بسته بندی میوه ها با اتمسفر کنترل شده map

(Modified Atmosphere Packaging)

بسته بندي با هواي اصلاح شده به دو شكل فعال و غير فعال انجام مي‌شود .در حالت فعال پس از قرار دادن محصول درون بسته هواي آن را تخليه كرده سپس تركيب گازي مورد نظر درون بسته تزريق مي‌شود . اما در حالت غير فعال محصول در هواي معمولي بسته بندي مي‌شود و در اثر تنفس محصول و نفوذ پذيري ويژه فيلم پس از چند روز هواي اصلاح شده مورد نظر به وجود مي‌آيد .

در واقع يك تعادل ديناميكي ما بين گازهاي توليدي ميوه و گازهاي موجود در ميكرو اتمسفر ايجاد مي‌گردد، در اين تعادل مصرف O 2  و توليد CO2  با انتقال اين گاز از ميان بسته در دماي مشخص برابر مي‌گردد .

در يك اتمسفر ايستا براي بسته بندي محصولات كشاورزي بايد:

الف . شدت جذب اكسيژن توسط محصول برابر با كل شار ورودي O2  از پلاستيك باشد .

ب . شدت توليد CO2  توسط محصول برابر با كل شار خروجي CO2  از پلاستيك باشد .

و همچنين تنفس محصول ،نفوذپذيري فيلم،دما و رطوبت نسبي از عوامل تعيين كننده شرايط تعادلي درون بسته باشد.

فيلم هاي پلاستيكي مورد استفاده درMAP   :

در سالهاي اخير افزايش در كاربرد فيلمهاي پلاستيكي انعطاف پذير مشاهده شده است، كه اين مسئله به دليل گسترش مواد پلاستيكي جديد و سيستم هاي نوين كاربردي است . توسعه اشكال نوين مواد جديد بسته بندي منجر به توليد فيلم هايي با خصوصيات نوين مي‌گردد. پيشرفتهاي زيادي در طراحي و ساخت فيلم هاي پليمري با دامنه وسيعي از نفوذ پذيري به گازها صورت گرفته است. اين امر موجب گسترش جاذب‌هاي C2H4,O2,CO2 همراه بوده است .

متداولترين موادي كه در بسته بندي MAP سبزيجات و ميوه هاي تازه استفاده مي‌شوند عبارتند از : PP ,LDPE ,PVC ، كوپليمر اتيلن وينيل الكل و پلي استيرن نرم شده.

اخيراً فيلم‌ هايي استفاده مي‌شود كه با تغيير تركيب اتمسفر درون بسته نفوذ پذيري آنها تغييرمي‌كند .

در حالتي كه اين فيلم‌ هاي هوشمند در بسته بندي محصولاتي به كار روند زمان بازار يابي طولاني دارند و طي اين مدت دما ،رطوبت نسبي،ميزان نور و … تغيير مي‌كند صدمه وارده به حداقل تقليل خواهد يافت .با وجود اين گسترش اين فيلم هاي جديد به شرايط نگهداري و نوع اتمسفر توليد شده توسط محصول وابسته است .

تغيير نفوذ پذيري موادي كه براي بسته بندي با هواي اصلاح شده استفاده مي‌شوند به عوامل متعددي وابسته است. از اين عوامل مي‌توان به نوع فيلم، ضخامت و شرايط دروني و بيروني بسته اشاره كرد. وجود گسيختگي هاي احتمالي ،شكاف و سوراخ نفوذپذيري را تغيير مي‌دهد . اين عوامل ممكن است به دليل صدمات مكانيكي در حين دربندي با دستگاه دوخت حرارتي ايجاد گردد.

استفاده از پنجره هاي سليكوني در كيسه هاي PE عملاً يك روش افزايش تبادل گازها در شرايط كنترل شده است .يكي از فاكتورهاي مورد توجه در محصولات بسته بندي شده كاهش وزن است .ميزان كاهش وزن در فيلم هاي با نفوذپذيري بالا به بخار آب 9-8 درصد مي‌باشد .در حالي كه در فيلم هاي با نفوذپذيري پايين 2-1 درصد است . اگر چه اتمسفر متعادل مستقيماً در ارتباط با شرايط انبار داري و واكنش بين بسته ومحصول مي‌باشد، ولي يكنواختي پلاستيك هاي مورد استفاده و خوب بودن مكانيسم هاي دوخت حرارتي نيز داراي اهميت بسزايي است. روشAMP به صورتهاي مختلفي انجام مي‌شود، كه از اين ميان مي‌توان به سيستم هاي بسته بندي تك واحدي ،كيسه اي و سيني اشاره كرد. روشISP يا تك واحدي مشابه روشUNIPACK  مي‌باشد كه داراي واحدهاي تكي بسته بندي ميوه در فيلم هاي پليمري از جنس پلي الفين هاي اكسترود شده است. ISP  اتمسفري با هواي اشباع شده از آب فراهم مي‌كند كه با كاهش چروكيدگي و كاهش وزن ،ماندگاري محصول را افزايش مي‌دهد و امكان آلودگي به بيماري ها را كاهش مي‌دهد.اين روش زمان ماندگاري محصول را تقريباً 3-2 برابر مي‌كند ،همچنين عوامل مخرب فيزيولوژي را نسبت به روش سرد كردن تا دماي بهينه بهتر به تعويق مي‌اندازد.در روشISP مي‌توان از فيلم هايي استفاده كرد كه حاوي مواد قارچ كش هستند. همچنين فيلم هايي كه داراي جاذب‌هاي اتيلن مي‌باشند براي سيستم‌هاي تك واحدي بسته بندي استفاده مي‌شوند. براي از بين بردن رنگ سبز مركبات استفاده از موادي كه باعث آزاد شدن اتيلن مي‌شود،فرآيندهاي سبز زدايي را تشديد مي‌كند.

 

اثرات  MAبر فعاليت تنفسي ميوه ها و سبزيجات تازه :

اثرات هواي اصلاح شده بر متابوليسم محصولات كشاورزي كاهش شدت تنفس، مصرف مواد،توليد دي‌اكسيد كربن ،مصرف اكسيژن و توليد حرارات است .در نتيجه اين تغييرات كه حصول براي مدت طولاني‌تري نگه داشته مي‌شود. كاهش سرعت تنفس به گونه محصول و گازهاي درون بسته وابسته است. اگر غلظت O2 از3-2 درصد كمتر شود متابوليسم بي‌هوازي رخ داده و كيفيت محصول كاهش خواهد يافت . سطح بحراني اكسيژن به گونه،واريته ،دما و زمان نگه داري بستگي دارد.اكسيژن نه فقط سوبستراي اكسيدازهايي چون سيتوكرم اكسيداز P450 ،اسيد آسكوربيك اسيد اكسيداز ، آمينو اسيد اكسيداز و … نيز مي‌باشد . از اين رو كاهش غلظت اكسيژن با كاهش فعاليت اين آنزيمها سبب تغيير متابوليسم محصول خواهد شد . غلظتي از اكسيژن كه مرز بين تنفس هوازي و بي‌هوازي را مشخص مي‌كند را به نام نقطه EP معروف است و چنين بيان مي‌گردد: غلظتي از اكسيژن كه موجب توقف توليد اتانول مي‌گردد.

چون الكل ماده اي است كه در هنگام تنفس بي‌هوازي ميوه توليد مي‌گردد از شاخص ديگري تحت عنوان   ACP(Anaerobic Compensation Ppoint)  استفاده مي‌شود كه به صورت زير تعريف مي‌شود. غلظتي از اكسيژن كه در آن ميزان CO2  در حداقل باشد .

همچنين غلظت CO2 بيش از 20 درصد بر روي سرعت تنفس اثر منفي دارد .و بسته به نوع مواد گياهي و غلظت اكسيژن ممكن است تنفس بي‌هواز تهييج گردد.  اثر بازدارندگي CO2  بر روي سرعت تنفس كاملاً مشخص نيست ،چون غلظت بالاي CO2) 60درصد CO2 + 20درصدO2  +20درصدN2) بسته به نوع محصول و مرحله رشد اثرات متفاوتي خواهد داشت .در بعضي از محصولات با اندازه گيري جذب اكسيژن مشخص شد سرعت تنفس‌كاهش مي‌يابد ومحصولاتي چون كاهو،اسفناج و كدو تغيير‌محسوسي روي‌نمي‌دهد.

 

تاثيرMA  بر بيوسنتز اتيلن :

براي تبديل ACC (1– آمينوسيكلوپروپان-1-كربوكسيليك اسيد )به اتيلن و نيز براي متابوليزه شدن اتيلن كه به صورت تركيب با رسپتور توليد مي‌شود،اكسيژن لازم است .غلظتهاي پايين اكسيژن مي‌تواند اثر EFE ( آنزيم سازنده اتيلن ) را مهار كند.و سطح ACC را افزايش دهد. CO2  يك بازدارنده رقابتي براي عمل اتيلن است . در بافتهاي گياهي CO2 تبديل اتيلن به اكسيد اتيلن را سرعت مي‌بخشد CO2 با محدود كردن ساخت ACC مي‌تواند مانع تشكيل اتيلن گردد،همچنين از تبديل ACCبه اتيلن ممانعت مي‌كند.

 

تاثير MAبر تركيب شيميايي : 

بلوغ و پيري محصولات كشاورزي توسط تغييرات فيزيولوژي و بيوشيميايي بافتها مشخص مي‌گردد، در اثر تغيير تركيبات، رنگ،مزه و بوي نهايي ميوه به وجود مي‌آيد. غلظت هاي پايين اكسيژن و يا بالاي CO2  ممكن است بعضي از واكنشهاي متابوليكي را تغيير دهد.

غلظت هاي پايين O2  يا غلظت هاي بالاي CO2  باعث تعويق در رسيدگي محصول مي‌شود. در اتمسفر اصلاح شده سرعت كاهش مقدار كلروفيل و افزايش مقدار كارتنوئيدها و آنتوسيانين‌ها  كند مي‌شود اگرچه غلظت هاي بالاي CO2  مي‌تواند تشكيل تركيبات فنوليك ،فعاليت فنل‌اكسداز و اكسداسيون فنل را كاهش دهد،با اين وجود وقتي كه غلظت هاي O  2 ،CO2  در محدوده هاي موردنظر نباشد ، معمولاًپديده قهوه اي شدن روي مي‌دهد .بعلاوه وقتي ميوه ها در هواي آزاد قرار مي‌گيرند،غلظت هاي بالا C O 2 مانع از تشكيل رنگ طبيعي در آنها مي‌گردد .

به طور كلي ميوه اي كه به مدت طولاني در معرض مخلوطي از گازهاي O 2 وCO2  قرار مي‌گيرد مقدار تركيبات فرار آن كاهش يافته ولي انتقال به هواي آزاد اين تاثير را از بين مي‌برد.

وقتي كه غلظت هاي O 2 و CO2 خيلي پايين يا خيلي بالا باشد،به دليل تحريك تنفس بي‌هوازي تركيبات نامحلولي ايجاد مي‌گردد.مطالعات اخير نشان مي‌دهد كه در اتمسفري با يك درصد O   2   نرم شدن و گسترش رنگ به تعويق مي‌افتد. غلضت 3 درصد O  2 اثري بر تغيير بافت ندارد. و تنها اثر كمي بر روي رنگ مي‌گذارد ، افزايش6-3 درصد C  O 2  نتايج مشابهي خواهد داشت .

غلظت هاي پايين اكسيژن مي‌تواند اثر حشره كشي داشته باشد. بنابراين اگر كيفيت ميوه تحت تاثير قرار نگيرد ممكن است براي زمان هاي كوتاه نگهداري غلظت هاي پايين اكسيژن به جاي مواد حشره كش استفاده شود.

در ميوه هاي غير كلايمتريك مثل توت فرنگي تيمار با اكسيژن پايين و مقدار C O 2  بالا مانع نرم شدن و اتلاف رنگ مي‌شود.اما بر روي اسيديته،P H ،مقدار مواد جامد و اسيد آسكوربيك بي‌اثر است .

در مورد ميوه ها وسبزيجاتي كه حداقل فرآيند (پوست گيري يا برش) روي آنها صورت گرفته استفاده از بسته بندي با اتمسفر كنترل شده ضروري است، چون در اين محصولات مقدار تنفس بالا رفته و احتمال آلودگي ميكروبي بيشتر است.

براي طولاني كردن عمر ميوه ها و سبزيجاتي كه حداقل فرآيند روي آنها صورت گرفته (M PFV) از بسته هايي با غلظت مناسب از گازها استفاده مي‌شود . چندين فاكتور بايد در اين مورد در نظر گرفته شود:نوع محصول، فيلم مورد استفاده،دماي انباري و رطوبت نسبي داخل بسته .

يكي از فاكتورهايي كه روي كيفيت (MPFV) بسيار موثر است، قهوه اي شدن بافت مي‌باشد كه به دليل اكسيداسيون تركيبات فنولي توسط آنزيم پلي فنل اكسيداز (  P PO) و پراكسيداز (POD) روي مي‌دهد .

ميكروبيولوژي MAP :

فلور ميكروبي غالب ميوه ها وسبزيجات اينترو باكترها،اسيد لاكتيك باكتريها ،مخمرها و كپك ها هستند. گسترش قارچها و كپكها به رطوبت نسبي داخل بسته وابسته است. دما نيز بر گسترش فلور ميكروبي مؤثر است. چون دماهاي بالا باعث افزايش تنفس و سرعتهاي  بالاي رشد ميكروارگانيسم ها خواهد شد.

دماي پاييني كه سبزيجات مي‌توانند تحمل كنند براي ممانعت از رشد برخي ميكروارگانيسم ها كافي نيست. بعضي از باكتري ها كه باعث عامل فساد سبزيجات هستند. در 10 درجه سانتي گراد نيز فعال هستند و قارچهايي مثل   Alternaria,Cladosporium,Botrytis در صفر درجه فعال مي‌باشند.

O2  كاهش يافته در  MA  شرايط مناسبي براي ميكروب هاي بي‌هوازي چونClostridium , botulinum فراهم مي‌كند. بعضي از نژادهاي اين ميكروارگانيسم در PH  بالا و غلظت نمك حدود 5درصد،اسيديته پايين،غلظت هاي پايين O2 و دماهايي مابين 5-3 درجه سانتيگراد رشد مي‌كنند. تخمين زده شده كه 53 درصد ابتلا به بوتوليسم از طريق مصرف سبزيجات آلوده به وجود مي‌آيد .

شرايط مشابه حالت فوق براي ,Listeria monocytogenes,E.coli, Aeromonas Hydrophila Uersinia entaroclitica و باكتري هاي مسموم كننده ديگر چون Seaphylococcus , Salmonella نيز گزارش شده است .

ميكروارگانيسم هايي كه معمولاً در MPFV   يافت مي‌شوند فالاوباكتريها ، سويدوموناس ها ،لاكتو باسيلوس ،و كورينه فورم ها  مي‌باشند،اكثر اين باكتري ها در بخش خارجي سبزيجات فعاليت مي‌كنند ولي ممكن است در بافت هاي دروني نيز وجود داشته باشند.

عاري بودن MPFV  از ميكروب به چندين عامل بستگي دارد كه در بين آنها حفظ دماي مناسب طي عمليات مختلف فاكتور مهمي محسوب مي‌گردد.

اتمسفر غني از CO2 كه مقدار O2 ناچيزي داشته باشد بر روي فلور ميكروبي اثر انتخابي دارد . متابوليسم خود ميكروارگانيسم ها نيز مي‌تواند در تغيير اتمسفر بسته موثر باشد. اگر شرايط بي‌هوازي ايجاد ود يا اينكه مقدار O2 بسيار كاهش يابد، رشد ميكروارگانيسم هاي بي‌هوازي تشديد خواهد شد .

عوامل خارجي موثر بر اتمسفر اصلاح شده:

1.    دما

دماي پايين به كاهش سرعت تنفس ،كنترل رشد ميكروارگانيسم ها و به تعويق فعاليت متابوليكي بافت گياهي كمك مي‌كند.

كاهش دما به 10 درجه سانتيگراد سرعت تنفس را 2 يا 3 برابر كمتر مي‌كند و افت دما از 30 به صفر درجه سانتي‌گراد سرعت تنفس را به 27/1 كاهش مي‌دهد . دماي بهينه نگهداري دمايي است كه پيري را به تعويق مي‌انداخته و كيفيت را بدون صدمه رسلنيدن حفظ مي‌كند . اين دما به نوع ميوه، نفوذ پذيري پلاستيك استفاده شده و مقاومت ميوه به غلظت هاي گازي مختلف بستگي دارد.در طي بازاريابي  محصول بسته بندي شده در هواي اصلاح شده دماب بهينه براي جلوگيري از كاهش كيفيت محصول بايد ثابت نگه داشته شود .

تغيير دما ممكن است در داخل بسته ايجاد قطرات بخار آب كند . اين قطرات نفوذ پذيري پلاستيك را تغيير داده و سرعت تنفس محصول را افزايش مي‌دهند. اين امر باعث تغيير تركيب گازهاي اتمسفري داخل بسته شده ممكن است موجب تنفس بي‌هوازي گردد.

همچنين دماي بهينه به تركيب گازي درون بسته وابسته است،چون سطوح بالاي CO2 صدمات ناشي از سرما را كاهش مي‌دهد.CO2   عامل بازدارنده فعاليت ميكروبها و قارچ ها است، در دماهاي پايين اثر بيشتري نسبت به دماهاي بالا تر دارد، چون در دماهاي پايين حلاليت CO2 در فاز آبي بيشتر است و PH سطح محصول را كاهش مي‌دهد .

2 . رطوبت نسبي

فيلم هايي كه براي MAP استفاده مي‌شوند نفوذپذيري كمي به بخار آب دارند و باعث افزايش رطوبت نسبي درون بسته مي‌گردند. رطوبت نسبي بالا باعث اتلاف  وزن شده و سفتي محصول را در طي نگهداري حفظ مي‌كند، ولي در گوجه فرنگي اتلاف وزن با رطوبت نسبي درون فيلم رابطه معكوس و با نفوذپذيري فيلم به بخار آب نسبت مستقيم دارد . كاهش وزن از طريق تبخير توسط سطح خارجي در واحد وزن محصول و نفوذپذيري اپيدرم به بخار آب تعيين مي شود .

براي جلوگيري از اتلاف بيش از حد آب سه راه حل وجود دارد :

1.     كاهش فشار بخار آب

2.     كاهش حجم هواي درون بسته

3.     واكس زدن سطح محصول

از طرف ديگر هرچه  رطوبت نسبي بالا باشد به رشد ميكروب ها كمك بيشتري كرده و احتمال تخريب محصول افزايش مي يابد. كنترل رطوبت نسبي درون بسته با استفاده مواد شيميايي جذب كننده آب مثل NaCl,KCl,CaSiO4 ،گزيليتول و سوربيتول صورت مي گيرد. همچينين مي توان به تركيب پليمري تركيبات ضد مه (Anti fog ) اضافه نمود .

3. نور

سبزيجات سبزي كه در يخچالهاي ويتريني نگه داري مي شوند فتوسنتز كرده كه در نتيجه تركيب گازي درون بسته تغيير خواهد كرد. در حالت تعادل غلظت CO2و O2 به ترتيب پايين تر و بالا تر از محيط تاريك است . برگ هاي بريده كاهو در نور فلورسنت نسبت به آنهايي كه در زمان يكسان در تاريكي قرار گرفته بودند كم رنگ تر بودند. همچنين در مورد گوجه فرنگي سبز زدايي با نور باعث افت كيفيت خواهد شد و بنابراين بهتر است از بسته هاي مات استفاده شود .

منابع: 

بسته بندي مواد غذايي با اتمسفر تغيير يافته / اوراي كول ، استايلز/ ترجمه بهجت تاج‌ الدين / سازمان تحقيقات، آموزش و ترويج كشاورزي

مجموعه مقالات هشتمين كنگره ملي صنايع غذايي ايران، مقاله بسته بندي با هواي اصلاح شده براي ميوه ها و سبزيجات تازه / دكتر سيد علي مرتضوي، مهندس مسعود شفافي  زنووزيان/ دفتر صنايع كشاورزي –معاونت فني و تكنولوژيكي وزارت كشاورزي

بازدیدها: 63