خوراکی، غذایی، بندی، فیلمهای

شده از منومرهای با منشا طبیعی مانند: پلیلاکتیک اسید (PLA)
6)دیگر پلیمرهای طبیعی مانند کائوچوی طبیعی ( اسمیت14، 2005).
بسته بندیهای زیستی حاصل از بیوپلیمرهای خالص دارای سرعت زیست تخریب پذیری بالاتری نسبت به فیلمهای آلیاژ شده میباشند ولی کیفیت مکانیکی و نفوذپذیری آنها به نسبت پایین تر است (قنبرزاده و همکاران، 1388). دلایل استفاده از این نوع بسته بندی عبارتند از: جلوگیری از انتقال رطوبت، جلوگیری از خروج ترکیبات فرار موجود در ماده غذایی، کاهش دهنده سرعت تنفس، به تاخیر انداختن تغییرات در بافت ماده غذایی، مانعی بسیار عالی در برابر عبور چربیها و روغن ها، عبوردهی بسیار انتخابی گازهایی نظیر اکسیژن و دی اکسیدکربن (ایران منش، 1388).
فیلمهای خوراکی لایه نازکی از بیوپلیمرها هستند که برای بهبود و نگه داری بهتر مواد غذایی بر روی سطح ماده غذایی کشیده میشوند و یا بین اجزای مواد غذایی قرار داده میشوند. البته عمدتا” فیلمها و پوششهای خوراکی برای حذف بسته بندی غیر خوراکی استفاده نمیشوند بلکه به همراه بسته بندیهای مرسوم به بهبود کیفیت و ماندگاری کمک میکنند و تعداد لایههای بسته بندی را کاهش میدهند و بعد از این که بسته باز شد حفاظت از غذا را ادامه میدهند. فیلمهای خوراکی همچنین ممکن است به عنوان لایهای از بسته بندیهای چند لایه مورد استفاده قرار گیرند (قنبر زاده و همکاران، 1388).
سایر مزایای فیلمهای خوراکی نسبت به مواد بستهبندی پلیمری مصنوعی را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد :
1- مصرف توام فیلمها با محصول بستهبندی شده بدون اینکه باقیماندهای دور ریخته شود.
2- فیلمها باعث افزایش خواص ارگانولپتیک مواد بستهبندی میشوند، بدین ترتیب، ترکیبات مختلف نظیر طعمدهندهها، رنگها و شیرینکنندهها، به همراه آنها منتقل میشوند و میتوانند به عنوان انتقال دهنده مواد ضدمیکروبی و آنتیاکسیدان بهکار روند.
3- از مهاجرت آروما، طعم و رنگ مادهی غذایی به محیط و بین اجزای موادغذایی جلوگیری میکنند.
4- فیلمها میتوانند به عنوان مکمل ارزش تغذیهای مواد غذایی باشند.
5- فیلمها باعث کاهش تبادل گازهای تنفسی بین محیط و مادهی غذایی میگردند.
6- میتوانند بهمنظور جلوگیری از حذف رطوبت و مهاجرت مواد محلول در مواد غذایی طراحی شوند.
7- فیلمها میتوانند بهآسانی برای تولید میکروکپسولهای طعم دهنده مواد غذایی و عوامل تخمیر کننده بکار روند (پترسن15، 1999).
در سالیان اخیر روی بسته بندی مواد غذایی بیشتر روی فیلمهای زیست سازگار از جمله روی فیلمهای تهیه شده از پروتئینهای خوراکی با منشآ گیاهی و حیوانی (زیئن، گلوتن گندم، سویا، بادام زمینی، ژلاتین، کلاژن، آلبومین و پروتئنهای آب پنیر)، پلی ساکاریدی( پکتین، سلولز، کیتوزان و ….) و یا ترکیبی از آنها استوار بوده است ( شکوه صارمی و همکاران، 1385).
لایه های خوراکی و زیست تجزیه پذیری که از منابع مختلف به دست می آیند توجه زیادی به خود جلب کرده اند.مصرف کنندگان و پردازشگرهای نظیر به کاهش مشکلات محیطی مربوط به ضایعات بسته بندی مصنوعی اقدام کرده اند. در دهه گذشته، درباره لایه های بسته بندی خوراکی و زیست تجزیه پذیر، به خاطر مزایای فراوانی که در مقایسه با لایه های بسته بندی مصنوعی دارند تحقیقات زیادی انجام شده است.گر چه جایگزینی کامل لایه های بسته بندی مصنوعی آناً ممکن نیست، لایه های خوراکی و زیست تجزیه پذیر پتانسیل کاهش و جایگزینی لایه های مصنوعی شیمیایی را در بعضی از کاربردهای آتی خواهند داشت.موادی که برای تشکیل لایه ها و روکش ها در دسترس هستند جزو دسته های پروتئینها، پلی ساکارید ها، لیپیدها و رزین ها هستند. ( لی راها ونگ16 و همکاران، 2011). پوشش مواد غذایی با فیلم های خوراکی دارای مزایای زیادی است از جمله سلامتی ویژگی های حسی و اقتصادی بودن و اینکه خود پوشش نیز دارای ارزش تغذیه ای است مانع فساد وآلودگی میکروبی میشوند و باعث استحکام و یکپارچگی مواد غذایی هستند ( دویتینک17 و همکاران، 1998 ؛ نوسینوویچ18، 1997 ؛ اوتارا19 و همکاران، 2002).

1-3- بیان مسأله
بسته بندیهای زیست تخریب پذیر که قابلیت خوراکی بودن و مصرف به همراه ماده غذایی را دارند شامل فیلم ها و پوششهای خوراکی میباشند. فیلم های خوراکی لایههایی از مواد قابل هضم هستند که به عنوان پوشش مواد غذایی(پوشش های خوراکی) و یا به عنوان مانعی بین غذا و سایر مواد و یا محیطها استفاده میشوند. پوشش های خوراکی قابل تجزیه به وسیله میکروارگانیسمها مصرف شده و به ترکیبات ساده تبدیل میشوند. پلی ساکاریدهایی مانند کیتوزان، نشاسته و سلولز، پروتئینهایی مانند زئین و کلاژن و چربیهایی مانند تری گلیسیریدها و اسیدهای چرب میتوانند به عنوان فلیم های خوراکی استفاده شوند. فیلم های پلی ساکاریدی قیمت پایینی دارند اما مانع مناسبی در برابر نفوذ رطوبت نیستند. فیلمهای پروتئینی دارای قابلیتهای مفیدی مثل شکل پذیری در فرآیند، خاصیت ارتجاعی و ممانعت خوب در برابر نفوذ اکسیژن هستند ( نظیر پلی ساکاریدها ) اما عبور ناپذیری آنها در برابر نفوذ آب ضعیف است مانند پلی ساکاریدها. فیلمهای چربی خواص نفوذ ناپذیری خوبی در برابر رطوبت دارند اما مقاومت آنها در برابر عبور اکسیژن و خصوصیات مکانیکی شان ضعیف است. اکسیژن بالا در بسته بندی غذا به رشد میکروب، حذف طعم و بوی ایجاد شده، تغییر رنگ و از بین رفتن غذا کمک می کند و علت عمده کاهش زمان نگهداری غذاها به شمار میرود. بنابراین کنترل سطح اکسیژن در
بسته بندی غذا امری مهم تلقی میشود. بخار آب تشکیل شده در داخل بسته بندی باعث رشد میکرواگانیسمها و در نتیجه از بین رفتن کیفیت غذا و کاهش زمان ماندگاری میگردد. یکی از راه های رفع این نقایص در فیلمهای پلیمری زیستی ایجاد ترکیب هایی از آنها با نانو ذرات است که موجب تحقیق و توسعه نانو کامپوزیت های زیستی شده است. استفاده از نانو تکنولوژی در این پلیمرها ممکن است امکانات جدیدی را برای بهبود نه تنها ویژگیها بلکه به طور همزمان بهبود ارزش، قیمت و راندمان را سبب شود. انداره نانو ذرات موجب پراکندگی و توزیع خوب آنها میشود. این نانو کامپوزیت ها میتوانند به طور قابل توجهی ویژگی های مکانیکی، حرارتی، ممانعتی و فیزیکوشیمیایی بهبود یافته ای در مقایسه با پلیمرهای اولیه و کامپوزیت های میکرو سایز مرسوم نشان دهند ( سورنتینو20 و همکاران، 2007). رشد میکروب ها روی سطح مواد غذایی دلیل اصلی فساد مواد غذایی و بیماریزایی در مصرف کننده می باشد. به این دلیل تلاش های زیادی برای تیمار این سطوح به روش های گوناگون مانند اسپری یا غوطه ور کردن در مواد نگهدارنده مختلف صورت گرفته است. فیلمهای خوراکی به تنهایی و یا همراه با مواد ضد میکروبی، موجب مهار رشد باکتریها در سطح مواد غذایی و در نتیجه فساد آنها میشوند. فناوری نانو میتواند در مواردی مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش ها، افز ایش ویژگی های ممانعتی، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد میکروب های فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد( سورنتینو21 و همکاران، 2007). گروه تحقیقاتی دانشگاه انگلیسی لیدز دریافتند که نانو ذرات اکسید روی و اکسید منیزیم باعث از بین بردن میکروارگانیسم ها می شوند که میتوانند کاربرد زیادی در بسته بندی مواد غذایی داشته باشند.این شیوه می تواند افزودن مقدار زیاد ضدمیکروب ها به درون توده غذا را کاهش دهد. آزاد شدن کنترل شده ضد میکروب ها به سطح غذاامتیازات زیادی نسبت به روش های دیگر مانند فروبری و اسپری کردن دارد ( آریو22 و همکاران، 2011 ). در این دو فرآیند اخیر ماده ضدمیکروبی به سرعت از سطح ماده غذایی به داخل آن نفوذ می کند ( منتشر می شود ) و در نتیجه خاصیت ضدمیکروبی در سطح کاهش مییابد. مواد ضد میکروبی باقی مانده، در تماس با مواد فعال موجود در سطح خنثی می شوند و میکروب های آسیب دیده ممکن است دوباره فعال گردند. برای مثال ثابت شده است که امولسیفایرها و اسیدهای چرب با نایسین واکنش داده و خواص آن را کاهش میدهند.

1-4- اهمیت موضوع
امروزه بخش بزرگی از مواد استفاده شده در صنعت بسته بندی از فرآوردهای نفتی و پتروشیمی به دست میآیند که غیر قابل تجزیه در طبیعت بوده و مشکل زیست محیطی ایجاد میکنند. از این رو محققین همواره به دنبال راه حلهایی برای این موضوع میباشند. رشد روز افزون محصولات زیستی و توسعه تکنولوژیهای نوین سبب کاهش وابستگی به استفاده از سوختهای فسیلی گردیده است. در چند دهه اخیر میزان توجه و علاقه افراد به استفاده از بیوپلیمرها به دلیل افزایش بیشتر آگاهی مصرف کنندگان، افزایش قیمت نفت خام، افزایش آلودگیهای زیست محیطی و تجزیه ناپذیر بودن پلیمرهای نفتی و توجه به گرمای جهانی افزایش یافته است و سبب شده تلاشهای فراوانی در جهت تولید مواد بستهبندی با منشا طبیعی(پروتئین،چربی و کربوهیدرات) به صورت فیلم یا پوشش صورت گیرد. اینگونه بیوپلیمرها در مقایسه با استفاده از پلاستیکها اثرات مخرب کمتری بر محیط زیست دارند ( پین23 و همکاران، 1992).
به طور کلی مصرف کنندگان مواد بسته بندی را تقاضا میکنند که طبیعیتر، از بین روندهتر و دارای پتانسیل تجزیه پذیری زیستی و نیز قابلیت برگشت پذیری داشته باشد. به همین دلیل علاقه به مطالعه و توسعه بیوپلیمرها با منابع تجدید شدنی که قادر به تجزیه توسط فرآیند کود شدن طبیعی میباشند برای کاربرد بسته بندی افزایش یافته است. فیلم و پوشش خوراکی لایه نازکی از مواد خوراکی است که توسط فرآیندهای مناسب صنعت غذا ساخته شده و برای دستیابی به اهدافی از قبیل کنترل انتقال رطوبت، محدود کردن انتقال گازها، به تعویق انداختن مهاجرت روغن و چربی، حمل افزودنی های غذایی مانند عوامل ضد میکروبی و آنتی کسیدان ها، بهبود کیفیت و افزایش ماندگاری بر روی محصول غذایی قرار میگیرد. زیست تخریب پذیر بودن و خوراکی بودن این ترکیبات سبب شده است که به طور وسیع مورد پژوهش و کاربرد قرار گیرند. از جمله کاربردهای فیلمهای خوراکی در ارتباط با مواد غذایی می توان به پوشش دادن آنها بر سطح فرآورده های قنادی، میوه ها و سبزی های تازه، برخی فرآوردههای گوشتی، برخی فرآورده های لبنی، شکلات، غلات صبحانه ای، طیور و ماهی، فرآوردههای منجمد، فرآوردههای خشک شده و نظایر اینها اشاره داشت (ناکائو24 و همکارانش، 2007 ).
رشد فزاینده علاقه نسبت به فیلمهای ساخته شده از بیوپلیمرهای طبیعی از قبیل نشاسته به عنوان یک منبع جایگزین به منظور حل پلیمرهای غیر قابل تجزیه و انهدام ضایعات شکل گرفته از پلیمرهای سنتیک مطرح شده است. از این رو، استفاده از بیوپلیمرهای کشاورزی که از نظر زیستی به راحتی تجزیهپذیر هستند نه تنها باعث حل این مشکلات میشود بلکه به ارائه کاربرد جدیدی از تولیدات مازاد کشاورزی نیز میپردازد. به واسطه نگرانیهای محیطی، ترکیب مواد نگهدارنده زیستی با فیلمهایی که از نظر زیستی تجزیه پذیر میباشند مناسبتر از ترکیب با فیلمهای پلاستیکی است (تورهان25 و همکاران، 2004).
در گروه مواد تجدید شدنی بر پایه ی مواد پلیمری زیس
ت تخریب پذیر، نشاسته یکی از قابل توجه ترین مواد بود به دلیل این که به آسانی در دسترس است و میتواند محصولات نهایی موثری ایجاد کند. نشاسته فرم اصلی کربوهیدرات در گیاهان است. نشاسته یک پلیمر نیمه بلورین تشکیل شده از یک مخلوطی از آمیلوز یک پلی ساکارید خطی وآمیلوپکتین یک پلی ساکارید منشعب میباشد. نسبت مقدار آمیلوز و آمیلوپکتین به منبع گیاهی بستگی دارد. در کاربرد های بسته بندی، مواد برپایه نشاسته ، به دلیل زیست تخریب پذیری، به طور گسترده در دسترس بودن و هزینه ی کم مورد توجه زیاد واقع شده اند( زپا26 و همکاران، 2008)
SSPSاز خانواده پکتین مانند از بیوپلیمر اسیدی استخراج شده از محصول فرعی کربوهیدرات باقی مانده از تولید پروتئین سویا جدا شده تولید میشود. ( شوری27 و همکاران، 1985). SSPS میتواند فیلمهای زیست تجزیه پذیر با ظاهر خوب و خواص مکانیکی رضایت بخش تولید کنند ( سالار باش28 و همکاران، 2013).
در سال های اخیر فیلم و پوشش خوراکی بر پایه پروتئین با توجه به خواص عملکردی و ویژگیهای تغذیه ای آن توجه زیادی را به خود جلب کرده است. یک نوع از پروتئینها ژلاتین تهیه شده از کلاژن می باشد که کاربرد فراوانی در فیلم های خوراکی دارد (ناکائو29 و همکارانش، 2007 ). ژلاتین خواص شکل پذیری فیلم و مکانیکی خوبی دارد. به علاوه در میان هیدروکلوئیدها در ایجاد برگشت پذیری حرارتی با نقطه ذوب نزدیک به دمای بدن بی نظیر است که بویژه در کاربردهای خوراکی و دارویی مهم است. هر چند ژلاتین به عنوان پروتئین حیوانی از پروتئین گیاهی گرانتر است. ژلاتین از جمله موادی است که به دلیل استحکام کششی، انعطاف پذیری قابلیت دسترسی بالا و پلاستیک کنندگی در صنعت بسته بندی مزایای زیادی به همراه دارد به عنوان مثال جایگزینی ژلاتین در بسته بندی گوشت. فیلمهای پروتئینی به خوبی به سطح هیدروفیل متصل میشوند، ممانعت از اکسیژن و دی اکسید کربن میکنند اما به نفوذ آب مقاوم نمیباشند ( کوآنگ یئون لی30 و همکاران، 2004؛ ناکائو31 و همکارانش، 2007 ). فیلمهای ژلاتینی علیرغم برخورداری از ویژگیهای ممانعتی خوب در برابر اکسیژن، فاقد خواص مکانیکی و ممانعتی مناسب هستند که کاربردهای بالقوه شان را محدود میکند. آلودگی مواد غذایی بسته بندی شده تا حد زیادی به نقل و انتقالات رخ داده بین غذای درون بسته و محیط خارج آن بستگی دارد. افزودن پرکننده های با حداقل اندازه در مقیاس نانو به فیلم های خوراکی و تولید پلیمرهای زیست نانو کامپوزیت میتواند راه حل جدیدی برای این مشکل ارائه نماید. نانو ذرات وقتی به پلیمر اضافه میشوند علاوه بر تقویت خواص پلیمر میتوانند دارای فعالیت ضد میکروبی نیز باشند ( لی32 و همکاران، 2004). این نسل جدید کامپوزیتها بهبود چشمگیری در مقایسه با پلیمرهای اولیه نشان میدهند. برخی از نانو مواد میتوانند ویژگی های نفوذ پذیری مواد بسته بندی را تغییر داده سبب بهبود ویژگیهای مکانیکی، شیمیایی، حرارتی و میکروبی شوند. نانو سایز کردن ذرات موجب افزایش سطح نانو فیلرها و در نتیجه افزایش سطح داخلی و واکنش میان فیلر و پلیمر و در نتیجه بهبود زیادی در خواص پلیمر میشود. به عنوان مثال نانو ذرات اکسید مس، منیزیم و نقره دارای خاصیت ضد میکروبی هستند. نانو ذرات نقره میتوانند بیش از 650 نوع باکتری شناخته شده را از بین ببرنند ( آریو33 و همکاران، 2011 ). از نانو کامپوزیتهای خاک رس نیز میتوان برای تولید مواد اولیه بطری های ماء الشعیر استفاده کرد.

دیدگاهتان را بنویسید