Effect of light on dairy products and possibilities to prevent photosensitized oxidation by various packaging material solutions

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorTiainen, Hannu
dc.contributor.advisorToikkanen, Kari
dc.contributor.authorHärkönen, Outi
dc.contributor.departmentBiotekniikan ja kemian tekniikan laitosfi
dc.contributor.schoolKemian tekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Chemical Engineeringen
dc.contributor.supervisorSeppälä, Jukka
dc.date.accessioned2020-12-28T10:38:03Z
dc.date.available2020-12-28T10:38:03Z
dc.date.issued2012
dc.description.abstractLight induced lipid oxidation (i.e. photo oxidation) occurs via chain mechanisms causing quality degradation and formation of unpleasant off-flavours in dairy products. Photo oxidation can proceed by photolytic free radical reactions or by photosensitized lipid oxidation, in which case hydro peroxides are generated as primary oxidation products. As these hydro peroxides decompose further to gaseous substances, they can be sensory perceived even at low concentrations. Riboflavin has been assumed to play major role in photosensitized lipid oxidation, however in recent years; several authors have reported other photosensitizer to take a part in these reactions as well. Efficient light protective packages have been developed; however, these do not include solutions for transparent plastic packages. The aim of this Master's thesis was to look into the chemistry behind the photo oxidation induced by visible and ultraviolet (UV) light, and to review the current light protective packaging solutions. In the experimental part, the effect of various dyes and UV-absorbent concentrations were studied on package material light transmittance and sensory perceived quality changes in yoghurt. In addition, the impact of nitrogen gas to sensory perceived quality changes was examined. The aim was to maintain the transparency while simultaneously preventing the emergence of light oxidative flavour in dairy products. The sample films were prepared by mixing commercial polystyrene CPS) with varying concentrations of dyes and UV-absorbent with an extruder. As a result, the light transmittance of PS was reduced with dyes and UV-absorbent by 10 - 80 % depending on the specific wavelength and additive concentrations. Transparency of the films decreased as the dye concentration increased, however the films with the highest dye concentrations maintained transparency. According to results obtained from the light transmittance measurements, certain samples were chosen for a storage experiment and for sensorial analysis. In the storage experiment, unseasoned yoghurt was re-packed in PS cups, protected with red PS-films, and exposed to approximately 2000 lx light for two days. An untrained sensory panel was formed from AaIto-University faculty members, and analysis was performed after a 24 h and 48 h light exposures. According to the sensory analysis, all the samples re-packed in normal atmosphere were significantly different (p < 0,05) from the reference sample stored in the dark after two days light exposure, whereas only few samples re-packed in nitrogen atmosphere suffered from the off-flavours.en
dc.description.abstractMaitotuotteisiin absorboituvan valon energia käynnistää tuotteissa ketjumekanismilla tapahtuvia hapetusreaktioita, jotka aiheuttavat tuotteen laadun heikkenemisen ja epämiellyttävän valonmaun syntymisen. Valo voi katalysoida lipideissä valokemiallisen tai valoherkistetyn hapettumisen, jolloin tuloksena syntyy primäärisinä reaktiotuotteina hydroperoksideja. Niiden hajoaminen edelleen kaasumaisiksi hapetustuotteiksi voidaan havaita jo erittäin pienillä pitoisuuksilla valonmakuna. Useissa alan tutkimuksissa on todettu riboflaviinin olevan pääsääntöisesti syynä valonmaun kehittymiseen tuotteessa. Uusimmat tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että maitotuotteet sisältävät myös muita valoherkistimiä, kuten porfyriineja, jotka kykenevät käynnistämään valoherkistetyn hapettumisen. Toimivia valonsuojapakkausratkaisuja maitotuotteille on kehitetty, mutta tiettävästi läpinäkyvälle muovipakkaukselle valonmaun estävää tarpeeksi tehokasta valonsuojaa ei ole vielä löytynyt. Diplomityössä selvitettiin alan kirjallisuudesta näkyvän- ja ultraviolettivalon (UV) aiheuttamia haittavaikutuksia maitotuotteille sekä pakkausratkaisuja, joilla voidaan ehkäistä niistä syntyvä valonmaku. Diplomityön kokeellisessa osassa tutkittiin eri UV- ja väriainepitoisuuksien vaikutusta valon transmittanssiin ja aistinvaraisesti havaittavaan valonmakuun maustamattomassa jogurtissa. Lisäksi kokeellisessa osassa tutkittiin typpikaasun vaikutusta valolle altistetun jogurtin virhemaun kehittymiseen. Tavoitteena oli löytää lisäainepitoisuudet, joilla on mahdollista säilyttää pakkauksen läpinäkyvyys samalla estäen valonmaun syntyminen pakattuun tuotteeseen. Tutkitut koekappaleet valmistettiin ekstruuderilla sekoittamalla kaupallista polystyreeniä (PS) sekä eri väriaineita ja UV-absorbenttia vaihtelevilla pitoisuuksilla. Väriaineiden ja UV-absorbentin avulla saatiin PS-kalvojen valon transmittanssia vähennettyä 10 - 80 % aallonpituudesta ja lisäainepitoisuudesta riippuen. Kalvojen läpinäkyvyys laski väriainepitoisuuden kasvaessa, mutta se kuitenkin säilytettiin myös kaikkein korkeimmilla tutkituilla väriainepitoisuuksilla. Transmittanssimittauksista saatujen tulosten perusteella valittiin lisäainepitoisuudet, joista valmistettiin kalvot säilyvyyskokeita ja aistinvaraisia arviointeja varten. Säilyvyyskokeissa maustamaton jogurtti suojattiin punaisilla UV-absorbenttiä sisältävillä kalvoilla ja altistettiin noin 2000 lx valolle kahden päivän ajan. Aistinvaraiset arvioinnit suoritti viisihenkinen kouluttamaton raati. Tulosten perusteella kaikki normaaliolosuhteissa säilötyt näytteet erosivat pimeässä säilytetystä vertailunäytteestä tilastollisesti merkitsevästi (p<0,05) kahden päivän valolle altistamisen jälkeen, mutta typetetyistä jogurttinäytteistä vain osaan muodostui aistein havaittava valonmaku.fi
dc.format.extentx + 79 + [4]
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/100490
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-2020122859321
dc.language.isofien
dc.programme.majorPolymeeriteknologiafi
dc.programme.mcodeKem-100fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordlight induced photo-oxidationen
dc.subject.keywordvalokemiallinen hapettuminenfi
dc.subject.keywordphotosensitizeren
dc.subject.keywordvaloherkistinfi
dc.subject.keywordlight protectionen
dc.subject.keywordvalonsuojafi
dc.subject.keywordpackaging materialen
dc.subject.keywordpakkausmateriaalifi
dc.subject.keywordlight transmittanceen
dc.subject.keywordvalonmakufi
dc.subject.keyworddairy productsen
dc.subject.keywordmaitotuotteetfi
dc.titleEffect of light on dairy products and possibilities to prevent photosensitized oxidation by various packaging material solutionsen
dc.titleValon vaikutus maitotuotteisiin ja sen ehkäiseminen eri pakkausmateriaaliratkaisuillafi
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotPro gradu -tutkielmafi
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_06765
local.aalto.idinssi45868
local.aalto.openaccessno
Files