بخشی از مقاله
کاربرد بسته بندي هاي فعال و فنّاوري نانو در بسته بندي مواد غذايي
چکيده :
فنّاوري بسته بندي جديد به دو صورت مواد فعال در تمـاس بـا غـذا و مـواد هوشـمنددر تماس با غذا تعر يف مي شوند. مواد فعالي کـه مي توانند در بسته بندي ها به کار روند، بـسيار متنوع م يباشند. از جمله اين موادمي توان بـه اســيدهاي آلــي، آنــزيم هــا، باکتريوســين هــا، قارچ کش ها، عـصاره هـاي طبيعـي، يـون هـاو اتانول ٤ اشاره کرد.بـسته بنـدي هـاي فعـال ٥ رامي توان به دو گـروه اصـلي تقـس يم نمـود: ١- بسته بندي فعـال غيـر مهـاجر؛ ٢- بـسته بنـدي فعــال آزاد کننــده . جــاذب هــاي رطوبــت ٦ جــاذب هــاي اکــسيژن ، جــاذب هــاي اتــيلن و ترکيبات ضد ميکروبي از جمله روش هـاي بـه کار رفته در بسته بندي هاي فعـال غيـر مهـاجر مي باشـندوسيـستم هـاي آزادکننـده اتـانول و بخار آب ، سولفوردي اکسيد وترکيبـات ضـد میکروب در بسته بندي فعال آزاد کننده کـار برد دارند.
فنّاوري نانو، سيستم هـاو فراينـدهايي را بازگو مي کند که در م قيـاس بـين ١ تـا ١٠٠ نانو متر عمل مي کنند. از اهـداف مهـم نـانو بسته بندي، ايجاد طول عمر بيش تـر در مـواد غـــذايي بـــ ه وســـيله ب هبـــود خـــواص ممانعت کننـدگي بـسته بنـدي جهـت کـاهش تغييرات رطوبت ، گازهاو پرتوهـاي مـاوراء بنفش مي باشد. انواع مختلفـ ي از نـانو ذرات در صنعت غـذا کـار برد دارنـد ما ننـد ذرات تيتــا نيوم دي اکــسيد٨، نقــر ه ، روي و اکــسيد روي، دي اکـسيد سـيلينيوم ٩، کـر بن ، روغـن 10 سير، کليگوژن اوکتينـل سوکـسينات و ... .
پليمر نانو کامپوزيت ، پليمـري اسـت کـه در اثر حـرارت ، خاصـيت ارتجـاعي يـانـرمش
پذيري پيدا مي کنـد. نـانو کامپوزيـت هـا بـا ميزان بالا ي نسبت سـطح بـه حجـم شـناخته شده انـد کـه آن هـارا در م قايـسه بـا انـواع ديگــر پليمرهــا در م قيــاس مــاکرو متفــاوت
مي سازد.
١- مقدمه :
بــسته بنــديهــاي جديــدجهــت پاســخ بــه تقاضــاي مـصرف کننـدگان مـواد غـذايي بـراي غـذاهايي بـا فـراوري ملايم تر،کيفيت کنترل شده ، طول عمر مناسب همراه با حفظ تازگي و خوشمزگي درآن ها بوده واين بسته بنـدي هـا قابـل توسعه مي باشند.طـي دو دهـه گذشـته ، يکـي از تـازه تـرين پيــشرفت هــا در زمينــه بــسته بنــدي مــواد غــذايي، توســعه بسته بندي هاي فعال و هوشمندمي ج باشد.عملکرداين نـوع از بسته بندي هابر پايه انجام واکنش هايي بـا مـواد غـذايي بـسته بندي شده يامحيط اطراف آن هامي باشـد. هـدف از بـه کـار بردن بسته بندي هوشمند، آگـاهي دادن بـه مـصرف کننـده در موردکيفيت ماده غذايي بسته بندي شده (سالم يا ناسـالم )مـي باشد.
٢-آشنايي بافنّاوري نانو:
فنــــاوري نــــانو، پتانــــسيل بــــالقوه اي در بسته بندي فعال دارد، زيرا ترکيباتي کـه سـاختار نانو دارند، سطح بالايي را نسبت بـه حجـم شـان ايجاد مي کنند در ن تيجه ويژگي هـاي شـيميايي و بيولوژيکي خاصي از خود نشان مي دهند.
٢-١-معرفي :
فنــاوري نــا نو، سيــستم هــا و فر اينــدهايي را بازگو مي کند که د ر مقياس بـين ١ تـا ١٠٠ نـا نو متر عمل مي کنند. اين اندازه از ابعاد روي رفتار و خواص مواد تأثيرمي گذارد و بـه همـين د ليـل فناوري نانو نـه يـک فن ـاوري خـاص بلکـه يـک محدود اي ازفناوري ها را شرح مي دهد.
٢-٢- کاربرد فنّـاوري نـانو در بـسته بنـدي
مواد غذايي :
ويژگــي هــاي نــا نو مــو اد ، امکانــات جديــد و زيادي به صنعت غذا ارائه ميد هند، مانند قدرت بــيش تــر رنــگ و طعــم د هــي بــه مــو اد غــذايي ، افزودني هاي تغذيه اي و عناصر ضـد ميکروبـي
براي بـست بنـدي مـو اد غـذايي . فن ـاوري نـا نو کاربردهاي وسـيعي د ر فراينـد مـو اد غـذايي و بست بنـدي آن هـا دارد، عـلاوه بـرآن ، فن ـاوري نانو د ر زمينه هاي مختلـف ديگـر نيـ ز بـ ه کـار مــي رود ما ننـد، آفــت کــش هــا، مـو اد د ارويــي،د امپزشـــکي، خـــور اک دام ، ب هد اشـــت غـــ ذا و بيوتکنولوژي (١).
از اهداف مهم نانو بسته بندي، ايجـاد طـول عمر بيش تر د ر مواد غـذ ايي بـه وسـيله بهبـودخــو اص مما نعــت کننــدگي بــست بنــدي جهــت کــاهش تغييــر ات رطوبــت ، گازهــا و پرتوهــاي مـــاور اء بـــن فش مـــ باشـــد. بـــر اي مثـــال پلاستيک هايي که ذر ات د ي اکسيد تيتانيوم به آن ها افزوده شده مي توانند آسـيب هـاي ناشـي از اشعه مـاورا ء بـن فش را د ر بـسته بنـدي هـاي شفاف کاهش د ه ند کـه نـام آن د ا نپونـت لايـت استابليزر ٢١٠ مي باشد(٢).
از کابردهاي ديگر فناوري نانو مي توان بـه نانو موادي اشاره کرد که خـصوصيت حر ارتـي و مکا نيکي بسته بندي ها را افزايش مي د هنـد و غــذا را از تــأ ثير عو امــل مکــا نيکي، حر ارتــي ، شيميايي و ميکروبي محيط اطراف حفـظ کـرده و سطح بالاتري از ايمنـي و عملکـرد را ايجـاد مي کننـد، د ر نتيجـه طـول عمـر محـصولات را افزايش مي دهند.
پوشش هاي واکسي ٣ به طـور گـسترده بـر اي غذاهايي مثل سيب و پنيـر بـه کـار مـي رونـد. اخيــرا فنــاوري نــا نو تو انــسته اســت پوشــش خوراکي د ر سطح نانو ايجاد کند که کـم تـر از ٥ نانومتر پهنا دارد و براي چشم انساني قابـل رؤيــت نيــستند . نــا نو پوشــش هــاي خــور اکي مي توانند د ر گوشت ، پنير، ميـوه هـا، سـبزيجات ، محصولات قن ادي، محـصولات پخـت و غـذ اهاي کم چرب به کار رونـد. ايـن پوشـش هـا مـانع از تغييرات گازها و رطوبت شده و به عنوان عوامل رنگ دهنده و طعم دهنده ، آنتي اکسيدان ، و عوامل ضد قهو اي شدن عمل مي کنند(٤ و ٣).
بست بنـدي بـا نـا نو سنـسورها ١ اطلاعـاتي در مورد توليد آنزيم هاي تجزيه کننـده مـو اد غـذ ايي کـه د ر زمـان ا نبـارداري د ر مــو اد غـذ ايي تو ليــد مي شوند و غذا را براي انسان غير قابـل مـصرف مي سازند، د ر اختيار قرارمي دهند(٥ و ٦).
٢-٣-انواع نانو ذرات ٢:
انـواع مختلفـي از نـا نو ذ رات د ر زمينـه هـاي مختلف صـنعت غـذا کـار برد د ارنـد بـرا ي مثـال ذر ات تيتانيوم د ي اکسيد با اندازه کـم تـر از ١٠٠ نانومتر به طور گسترده به عنوان افزودني غذايي و عامل ضد ميکروبي د ر بسته بندي مواد غـذايي کاربرد دارند(٦).
نانو ذر ات نقره به عنوان عامل ضد ميکروبي، نـــا نو ذر ات روي و اکـــسيد روي بـــه عنـــو ان افزودني هاي تغذي اي و عو امـل ضـد ميکروبـي، نانو ذ ر ات د ي اکسيد سيلينيوم و کربن بـا ا بعـاد تقريبا ١٠٠ نانو متر د ر بست بنـدي مـو اد غـذ ايي به کارمي روند. نانو سيم هـاي پلاتينيـوم ٣و طـلا به عنوان بيو سنـسور٤ جهـت بهبـود آنـا ليز مـو اد غذايي استفاده مي شوند(٦).
نانوذر ات روغن سير د ر کنترل آفات ا نبـاري محــصولات غــذ ايي کــار برد د ارنــد . نــا نو ذ ر ات فيتوکليگوژن اوکتينل سوکسينات بـه همـر اه پلـي ليزين ٥ به طور قابل توجهي طول عمر محصولات ا نبــار ي را افــز ايش مــي د هــد. د ر ايــن جــا نــا نوذ ر ات خاصــيت دفــاعي قــوي د ر بر ابــر اکسيژن ، راديکال هـاي آزاد و يـون هـاي فلـزي د ر زمينه اکسيداسيون ليپيدها از خود نشان مي دهند(٧و ٦).
د ر تحقيقات اخير گزارش شده کـه پوشـش هاي حاوي نـا نو ذ ر ات د ر بيـرون نگـه د اشـتن اکسيژن و حفظ د ي اکسيد کربن د ر بست بنـدي ها بسيار کارا هـستند ومـيتواننـ د بـا سيـستم هاي بست بنـدي فعـال ر ايـج رقابـت کننـد. بـه عنوان مثال يک پوشش نانو کامپوزيتي بر پايـه آب ٦ ضخامتي د ر حـدود ١ تـا ٢ ميکـرون دارد که ميتواند مانع ورود اکسيژن بـه بـسته بنـدي 7 غــذا شــود و د ر د اخــل بطــري هــاي PET بــه عنوان يک سد د ر برابر ورود گازها باشد(٧).
٢-٤-ويژگي نانو کامپوزيت ها :
پليمر نانو کامپوزيـت پليمـري اسـت کـه د ر اثر حرارت خاصيت ارتجاعي يا نـرمشپـذيري پيدا مي کند. نانو کامپوزيت ها با ميـز ان بـالاي نسبت سطح به حجم شناخته شده اند که آن هـا را د ر مقايسه با انواع ديگر پل يمرها د ر م قيـاس ماکرو متفاوت مي سازد. نـا نو کامپوزيـت هـا ويژگـي هـاي زيـر را در بسته بندي مواد غذايي ايجاد مي کنند:
- افزايش مقاومت مکانيکي ؛ - کـاهش وزن ، خاصــيت (مما نعــت کننــدگي د ر بر ابــر نفــوذ اکسيژن ، د ي اکسيد کربن ، اشعه ماوراء بـن فش ، رطوبت و ترکيبات فر ار حاصل از مواد غـذ ايي يا محيط خارج )؛ - خاصيت ضد ميکروبي . پلاستيک هـاي هيبريـدي ٩ جديـد کـه حـاوي پلي آميـد و لايـه سـيلکات محـافظ می باشـند، عبـــور اکـــسيژن از فـــيلم هـــا را نـــسبت بـــه پلاستيک هاي معمولي ساخته شده با پلـي آميـد ١، بسيار سخت مي سازند(٨و ٧).
دوريتن ٢يک فيلم نانو کامپوزيت غني شده بـا مقـد ار زيـاد ذر ات نـا نو سـيلکات مـ باشـد کـه ورود اکسيژن و گازهاي ديگر و خـروج رطوبـت را کاهش مي دهد و د ر نتيجه مـاده غـذ ايي را از فــساد محافظــت مــي کنــد. شــرکت نــا نوکر٣، د ر بطري هـاي نـا نو کامپوزيـت مخـصوص آب جـو، نانو کريس تال هايي ٤ را به کار بـرده کـه از دسـت دادن د ي اکــسيد کــر بن و ورود اکــسيژن را بــه حداقل مي رساند(٨).
پيشرفت د يگـر فن ـاوري نـا نو د ر بـست بنـدي مواد غذايي، نانو لوله هاي کربني م باشـد. ايـن مـــواد عـــلاوه بـــر بهبـــود خـــو اص مکـــا نيکي بـست بنـدي، خاصـيت ضـد ميکروبـي قـوي را از خــود نــ شان مــي د هنــد.بــر اي مثــال بــا کتري اشرشــيا کلي ٥ فــوراد ر تمــاس بــا مجموعــه نــانو لوله هاي کربني نابود مي شوند.
همچنين استفاده از پليمرهاي نـا نو کامپوزيـت رس د ر بست بنـدي هـا، سـبب بـالابردن م قاومـت مکــا نيکي، حر ارتــي و مما نعـت کننـدگي د ر ايـن بسته ها مي گردد(٨).
٣-تقسيم بندي مواد فعال :
نوآوري در بسته بندي مواد غذايي تاکنون محدودبه تعداد کمي از محصولات با طراحي جديدو اهداف بازاريابي بـوده است . بـسته بنـدي فعـال و هوشـمند، نقـش مهمـي در ارائـه راه حل هايي جهت افـزايش طـول عمـر،نگهـداري ، بهبـودو نمايش کيفيت و ايمني مواد غذايي بسته بندي شده بر عهـده دارند(٩).
کلمات متنوعي براي توصيف فناوري جديد بسته بندي به کـار مـي رود، ماننـد فعـال ، فعـل و انفعـالي، هوشـمند، انديکاتورو غيره .
در حــال حاضــر دو تعريــف در چهــارچوب جديــد مقررات مواد در تماس با غذا، وجود دارد که به شرح زيـر مي باشد:
٣-١-مواد فعال در تماس با غذا
اين دسته به عنوان موادي که جهت افزايش طول عمر، نگهداري يا بهبود شرايط غذاهاي بسته بندي شـده مناسـب هستند، به کارمي روند. اين تعريف مشارکت اجـزاء مـواد بسته بندي جهت آزادسازي و يا جذب ترکيبـاتي خـاص از ماده غذايي بسته بندي شده و يا از محيط احاطه کننده آن هـا ميباشد. مـواد فعـال امکـان تغييـر در اجـزاء يـا خـواص ارگانولپتيک ٦ غذا را در شرايطي فـراهم مـيکننـد کـه ايـن تغييرات موافق با مقـررات پـيش بينـي شـده در انجمـن و مجلس بين المللي مقررات غذامي باشد.
٣-٢-مواد هوشمند در تماس با غذا
اين دسته به عنوان موادي که شرايط غذاي بـسته بنـدي شده يا محيط اطراف آن را نمايش دهند(يا در موردآن بـه مصرف کننده آگهي دهند)،به کارمي روند.
در حالي که راهکار بسته بندي فعـال و هوشـمند، هـم اکنون مدرن تلقي مي شود. اين راهکار بـه سـنت اجـدادي مناطق حاره اي جهان تعلق دارد.
در ايــن منــاطق از آفريقــا، آســياو آمريکــاي شــمالي برگ هاي گياهي به صورت سنتي جهت بـسته بنـدي مـواد غذايي استفاده مي شدو هنوز هم اسـتفاده مـي شـوند.ايـن نوع از بسته بندي علاوه برکاربرد سـاده ، بـه علـت داشـتن خواصـــي ماننـــد رنـــگ دهـــي ، آروماتيـــک ٧ بـــودن ، آنزيماتيک ٨(مانند پاپائين ٩)آنتـي اکـسيداني (ماننـد داشـتن روغـن هـاي اسانـسي )در بـسته بنـدي مـواد غـذايي بـه کـار مي روند.
بــسته بنــديهــاي گيــاهي جهــت اصــلاح بافــت و ويژگيهاي ارگانولپتيکي و يا آهسته کردن فساد ميکروبـي بـا ماده غذايي ، فعل و انفعال دروني انجام مي دهند.همچنين اين نوع از بسته بندي هابه علت توانـايي تغييـر رنـگ در شـرايط دمايي ويا زمان خـاص ، بـه عنـو ان شـاخص هـايي از تازگي و پخت ماده غذايي استفاده مي شـوند. در اين نوع بسته بندي از چهارگونـه مختلـف بـرگ به عنوان لايههاي پي د ر پـي اسـت فاده مـي شـو ند
که هر کدام از آن ها بر اسـاس خواصـي کـه د ارا مــي باشــند، عملکــرد خاصــي د ارنــد. همچنــين برگ ها به عنوان بسته بندي مواد غذايي ، سال هـا د ر منــاطق مديتر انــ اي اروپــا مــورد اســت فاده بوده اند. براي مثال ، جهت بهبود فرايند رسانيدن سنتي پنيرها از اين پوشش د رآن ها استفاده مـي شــد. د ر کــشورهاي پيــشرفته ، بــسته بنــدي هــاي حاوي جـاذب هـاي رطوبـت و اکـسيژن از جملـه اولين سري از بستهبندي هاي فعال و هوشـمندي بود نـد کـه جهـت بهبـود کي فيـت مـو اد غـذايي و گسترش طول عمر آن ها به طور موف قيـت آميـزي بــه کــار رفتــه و توسـعه پيــدا کرد نــد. از جملــه استفاده از ايـ ن نـوع بـسته بنـدي هـا در غـذ اهاي آمــاده و گوشــت مــي تــو ان نــام بــرد. ســپس راهکارهــاي د يگــري ما ننــد نــشر د هنــدههــاي اتــا نول (د ر بــست بنــدي محــصولات نــا نو ايي )، جــاذ ب هــاي اتلــين (د ر بــست بنــدي ميــوه هــاي 1 کلايماتريک )، جاذب هـا و نـشر د هنـده هـاي د ي
1- Klaymatryk
اکثرميوه هاي گوشتي پس از برداشت شکل تنفسي خاصي را از خود نشان مي دهند که کم وبيش باتغيير رنگ ، طعم و بافت همراه است و شاخصي ازرسيدگي ميوه محسوب مي شود. دربسياري ازآن ها، ابتدا بعد از برداشت شدت تنفس کاهش مي يابدو سپس صعودمي کند. به اين گروه ازميوه هاکلايماتريک گفته مي شود.
اکــسيد کــر بن ، انــديکاتورهاي د مــا. زمــان واکسيژن و ... توسعه يافتند(١٠).
٤-بسته بندي فعال :
اصـول بـست بنـدي فعـال بـر خـو اص ذ اتـي پليمرهاي به کار رفته د ر مـو اد بـسته بنـدي يـا افــزود ن ترکيبــاتي بــا ويژگــي هــاي خــاص بــه پليمرها، مي باشد (١١). يک عامل فعال مي تواند د ر مواد بسته بندي
يــا د ر ســطح آ ن حــضور پيــدا ک نــد و يــا د ر ساختار چند لايه يا د ر عناصر ويژه د ر ارتبـاط بـا بــست بنــدي کــه بــه عنــوان ، برچـسب هـا و د رپوش بطري ها به کار روند.
مواد فعالي که مي توانند د ر بسته بندي ها به کار روند، بسيار متنوع اند از جملـه ايـ ن مـو اد مــي تــو ان بــه اســيدهاي آلــي، آنــزيم هــا، با کتريوســين هــا، قـارچ کــش هـا، عــصاره هــاي طبيعي، يون ها و اتانول اشـاره کـرد. همچنـين مواد پايه براي اين نوع از بـسته بنـدي هـا مـي تواند انواع کاغذ هـا، پلاسـتيک هـا، فلـز ات يـا ترکيبي از اين مواد را شامل شود.
