پوشش ها و فیلمهای خوراکی

منابع

پوشش­ها و فیلمهای خوراکی

پوشش­هاي خوراكي لايه نازكي از يك ماده خوراكي هستند كه بر روي سطح ماده غذايي به عنوان پوشش و يا در لابلاي اجزاي تشكيل­دهنده ماده غذايي از طريق پيچيدن، فروبري، برس زدن يا اسپري كردن قرارداده­مي‌شود تا مانعي در برابر عوامل  مخرب از قبيل حضور گازهايي مانند اكسيژن و دي اكسيد كربن، رطوبت و مواد معطر باشد تا به اين ترتيب زمان ماندگاري ماده غذايي افزايش يابد. اين مواد مي‌توانند به صورت پوشش كامل محصول باشند و يا به عنوان يك جزء غذايي همراه غذا مصرف گردند.

فیلمهای خوراکی از نظر نحوه توليد متفاوت از پوشش­هاي خوراكي هستند. آن­ها قبل از كاربرد در بسته­بندي مواد غذايي به صورت لايه­اي نازك توليد مي­شوند وسپس مانند پليمرهاي سنتزي براي بندي بكار مي­روند. كاربرد فيلم­ها و پوشش­هاي خوراكي بدين­معني نمي باشد كه مي توانند براي افزايش زمان انبارماني مواد غذايي جايگزين مواد بسته بندي غير خوراكي و ساختگي گردند.

پوشش­های خوراكی در واقع ظرفيت افزايش كيفيت و ماندگاري غذا و بهبود بازده اقتصادي مواد را به عنوان يك ماده كمكي بسته­بندي دارا مي باشند (Kester & Fennema,1986).

يكي از چالش­هاي مهم در پوشش­های خوراكی هماهنگ كردن دوره پايداري بسته­بندي با عمر نگهداري محصول مي­باشد.پوشش­هاي خوراكي بايد بدون تغيير در خواص مكانيكي و ممانعتي در طول مدت نگهداري تا زمان مصرف عملكرد كاملي داشته­باشند لذا دارا بودن زيست­تجزيه­پذيري حساب شده براي آن­ها الزامي است.شرايط محيطي عامل زيست­تخريب پذيري بايد در طول مدت نگهداري مواد غذايي حذف شوند در حاليكه شرايط مناسب براي تخريب پس از دور انداختن بسته­بندي فراهم باشد.

روش تهيه فیلمهای خوراکی

براي توليد فیلمهای خوراکی معمولاً پليمرهاي طبيعي را در يك حلال با يك ماده نرم كننده (پلاستي سايزر) مخلوط مي­كنند. پلاستي­سايزرها معمولاً تركيبات آلي با وزن مولكولي پائين وغير فرار هستند البته آب نيز يك پلاستي سايزر است. اين مواد باعث كاهش برهم كنش­هاي زنجير به زنجير و جداشدن نسبي زنجيرها از همديگر و كاهش اصطكاك بين آنها و تسريع حركت مولكولي زنجيرهاي پليمر مي­شوند و در حقيقت به عنوان يك روان­كننده داخلي عمل مي­كنند.

پلاستي­سايزرها با تغيير شبكه سه­بعدي باعث انعطاف­پذيري، كشش­پذيري و كاهش مقاومت مكانيكي مي­گردند (Brody, 2005; Turhan & Sahbas, 2003; Krochta, 1997; Chen, 1995) . پلاستي­سايزرها شامل دسته­هاي وسيعي از مواد همچون آب، اسيدهاي چرب، الكل­هاي گليسرول، گليكول­ها (مانند پروپيلن­گليكول، استيل­گليكول)، استون­ها، فنول­ها، اترها، هيدروكسي اسيدها (مانند اسيد لاكتيك)، قندهاي الكلي (مانند سوربيتول، مانيتول) و… هستند.

در توليد فیلمهای خوراکی بايد به اين نكته توجه شود كه پلاستي­سايزرها علاوه بركارايي بالا بايد غير سمي و خوراكي باشند (Mchang & Krochta, 1994; Guilbert, 1986).براي بهبود خواص فیلمهای خوراکی علاوه بر پلاستي سايزرها، گاهي از اتصال­دهنده­هاي عرضي استفاده مي­شود. اين مواد با افزايش پيوندهاي عرضي بين زنجيره­هاي ماكرومولكول­ها باعث افزايش مقاومت مكانيكي، كاهش نفوذ­پذيري نسبت به گازها و بخارآب مي‌شوند.

از تركيبات مختلفي بسته به نوع پليمر طبيعي براي اين منظور استفاده مي­شود، براي مثال براي بهبود خواص فيلم­هاي كازئيني از كلسيم استفاده مي­شود. از تركيبات ديگر مي­توان فرمالدئيد، گلوتارآلدئيد، اپي‌كلروهيدرين، اسيد­استيك، اسيد­تانيك واسيدلاكتيك را نام برد. برخي از اين اتصال دهنده­ها مانند فرمالدئيد سمي هستند، بنابراين براي توليد فیلمهای خوراکی بايد به اين موضوع توجه شود. از آنزيم هايي مانند ترانس گلوتاميناز و پراكسيداز نيز براي افزايش اتصالات عرضي در برخي از فيلم­هاي پروتئيني استفاده مي­شود (Guilbert, 1986).

خصوصيات فیلمهای خوراکی

خصوصيات مكانيكي

فيلم­ها بايد نسبت به شكستگي و خراشيدگي مقاوم باشند و از خود انعطاف­پذيري نشان دهند (به اندازه كافي نرم باشند تا بدون شكستگي به تغيير شكل احتمالي ماده غذايي درون بسته سازگاري نشان دهند). خواص مكانيكي فیلمهای خوراکی به نوع ماده تشكيل­دهنده فيلم و به خصوص به پيوستگي ساختمان آن بستگي دارد(Gontard & Guilbert, 1994). بهينه كردن ويژگي­هاي مكانيكي فیلمهای خوراکی از جنبه­هاي زير حائز اهميت است (Gueguen et al.,1998; Parris et al., 1995):

• مقاومت مكانيكي بالاي فيلم باعث مي­شود كه در اثر وارد آمدن تنش دچار صدمات مكانيكي نظير سوراخ شدن نشده و در نتيجه ويژگي بازدارندگي خود را نسبت به گازها و رطوبت حفظ كند.
• انعطاف­پذيري مطلوب فيلم باعث مي­گردد كه شكننده نبوده و با شكل ماده غذايي تطابق داشته­باشد و به راحتي براي پوشش­دهي استفاده شود.
• مقاومت مكانيكي مطلوب فيلم باعث حفظ ماده غذايي درون آن از تنش­هاي حين حمل و نقل مي‌شود.

افزودني­هاي فیلمهای خوراکی

براي افزايش خواص تغذيه­اي، حسي، محافظتي يا مكانيكي مواد مختلفي به فیلمهای خوراکی اضافه مي‌شود. اثر محافظتي فيلم خوراكي با افزودن مواد ضد ميكروبي مانند اسيدهاي آلي با مواد آنتي اكسيدان بهبود مي­يابد. خواص ارگانوليپتيك يا تغذيه­اي غذا با افزودن تركيبات طعم­دهنده يا تشديد­كننده طعم، رنگدانه يا افزودني‌هاي مغذي به فیلمهای خوراکی بهبود مي­يابد. اثر يك افزودني بر خواص فيلم به غلظت آن در فيلم، ساختمان شيميايي آن، ميزان پخش و توزيع افزودني در فيلم و ميزان واكنش متقابل آن با پليمر بستگي دارد.

تركيبات فعال­كننده سطح مثل تركيبات مرطوب­كننده و امولسيون­كننده، خواص ممانعت­كنندگي فيلم نهايي را كاهش مي­دهند. تركيبات مرطوب كننده باعث ايجاد تسهيلات براي پراكندگي يكنواخت مي شوند و تركيبات امولسيون­كننده وقتي امولسيون پايدار روغن در آب در نظر باشد، بكار مي­روند (Kester & Fennema, 1989; Guilbert, 1986). نرم­كننده ها تركيباتي با فراريت پائين هستند كه براي كاهش شكنندگي و افزايش انعطاف­پذيري، به ميزان 6 تا 10 درصد ماده­خشك، به محلول سازنده فيلم اضافه مي­شوند. كار نرم كننده­ها تضعيف نيروهاي درون مولكولي زنجيره­هاي پليمري مجاور هم مي­باشد.

انرژي فعاليت نفوذ[1](DE) براي گاز يا بخار ميان مواد يك فيلم به انرژي لازم براي جداكردن زنجيره­هاي پليمري نزديك به هم مربوط مي­باشد بنابراين كاهش نيروي جذب زنجيره­ها توسط عامل­هاي نرم كننده باعث كاهش انرژي فعاليت نفوذ، افزايش نفوذ گاز و يا بخار به درون فيلم مي­شود (Kester & Fennema, 1986). نتيجه افزودن نرم­كننده بهبود انعطاف­پذيري و افزايش خاصيت­كشش فيلم است گرچه استحكام آن كم     مي­شود متاسفانه نرم­كننده­ها عموماً توانايي فيلم را به عنوان محافظ رطوبت، اكسيژن، آروما و چربي كاهش مي­دهد (آهنگري، 1387).

نوع نرم­كننده مصرفي به نوع پوشش يا فيلم مورد نظر بستگي دارد بطوريكه براي پوشش قابل حل در آب بايد از نرم كننده قابل حل در آب استفاده نمود. نرم كننده­هايي كه كاربرد غذايي دارند عبارتند از:

الف – مونو، دي و اليگوساكاريدها (شربت­هاي گلوكز، فروكتوز و عسل)

ب – پلي­ال­ها (سوربيتول، گليسرول و مشتقات آن و گليسرول­هاي پلي اتيلن)

ج – ليپيدها و مشتقات آن (مونو گليسيريدها، اسيدهاي چرب و تركيبات فعال كننده سطح)

د – آب

 مزايا و كاربرد فيلم­ها و پوشش­های خوراكی

1 – به تاخير انداختن تبادل رطوبت بين ماده غذايي و محيط و همچنين اجزاي تشكيل­دهنده ماده غذايي ناهمگن كه اين عمل مي­تواند منافع زير را داشته­باشد:

الف – جلوگيري از كاهش كيفي بافت

در اين مورد مي­توان به مثال­هاي زير اشاره كرد:

• در نان­ها و شيريني­هاي مغزدار مهاجرت رطوبت از مغز به پوسته خشك باعث نرم و مرطوب­شدن پوسته و سفت­شدن مغز مي­گردد.
• در سوپ­هاي آماده، انتقال رطوبت از اجزاء مرطوب به اجزاء­خشك، باعث كلوخه­اي شدن و كاهش آبگيري مناسب مي­گردد.
• جذب رطوبت در محصولات غله­اي تفنني مثل پفك باعث كاهش تردي و پلاستيكي شدن آنها مي­شود.

ب – جلوگيري از فساد مواد غذايي: جذب رطوبت از محيط و افزايش رطوبت ماده غذايي باعث افزايش فساد ميكروبي، شيميايي و آنزيمي در مواد غذايي مي­گردد.

ج – حفظ ارزش اقتصادي فرآورده: تبخير و از دست رفتن رطوبت در برخي از مواد غذايي مثل غلات و حبوبات باعث كاهش وزن آنها و كاهش ارزش اقتصادي مي­گردد.

2 – كاهش تبادل گازهاي تنفسي (اكسيژن و دي اكسيد كربن ) بين محيط و ماده غذايي:

حضور اكسيژن در محيط اطراف ماده غذايي باعث تسريع واكنش­هاي اكسيد­شدن تركيبات مواد غذايي از جمله ليپيدها، پروتئين­ها، ويتامين­ها، رنگدانه­ها و تركيبات طعمي مي­گردد و در نتيجه كيفيت مواد غذايي كاهش مي‌يابد.ادامه تنفس هوازي ميوه­ها و سبزي­ها در دوره نگهداري كه با گرفتن اكسيژن و پس دادن دي اكسيد كربن همراه است باعث كاهش عمر نگهداري و كيفيت ارگانوليپتكي آنها مي­گردد. فيلم­ها و پوشش­هاي خوراكي با كاهش تبادلات گازي فعاليت هاي تخريبي فوق را كند مي­كنند.

3 – به تاخير انداختن جذب و مهاجرت چربي­ها:

فيلم­هاي خوراكي به ويژه انواع آب­دوست مي­توانند از جذب روغن­ها و چربي­هاي سرخ كردني جلوگيري كنند.در نتيجه براي پوشش­هاي غذاهاي رژیمی مناسب هستند.

4 – حامل آنتي اكسيدان ها، مواد ضد ميكروبي،مواد بهبود دهنده خواص ارگانولپيتكي (مواد طعم زا و مواد رنگي)

5 – جلوگيري از مهاجرت مواد معطر، مواد طعمي ورنگي ماده غذايي به محيط و بين اجزاء ماده غذايي ناهمگن

6 – جلوگيري از نفوذ ميكروارگانيسم­ها به مواد غذايي:

براي مثال پوشش­دادن تخم مرغ با فيلم­هاي زئيني از نفوذ ميكروارگانيسم­ها به درون تخم مرغ جلوگيري مي‌كند .

7 – افزايش ارزش غذايي محصول:

غني كردن فیلمهای خوراکی با ويتامين­ها و مواد معدني مي­تواند ارزش غذايي فرآورده­ها را افزايش دهد. همچنين خود فيلم­هاي پروتئيني باعث تامين اسيدهاي­آمينه ضروري و افزايش­كيفيت تغذيه­اي محصول مي‌شود. براي جلوگيري از افت ويتاميني نيز در برنج­هاي غني شده با ويتامين­ها از زئين استفاده شده­ است.

8 – استفاده براي ريزپوشان كردن[2] افزودني­هاي غذايي:

از فیلمهای خوراکی مي توان براي ريزپوشان كردن افزودني­هاي غذايي نظير مواد طعمي وعوامل ورآورنده استفاده كرد. ريزپوشان كردن موجب نگهداري بهتر افزودني و آزاد شدن كنترل شده آن هنگام ورود به ماده غذايي مي­شود. مانند رهايش كنترل­شده طعم گوشت و سير فرآيند­شده در دهان در نودل­هاي خشك سرخ­شده.

9 –حفاظت محصول دربرابر صدمات مكانيكي :

فیلمهای خوراکی مي توانند تا حدودي ماده غذايي را طي فرآيند نگهداري و حمل و نقل در برابر تنش­هاي مكانيكي حفظ كنند. اين ويژگي براي مواد غذايي تازه كه به خردشدن حساس­اند و مواد غذايي منجمد، اهميت بيشتري دارد. آسيب هاي مكانيكي خود مي­توانند باعث تشديد فسادهاي ميكروبي و فسادهاي شيميايي (به ويژه قهوه اي شدن آنزيمي در ميوه ها) گردد.

10 – كاهش مقدار ماده بسته­بندي و پيچيدگي بسته­بندي:

بسته به نوع فيلم خوراكي مورد استفاده و ويژگي­هاي نفوذپذيري و مكانيكي شان، آنها مي­توانند تعداد لايه­هاي پلاستيكي مورد استفاده شان در بسته بندي را كاهش دهند و يا حتي در برخي از موارد بطور كامل جايگزين ماده بسته­بندي شوند. اين كار فوايد زيررا دارد:

• به علت ارزان بودن ماده اوليه فیلمهای خوراکی نسبت به فيلم­هاي سنتزي، صرفه جويي اقتصادي صورت ميگيرد.
• ميزان توليد گاز متان طي تجزيه نسبت به فيلم­هاي سنتزي كمتر بوده و ايجاد اثر گلخانه­اي كمتر مي­باشد.
• به علت بالا بودن سرعت تجزيه فيلم­هاي پليمرهاي طبيعي نسبت به فيلم­هاي سنتزي، آلودگي زيست محيطي ناشي از مواد بسته­بندي كاهش مي­يابد.

جهت مشاهده نمونه های دیگر از ادبیات ، پیشینه تحقیق و مبانی نظری پایان نامه های صنایع غذایی کلیک کنید.

نمونه ای از منابع لاتین

• Abdullah MZ, Ean YP, Shariza AR, Manan DMA, Mutalib MJ, Karim AA, Mohd Azemi, BMN. 2002. Quality improvement of sago (Metroxylon sagu) starch processing. In:Kainuma K,
• Ahmad FB, Williams PA. 1998. Rheological properties of sago starch. J Agric Food Chem 46(10):4060–5.
• Ahmad FB,Williams PA, Doublier J-L, Durand S, Bul´eon A. 1999. Physico-chemical characterization of sago starch. Carbohydr Polym 38(4):361–70.
• Ahmada, M., S. Benjakul, et al. (2012). “Physico-mechanical and antimicrobial properties of gelatin film from the skin of unicorn leatherjacket incorporated with essential oils.” Food Hydrocolloids 28: 189-199.
• Alzoreky, N S., Nakahara, K., 2003, Antibacterial activity of extracts from some edible plants commonly consumed in asia, International Journal of Food Microbiology, No. 80, PP. 223-230.
• Alzoreky, N S., 2009, Antimicrobial activity of pomegranate (Punica granatum L.) fruit peel, International Journal of Food Microbiology, No. 134, PP. 244-248.
• Anker, M., Stading, M., 1999, Effects of pH and the gel state on the mechanical properties, moisture contents, and glass transition temperature of whey protein films, Journal of Agricultural and Food Chemistry, No. 47, PP. 1878-1886.
• Anker, M., Stading, M., Hermansson, A M., 2000, Relationship between the microstructure and the mechanical and barrier properties of whey protein films, Journal of Agricultural and Food Chemistry, No. 48, PP. 3806-3816.
• Anthonysamy SM, Saari NB, Muhammad K, Bakar FA, Muse R. 2004. Browning of sago (Metroxylon sagu) pith slurry as influenced by holding time, pH and temperature. J Food Biochem 28(2):91–9.
• Arvanitoyannis, I.; Kolokuris, I.; Nakayama, A.; Yamamoto, N.; Aiba, S. (1997)Physicochemical studies of chitosan-poly(vinyl alcohol) blends plasticized with sorbitol and sucrose. Carbohydr. Polym., 34, 9-19.
• Atarés, L., J. Bonilla, et al. (2010). “Characterization of sodium caseinate-based edible films incorporated with cinnamon or ginger essential oils.” Journal of Food Engineering 100(4): 678–687.
• Av´e JB. 1977. Sago in insular Southeast Asia: historical aspects and contemporary use. In:   Tan K, editor. Sago-76: Papers of the First International Sago Symposium. Kuala Lumpur, Malaysia: Kemajuan Kanji Sdn. Bhd. p 21–30
• Ayranic, E., Tunc, S A., 2003, Method for the measurement of the oxygen permeability and the development of edible films to reduce the rate of oxidative reaction in fresh foods, Journal of Food Chemistry, No. 80, PP. 423-431.
• ASTM (2005a). “Standard Test Methods for Oxygen Gas Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Coulometric Sensor D 3985 -05.” Annual Book of ASTM Standards. Philadelphia, PA.
• ASTM (2010). “Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting D882-10.” Annual book of ASTM standards. Philadelphia, PA.
• Ashley, R J., 1985, Permeability and plastics packaging, In: Polymer permeability, Ed: Comyn, J., Chapman & Hall, PP. 269-306.
• …
• …