ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σελίδα 1 από 8 ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Παραδόσεις του µαθήµατος Συσκευασία Τροφίµων ρ. ΣΠΥΡΙ ΩΝ Ε. ΠΑΠΑ ΑΚΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Συσκευασία σε τροποποιηµένη ατµόσφαιρα (MAP - Modified Atmosphere Packaging) είναι η µέθοδος κατά την οποία το τρόφιµο συσκευάζεται σε αέριο περιβάλλον διαφορετικής σύστασης απ αυτήν του ατµοσφαιρικού αέρα. Ο ατµοσφαιρικός αέρας περιέχει 78,08% (v/v) άζωτο, 20,95% (v/v) οξυγόνο, 0,93% (v/v) αργό, 0,03% (v/v) διοξείδιο του άνθρακα και εννέα άλλα αέρια σε πολύ µικρές περιεκτικότητες. Η τροποποίηση της σύστασης του αέρα µέσα στη συσκευασία των τροφίµων επιβραδύνει: την µέσω χηµικών αντιδράσεων ποιοτική υποβάθµιση την ανάπτυξη αλλοιούντων µικροοργανισµών. Ο σκοπός της MAP είναι να παρεµποδίσει την αλλοίωση, να διατηρήσει την ποιότητα και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του τροφίµου. Έχει δειχτεί ότι η τροποποίηση της σύστασης των αερίων στον ελεύθερο χώρο της συσκευασίας και ειδικότερα η µείωση της συγκέντρωσης του O2 µε την ταυτόχρονη αύξηση της συγκέντρωσης του CO2 και του N2, σε συνδυασµό µε ψύξη, είναι δυνατόν να αυξήσουν σηµαντικά, πρακτικά να διπλασιάσουν έως τριπλασιάσουν, τη διάρκεια ζωής των ευαλλοίωτων τροφίµων Κατά τη διεργασία της MAP αφαιρείται από τη συσκευασία ο αέρας και αντικαθίσταται από ένα αέριο ή από µίγµα αερίων το οποίο ποικίλλει ανάλογα µε το είδος του τροφίµου. Η σύσταση όµως της τροποποιηµένης ατµόσφαιρας µέσα στη συσκευασία µεταβάλλεται συνέχεια σ όλη τη διάρκεια της αποθήκευσης λόγω: αναπνοής του συσκευασµένου προϊόντος (νωπά φρούτα, λαχανικά και κρέατα), διάλυσης των αερίων στο τρόφιµο, αντιδράσεων που συµβαίνουν στο τρόφιµο, ανάπτυξης µικροοργανισµών και διαπέρασης των αερίων από τα τοιχώµατα της συσκευασίας. Συχνά αντί του όρου «τροποποιηµένη ατµόσφαιρα» στην επισήµανση της συσκευασίας χρησιµοποιείται ο όρος «προστατευτική ατµόσφαιρα» που είναι ίσως πιο αποδεκτός από τους καταναλωτές. Η χρήση του όρου «προστατευτική ατµόσφαιρα» επιτρέπεται από τον Κώδικα Τροφίµων & Ποτών και πιο συγκεκριµένα στο Παράρτηµα 4 του Άρθρου 11 αναφέρεται ότι: για τα τρόφιµα των οποίων η διάρκεια διατήρησης παρατάθηκε µε τη χρήση εγκεκριµένων αερίων συσκευασίας, η επισήµανση επί της συσκευασίας πρέπει να περιλαµβάνει την ένδειξη: «σε προστατευτική ατµόσφαιρα».η αποθήκευση σε ελεγχόµενη ατµόσφαιρα (Controlled Atmosphere Storage - CAS) είναι µια µορφή χονδρικής αποθήκευσης κατά την οποία η συγκέντρωση των αερίων διατηρείται σταθερή σ όλη την περίοδο της αποθήκευσης µε συνεχή παρακολούθηση και ρύθµιση αν χρειαστεί. Οι αποθήκες διατηρούνται επίσης υπό ψύξη. Η CAS χρησιµοποιείται για την αποθήκευση νωπών φρούτων σε µεγάλους σφραγισµένους θαλάµους στους οποίους ρυθµίζεται η συγκέντρωση του CO2 και του O2. Έχει επίσης χρησιµοποιηθεί επιτυχώς για την παράταση της διάρκειας ζωής ολόκληρων νωπών κοτόπουλων. Αποθήκευση σε ατµοσφαιρικό αέρα αλλά υπό µειωµένη πίεση (hypobaric storage) είναι µια άλλη µορφή αποθήκευσης σε ελεγχόµενη ατµόσφαιρα, κατά την οποία ελέγχονται η πίεση, η θερµοκρασία και η υγρασία στο χώρο αποθήκευσης. Αν και έχει γίνει πολλή έρευνα σχετικά µε τη χρήση µειωµένης πίεσης για την υπό ψύξη αποθήκευση κρεάτων και κηπευτικών, η τεχνολογία δεν έχει χρησιµοποιηθεί ακόµα εµπορικά γι αυτά τα προϊόντα. Χρησιµοποιείται κυρίως για αποθήκευση ανθέων.
ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σελίδα 2 από 8 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ της ΜΑΡ παράταση της διάρκειας ζωής του τροφίµου κατά 50 έως 400% και όσα προκύπτουν απ ευθείας απ αυτό όπως: παραγωγή προϊόντων υψηλής ποιότητας, περιορισµός της φύρας στη λιανική πώληση, µείωση του κόστους διανοµής, δυνατότητα διανοµής σε µεγαλύτερες αποστάσεις και περιορισµός της συχνότητας των διαδροµών. βελτίωση της παρουσίασης του προϊόντος κατάργηση ή περιορισµός της χρήσης χηµικών συντηρητικών ως προσθέτων στο τρόφιµο, η συσκευασία και ο έλεγχος ποιότητας και ποσότητας γίνονται σ ένα κεντρικό σηµείο, οι συσκευασίες είναι πιο χρηστικές και υγιεινές, χωρίς δυσάρεστες οσµές και διαρρέοντα υγρά. ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ της ΜΑΡ Υψηλότερο κόστος που καταµερίζεται στο: αρχικό κόστος για το νέο εξοπλισµό, κόστος υλικών συσκευασίας και αερίων και κόστος του ποιοτικού ελέγχου των συσκευασιών σε τροποποιηµένη ατµόσφαιρα. Απαίτηση για πολύ καλό έλεγχο και ρύθµιση της θερµοκρασίας στην ψυκτική αλυσίδα, Κίνδυνος ανάπτυξης παθογόνων µικροοργανισµών αν λόγω κακών χειρισµών από τους λιανοπωλητές ή καταναλωτές ανέλθει η θερµοκρασία του τροφίµου, Απαίτηση µεγαλύτερου χώρου αποθήκευσης και προβολής στα τελικά σηµεία πώλησης στα super market. Τα πλεονεκτήµατα της ΜΑΡ αυτοµάτως χάνονται µόλις η συσκευασία ανοιχτεί ή αν υπάρχει κάποια διαρροή. ΜΕΘΟ ΟΙ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Συσκευασία υπό κενό (vacuum packaging)για αλλαντικά, σκληρά τυριά, ξηρούς καρπούς και αλεσµένο καφέ. Συσκευασία µε αέρια (gas packaging)η επιθυµητή σύσταση αερίων µέσα σε µια συσκευασία τροποποιηµένης ατµόσφαιρας µπορεί να επιτευχθεί µε δυο βασικούς τρόπους: αντικατάσταση του ατµοσφαιρικού αέρα µε µίγµα αερίων µε µηχανικό τρόπο ή µε δηµιουργία της κατάλληλης ατµόσφαιρας είτε παθητικά όπως π.χ. µε τα νωπά φρούτα και λαχανικά, είτε ενεργητικά µε χρήση κατάλληλων τροποποιητών όπως ουσιών που απορροφούν το οξυγόνο. Η αντικατάσταση του ατµοσφαιρικού αέρα µε µηχανικό τρόπο (mechanical air replacement) γίνεται µε: διαβίβαση αερίου (gas flushing) ή εφαρµογή κενού και αντιστάθµισή του από αέριο (compensated vacuum). ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΑ ΑΕΡΙΑ Τα αέρια που χρησιµοποιούνται συνηθέστερα στη ΜΑΡ είναι το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και το άζωτο είτε µόνα τους είτε σε συνδυασµούς µεταξύ τους. Χρησιµοποιούνται επίσης ευγενή αέρια όπως το αργό και σε ειδικές περιπτώσεις µονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του θείου. ιοξείδιο του άνθρακα Είναι το σηµαντικότερο αέριο στη ΜΑΡ λόγω: της αντιµικροβιακής του δράσης, της µεγάλης διαλυτότητάς του στο νερό και της σηµαντικής µείωσης που επιφέρει στο ph του τροφίµου µέσω της διάστασης του ανθρακικού οξέος. Αναστέλλει την ανάπτυξη πολλών βακτηρίων που αλλοιώνουν τα τρόφιµα. Είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατικό εναντίον των Gram-αρνητικών, αερόβιων βακτηρίων που προκαλούν αλλοιώσεις στα τρόφιµα, όπως π.χ. τα είδη του γένους Pseudomonas που προκαλούν δυσάρεστη οσµή και γεύση σε κρέατα, πουλερικά και ψάρια. ιάλυση του CO2 στην υδατική φάση του τροφίµου µειώνει σηµαντικά το ph. Αν απεσταγµένο νερό µε ph=7,0 στους 25 C εκτεθεί σε 1 atm πίεση αερίου CO2 και αφεθεί να φτάσει σε ισορροπία (κορεσµός), από τη διάλυση και τη διάσταση του CO2 το ph του νερού θα µειωθεί στο 5,2. Το CO2 είναι επίσης διαλυτό στα λίπη και µερικές άλλες οργανικές ενώσεις των τροφίµων. Η διαλυτότητά του στα τρόφιµα εξαρτάται από τη σύσταση του τροφίµου και γενικά αυξάνει αυξανοµένης της περιεκτικότητας σε υγρασία και λίπος. Τρόφιµα µε υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία και λίπος, όπως
ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σελίδα 3 από 8 τα νωπά κρέατα, πουλερικά και ψάρια απορροφούν τόσο πολύ CO2 ώστε µπορεί να επέλθει «κατάρρευση» προς τα µέσα της εύκαµπτης συσκευασίας MAP λόγω µείωσης της εσωτερικής πίεσης και στη συνέχεια µείωσης του όγκου του ελεύθερου χώρου µέσα στην εύκαµπτη συσκευασία ώστε να εξισωθεί η πίεση µε την εξωτερική. Το προϊόν δίνει την εντύπωση ότι συσκευάστηκε υπό κενό. Το φαινόµενο ονοµάζεται «κατάρρευση προς τα µέσα» (snugging down) ή «χαλαρό κενό» (soft vacuum) και χρησιµοποιείται επωφελώς στη συσκευασία ΜΑΡ σαλαµιού και άλλων αλλαντικών και σκληρών τυριών. Η µείωση του ph του τροφίµου λόγω απορρόφησης CO2 εξαρτάται από: την ποσότητα του σχηµατιζόµενου ανθρακικού οξέος, τη θερµοκρασία και τη ρυθµιστική ικανότητα του τροφίµου. Αν αυξηθεί η θερµοκρασία θα αυξηθεί και το ph διότι απελευθερώνεται στο headspace διαλυµένο CO2 λόγω µείωσης της διαλυτότητάς του στο τρόφιµο. Εποµένως οι αυξοµειώσεις της θερµοκρασίας κατά την αποθήκευση του τροφίµου µπορούν να έχουν σηµαντική επίπτωση στην ποσότητα του διαλυµένου CO2 και κατά συνέπεια στη συντηρησιµότητα του τροφίµου. Το CO2 µειώνει το ρυθµό αναπνοής των φρέσκων φρούτων και λαχανικών και σε περιεκτικότητες πάνω από 1% (v/v) µπορεί να ελαχιστοποιήσει την επίδραση του αιθυλενίου («ορµόνη» ωρίµανσης) στους φυτικούς ιστούς. Σε υψηλές όµως συγκεντρώσεις µπορεί να καταστρέψει τους φυτικούς ιστούς προκαλώντας αποχρωµατισµό. Μπορεί επίσης να δηµιουργήσει δυσάρεστη οσµή και γεύση σε λίπη και έλαια. Στα νωπά κρέατα πολύ υψηλές συγκεντρώσεις διαλυµένου CO2, λόγω της µείωσης του ph κοντά στο ισοηλεκτρικό σηµείο των πρωτεϊνών, µπορεί να προκαλέσουν κατάρρευση των πρωτεϊνικών δοµών, απώλεια υγρών και κατά συνέπεια καταστροφή της υφής των ιστών. Ο όγκος των παραγόµενων υγρών (drip) από νωπό κρέας συσκευασµένο σε ΜΑΡ εξαρτάται πολύ από τη θερµοκρασία. Σε θερµοκρασίες κοντά στους 0 C η ικανότητα συγκράτησης νερού από το µυϊκό ιστό διατηρείται καθώς αποφεύγεται η µετουσίωση των πρωτεϊνών, ενώ σε θερµοκρασίες γύρω στους 10 C η απώλεια υγρών είναι σηµαντική. Για την απορρόφηση των υγρών τοποθετούνται συνήθως στη βάση της συσκευασίας απορροφητικά υποθέµατα & αποφεύγεται η χρήση 100% CO2 αραιώνοντάς το µε άζωτο ή/και οξυγόνο.στη συσκευασία προϊόντων αρτοποιίας το CO2 παρεµποδίζει την ανάπτυξη των µυκήτων χωρίς όµως να αποτρέπει τη φυσική διαδικασία του µπαγιατέµατος. Ένας τρόπος αντιµετώπισης αυτού του προβλήµατος είναι να µην ψήνονται τελείως τα αρτοποιήµατα, να συσκευάζονται σε µίγµα διοξειδίου του άνθρακα και αζώτου και να ολοκληρώνει το ψήσιµο ο καταναλωτής στο σπίτι του. ΟΞΥΓΟΝΟ Είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των αερόβιων µικροοργανισµών. Όµως πολύ υψηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου στην τροποποιηµένη ατµόσφαιρα είναι δυνατόν να είναι τοξικές και για τους αερόβιους µικροοργανισµούς. Προκαλεί διάφορες αντιδράσεις ποιοτικής υποβάθµισης στα τρόφιµα όπως τάγγιση των λιπών σε κρέατα, ψάρια, προϊόντα αρτοποιίας, ενζυµατική αµαύρωση των φρούτων και λαχανικών, οξείδωση βιταµινών και χρωστικών. Για τους λόγους αυτούς αποφεύγεται το οξυγόνο στις συσκευασίες τροποποιηµένης ατµόσφαιρας είτε παντελώς ή χρησιµοποιείται σε όσο το δυνατόν µικρότερη συγκέντρωση.οι εξαιρέσεις αφορούν τα νωπά φρούτα και λαχανικά, όπου το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την αναπνοή, τα κόκκινα κρέατα όπου είναι απαραίτητο για τη διατήρηση του χρώµατος και τα λευκά ψάρια όπου η δηµιουργία αναερόβιων συνθηκών µπορεί να ευνοήσει την ανάπτυξη παθογόνων µικροοργανισµών όπως το Clostridium botulinum. Η διαλυτότητα του O2 στο νερό είναι πολύ µικρή, για µερική πίεση οξυγόνου 1 atm, είναι 0,0015 g/100 ml νερού στους 0 C και 0,0009 g/100 ml νερού στους 20 C. ΑΖΩΤΟ Είναι αδρανές αέριο και χρησιµοποιείται ως διαλύτης των άλλων αερίων αλλά και ως αέριο συµπλήρωσης (filler gas). Αποτρέπει την κατάρρευση της συσκευασίας λόγω της χαµηλής
ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σελίδα 4 από 8 διαλυτότητάς του στην υδατική και τη λιπαρή φάση των τροφίµων.η διαλυτότητά του στο νερό είναι µικρή, 0,0018 g/100 ml νερού στους 20 C και για µερική πίεση αζώτου 1 atm. ΜΟΝΟΞΕΙ ΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ Είναι αέριο πολύ τοξικό και εκρηκτικό (σε συγκεντρώσεις 12,5-74,2% στον αέρα) και ως εκ τούτου δεν επιτρέπεται η χρήση του κυρίως λόγω πιθανών κινδύνων για τους χειριστές των µηχανηµάτων συσκευασίας. Η χρήση του στη ΜΑΡ κόκκινων κρεάτων έχει µελετηθεί εκτενώς, διότι έχει τη δυνατότητα να επιβραδύνει το σχηµατισµό της µεταµυοσφαιρίνης (καστανού χρώµατος) και την οξειδωτική τάγγιση των λιπαρών. Το CO ενώνεται µε τη µυοσφαιρίνη και σχηµατίζεται η έντονα ερυθρή χρωστική καρβοξυµυοσφαιρίνη, που είναι πολύ πιο σταθερή από την οξυµυοσφαιρίνη. Συγκέντρωση CO στον αέρα της τάξης του 0,4% είναι αρκετή για να προσδώσει στο συσκευασµένο κρέας κόκκινο χρώµα. Σε συγκεντρώσεις 5-10% και συνδυαζόµενο µε λιγότερο από 5% O2 είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατικό έναντι των µυκήτων στη συσκευασία νωπών φρούτων και λαχανικών που δεν αντέχουν υψηλές συγκεντρώσεις CO2. εν έχει επιτραπεί η χρήση του στην ΕΕ, εντούτοις επιτρέπεται στη Νορβηγία στις λιανικές συσκευασίες κόκκινων κρεάτων και στις ΗΠΑ για την αποφυγή της αµαύρωσης συσκευασµένου µαρουλιού και για την προεπεξεργασία του κρέατος. ΙΟΞΕΙ ΙΟ ΤΟΥ ΘΕΙΟΥ Το SO2 έχει αντιµικροβιακές ιδιότητες και είναι πιο αποτελεσµατικό εναντίον των ζυµών και των µυκήτων και λιγότερο εναντίον των βακτηρίων. Στα τρόφιµα χρησιµοποιείται επίσης ως αντιοξειδωτικό και ως αναστολέας της ενζυµατικής και µη-ενζυµατικής αµαύρωσης. Αν και το SO2 δεν έχει ακόµα εφαρµοστεί σε βιοµηχανική κλίµακα σε ΜΑΡ, η χρήση του έχει µελετηθεί σε συσκευασίες ΜΑΡ για σταφύλια, αφυδατωµένα φρούτα, χυµούς φρούτων, γαρίδες, τουρσιά και σε µερικά είδη λουκάνικων\ ΕΥΓΕΝΗ ΑΕΡΙΑ Σε αρκετές εφαρµογές ΜΑΡ το N2 έχει αντικατασταθεί από αργό (Ar). Στις φιάλες κρασιού και πριν τον πωµατισµό, τελευταία όλο και συχνότερα αντί N2 διαβιβάζεται Ar για την αποµάκρυνση του οξυγόνου. Το Ar είναι βαρύτερο από το N2 και εποµένως αποτελεσµατικότερο στην εκτόπιση του οξυγόνου. Έχουν εκδοθεί πολλές πατέντες όπου υποστηρίζεται ότι τα ευγενή αέρια είναι βιολογικά δραστικά αν και βεβαίως χηµικά είναι αδρανή. Για το αργό έχει προταθεί ο ισχυρισµός ότι επιβραδύνει την παραγωγή πτητικών αµινών στα ιχθυηρά, αναστέλλει ενζυµικούς αποχρωµατισµούς και την ανάπτυξη ορισµένων µικροοργανισµών, και ότι αυξάνει την αποτελεσµατικότητα του CO2 εξασθενώντας τα µικρόβια και επιτρέποντας τη χρήση µικρότερων συγκεντρώσεων CO2 στη MAP. Αν και δεν έχουν αποδειχθεί αυτοί οι ισχυρισµοί, σε αρκετά τρόφιµα (π.χ. τσιπς, αλλαντικά, ξηροί καρποί, αναψυκτικά, φρέσκα µακαρόνια, έτοιµα γεύµατα υπό ψύξη, µαρούλι και φρέσκια πίτσα) στις ΗΠΑ και Αγγλία χρησιµοποιείται Ar στις συσκευασίες ΜΑΡ. Εκτιµάται ότι προσφέρει επιπλέον παράταση στη διάρκεια ζωής κατά 25% κατά µέσον όρο. ΜΙΓΜΑΤΑ ΑΕΡΙΩΝ Η σύσταση των µιγµάτων αερίων εξαρτάται από τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του τροφίµου αυτού καθεαυτού και τους πιθανούς µηχανισµούς αλλοίωσής του, οπότε πρέπει πάντα να γίνεται ειδική µελέτη για κάθε τρόφιµο. Γενικές κατευθυντήριες οδηγίες Εάν η αλλοίωση είναι κυρίως µικροβιακής προελεύσεως, η συγκέντρωση του CO2 στο µίγµα των αερίων πρέπει να είναι όσο το δυνατόν υψηλότερη, περιοριζόµενη µόνον από τις ενδεχόµενες επιπτώσεις του CO2 (π.χ. κατάρρευση της συσκευασίας) στο συγκεκριµένο τρόφιµο. Τυπικές συστάσεις αερίων σ αυτή την περίπτωση είναι 30-60% CO2 και 40-70% N2.
ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σελίδα 5 από 8 Για τρόφιµα που είναι ευαίσθητα στο οξυγόνο και για τα οποία η αλλοίωση οφείλεται κυρίως σε οξειδωτική τάγγιση, χρησιµοποιείται 100% N2 ή µίγµατα N2/CO2 αν είναι πιθανή και η µικροβιακή αλλοίωση. Για προϊόντα που αναπνέουν πρέπει να αποφευχθούν υψηλές συγκεντρώσεις CO2 και χαµηλές συγκεντρώσεις O2. ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΩΝ MAP Οι παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η ανάπτυξη και ο πολλαπλασιασµός των µικροοργανισµών σ ένα τρόφιµο είναι: οι ιδιότητες του τροφίµου αυτού καθεαυτού όπως π.χ. το ph, η ενεργότητα ύδατος aw και του περιβάλλοντος αποθήκευσης του τροφίµου. Από τις δεύτερες οι σηµαντικότερες είναι: η σύσταση του αερίου που περιβάλλει το τρόφιµο και η θερµοκρασία. Ακριβώς αυτούς τους δυο παράγοντες ελέγχει η ΜΑΡ ώστε να επιβραδύνει την αλλοίωση του τροφίµου και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του. Η ΜΑΡ δεν είναι πανάκεια για την κακοµεταχείριση του τροφίµου από πλευράς υγιεινής κατά την παραγωγή, αποθήκευση, και µεταφορά. εν µπορεί να αυξήσει την ποιότητα του προϊόντος, απλώς καθυστερεί την υποβάθµισή του. Ως εκ τούτου προαπαιτείται ένα καλό και καθαρό προϊόν. Για να διασφαλίζεται αυτό πρέπει να ακολουθείται από τον παραγωγό του τροφίµου κάποιο πρόγραµµα διασφάλισης ποιότητας καθώς και ένα πρόγραµµα ασφάλειας του τροφίµου όπως το HACCP. MAP & Αλλοιούντες Μικροοργανισµοί Η µικροβιακή αλλοίωση των τροφίµων οφείλεται στην ανάπτυξη µικροοργανισµών που τα καθιστούν ακατάλληλα για κατανάλωση λόγω ανεπιθύµητων αλλαγών στις οργανοληπτικές ιδιότητες, όπως γεύση, οσµή, υφή, χρώµα. Το θετικό είναι ότι η αλλοίωση προειδοποιεί τον καταναλωτή ότι είναι δυνατόν να έχουν αναπτυχθεί στο τρόφιµο και παθογόνοι µικροοργανισµοί και εποµένως ότι είναι πιθανό το τρόφιµο να µην ασφαλές για κατανάλωση. ράση του CO2 Σε συγκεντρώσεις πάνω από 5% (v/v) αναστέλλει την ανάπτυξη των περισσοτέρων βακτηρίων που αλλοιώνουν τα τρόφιµα και ιδιαίτερα των ψυχρότροφων καθώς και των µυκήτων. Παράταση της λανθάνουσας φάσης και ελάττωση του ρυθµού πολλαπλασιασµού κατά την εκθετική φάση. Η αντιµικροβιακή δράση του CO2 αυξάνεται ελαττουµένης της θερµοκρασίας συντήρησης. Είναι πολύ µεγαλύτερη σε θερµοκρασίες κάτω των 10 C απ ότι στους 15 C ή υψηλότερα. Τούτο οφείλεται κυρίως στην αύξηση της διαλυτότητας του CO2 στο τρόφιµο µε τη µείωση της θερµοκρασίας. ράση του CO2 Έχουν προταθεί οι ακόλουθοι µηχανισµοί αντιµικροβιακής δράσης: ιείσδυση του CO2 υπό τη µορφή H2CO3 στο εσωτερικό των κυττάρων των µικροβίων µέσω της κυτταρικής µεµβράνης. Ιοντισµός του H2CO3 και µείωση του ph. Άµεση αναστολή δράσης ενζύµων ή επιβράδυνση του ρυθµού ενζυµικών αντιδράσεων. Παρεµπόδιση σύνθεσης µεταβολικών ενζύµων. Πρόκληση δοµικών αλλαγών στην κυτταρική µεµβράνη. Κατά πάσα πιθανότητα η αναστολή ανάπτυξης των µικροοργανισµών οφείλεται σε συνδυασµό των παραπάνω µηχανισµών. Γενικά τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια είναι πιο ευαίσθητα στο CO 2 απ ότι τα θετικά. ράση του CO2 Ευάλωτα στο CO2 είναι είδη του γένους Pseudomonas, είδη των Acinetobacter και Moraxella και είδη των Micrococcus και Bacillus. Αντιθέτως τα οξυγαλακτικά βακτήρια είναι πολύ ανθεκτικά στο διοξείδιο του άνθρακα και στις συσκευασίες σε τροποποιηµένη ατµόσφαιρα του νωπού κρέατος αντικαθιστούν τα αερόβια βακτήρια. Αναπτύσσονται όµως αργά και τα ανεπιθύµητα από την ανάπτυξή τους αποτελέσµατα αλλοίωσης του κρέατος εµφανίζονται όταν ο πληθυσµός τους έχει γίνει πολύ µεγάλος.τα περισσότερα είδη ευρωτοµυκήτων που προκαλούν αλλοιώσεις στα τρόφιµα είναι υποχρεωτικά αερόβιοι και ευαίσθητοι σε υψηλές συγκεντρώσεις CO2. Εποµένως, η συσκευασία σε τροποποιηµένη ατµόσφαιρα είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατική για τρόφιµα χαµηλής aw, όπως π.χ. τα προϊόντα αρτοποιίας, που είναι πιθανόν να αλλοιωθούν από ευρωτοµύκητες. Σε αντίθεση µε τους
ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σελίδα 6 από 8 ευρωτοµύκητες, οι περισσότεροι ζυµοµύκητες µπορούν να αναπτυχθούν σε παντελή απουσία οξυγόνου και είναι σχετικά ανθεκτικοί στο CO2. MAP & Παθογόνοι Μικροοργανισµοί Έχει δειχθεί ότι υψηλές συγκεντρώσεις CO2 παρεµποδίζουν την ανάπτυξη των Staphylococcus aureus, Salmonella spp., E. Coli και Yersinia enterocolitica.έχουν διεξαχθεί πολλές ερευνητικές µελέτες σχετικά µε την ασφάλεια και τους µικροβιολογικούς κινδύνους των τροφίµων που συσκευάζονται σε τροποποιηµένη ατµόσφαιρα. Οι περισσότερες αφορούν τα παθογόνα που µπορούν να αναπτυχθούν σε θερµοκρασίες ψύξης και εκείνα που µπορούν να αναπτυχθούν σε αναερόβιες συνθήκες.επειδή η Listeria monocytogenes είναι προαιρετικά αναερόβιο και µπορεί να αναπτυχθεί σε χαµηλές θερµοκρασίες, η πιθανότητα ανάπτυξής της στις συσκευασίες τροποποιηµένης ατµόσφαιρας πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπ όψη ιδιαίτερα σε τρόφιµα όπως τα λαχανικά και τα πουλερικά τα οποία και συνήθως επιµολύνει. Αν και η ανάπτυξή της σε περιβάλλον 100% CO2 αναστέλλεται, εντούτοις δεν επηρεάζεται από το CO2 αν σε µίγµατα CO2/O2 υπάρχει τουλάχιστον 5% O2. Υπάρχουν πέντε παθογόνα βακτήρια που µπορούν να αναπτυχθούν σε τρόφιµα σε θερµοκρασίες κάτω των 5 C: Bacillus cereus, Clostridium botulinum type E (οµάδα ΙΙ), Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica και Aeromonas hydrophila. Άλλα τέσσερα µπορούν να αναπτυχθούν σε θερµοκρασίες ελάχιστα πάνω από τους 5 C: το παράγον εντεροτοξίνη E. Coli, ο Staphylococcus aureus, το Vibrio parahaemolyticus και Salmonella spp. Είναι απαραίτητο η τροποποιηµένη ατµόσφαιρα να µπορεί να παρεµποδίζει την ανάπτυξη των προαναφερθέντων 9 παθογόνων βακτηρίων στα τρόφιµα που διατηρούνται υπό ψύξη. Ευτυχώς τα περισσότερα απ αυτά δεν ανταγωνίζονται επιτυχώς τα ακίνδυνα βακτήρια του γένους Lactobacillus, που πολλαπλασιάζονται γρήγορα αν από λάθος αυξηθεί η θερµοκρασία του τροφίµου, οπότε το τρόφιµο θα αλλοιωθεί, πράγµα που θα γίνει αντιληπτό από τον καταναλωτή οπότε και δε θα καταναλώσει το συγκεκριµένο τρόφιµο.το σηµαντικότερο πρόβληµα είναι η πιθανότητα ανάπτυξης του Clostridium botulinum type E, γιατί είναι και αναερόβιο και ανθεκτικό στις χαµηλές θερµοκρασίες. Ιδιαίτερη δε ανησυχία προκαλεί το γεγονός ότι το Clostridium botulinum type E µπορεί να αναπτυχθεί στα τρόφιµα (απαντάται συνήθως στα ιχθυηρά) και να παράγει τη θανατηφόρα τοξίνη του χωρίς αυτό να µπορεί να γίνει αντιληπτό οργανοληπτικά από τον καταναλωτή. Όσον αφορά την επίδραση της τροποποιηµένης ατµόσφαιρας στην ανάπτυξη και την παραγωγή τοξίνης από το Clostridium botulinum τα αποτελέσµατα των ερευνών είναι αλληλοσυγκρουόµενα και ως εκ τούτου δεν µπορούν να εξαχθούν ασφαλή συµπεράσµατα. Πριν από το 1997 εθεωρείτο ότι οι σπόροι του Clostridium botulinum δεν µπορούν να αναπτυχθούν σε θερµοκρασίες µικρότερες των 3,3 C. Τα αποτελέσµατα όµως νεότερων ερευνών έδειξαν ότι σπόροι του Clostridium botulinum type B, E και F µπορούν να εκβλαστήσουν και να παράγουν τελικά τοξίνη µετά από διατήρηση για 5 εβδοµάδες στους 3 C, για 3-4 εβδοµάδες στους 4 C και για 2-3 εβδοµάδες στους 5 C. Η σωστή διαχείριση της θερµοκρασίας στα συσκευασµένα νωπά τρόφιµα είναι ο σπουδαιότερος παράγοντας στη διατήρηση της ποιότητάς τους. Σε χαµηλές θερµοκρασίες µειώνονται οι ρυθµοί των αντιδράσεων, ο µεταβολισµός των µικροοργανισµών και η διαπερατότητα των πλαστικών µεµβρανών. Έτσι µε εξαίρεση τα προϊόντα αρτοποιίας και τα αφυδατωµένα τρόφιµα, τα προϊόντα που συσκευάζονται σε ΜΑΡ ευρίσκονται υπό ψύξη. Η σηµαντικότερη αιτία ανησυχίας σχετικά µε την ασφάλεια των τροφίµων που συσκευάζονται σε MAP είναι η λόγω κακών χειρισµών αύξηση της θερµοκρασίας του τροφίµου κατά την αποθήκευσή, ενώ αυτό υποτίθεται ότι διατηρείται υπό ψύξη. Η αντιµικροβιακή δράση του CO2 µειώνεται αυξανοµένης της θερµοκρασίας και η απουσία O2 ευνοεί την ανάπτυξη αναερόβιων µικροοργανισµών, του Clostridium botulinum συµπεριλαµβανοµένου.
ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σελίδα 7 από 8 ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΑ για ΜΑΡ Μηχανήµατα τύπου θαλάµου (chamber type) ή Συστήµατα εν σειρά σχηµατισµού-γεµίσµατοςσφραγίσµατος σακιδίων από εύκαµπτα υλικά (pillow-wrapping form-fill-seal machine systems). Σηµαντική παράµετρο στην επιλογή του κατάλληλου τύπου µηχανήµατος συσκευασίας σε ΜΑΡ αποτελεί το ποσό του «εναποµένοντος στη συσκευασία οξυγόνου» («residual oxygen ) ιδιαίτερα για τα πολύ ευπαθή στο οξυγόνο τρόφιµα. Οι µηχανές τύπου θαλάµου χρησιµοποιούν σκαφίδια που σχηµατίζονται στην ίδια τη µηχανή µε την τεχνική της θερµοµορφοποίησης ή προσχηµατισµένα σκαφίδια ή έτοιµες σακούλες. Στις µηχανές χονδρικής συσκευασίας σε τροποποιηµένη ατµόσφαιρα χρησιµοποιείται το σύστηµα bag-in-box. Οι µηχανές εν σειρά σχηµατισµού-γεµίσµατος-σφραγίσµατος σακιδίων είναι είτε οριζόντιες (Horizontal Form-Fill-Seal HFFS) είτε κατακόρυφες (Vertical Form-Fill- Seal VFFS). ΥΛΙΚΑ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ για ΜΑΡ Σχεδόν αποκλειστικά συνδυασµοί πλαστικών µεµβρανών. Μόνο για τη συσκευασία νωπών φρούτων και λαχανικών χρησιµοποιούνται µεµβράνες από ένα πολυµερές και αυτές είναι συνήθως διάτρητα φιλµ από PP. Οι ιδιότητες των πολυµερών που λαµβάνονται υπ όψη στην επιλογή του είδους της µεµβράνης είναι: ιαπερατότητα στα αέρια της τροποποιηµένης ατµόσφαιρας (CO2, O2, N2) και στους υδρατµούς, Ικανότητα θερµοσυγκόλλησης, Ικανότητα θερµοµορφοποίησης, Μηχανικές ιδιότητες, Αντίσταση στη διάτρηση, ιαύγεια, Αντιθαµπωτικές (antifog) ιδιότητες, υνατότητα εκτύπωσης καλής ποιότητας. Τα αέρια πρέπει να έρχονται σ επαφή µε όσο το δυνατόν µεγαλύτερη επιφάνεια προϊόντος, και γι αυτό συχνά στις συσκευασίες ΜΑΡ ο πυθµένας τους έχει αυλακώσεις. Για τρόφιµα που δεν αναπνέουν και εποµένως η σύσταση της ατµόσφαιρας µέσα στη συσκευασία µεταβάλλεται µόνον µέσω διαπέρασης από τα τοιχώµατα της συσκευασίας, είναι απαραίτητο το υλικό συσκευασίας να διαθέτει υψηλή αδιαπερατότητα ώστε η σύσταση της ατµόσφαιρας να παραµένει αµετάβλητη. Στη περίπτωση αυτή συχνά ένα από τα στρώµατα του laminate, από το οποίο κατασκευάζεται το µέσο συσκευασίας, είναι υλικό υψηλού φραγµού (EVOH ή PVdC). Αντιθέτως για τρόφιµα που αναπνέουν το υλικό συσκευασίας πρέπει να είναι διαπερατό σε αέρια και υδρατµούς και µάλιστα ανάλογα µε το ρυθµό αναπνοής (κατανάλωση O2 και παραγωγή CO2 και υδρατµών) να έχει τέτοια διαπερατότητα για να επιτρέπει την είσοδο του O2 και την έξοδο του CO2 και των υδρατµών ώστε η σύσταση της ατµόσφαιρας µέσα στη συσκευασία να παραµένει σταθερή στο επιθυµητό επίπεδο. ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΩΝ ΜΑΡ Αφορά κυρίως δύο θέµατα: ότι δεν υπάρχουν σηµεία διαρροής στη συσκευασία και επιβεβαίωση ότι µέσα στη συσκευασία του τροφίµου υπάρχει το επιθυµητό αέριο µίγµα. Η επιβεβαίωση της σύστασης του αερίου µέσα στη συσκευασία γίνεται συνήθως µε µια ειδική συσκευή ανάλυσης O2 και CO2, η οποία διαθέτει έναν αισθητήρα για το O2, έναν για το CO2 και µια αντλία κενού. Η ΜΑΡ συσκευασία τρυπιέται µε µια σύριγγα και ένα µικρό δείγµα (περίπου 2 ml) από το αέριο του headspace αναρροφάται και διαβιβάζεται διαδοχικά στους δυο αισθητήρες και µετά από λίγα δευτερόλεπτα τα αποτελέσµατα της ανάλυσης εµφανίζονται στην LCD οθόνη της συσκευής ως % O2 και %CO2.
ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΣΕ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σελίδα 8 από 8 Οι παραδοσιακοί τρόποι ελέγχου των εύκαµπτων συσκευασιών για σηµεία διαρροής είναι καταστροφικοί έλεγχοι σ ένα τυχαίο δείγµα από την παρτίδα όπως το ηλεκτρολυτικό τεστ, η δοκιµασία διείσδυσης χρωστικής, το τεστ φυσαλίδων, η βιολογική δοκιµασία κλπ. Μη καταστροφικοί «εν γραµµή» έλεγχοι για σηµεία διαρροής του συνόλου των συσκευασιών µιας παρτίδας βασίζονται σε µεθόδους οπτικές, ακουστικές και στη διαφορά πιέσεως. Εφαρµόζονται στη γραµµή παραγωγής στο εργοστάσιο επεξεργασίας & συσκευασίας του τροφίµου. Αν η συσκευασία ΜΑΡ περιέχει CO2, η µέθοδος που βασίζεται στη διαφορά πιέσεως και ανιχνεύει CO2 στο εξωτερικό περιβάλλον, όπου κανονικά υπάρχει ελάχιστο, είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατική και γρήγορη. Κατ αυτήν η συσκευασία τροποποιηµένης ατµόσφαιρας εισέρχεται σε θάλαµο που σφραγίζει και δηµιουργείται κενό. Αν υπάρχουν σηµεία διαρροής στη συσκευασία, CO2 θα διαρρεύσει στο θάλαµο, όπου υπάρχει αισθητήρας CO2 που µπορεί να ανιχνεύσει την αύξηση της συγκέντρωσης του CO2 στο χώρο του θαλάµου ακόµα και κατά µερικά ppm. Υπάρχουν επίσης οπτικοί δείκτες διαρροών που είναι µόνιµα τοποθετηµένοι µέσα στη συσκευασία. Οι οπτικοί δείκτες O2 αλλάζουν χρώµα όταν η συγκέντρωση του O2 µέσα στη συσκευασία υπερβεί κάποια τιµή, η δε µεταβολή του χρώµατος είναι αντιστρεπτή. Συνήθως συνδυάζονται µε απορροφητές οξυγόνου. Ένας τυπικός οπτικός δείκτης οξυγόνου αποτελείται από ένα δείκτη οξειδοαναγωγής, µια αναγωγική ουσία, µια αλκαλική ένωση, διαλύτη και ένα πληρωτικό υλικό. Ο δείκτης είναι υπό τη µορφή ταµπλέτας ή τυπωµένου ή λαµιναρισµένου στρώµατος πάνω σε πλαστική µεµβράνη. Παράδειγµα ο υπό τη µορφή ταµπλέτας οπτικός δείκτης οξυγόνου Ageless-Eye της Mitsubishi Gas Chemical Co., που συνδυάζεται µε τον απορροφητή οξυγόνου Ageless της ίδιας εταιρείας, έχει χρώµα ιώδες εφ όσον στο περιβάλλον µέσα στη συσκευασία υπάρχει οξυγόνο και ροζ όταν δεν υπάρχει. Υπάρχουν επίσης και οπτικοί δείκτες CO2 που µπορούν να τοποθετηθούν µόνιµα µέσα στη συσκευασία και αλλάζουν χρώµα όταν η συγκέντρωση του CO2 µειωθεί κάτω από κάποιο όριο. Εφ όσον χρησιµοποιείται CO2 στη συσκευασία ΜΑΡ, µείωση της συγκέντρωσής του αποτελεί ένδειξη διαρροής της συσκευασίας. Η εταιρεία Sealed Air Ltd (Telford, UK) διαθέτει στην αγορά το δείκτη CO2 Tufflex GS που µπορεί να χρησιµοποιηθεί στις συσκευασίες τροποποιηµένης ατµόσφαιρας για τον έλεγχο της σωστής λειτουργίας των µηχανηµάτων, την επιβεβαίωση ότι µέσα στη συσκευασία του τροφίµου υπάρχει το επιθυµητό αέριο µίγµα και για τον έλεγχο ακεραιότητας των συσκευασιών.