Effect of a developed bilayer film of acorn starch and zein electrospun enriched with cinnamon oil on microbiological, chemical, and sensory characteristics of rainbow trout fillet

Frischer Fisch ist ein empfindlicher Schatz. Er bietet eine reiche Quelle für Proteine und gesunde Fette, doch sein hoher Wassergehalt und seine schwache Struktur machen ihn anfällig für schnellen Verderb. Sobald ein Fisch gefangen wurde, beginnt ein stiller Kampf zwischen der Nahrung und der mikrobiellen Welt. Bakterien, Hefen und Schimmelpilze sowie natürliche Enzyme im Inneren des Fisches beginnen damit, Proteine und Fette abzubauen. Dieser Prozess erzeugt unangenehme Gerüche, verändert die Textur von fest zu schleimig und verändert die Farbe von einem hellen, rötlichen Glanz zu einem stumpfen Braun. Für Verbraucher und die Lebensmittelindustrie ist die Herausforderung einfach und doch schwierig: Wie hält man diese leicht verderbliche Nahrung so lange wie möglich frisch, ohne sich auf die schweren, nicht biologisch abbaubaren Kunststoffe zu verlassen, die moderne Verpackungen dominieren?

Wissenschaftler wenden sich auf der Suche nach Antworten an die Natur und schauen auf biologisch abbaubare Filme aus pflanzlichen und tierischen Proteinen. Ein vielversprechender Ansatz besteht darin, verschiedene Materialien zu Schichten zu kombinieren, um einen Schild zu schaffen, der nicht nur Luft und Feuchtigkeit blockiert, sondern auch aktiv dem Verderb entgegenwirkt. In diesem Zusammenhang untersuchten Forscher im Iran eine spezifische Kombination von Inhaltsstoffen, um Regenbogenforellen zu schützen, einen beliebten und weit verbreiteten Fisch. Sie konzentrierten sich auf zwei Hauptkomponenten: Stärke, die aus Eicheln extrahiert wurde, die in ihrer Region reichlich vorhanden sind, und Zein, ein Protein aus Mais, das feste, flexible Fasern bildet, wenn es zu einem feinen Geflecht versponnen wird. Diesem Gemisch fügten sie Zimt-ätherisches Öl hinzu, eine natürliche Substanz, die für ihre Fähigkeit bekannt ist, Bakterien abzutöten und die Oxidation zu verlangsamen. Das Ziel war es zu sehen, ob das Einwickeln des Fisches in einen zweilagigen Film aus diesen Materialien seine Haltbarkeit verlängern könnte, während er gleichzeitig sicher und schmackhaft bleibt.

Die Forscher richteten ein kontrolliertes Experiment mit frischen Regenbogenforellen-Filets ein. Sie unterteilten den Fisch in sechs Gruppen, um verschiedene Verpackungsmethoden zu testen. Eine Gruppe wurde als Kontrolle unverpackt gelassen. Die anderen wurden in Filme gehüllt, die nur aus Eichelstärke bestanden, nur aus elektrogesponnenen Zeinfasern, aus Zeinfasern mit Zimtöl, aus einer Doppelschicht aus Stärke und Zein und schließlich aus der Doppelschicht aus Stärke und Zein, die mit Zimtöl angereichert war. Alle Fische wurden in einem Kühlschrank bei einer kühlen Temperatur von vier Grad Celsius gelagert, und das Team überprüfte ihren Zustand alle drei Tage über einen Zeitraum von zwölf Tagen. Sie maßen alles, von der Anzahl der Bakterien, die auf der Oberfläche wuchsen, bis hin zu den chemischen Veränderungen im Fleisch, und baten sogar ein Panel aus Menschen, den Fisch zu schmecken und zu riechen, um dessen Qualität zu beurteilen.

Die Ergebnisse zeigten einen deutlichen Unterschied zwischen dem Fisch, der in den fortschrittlichen Film gehüllt war, und dem Rest. Die unverpackte Kontrollgruppe begann schnell zu verderben. Bis zum sechsten Tag war die Anzahl der kälteliebenden Bakterien auf dem Kontrollfisch auf ein Niveau gestiegen, das als unsicher für den Verzehr gilt. Im Gegensatz dazu blieb der Fisch, der in den doppelschichtigen Film mit Zimtöl gehüllt war, viel länger frisch. Diese spezifische Behandlung verzögerte das Erreichen der unsicheren Grenze der Bakterien bis zum zwölften Tag. Der Film war besonders effektiv darin, das Wachstum von schädlichen Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen zurückzuhalten. Während der Kontrollfisch einen massiven Anstieg dieser Mikroben verzeichnete, wies der Fisch im Zimtöl-angereicherten Film bis zum Ende der Studie signifikant niedrigere Werte aller drei Arten von Verderbsorganismen auf.

Chemische Tests bestätigten, was die Bakterienzahlen nahelegten. Wenn Fisch verdirbt, steigt sein pH-Wert an und er produziert flüchtige Stickstoffverbindungen, die den charakteristischen „fischigen“ Geruch des Verderbs erzeugen. Der Kontrollfisch zeigte einen starken Anstieg dieser Indikatoren, wobei die Stickstoffwerte bis zum Ende des Lagerzeitraums mehr als sich verdoppelten. Der in den Zimtfilm gehüllte Fisch behielt jedoch einen viel niedrigeren pH-Wert bei und produzierte weitaus weniger dieser üblen Gerüche. Der Film wirkte als Barriere, die den chemischen Abbau der Proteine und Fette im Inneren des Fisches verlangsamte. Diese chemische Stabilität schlug sich direkt im sensorischen Erlebnis nieder. Als die Testpersonen den Fisch schmeckten und rochen, bewerteten sie die Kontrollgruppe bereits nach sechs Tagen als unannehmbar und bemerkten schleimige Texturen und schlechte Gerüche. Der durch den Zimtfilm geschützte Fisch blieb neun Tage lang akzeptabel und behielt eine bessere Farbe, eine festere Textur und einen angenehmeren Geruch.

Die Studie kam zu dem Schluss, dass die Kombination aus Eichelstärke und elektrogesponnenem Zein, angereichert mit zimt-ätherischem Öl, ein hocheffektives aktives Verpackungsmaterial schuf. Dieser Doppelschichtfilm tat mehr als nur den Fisch abzudecken; er unterdrückte aktiv das Wachstum von Verderbsmikroben und verlangsamte die chemischen Reaktionen, die zum Verderb führen. Indem er die sichere Lagerzeit im Vergleich zur Kontrolle um etwa drei Tage verlängerte, bot der Film eine nachhaltige Alternative zu Kunststoff. Die Forscher merkten an, dass diese natürliche, biologisch abbaubare Lösung potenziell für andere leicht verderbliche Lebensmittel verwendet werden könnte, obwohl weitere Tests nötig wären, um ihre Wirksamkeit bei Fleisch und Käse zu bestätigen. Die Arbeit demonstrierte, dass es durch das Schichten einfacher, natürlicher Inhaltsstoffe und die Nutzung der Kraft eines gewöhnlichen Gewürzes möglich ist, die Konservierung von frischem Fisch erheblich zu verbessern, ohne auf synthetische Chemikalien oder nicht recycelbare Kunststoffe zurückzugreifen.