În momentul de față ambalarea pâinii cu termen de valabilitate mare se bazează pe pulverizarea de alcool etilic în interiorul ambalajelor, marjându-se pe efectul antifungic al acestuia. Aceasta este însă o strategie al cărui succes ține foarte mult de gradul de contaminare inițială al suprafeței pâinii si de cantitătile de alcool utilizate (la care nu prea e atent nimeni și pentru că literatura de specialitate furnizează valori destul de variabile: de la 0,5 % în raport cu greutatea produsului, adică 3 ml/buc de toast de 600 g, până la 2 ml/decimetru pătrat, adică 4 – 5 ml doar pentru una din suprafețele unei pâini tip toast).

Sunt testate în prezent ambalaje cu atmosferă modificată și ambalajele activă. Ambalajele cu atmosferă modificată implică extragerea aerului din ambalaj si înlocuirea acestuia cu un amestec de gaze cu efect inhibitor asupra creșterii microbiene. Aceste gaze cu efect inhibitor pot fi introduse forțat în ambalaj sau se pot forma acolo ca urmare a unor combinații de factori cum ar fi permeabilitatea selectivă a filmului ambalajului respectiv pentru un anumit tip de gaze și efectul respirației produsului. Ambalajul activ presupune că pe suprafața ambalajului sunt aplicate substanțe cu efect direct fie asupra concentrației gazelor din ambalaj, fie asupra creșterii microbiene din produs.

Studiile efectuate până în prezent au arătat că, de exemplu, ambalajele pe bază de film cu barieră de oxigen și atmosferă de ambalare modificată pot prelungi durata de valabilitate a pâinii de la 3-4 zile la 5-7 zile. Pentru a reduce cantitatea de oxigen din ambalaj au fost testate inclusiv plicuri absorbante de oxigen introduse în ambalaj. Atmosfera modificată generată a redus dezvoltarea ciupercilor și a mucegaiului într-un grad mai mare decât tratamentele fără o atmosferă modificată. Totuși strategiile cele mai eficiente implică eliminarea completă a oxigenului din ambalaje și crearea în interiorul acestora a unor atmosfere constituite din 100 % N sau CO ₂ (se extinde în mod eficient durata de depozitare la 13-24 zile). Dioxidul de carbon, spre deosebire de azot, conferă însă pâinii un gust mai acid, motiv pentru care este mai degrabă evitat decât căutat în aceste strategii de cercetare.

Alți cercetători au avut ideea de a folosi plicuri cu uleiuri esențiale în interiorul ambalajelor. Rezultate bune s-au obtinut cu uleiul de oregano împotriva unor specii precum  Penicillium sp., Aspergillus sp., Staphylococcus sp., Bacillus sp., E. coli și Salmonella enteridita. Efectul mai bun al uleiului de oregano în crearea de atmosferă protectoare s-ar datora carvacrolului, a carei activitate antimicrobiană este mai eficientă în stare de vapori. Deși uleiul esențial de oregano nu a ridicat probleme deosebite atunci când a fost utilizat în cantități mici, concentrațiile mai mari au fost asociate cu modificări senzoriale neplăcute. Alte studii au arătat că plicurile cu scorțișoară folosite în ambalaje din polipropilenă micro-perforată ar putea crește durata de valabilitate a pâinii de la 3 la 10 zile sau că o concentrație de 6 % poate inhiba complet creșterea microorganismelor precum Rhizopusstolonifer stolonifera.

Concluziile acestui articol sunt că, cel puțin în materie de înlocuire a conservanților din pâine, studiile derulate în prezent nu promit încă termene de valabilitate comparabile cu cele pe care reușesc să le realizeze aceștia. Este evident că singura cale de a satisface exigențele retailului modern în materie de termene de valabilitate singura solutie rezonabilă este aceea de a utiliza un mix de tehnici de ambalare care implică de la controlul condițiilor de igienă la răcire si ambalare, până la folosirea de maiele sau tratamente termice ulterioare ambalării.

Bibliografie:

Vargas, MCA; Simsek, S. Clean Label in Bread. Alimente 2021 , 10 , 2054. https://doi.org/10.3390/foods10092054

How feasible is a clean label for bread?

 Today, everyone wants the label of the product they buy to be ‘clean.’ That means it should not contain ingredients that could be coded according to regulations with those undesirable numbers known as E-numbers. The tension between consumers’ desire for ‘clean’ products, retailers’ rush to offer them, and the industry’s ability to create them is formidable. While almost everything in the bread manufacturing field has found alternatives that don’t involve ‘E-numbers,’ the shelf life of bread, meaning long-term preservation without microbial spoilage, remains a major challenge. Modern commerce involves long logistics chains that are incompatible with short shelf lives. Bread needs to be made today, delivered to a logistics platform tomorrow, and then transported to various points of sale within a few days. In practice, it takes around five days for bread to actually reach the shelf, awaiting the consumer’s purchasing decision. Additionally, bread should stay on the shelf for a reasonable period to justify all the costs that brought it there. We end up with shelf life of at least 10 days for bread to navigate all the challenges of modern retail, a period that extends as distances between distribution centers and points of sale increase.
The traditional solution to this problem is the use of preservatives in the product’s recipe, an option incompatible with a clean label. However, when combined with measures related to controlling microbial contamination during cooling and packaging, alcohol spraying of the products before packaging, and more, it can lead to a shelf life of over 20 days. The question, though, is how advanced we are in implementing manufacturing processes that exclude the use of traditional chemical preservatives (such as sorbic and propionic acids and their salts). I won’t discuss here the technological options that involve post-packaging heat treatment, a solution that requires significant investment and increases the energy costs of the manufacturing process.

Use of sourdough

The direct bread-making process is a relatively recent acquisition for the industry, considering its history, and although it has made bread very economically accessible, it has brought numerous challenges related to the sensory quality of the products. The return to techniques that involve partial or total fermentation of the dough over a longer period is being sought by an increasing number of bread factories as a solution for differentiation in a market where consumer behavior is increasingly influenced by the sensory attributes accompanying products made in small, artisanal bakeries. This tsunami of information related to bread quality spreads through social networks and has a persuasive potential that traditional marketing in the baking industry has never reached. The use of sourdough in bread-making recipes meets the bakers’ needs to find natural ingredients for a bread with a clean label. With the accumulation of organic acids in the dough, fermentation creates an efficient antimicrobial barrier, as well as flavor compounds, texture improvement, or slowing down the aging of the finished products. Most modern scientific studies on this subject are focused on the use of Lactobacillus spp., and there is ample evidence that these lactic acid bacteria release low molecular weight antifungal metabolites such as cyclic dipeptides, hydroxylic acids, phenyls, substituted phenyl derivatives, or complex mixtures of organic acids with synergistic effects (acetic, butyric, caproic, formic, propionic, valeric acids, etc.). However, there is still no research that has shown that the use of sourdough alone can extend the shelf life to levels comparable to those provided by the use of classic preservatives such as propionic acid and its salts, or sorbic acid and its salts.

Use of essential oils

We are more familiar with essential oils from spices, and although their antimicrobial effects are scientifically validated for many of them, their use in food is still limited due to the accompanying flavors that are often incompatible with the specific flavors of the respective food products. The number of plant-extracted essential oils is immense, and less than 10% of them are well-studied in terms of their potential use in food. The antimicrobial activity is influenced by their composition, concentration, structure, and functional groups (terpenes, terpenoids, phenylpropanes, etc.). In bread manufacturing, researchers have used various essential oils in the dough or after baking. However, most of the antifungal potential of essential oils is lost during baking. It is known that rosemary essential oils inhibit the growth of Penicillium sp. and Aspergillus sp. at a concentration of 50 µm/mL in fresh dough, and good results have been reported when it was microencapsulated. In other studies, essential oils from clove buds (Syzygium aromaticum) and oregano (Origanum vulgare) have been used as antimicrobial preservatives to extend the shelf life of sliced bread.

Packaging with inhibitory effect

A working strategy for most researchers is the formulation of packaging for bakery products. Currently, packaging bread with a long shelf life relies on the spraying of ethyl alcohol inside the packaging, relying on its antifungal effect. However, the success of this strategy greatly depends on the initial contamination level of the bread surface and the quantities of alcohol used (which are not closely monitored, and the literature provides quite variable values: from 0.5% by weight of the product, i.e., 3 ml per 600 g toast, to 2 ml per square decimeter, i.e., 4-5 ml for just one surface of a toast bread). Currently, packaging with modified atmosphere and active packaging is being tested. Modified atmosphere packaging involves extracting air from the packaging and replacing it with a mixture of gases that inhibit microbial growth. These inhibitory gases can be introduced forcefully into the packaging or can be formed there as a result of various factors, such as the selective permeability of the packaging film for specific gases and the product’s respiration effect. Active packaging assumes the application of substances on the packaging surface that directly affect the gas concentration inside the packaging or microbial growth in the product.

Studies conducted so far have shown that, for example, oxygen barrier film-based packaging with modified atmosphere can extend the shelf life of bread from 3-4 days to 5-7 days. To reduce the amount of oxygen in the packaging, oxygen-absorbing sachets have also been tested. The generated modified atmosphere reduced the development of fungi and mold to a greater extent than treatments without modified atmosphere. However, the most effective strategies involve complete removal of oxygen from the packaging and creating atmospheres consisting of 100% N or CO2 (effectively extending the storage life to 13-24 days). However, carbon dioxide, unlike nitrogen, imparts a more acidic taste to bread, which is why it is rather avoided than sought after in these research strategies.

Other researchers have had the idea of using sachets with essential oils inside the packaging. Good results have been obtained with oregano oil against species such as Penicillium sp., Aspergillus sp., Staphylococcus sp., Bacillus sp., E. coli, and Salmonella enteridita. The better effect of oregano oil in creating a protective atmosphere is attributed to carvacrol, whose antimicrobial activity is more effective in vapor form. Although oregano essential oil did not cause significant issues when used in small quantities, higher concentrations were associated with unpleasant sensory changes. Other studies have shown that cinnamon sachets used in micro-perforated polypropylene packaging could extend the shelf life of bread from 3 to 10 days, or that a concentration of 6% can completely inhibit the growth of microorganisms such as Rhizopusstolonifer stolonifera.

The conclusions of this article are that, at least regarding the replacement of preservatives in bread, the current studies do not yet promise shelf life comparable to what preservatives achieve. It is evident that the only reasonable solution to meet the demands of modern retail regarding shelf life is to use a mix of packaging techniques that range from controlling hygiene conditions to cooling and packaging, to the use of sourdough or post-packaging heat treatments.