ΕΞΥΠΝΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ : ΙΑ ΡΑΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΠΡΟΙΟΝΤΟΣ ΣΤΗΝ ΑΛΥΣΙ Α ΤΡΟΦΙΜΩΝ Πέτρος Σ. Ταούκης ΕΜΠ, Σχολή Χηµικών Μηχανικών, Εργ. Χηµείας και Τεχνολογίας Τροφίµων, e-mail :taoukis@chemeng.ntua.gr Η σύγχρονη προσέγγιση της διασφάλισης ποιότητας και ασφάλειας των τροφίµων βασίζεται στην ανάπτυξη και εφαρµογή συστηµάτων διαχείρισης µε τον καθορισµό, καταγραφή και ελέγχο των κρισίµων παραµέτρων των τροφίµων σε όλο το κύκλο ζωής τους από την παραγωγή ως τη τελική χρήση τους. Η ορθή εφαρµογή τέτοιων συστηµάτων σε συνδυασµό µε τη βέλτιστη συσκευασία είναι προϋπόθεση για την επίτευξη µιας αυξηµένης διατηρησιµότητας απαραίτητης για την εµπορική βιωσιµότητα των τροφίµων. Νέα υλικά και τεχνικές όπως η συσκευασία υπό τροποποιηµένη ατµόσφαιρα (MAP) προσφέρουν νέες δυνατότητες βελτίωσης και επιµήκυνσης της διάρκειας ζωής. Παρά ταύτα, το τελευταίο στάδιο, η ψυκτική αλυσίδα των τροφίµων, εξακολουθεί να χαρακτηρίζεται από απώλειες ποιότητας κυρίως λόγω σηµαντικών αποκλίσεων από τις προδιαγραφές θερµοκρασίας όταν τα προϊόντα φύγουν από την άµεση επίβλεψη που είναι εφικτή στη µονάδα παραγωγής. Έτσι η ηµεροµηνία ανάλωσης που αναγράφεται στην ετικέτα τους δίνει συνήθως µια ενδιάµεση ένδειξη, µε αποτέλεσµα να έχουµε στις περιπτώσεις ορθής συντήρησης απόρριψη καλών προϊόντων λόγω «λήξης» τους και σε περιπτώσεις κακής συντήρησης, προϊόντα µη αποδεκτά πριν την ηµεροµηνία ανάλωσης. Πρακτική λύση θα αποτελούσε η «έξυπνη συσκευασία» που επιτρέπει την παρακολούθηση του ιστορικού ποιότητας του κάθε προϊόντος και µε βάση αυτό τη βελτίωση της διαχείρισης του στην ψυκτική αλυσίδα. Η έξυπνη συσκευασία φέρει ενσωµατωµένους δείκτες ποιότητας, έµµεσους ή άµεσους. Οι Χρονοθερµοκρασιακοί είκτες ΤΤΙ (ΤΤΙ=Time Temperature Indicators or Integrators) επιτρέπουν τον έλεγχο ενδεχόµενης κακοµεταχείρισης του προϊόντος όσον αφορά τη θερµοκρασία συντήρησης. Είναι «χηµικά» ενεργοί και δείχνουν µια εύκολα µετρήσιµη, σωρευτική χρωµατική αλλαγή. Η αλλαγή αυτή λ.χ. από πράσινο σε κόκκινο, επιταχύνεται όταν η θερµοκρασία συντήρησης αυξάνει, µε τρόπο που να µιµείται τη συµπεριφορά και τη σταδιακή απώλεια ποιότητας του τροφίµου που συνοδεύουν. Έτσι οι δείκτες TTI παρακολουθούν το χρονοθερµοκρασιακό ιστορικό των τροφίµων και µπορούν να χρησιµοποιηθούν επικουρικά της ηµεροµηνίας ανάλωσης, ως «ζωντανή» ηµεροµηνία λήξης. Αντίστοιχα οι άµεσοι δείκτες ποιότητας, είναι χηµικά ή ενζυµικά συστήµατα που ανταποκρίνονται, χρωµατικά ή µε άλλον εύκολα ανιχνεύσιµο τρόπο, σε µεταβολίτες ή άλλους χηµικούς δείκτες αλλοίωσης που παράγονται κατά την σταδιακή ποιοτική υποβάθµιση του τροφίµου. 1
ΧΡΟΝΟΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΟΙ ΕΙΚΤΕΣ ΤΤΙ Η ψυκτική αλυσίδα των τροφίµων περιλαµβάνει τα διάφορα στάδια µεταφοράς και αποθήκευσης, σε ενδιάµεσα σηµεία διανοµής, στις αποθήκες και τα ψυγεία πώλησης των σούπερ-µάρκετ και τα ψυγεία των καταναλωτών. Το πρόβληµα είναι ότι η αλληλουχία των συνθηκών που υφίστανται τα προϊόντα, όταν φύγουν από την άµεση επίβλεψη που είναι εφικτή στη µονάδα παραγωγής, είναι δύσκολο να µετρηθεί. Ένα συσκευασµένο προϊόν µπορεί για παράδειγµα να διατηρεί αποδεκτή ποιότητα για 10 ηµέρες στους 4 º C, ενώ µόνο για 3 ηµέρες στους 10 º C. Η ηµεροµηνία ανάλωσης που αναγράφεται στη συσκευασία των τροφίµων τους δίνει συνήθως µια ενδιάµεση ένδειξη, µε αποτέλεσµα να έχουµε στις περιπτώσεις ορθής συντήρησης απόρριψη καλών προϊόντων λόγω «λήξης» τους και σε κάποιες περιπτώσεις κακής συντήρησης, προϊόντα αλλοιωµένα πριν την ηµεροµηνία ανάλωσης. Ουσιαστική λύση θα αποτελούσε µια έξυπνη συσκευασία που θα έδινε δυνατότητα παρακολούθησης του ιστορικού χρόνου-θερµοκρασίας του κάθε προϊόντος και µε βάση αυτήν τη δυνατότητα βελτίωσης της διαχείρισης των προϊόντων στην ψυκτική αλυσίδα. Ως ένας ιδιαίτερα υποσχόµενος τέτοιος τρόπος, είναι οι δείκτες ΤΤΙ. Οι Χρονοθερµοκρασιακοί είκτες ή Ολοκληρωτές ΤΤΙ (ΤΤΙ=Time Temperature Indicators or Integrators) είναι ένα πρωτοποριακό σύστηµα επισήµανσης των τροφίµων. Έχουν τη µορφή µιας «ζωντανής», χαµηλού κόστους αυτοκόλλητης ετικέτας ή αποτελούν µέρος της ίδιας της συσκευασία του τροφίµου. Οι ΤΤΙ επιτρέπουν τον έλεγχο ενδεχόµενης κακοµεταχείρισης του προϊόντος όσον αφορά τη θερµοκρασία συντήρησης. Είναι «χηµικά» ενεργοί και δείχνουν µια εύκολα µετρήσιµη, σωρευτική χρωµατική αλλαγή. Η αλλαγή αυτή λ.χ. από πράσινο σε κόκκινο, επιταχύνεται όταν η θερµοκρασία συντήρησης αυξάνει, µε τρόπο που να µιµείται τη συµπεριφορά και τη σταδιακή απώλεια ποιότητας του τροφίµου που συνοδεύουν. Έτσι οι δείκτες TTI παρακολουθούν το χρονοθερµοκρασιακό ιστορικό των τροφίµων, σε όλη την πορεία τους από το σηµείο παραγωγής, τις ενδιάµεσες φάσεις διανοµής µέχρι τον τελικό καταναλωτή. Μπορούν να χρησιµοποιηθούν επικουρικά της ηµεροµηνίας ανάλωσης, ως «ζωντανή» ηµεροµηνία λήξης. Όπως προαναφέρθηκε οι ΤΤΙ είναι απλά, φθηνά συστήµατα, τα οποία µε µια εύκολα µετρήσιµη αλλαγή που εξαρτάται από το χρόνο και τη θερµοκρασία, δείχνουν το θερµοκρασιακό ιστορικό και την ποιοτική κατάσταση του τροφίµου που συνοδεύουν. Οι ΤΤΙ αποτελούν συνιστώσα µιας δρώσας, έξυπνης συσκευασίας, ενσωµατωµένοι σ αυτήν ή µε τη µορφή µιας πρόσθετης «ζωντανής» ετικέτας. Η λειτουργία των ΤΤΙ βασίζεται σε µηχανικά, χηµικά, ή ενζυµικά συστήµατα, τα οποία µεταβάλλονται αναντίστρεπτα από τη στιγµή ενεργοποίησής τους, µεταβολή που εκδηλώνεται σαν µια εύκολα µετρήσιµη οπτική απόκριση των ΤΤΙ. Τέτοια απόκριση µπορεί να είναι µια µεταβολή ή εµφάνιση χρώµατος ή η παραµόρφωση ή µετακίνηση 2
κάποιας οπτικής ένδειξης. Έτσι η απόκριση εκφράζει αθροιστικά τις συνθήκες αποθήκευσης που έχει υποστεί ο δείκτης και µπορεί να συσχετιστεί µε την ποιοτική κατάσταση και την αποµένουσα διάρκεια ζωής του τροφίµου που συνοδεύει. Η αποτελεσµατικότητα και η αξιοπιστία ενός ΤΤΙ ως δείκτη ποιότητας του τροφίµου εξαρτάται από τα κινητικά χαρακτηριστικά της απόκρισης του. Βασική απαίτηση είναι η εξάρτηση του ρυθµού απόκρισης από τη θερµοκρασία, να προσεγγίζει κατά το δυνατόν την εξάρτηση από τη θερµοκρασία των δράσεων ποιοτικής υποβάθµισης του τροφίµου, όπως είναι οι µικροβιολογικές αλλοιώσεις. Προϋπόθεση εποµένως εφαρµογής ενός συστήµατος ελέγχου της ψυκτικής αλυσίδας µε βάση τους Χρονοθερµοκρασιακούς είκτες είναι ο σωστός σχεδιασµός της απόκρισης τους µε βάση την ενδελεχή γνώση της κινητικής των δεικτών αλλοίωσης του τροφίµου και της εξάρτησης τους από τη θερµοκρασία. Οι απαιτήσεις για ένα αποτελεσµατικό ΤΤΙ είναι να δείχνει µία συνεχή αλλαγή, ο ρυθµός της οποίας αυξάνει µε τη θερµοκρασία και ο οποίος δεν αντιστρέφεται όταν η θερµοκρασία µειώνεται. Υπάρχει και ένας αριθµός άλλων επιθυµητών φυσικών ιδιοτήτων για έναν επιτυχηµένο δείκτη. Ένας ιδανικός ΤΤΙ πρέπει να παρουσιάζει µία συνεχή, χρονο-θερµοκρασιακά εξαρτώµενη αλλαγή που να εκφράζεται ως µία απόκριση εύκολα µετρούµενη και µη αντιστρεπτή. Η αλλαγή αυτή πρέπει να µιµείται ή να µπορεί να συσχετιστεί µε το βαθµό ποιοτικής αλλοίωσης του τροφίµου και την εναποµένουσα διάρκεια ζωής του. Ο ΤΤΙ πρέπει να είναι αξιόπιστος και να δίνει σταθερές αποκρίσεις όταν εκτίθεται στις ίδιες θερµοκρασιακές συνθήκες. Να έχει χαµηλό κόστος. Να είναι ευέλικτος, έτσι ώστε διαφορετικές µορφές του να µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε διάφορα θερµοκρασιακά διαστήµατα (π.χ. ψύξη, κατάψυξη, θερµοκρασία δωµατίου) µε χρήσιµες περιόδους απόκρισης από µερικές µέρες µέχρι και περισσότερο από ένα χρόνο. Να είναι µικρός, εύκολα προσαρµόσιµος σαν τµήµα της συσκευασίας του τροφίµου και συµβατός µε µια διεργασία συσκευασίας υψηλής ταχύτητας. Να είναι σταθερός πριν την ενεργοποίηση του και να ενεργοποιείται εύκολα. Να µην επηρεάζεται από τις υπόλοιπες περιβαλλοντικές συνθήκες πέραν της θερµοκρασίας, όπως το φως, ρυπαντές του αέρα και σχετική υγρασία (RH). Να είναι ανθεκτικός σε φυσιολογικές µηχανικές καταπονήσεις χωρίς να επηρεάζεται η απόκρισή του. Να είναι µη τοξικός και στην απίθανη περίπτωση επαφής του µε το τρόφιµο. Να είναι σε θέση να µεταφέρει µε απλό και ξεκάθαρο τρόπο το µήνυµα στον καταναλωτή ή σε οποιονδήποτε άλλον ενδιαφερόµενο. Η απόκρισή του να είναι οπτικά κατανοητή και να µπορεί να µετρηθεί εύκολα από ηλεκτρονικές συσκευές έτσι ώστε οι πληροφορίες να λαµβάνονται, να αποθηκεύονται και να µεταδίδονται εύκολα και γρήγορα. Κανένας TTI δεν ικανοποιεί απολύτως όλες τις παραπάνω απαιτήσεις για να χαρακτηριστεί ως ιδανικός. Ωστόσο, η εξέλιξη των δεικτών, έχει οδηγήσει σε ένα 3
ικανοποιητικό επίπεδο και πλέον το µοντέλο του ιδανικού ΤΤΙ προσεγγίζεται αρκετά ικανοποιητικά από τους διαθέσιµους τύπους ΤΤΙ. Τα πρώτα συστήµατα ΤΤΙ είναι διαθέσιµα από τη δεκαετία του 1980, µε πρώτη ουσιαστική εφαρµογή στις συσκευασίες των εµβολίων που διακινούνται από τον ιεθνή Οργανισµό Υγείας (WHO) προς τις χώρες του τρίτου Κόσµου. Στη συνέχεια έχουν αναφερθεί µια σειρά από εφαρµογές στην ψυκτική αλυσίδα είτε σε δοκιµαστικό στάδιο είτε στην πραγµατική διακίνηση. Ξεχωρίζει η επί µία σειρά ετών χρήση τους στα προϊόντα ντελικατέσεν της Γαλλικής αλυσίδας Monoprix µε θετική αποδοχή από τους καταναλωτές. Στις ΗΠΑ οι εισαγωγές φρέσκου σολοµού υποχρεωτικά φέρουν ΤΤΙ στη συσκευασία τους. Μεγάλη αεροπορική εταιρεία χρησιµοποιεί ΤΤΙ για να ελέγχει τη σωστή συντήρηση της τροφοδοσίας της για τις πολύωρες πτήσεις Οι σύγχρονοι ΤΤΙ όπως αναφέρθηκε βασίζονται σε διαφορετικές αρχές λειτουργίας (Σχήµα 1). Ο ενζυµατικός δείκτης CheckPoint της VITSAB A.B. (Σχήµα 1α) βασίζεται σε µία χρωµατική αλλαγή η οποία προκαλείται από µία µείωση του ph σαν αποτέλεσµα ελεγχόµενης ενζυµικής υδρόλυσης ενός λιπαρού υποστρώµατος. Πριν την ενεργοποίηση, το ένζυµο και το υπόστρωµα βρίσκονται σε δύο ξεχωριστούς µικροθαλάµους. Κατά την ενεργοποίηση σπάει µε επιβολή µηχανικής πίεσης το φράγµα που χωρίζει τους δύο θαλάµους και το ένζυµο και το υπόστρωµα αναµιγνύονται. Η υδρόλυση του υποστρώµατος προκαλεί µεταβολή ph, η οποία µεταφράζεται µε µια σταδιακή χρωµατική αλλαγή από πράσινο σε κίτρινο και τελικά σε κόκκινο. Η χρωµατική αυτή αλλαγή είναι ιδιαίτερα ευκρινής και δίνουν σαφή µήνυµα σε σχέση µε την εξέλιξη της χρονοθερµοκρασιακής επιβάρυνσης του προϊόντος. ιαφορετικά µίγµατα ενζύµου-υποστρώµατος χρησιµοποιούνται για διαφορετικά θερµοκρασιακά διαστήµατα και διάρκειες ζωής. Ο δείκτης Fresh-Check Indicator της Temptime (πρώην Lifelines) (Σχήµα 1β) βασίζεται στον πολυµερισµό σε στερεή φάση ενός λεπτά επικαλυµένου, άχρωµου, διακετυλενικού µονοµερούς το οποίο µετατρέπεται σε ένα πολύ σκούρο πολυµερές. Ο ΤΤΙ OnVu TM της Ciba (Σχήµα 1γ) βασίζεται σε φωτοχηµική αντίδραση, η οποία κατά την ενεργοποίηση του δείκτη δίνει ένα έντονα σκούρο χρώµα που στη συνέχεια αποχρωµατίζεται µε ρυθµό που εξαρτάται από τη θερµοκρασία. Το πλεονέκτηµα του συστήµατος αυτού είναι το χαµηλό κόστος και η ευκολία εφαρµογής αφού θα µπορούσε να «εκτυπωθεί» στη συσκευασία στο επιθυµητό σχήµα. Ο δείκτης ΤΤΙ (eo) της CRYOLOG (Σχήµα 1δ) βασίζεται στη µεταβολή του χρώµατος από πράσινο σε κόκκινο λόγω µεταβολής του ph που οφείλεται στην ανάπτυξη επιλεγµένων στελεχών µικροοργανισµών. 4
Ο δείκτης ΤΤΙ της Avery Denison (Σχήµα 1ε) βασίζεται στην διάχυση, µεταξύ δύο στρώσεων πολυµερών, πολικής ενώσεως η µεταβολή της συγκέντρωσης της οποίας προκαλεί τη µεταβολή του χρώµατος φθορίζοντος δείκτη από κίτρινο σε έντονο ροδόχρωµο. Ο δείκτης ΤΤΙ της 3M, Monitor Mark (Σχήµα 1ζ) βασίζεται επίσης στην διάχυση χρωστικής µεταξύ δύο στρώσεων πολυµερών που σταδιακά µεταβάλει το χρώµα του δείκτη από λευκό σε µαύρο α β γ δ ε ζ Σχήµα 1. Τύποι ΤΤΤ : (α) Ενζυµικός CheckPoint TTI; (β) Πολυµερικός Fresh- Check TTI; (γ) Φωτοχρωµικός OnVu TM TTI; (δ) Μικροβιολογικός TTI (eo) ; (e) είκτης διάχυσης TT Sensor TM TTI; (f) είκτης διάχυσης 3M Monitor Mark TTI Στο σχεδιασµό και ιδιαίτερα στη µελέτη απόκρισης εναλλακτικών σχεδιασµών των παραπάνω δεικτών µε στόχο την ανάπτυξη συστηµατικής και αξιόπιστης µεθοδολογίας εφαρµογής των ΤΤΙ για την παρακολούθηση και τη διαχείριση της ψυκτικής αλυσίδας έχει αναπτύξει την τελευταία δεκαετία σηµαντική ερευνητική δραστηριότητα το Εργαστήριο Χηµείας και Τεχνολογίας Τροφίµων, της Σχολής Χηµικών Μηχανικών του ΕΜΠ. Σχετικές αναφορές αναφέρονται στη βιβλιογραφία. Προκειµένου να γίνει σωστή χρήση των ΤΤΙ, απαιτείται λεπτοµερής γνώση των κινητικών χαρακτηριστικών τόσο της ποιοτικής υποβάθµισης του τροφίµου όσο και της απόκρισης του ΤΤΙ. Σηµαντικό µέγεθος αναφοράς για την επιλογή του κατάλληλου ΤΤΙ για συγκεκριµένο τρόφιµο είναι οι παράµετροι που εκφράζουν τη θερµοκρασιακή ευαισθησία του τροφίµου και του δείκτη αντίστοιχα που πρέπει να έχουν παρόµοια τιµή. Στο ΕΜΠ αναπτύχθηκε ένα φιλικό στο χρήστη λογισµικό (TTI 5
response and Shelf life calculator TTISLC v2.0) για να µεταφράζει την απόκριση του κατάλληλου ΤΤΙ στην ποιοτική κατάσταση και την εναποµένουσα διάρκεια ζωής οποιουδήποτε ελεγχόµενου τροφίµου. Η απλούστερη θεώρηση και χρήση των ΤΤΙ είναι ως «ζωντανή» σήµανση η οποία θα λειτουργεί επικουρικά της ηµεροµηνίας λήξης του τροφίµου επισηµαίνοντας τις περιπτώσεις αυξηµένης ποιοτικής υποβάθµισης λόγω ενδεχόµενης ανεπάρκειας της ψυκτικής αλυσίδας ή περιστασιακής θερµοκρασιακής κακοµεταχείρισης του προϊόντος (Σχήµα 2). Πέραν της χρήσης αυτής οι ΤΤΙ µπορούν να αποτελέσουν εργαλείο συστηµατικής διαχείρισης της ψυκτικής αλυσίδας. ΣΧΗΜΑ 2. Εφαρµογή των ΤΤΙ ως δυναµική επισήµανση λήξης. Ο εντοπισµός και η βελτίωση των αδύνατων σηµείων της συχνά προβληµατικής ψυκτικής αλυσίδας, ο ποσοτικός προσδιορισµός της επίδρασής τους στη συνολική ποιότητα των τροφίµων και ο δυναµικός έλεγχος και η διαχείριση της ποιότητας µε τους δείκτες ΤΤΙ είναι το αντικείµενο του Ευρωπαικού Ερευνητικού Προγράµµατος SMAS (Project N QLK1-CT2002-02545, http://smas.chemeng.ntua.gr) που συντονίστηκε από το Εργαστηρίου Χηµείας και Τεχνολογίας Τροφίµων, της Σχολής Χηµικών Μηχανικών του ΕΜΠ. Έξι ακόµα Ευρωπαϊκοί φορείς από την Ιρλανδία, Μ. Βρεττανία, Ολλανδία, Σουηδία και την Ελλάδα, µεταξύ των οποίων και το Γεωπονικό Πανεπιστήµιο και µεγάλη Ελληνική βιοµηχανία αλλαντικών συνεργάστηκαν µε συνολικό τελικό παραδοτέο ένα αποτελεσµατικό εργαλείο διαχείρισης της ψυκτικής αλυσίδας. Η έρευνα εστιάζεται στην ανάπτυξη, µελέτη και αποτελεσµατική εφαρµογή των δεικτών ΤΤΙ για να εξασφαλίσουν στον καταναλωτή ποιότητα µέχρι το πιάτο του! 6
ΑΜΕΣΟΙ ΕΙΚΤΕΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ Οι άµεσοι δείκτες ποιότητας, είναι χηµικά ή ενζυµικά συστήµατα που ανταποκρίνονται, χρωµατικά ή µε άλλον εύκολα ανιχνεύσιµο τρόπο, σε µεταβολίτες ή άλλους χηµικούς δείκτες αλλοίωσης που παράγονται κατά την σταδιακή ποιοτική υποβάθµιση του τροφίµου (Smolander, 2008). Χηµικές ενώσεις, ένζυµα, αντισώµατα, νουκλεϊκά οξέα µπορούν να ενσωµατωθούν σε υλικά συσκευασίας τα οποία αποκτούν έτσι λειτουργική ικανότητα να σηµατοδοτούν την ποιότητα του τροφίµου. Μια σειρά από «δείκτες ποιότητας» που αντιδρούν κυρίως στη παρουσία πτητικών ουσιών που συνδέονται µε την αλλοίωση των τροφίµων και παράγουν αλλαγή χρώµατος ή των ηλεκτρικών ιδιοτήτων του υλικού έχουν παρουσιαστεί στην επιστηµονική βιβλιογραφία (Williams et al., 2006; Smolander et al., 2002 & 2004b; Miller et al., 1999; Wallach & Novikov, 1998; Namiki, 1996; Pacquit et al. 2006 a & b; VanVeen 2004; Smolander et al., 2003; Byrne et al., 2002; Wolfbeis & List, 1995). Ενζυµικές αντιδράσεις και ανιχνευτές έχουν αναπτυχθεί για αρκετούς µεταβολίτες δυνητικά χρήσιµους για την εκτίµηση της ποιότητας και διατηρησιµότητας των τροφίµων. Τέτοιοι µεταβολίτες στόχοι είναι η γλυκόζη, το οξεικό οξύ, γαλακτικό οξύ, γλυκονικά, D-λακτικά, αιθανόλη και βιογενείς αµίνες (Nychas et al., 2007; DeLuca et al., 2005). ιάφορες χηµικές αντιδράσεις που «ανιχνεύουν» τις πτητικές αµίνες έχουν προταθεί ως βάση για δείκτες ποιότητας (Miller et al.,1999; Loughran & Diamond, 2000; Oberg et al., 2006; Pacquit et al., 2006a&b). Για παράδειγµα µπεταλαΐνες και φλαβονοειδή χρησιµοποιήθηκαν ως χρωστικές ευαίσθητες στο ph για την ανίχνευση αµινών σε συσκευασµένα τρόφιµα από τους Williams et al. (2005 & 2006), που περιγράφουν ένα χρωµατικό δείκτη, τα χαρακτηριστικά απόκρισης του οποίου καθορίζονται από το αρχικό ph του. Ο δείκτης αυτός είναι διαθέσιµος µε την εµπορική ονοµασία freshq TM. Θειούχες ενώσεις παίζουν σηµαντικό ρόλο στην ποιοτική αποδοχή προϊόντων κρέατος λόγω της χαρακτηριστικής οσµής και του χαµηλού ορίου οργανοληπτικής ανίχνευσης τους. Τέτοιες ενώσεις παράγονται από αλλοιογόνα βακτήρια σε κρέας π.χ. πουλερικών (Freeman et al. 1976; Lea et al., 1969; Russell et al., 1997, Vieshweg et al., 1989; Arnaut-Rollier et al., 1999; Kalinowski & Tompkin, 1999). Το H 2 S έχει αναφερθεί ως δείκτης αλλοίωσης σε κρέας (Dainty, 1996; Gill & Newton, 1979; Nicol et al., 1970; Egan et al.1989) και σε ψάρια (Olafsdottir and Fleurence, 1997). Η συσσώρευση H 2 S και διµεθυλοσουλφιδίου συσχετίζεται άµεσα µε το χρόνο και τη θερµοκρασία συντήρησης σε συσκευασµένο σε τροποποιηµένη ατµόσφαιρα κρέας πουλερικών και την σταδιακή αλλοίωση τους (Rajamäki et al., 2006, Smolander et al., 2004a). Η χρωστική αντίδραση µυογλοβίνης µε το παραγόµενο H 2 S χρησιµοποιήθηκε για την ανάπτυξη ενός δείκτη ποιότητας για τα προϊόντα αυτά 7
(Ahvenainen et al., 1997; Smolander et al., 2002). Η UPM Raflatac ανάπτυξε ένα δείκτη ποιότητας βασισµένο στην αντίδραση H 2 S και µιας νανοεπικάλυψης από άργυρο (Smolander et al., 2004b). Στο άµεσο µέλλον η έξυπνη, διαδραστική συσκευασία εκτός από τη συµβατική προστασία του προϊόντος θα προσφέρει άµεση πληροφόρηση για το επίπεδο ποιότητας του τροφίµου και θα συµβάλλει στη καλύτερη διαχείριση της αλυσίδας τροφίµων και την αυξηµένη προστασία του καταναλωτή. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ahvenainen, R., Pullinen, T., Hurme, E., Smolander, M. and Siika-aho, M. (VTT Biotechnology and Food Research, Espoo, Finland) (1997) Package for decayable foodstuffs. PCT International patent application WO 9821120. Arnaut-Rollier, I., de Zutter, L., and van Hoof, L. (1999) Identities of Pseudomonas spp. in flora from chilled chicken, International Journal of Food Microbiology 48: 87-96 Byrne, L., Lau, K.T. and Diamond, D. (2002) Monitoring of headspace total volatile basic nitrogen from selected fish species using reflectance spectroscopic measurements of ph sensitive films, Analyst 127: 1338-1341. Dainty, H. (1996) Chemical/biochemical detection of spoilage, International Journal of Food Microbiology 33: 19-33. DeLuca, S., Florescu, M., Ghica, M.E., Lupu, A., Palleschi, G., Brett, C.M.A. and Compagnone, D. (2005) Carbon film electrodes for oxidase-based enzyme sensors in food analysis. Talanta 68: 171-178. Egan, A.F., Shay, B.J. and Rogers, P.J. (1989) Factors affecting the production of hydrogen sulphide by Lactobacillus sake on vacuum-packaged beef, Journal of Applied Bacteriology 67: 255-262. Freeman, L.R., Silverman, G.J., Angelini, P. Jr. Merritt, C. and Esselen, W.B. (1976) Volatiles produced by microorganisms isolated from refrigerated chicken at spoilage, Applied Environmental Microbiology, 32: 222-231. Giannakourou M.C., Koutsoumanis K, Nychas G.J.E., Taoukis P.S. 2005 Field evaluation of the application of time temperature integrators for monitoring fish quality in the chill chain, Int. J. Food Micro., 102:323-326. Gill, C.O. and Newton, K.G. (1979) Spoilage of vacuum-packaged dark, firm, dry meat at chill temperatures, Applied Environmental Microbiology 37: 362-364. Kalinowski, R.M. and Tompkin, R.B. (1999) Psychrotrophic clostridia causing spoilage in cooked meat and poultry products, Journal of Food Protection 62: 766-772. Koutsoumanis K, Taoukis PS, Nychas GJE. 2005. Development of a Safety Monitoring and Assurance System (SMAS) for chilled food products. Int. J. Food Micro., 100: 253-260. Lea, C.H., Parr, L.J. and Jackson, H.F. (1969) Chemical and organoleptic changes in poultry meat resulting from the growth of psychrophylic spoilage bacteria at 1 o C. 3. Glutamine, glutathione, tyrosine, ammonia, lactic acid, creatine, carbohydrate, haem pigment and hydrogen sulphide, British Poultry Science 10(3): 229-238. Loughran, M. and Diamond, D. (2000) Monitoring of volatile bases in fish sample headspace using an acidochromic dye, Food Chemistry 69: 97-103. Miller, D.W., Wilkes, J.G. and Conte, E.D. (1999) Food quality indicator device, PCT International Patent Application WO 99/04256, 1999 Namiki, H. (1996) Food freshness indicators containing filter paper, lipid membranes and pigments. JP 08015251 Nicol, D., Shaw, M. and Ledward, D. (1970) Hydrogen sulfide production by bacteria and sulfmyoglobin formation in prepacked chilled beef, Applied Microbiology 19: 937-939. Nychas, G.-J.,E., Skandamis, P.N., Tassou, C.C. and Koutsoumanis, K.P. (2007) Meat spoilage during distribution, Meat Science. Oberg, K.I., Hodyss R. and Beauchamp, J.L. (2006) Simple optical sensor for amine vapors based on dyed silica microspheres, Sensors and Actuators B 115: 79-85. Olafsdóttir, G. and Fleurence, J. (1997) Evaluation of fish freshness using volatile compounds Classification of volatile compounds in fish, in Methods to determine the freshness of fish in research 8
and industry EU-FAIR project AIR3CT94 2283, G. Ólafsdottir, J. Luten, P. Dalgaard, M. Careche, V. Verrez-Bagnis, E. Martinsdóttir and K. Heia (Eds), Int. Institute of Refrigeration, Paris, 55-69. Pacquit, A., Frisby, J. Diamond, D., Lau, K.T., Farrel, A., Quilty B. and Diamond, D. (2006a) Development of smart packaging for the monitoring of fish spoilage, Food Chemistry. Pacquit, A., Lau, K.T., McLaughlin, H., Frisby, J., Quilty, B. and Diamond, D. (2006b) Development of a volatile amine sensor for the monitoring of fish spoilage, Talanta 69: 515-520. Rajamäki, T., Alakomi, H.-L., Ritvanen, T., Skyttä, E., Smolander, M. and Ahvenainen, R. (2006) Application of an electronic nose for quality assessment of modified atmosphere packaged poultry meat, Food Control 17: 5 13. Russell, S.M., Fletcher, D.L. and Cox, N.A. (1997) Spoilage bacteria of fresh chicken carcasses, Poultry Science 74: 2041-2047. Smolander, M., Hurme, E., Latva-Kala, K., Luoma, T., Alakomi, H.-L. and Ahvenainen, R. (2002) Myoglobin-based indicators for the evaluation of freshness of unmarinated broiler cuts. Innovative Food Science and Emerging Technologies 3: 279 288. Smolander, M. (2003) The use of freshness indicators in packaging, in Novel Food Packaging Techniques, R. Ahvenainen (Ed.). Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, 127-143. Smolander, M. (2008) Freshness indicators for Food Packaging, In: Smart Packaging Technologies, J. Kerry & P. Butler Eds., Wiley & Sons, in press. Smolander, M., Seppä, H., Hurme, E., Varpula, T., Saari, J.-M., Suni, I., Salmi, J., Majander, P. and Ahvenainen, R. (2003) RFID sensor for packaged food and drugs, PCT International Patent Application WO 03/044521. Smolander, M., Alakomi, H.-L., Ritvanen, T., Vainionpää, J. and Ahvenainen, R. (2004a) Monitoring of the quality of modified atmosphere packaged broiler chicken cuts stored in different temperature conditions. A. Time-temperature indicators as quality-indicating tools, Food Control 15: 217 229. Smolander, M. Hurme, E., Koivisto, M. and Kivinen, S. (Applicant UPM Kymmene) (2004b) Indicator, PCT International Patent Application WO 2004/102185 A1. Taoukis P.S., Bili M., Giannakourou M. 1998. Application of shelf life modeling of chilled salad products to a TTI based distribution and stock rotation system. In: Proceedings of the International Symposium on Applications of modeling as an innovative technology in the Agri-food chain. Tijkens LMM, Hertog MLATM. eds. Acta Horticulturae, 476:131-140. Taoukis P.S., Labuza T.P. 1989 Applicability of Time Temperature Indicators as shelf life monitors of food products, J. Food Sci., 54, 783-788. Taoukis P.S., Koutsoumanis K. and Nychas G-J.E. 1999 Use of Time Temperature Integrators and Predictive Modeling for Shelf Life Control of Chilled Fish under Dynamic Storage Conditions. Int. J. Food Microbiol., 53, 21-31. Taoukis PS. and Labuza T.P. 2003. Time-Temperature Indicators (TTI). In: Novel Food Packaging Techniques. R. Ahvenainen, ed. Woodhead Publishing Limited, Cambridge, UK and CRC Press LLC, Boca Raton FL, USA, 103-126 Taoukis P.S. 2008. Application of Time Temperature Integrators for monitoring and management of perishable product quality in the cold chain. In: Smart Packaging Technologies, J. Kerry & P. Butler Eds., Wiley & Sons. Tsironi, T., Gogou, E. Velliou, E, Taoukis, P.S. 2008. Application and validation of the TTI based chill chain management system SMAS on shelf life optimization of vacuum packed chilled tuna slices. International Journal of Food Microbiology 128(1), 108-115. Wallach, D.F.H. and Novikov, A. (1998) (Biodetect corporation), Methods and devices for detecting spoilage in food products, PCT International Patent Application WO 98/20337. Williams, J.R. and Myers, K.E. (2005) Compositions for detecting food spoilage and related methods. US 2005/0153452. Williams, J.R., Myers, K.E., Owens, M.M. and Bonne, A.A. (2006) Food quality indicator, United States Patent Application Publication US 2006/0057022 A1. Wolfbeis, O.S. and List, H. (1995) (AVL Medical Instruments, AG, Schaffhausen, SW), Method for quality control of packaged organic substances and packaging material for use with this method, US Patent 540782. Van Veen, J. (2004) Method for the non-invasive detection of microorganisms in a closed container. WO 2004/024945. Vieshweg, S.H., Schmitt, R.E. and Schmidt-Lorenz, W. (1989) Microbial spoilage of refrigerated fresh broilers. VII: Production of off odours from poultry skin by bacterial isolates, Lebensmittel Wissenschaft und Technologie 22: 356-36. 9