ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΣΕ ΦΡΟΥΤΑ ΚΑΙ ΛΑΧΑΝΙΚΑ
1 γενικά.
Στην σύγχρονη εποχή η τάση στην διατροφή κινήται προς τρόφιμα όσο το δυνατόν πιο φυσικά, με ελάχιστη επεξεργασία ενώ η αύξηση των νωπών φρούτων στην επιλογή των καταναλώτών έχει αρχίσει να αυξάνεται. Η αποθήκευση των τροφίμων σε συσκευασίες με τροποποιημένη ατμόσφαιρα είναι το μεγαλύτερο επίτευγμα της τεχνολογίας της συντήρησης των τροφών με φυσική ποιότητα σε συνδυασμό με επιμήκυνση του χρόνου ζωής και αποθήκευσης.(1)
Έχουν γίνει πολλές μελέτες επί του θέματος και για πολλές δεκαετίες. Η συσκευασία σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα, (Modified Atmosphere Packaging, MAP) είναι μια από τις πιο επιτυχής τεχνικές συντήρησης των τροφίμων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλο εύρος γεωργικών αλλά και άλλων προϊόντων διατροφής.
Αυτός ο τρόπος λοιπόν συσκευασίας έχει εισχωρήσει και γνωρίζει μεγάλη εμπορική επιτυχία και στην συσκευασία των φρούτων και των λαχανικών. Με την γνώση που υπάρχει πάνω σ’ αυτό το αντικείμενο, οι τάσεις της συντήρησης κατευθύνονται προς τις τάσεις και τις απαιτήσεις των καταναλωτών.(1,2)
Αυτή η τεχνική οδηγείται προς την βελτίωση της συσκευασίας ελέγχοντας την ατμόσφαιρα που περικλείει, επιτυγχάνοντας με αυτόν τον τρόπο την διατήρηση και την διασφάλιση ποιότητας του τροφίμου που συσκευάζεται. Ο χρόνος και η θερμοκρασία είναι δείκτες της συσκευασίας που δείχνουν την διάρκεια ζωής ενός τροφίμου. Ελέγχοντας αυτές τις παραμέτρους μπορούμε να αυξήσουμε την ασφάλεια και να διατηρήσουμε όσο το δυνατό την ποιότητα του τροφίμου.
2 φρούτα και λαχανικά σε MAP.
Η συσκευασία των φρούτων και των λαχανικών σε MAP αναφέρεται στην τεχνική η οποία ρυθμίζει την συγκέντρωση των παραγόμενων αερίων από την αναπνοή των τροφίμων (Ο2 και CO2), μέσα σε πολυμερικές μεμβράνες ρυθμίζοντας τα επίπεδα τους.
Στην πράξη είναι πολλές φορές δύσκολο να δημιουργηθεί μια ατμόσφαιρα χαμηλού Ο2 και αυξημένο CO2. με αυτόν τον τρόπο όμως επηρεάζεται ο μεταβολισμός των φρούτων και των λαχανικών που συσκευάζονται σε τέτοις ελεγχόμενες συνθήκες, μειώνοντας επίσης και την δραστηριότητα των μικροοργανισμών. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την επιμήκυνση του χρόνου ζωής τους και της αποθήκευσης.
Για κάποια προϊόντα είναι δύσκολο να τροποποιήσεις την συγκέντρωση των αερίων, αλλάζοντας όμως την συγκέντρωση του Ο2 αυτόματα μεταβάλλεται και η συγκέντρωση του CO2. επίσης η συντήρηση και συσκευασία σε ΜΑΡ επηρεάζει την κατακράτηση υγρασίας, γεγονός που μπορεί να έχει πολύ θετικότερα αποτελέσματα στην συντήρηση από ότι ο έλεγχος των αερίων από μόνος του.
Η συσκευασία σε ΜΑΡ αρχικά εκτιμήθηκε στα μέσα προς τα τέλη της δεκαετίας του 1940 για την ικανότητα της να μειώνει την συγκέντρωση του Ο2 σε σημαντικά επίπεδα μειώνοντας έτσι και την αλλοίωση των μήλων.(1)
Τελευταία έχουν αναπτυχθεί διάφορα πολυμερή υλικά συσκευασίας που χρησιμοποιούνται στην τεχνική ΜΑΡ. Οι ιδιότητες αυτών έχουν εξελιχτεί αρκετά δίνοντας πλέον μια ποικιλία ιδιοτήτων, όπως, διαπερατότητα στα αέρια και υγρασία, ελαστικότητα, αντοχή στο όριο θραύσης κτλ. Που κάνουν την χρήση της συσκευασίας ΜΑΡ να είναι πλέον εύκολα εφικτή.
Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ότι εκτός από την ιδιότητα της συσκευασίας ΜΑΡ, να αυξάνει τον χρόνο αποθήκευσης και τον χρόνο ζωής των φρούτων και των λαχανικών, έχει επίσης και θετική επίδραση στην μείωση την ανεπιθύμητων επιδράσεων. Σε περιπτώσεις μεγάλης μείωσης του περιεχόμενου Ο2 από την συσκευασία, ευνοούνται ζυμώσεις και παραγωγή ανεπιθύμητων οσμών(7). Παρόμοια προσβολή μπορεί να υπάρξει σε περίπτωση αυξημένης συγκέντρωσης CO2. έχουν δημοσιευτεί από διάφορες μελέτες μια ποικιλία συγκεντρώσεων CO2 και O2 για έναν αριθμό φρούτων και λαχανικών.
Παρακάτω αναφέρονται κάποιες τιμές για τα όρια Ο2 σε εκατοστιαία αναλογία πάνω από τις οποίες μπορεί να προκληθεί αλλοίωση ε τρόφιμα που διατηρούνται σε τυπικές θερμοκρασίες.(4,8,10)
Πίνακας 1
| Ο2(%) | τρόφιμα |
| <0,5 | Κομμένα φυλλώδη λαχανικά, κατεψυγμένα μαρούλια, σπανάκι, μπρόκολο και μανιτάρια |
| 1,0 | Τεμαχισμένα μήλα, λαχανάκια Βρυξελλών, βολβοί κρεμμυδιών, βερίκοκο, αβοκάντο, μπανάνα |
| 1,5 | Τα περισσότερα μήλα, απίδια |
| 2,0 | Ολόκληρα και τεμαχισμένα καρότα, φράουλες, κουνουπίδι, σέλερι, καυτερές πιπεριές, τάματα, ελιά |
| 2,5 | Λάχανο, βατόμουρα |
| 3,0 | Τεμαχισμένο πεπόνι, γκρέιπ φρουτ |
| 4,0 | Τεμαχισμένα μανιτάρια |
| 5,0 | Αρακάς, λεμόνι, λάϊμ, πορτοκάλι |
| 10 | Ασπάραγος |
| 14 | Κάποια πορτοκάλια |
Στην συνέχεια αναφέρονται και τιμές CO2 σε (KPa), πάνω από τις οποίες τα αντίστοιχα φρούτα και λαχανικά παρουσιάζουν αλλοιώσεις που έχουν ως συνέπεια την μείωση του χρόνο ζωής τους:
Πίνακας 2
| CO2 (KPa) | τρόφιμα |
| 2 | Μαρούλι, απίδι, |
| 3 | Αγκινάρα, τομάτα |
| 5 | Μήλα, βερίκοκο, κουνουπίδι, σταφύλι, ελιά, πορτοκάλι, ροδάκινο, πατάτα |
| 7 | Μπανάνα, αρακάς, ακτινίδιο |
| 8 | Παπάγια |
| 10 | Ασπάραγους, λαχανάκια Βρυξελών, σέλερι, γκρέϊπ φρουτ, λεμόνι, μάγκο, νεκταρίνι, ανανάς, γλυκό καλαμπόκι |
| 15 | Αβοκάντο, μπρόκολο, δαμάσκηνο |
| 20 | Μανιτάρια |
| 25 | Μαύρα και μπλε βατόμουρα, φράουλες |
Η σύνθεση της εσωτερικής τροποποιημένης ατμόσφαιρας προκύπτει από την αλληλεπίδραση ενός αριθμού παραγόντων που περιλαμβάνει, την διαπερατότητα της συσκευασίας, την αναπνοή των φρούτων και των λαχανικών και βέβαια από το περιβάλλον που βρίσκεται το συσκευασμένο τρόφιμο. Η κατασκευή των υλικών αυτών γίνετε έτσι ώστε να ικανοποιούνται αυτές οι ανάγκες καθώς επίσης, και να προσαρμόζονται ανάλογα με τις ιδιότητες του τροφίμου που πρόκειται να συσκευαστεί. Παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπ’ όψιν κατά την επιλογή του κατάλληλου υλικού συσκευασίας είναι, εκτός των παραπάνω και ο χρόνος που πιθανολογείται ότι θα μείνουν τα τρόφιμα σε υλικά συσκευασίας καθώς και η εκτιμούμενη θερμοκρασία διακίνησης και αποθήκευσης των τροφίμων. Όλα τα παράπάνω περί επιλογής του κατάλληλου υλικού για την συσκευασία πρέπει πρώτα απ’ όλα να ακολουθούν τις διατάξεις του νόμου περί συσκευασίας τροφίμων.
Το περιβάλλον της συσκευασίας είναι δυνατόν να ρυθμίζεται σε ιδανικές συνθήκες. Εκτός όμως από το γεγονός αυτό που είναι γνωστό και ρυθμιζόμενο, υπάρχουν και κάποιοι άλλοι παράγοντες που είναι άγνωστοι και αφορούν τα φρούτα και τα λαχανικά. Το είδος του προϊόντος η καλλιέργεια, οι παραδοσιακές τεχνικές, η πορεία της ανάπτυξης, ο χειρισμός της συγκομιδής και η πρό της συγκομιδής περίοδος είναι παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την απάντηση του τροφίμου στο περιβάλλον της συσκευασίας. Στην βιομηχανία όλοι αυτοί παράγοντες ρυθμίζονται με έγχυση αερίου μέσα στην συσκευασία πριν το οριστικό κλείσιμο της, δημιουργώντας έτσι συνθήκες που μειώνουν τις ανεπιθύμητες μεταβολές. Κάθε ένας παράγοντας μπορεί να εξετάζεται ξεχωριστά για την καλύτερη κατανόηση της επίδρασης που έχουν στο τελικό αποτέλεσμα.
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΗΣ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ
Η συσκευασία MAP χρησιμοποιείται για την συσκευασία ζωντανών φυτικών ιστών, τα οποία μέσω αυτής τοποθετούνται σε περιβάλλον που διαχωρίζεται από το περιβάλλον με μεμβράνη που εμποδίζει την ελεύθερη μεταφορά αερίων της συσκευασίας με το περιβάλλον. Για την μείωση του Ο2 και την αύξηση του CO2 που προκύπτει από την αναπνοή των φυτικών ιστών, δημιουργούνται στην μεμβράνη οδοί που βελτιώνουν την κίνηση των αερίων μέσα και έξω από την συσκευασία. Τα επίπεδα του Ο2 και του CO2 είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της αναπνευστικής λειτουργίας και της διαπερατότητας του φύλου συσκευασίας.
Υπάρχουν δύο είδη μεμβρανών που χρησιμοποιούνται στην συσκευασία με MAP. Η πρώτη είναι αυτή που χρησιμοποιεί πολυμερική συνεχή μεμβράνη που ελέγχει την κίνηση του O2 και του CO2 δια μέσω της συσκευασίας. Η δέτερη είναι αυτή που χρησιμοποιεί διάτρητες μεμβράνες (με τρύπες ή μικροπόρους) ως μέσω για την μεταφορά των αερίων.
Συνεχής πολυμερική μεμβράνη: σε αυτήν την κατηγορία μεμβρανών ανήκουν αυτές που η μεταφορά των αερίων μέσα και έξω από την μεμβράνη γίνεται βάση της διαφοράς των συγκεντρώσεων των αερίων στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Σταθερά επίπεδα Ο2 και CO2 επιτυγχάνονται όταν η συγκέντρωση του O2 είναι σταθερή, ενώ η ποσότητα του CO2 από τα φρούτα και τα λαχανικά είναι ίση με το ποσό του CO2 που διαπερνά την μεμβράνη και αποβάλλεται από την συσκευασία. Αυτή είναι μια κατάσταση ισορροπίας που συμβαίνει μόνο όταν ο αναπνευστικός ρυθμός είναι σταθερός.
Διάτρητες (πορώδεις) μεμβράνες: ο ρυθμός κίνησης των αερίων των μεταξύ των διάτρητων μεμβρανών είναι το άθροισμα των αερίων που διαχέονται μέσα στην συσκευασία και της διαπερατότητας δια μέσω της πολυμερικής μεμβράνης. Η ολική διάχυση του αερίου μέσω της των πόρων είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από αυτή που γίνεται από την πολυμερική μεμβράνη(14). Η έξοδος των αερίων δια μέσω των της πορώδους μεμβράνης όπως είναι αναμενόμενο είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από αυτή που παρατηρείται στις συνεχής μεμβράνες. Παράδειγμα, 1 mm μεμβράνης LDPE πάχους 0,0025 mm έχει σχεδόν την ίδια διαπερατότητα σε αερίου με ½ m2 συνεχούς μεμβράνης. Από αυτό γίνεται κατανοητό ότι για τρόφιμα που απαιτούν αρκετό οξυγόνο στην συντήρηση τους, απαιτούν πορώδεις μεμβράνες για την συσκευασία τους.
Ιδιότητες αποβολής των αερίων από μεμβράνες συνεχούς και πορώδους κατασκευής.
Η σχετική διαπερατότητα του Ο2 και CO2 διαφέρει σημαντικά, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, μεταξύ των δύο παραπάνω υλικών. Αυτό όμως προκύπτει από τις διαφορετικές ιδιότητες των αερίων ως προς την έξοδο τους. Σε μεμβράνες συνεχούς πολυμερούς, η διαπερατότητα του του CO2 είναι 8/2 σε σχέση με αυτή του Ο2. σε συνθήκες ισορροπίας τότε, με παραγωγή σταθερού ποσού Ο2 από το προϊόν και CO2 ( ιδανική υπόθεση αν δεν λαμβάνει μέρος κάποια ζύμωση), το κλάσμα του Ο2 θα είναι υψηλότερο από αυτό του CO2.
Θερμοκρασία
Η θερμοκρασία είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας στον σχεδιασμό της συσκευασίας. Αυτό αορά και τις δύο περιπτώσεις (πορώδεις και συνεχείς). Υπάρχου όμως και διαφορές στην απάντηση των δύο αυτών τύπων υλικών στην θερμοκρασία. Η διαπερατότητα του O2 και του CO2 των συνεχών μεμβρανών αυξάνεται πάρα πολύ με την θερμοκρασία, ενώ η διάχυση των αερίων δια μέσω των πόρων παρουσιάζει δυσκολία στις αλλαγές της θερμοκρασία. Για παράδειγμα η διαπερατότητα του Ο2 μέσω LDPE μπορεί να αυξηθεί μέχρι και 200% για θερμοκρασίες από 0-15oC, εν΄ώ η εξαγωγή των αερίων δια μέσω των πόρων αυξάνεται κοντά στο 11%, στο ίδιο εύρος θερμοκρασιών.
Υλικά: για την συσκευασία και την επίτευξη των απαραίτητων συνθηκών επιλέγεται χαμηλής πυκνότητας πολυεθυλένιο (Low Density Polyethylene, LDPE) (5,9)
ΒΙΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
1. Hardenberg, R.E., A.E. Watada and C.Y. Wang. 1986. The commercial storage of fruits, vegetables and florist and nursery stocks. USDA Handbook 66 (revised). Washington, D.C. GPO.
2. D. S. Jayas and S. Jeyamkondan, 2001 Modified Atmosphere, Storage of Grains Meats Fruits and Vegetables.
3. Nazir Mir and Randolph M. Beaudry, Modified Atmosphere Packaging
4. Beaudry, R.M. 2000. Responses of horticultural commodities to low oxygen: limits to the expanded use of modified atmosphere packaging HortTechnology 10:491-500.
Beaudry, R.M. and C.D. Gran. 1993. Using a modified atmosphere packaging - approach to answer some postharvest questions: Factors affecting the lower oxygen limit. Acta Hort. 362:203-212.
Cameron, A.C., B.D. Patterson, P.C. Talasila and D.W. Joles. 1993. Modeling the risk in modified atmosphere packaging: A case for sense-and-respond packaging. In: G. Blanpied, J. Bartsch and J. Hicks (eds), Proc. 6, Int'l Contr. Atmos. Res. Conf., NRAES-71, Cornell Univ., Ithaca NY, pp. 95-102.
7. Kays, S.J. 1997. Postharvest physiology of perishable plant products. Van Nostrand Reinhold, NY.
8. Kupferman, E. 1997. Controlled atmosphere storage of apples. In: E.J. Mitcham (ed) Apples and Pears.
9. Kader, A.A., D. Zagory and E.L. Kerbel. 1989. Modified Atmosphere Packaging of fruits and vegetables.
10. Gorny, J.R. 1997. A summary of CA and MA requirements and recommendations for fresh-cut (minimally-processed) fruits and vegetables. In: J. Gorny (ed) Fresh-cut fruits and vegetables and MAP. Postharvest Hort. Series No. 19, Univ. Calif., Davis CA, CA'97 Proc. 5:30-66.
11. Richardson, D.G. and E. Kupferman. 1997. Controlled atmosphere storage of pears. In: E.J. Mitcham (ed). Apples and pears. Postharvest Hort. Series No. 16, Univ. Calif., Davis CA, CA'97 Proc. 2:31-35.
12. Saltveit, M.E. 1997. A summary of CA and MA recommendations for harvested vegetables. In: M.E. Saltveit (ed) Vegetables and ornamentals. Postharvest Hort. Series No. 18, Univ. Calif., Davis CA, CA'97 Proc. 4:98-117.
13. Beaudry R.M., A.C. Cameron, A. Shirazi and D.L. Dostal-Lange. 1992. Modified Atmosphere Packaging of blueberry fruit: Effect of temperature on package O2 and CO2
. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 117:436-441.
14. Fishman, S., V. Rodov and S. Ben-Yehoshua. 1996. Mathematical model for perforation effect on oxygen and water vapor dynamics in modified atmosphere packages. J. Food Sci. 61:956-961
15. Beaudry R.M., A.C. Cameron, A. Shirazi and D.L. Dostal-Lange. 1992. MAP of blueberry fruit: Effect of temperature on package O2 and CO2. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 117:436-441.
16. Cameron, A.C., B.D. Patterson, P.C. Talasila and D.W. Joles. 1993. Modeling the risk in MAP: A case for sense-and-respond packaging In: G. Blanpied, J. Bartsch and J.
17. Lakakul, R., R.M.and R.J. Hernandez. 1999. Modeling respiration of apple slices in MAP packages. J. Food Sci. 64:105-110.
