אריזות אקטיביות למזון – איך זה עובד

אחד מתחומי הפיתוח העיקריים בשנים האחרונות בתחום המזון נובע מדרישה צרכנית לצמצום בתהליכי עיבוד מזון' מודעות לערכי התזונה הקיימים במזון טרי וצמצום השימוש בחומרים משמרים. מאידך קיימת דאגה לשימור המזון בזמן החיי המדף שלו ואף שאיפה להארכת זמן חיי המדף מסיבות כלכליות.

הרעיון של אריזה חכמה מתבסס על גישה חדשנית השמה דגש על פעולת גומלין בין האריזה, המוצר והסביבה.

החמצן כגורם משפיע על חיי מדף של מוצרי מזון

גורם מרכזי המשפיע על חיי מדף של מוצר מזון הוא החמצן: החמצן מגיב עם מרכיבי המוצר וגורם לשינויים שבחלקם ניתן להבחין כגון טעם, ריח, מרקם וצבע. תהליכי חמצון גורמים להרס המרכיבים התזונתיים במזון. נוכחות חמצן מאפשרת גידול אוכלוסיות מיקרו-אורגניזמים כגון חיידקים, עובש ופטריות ואף חרקים. מחקרים הראו שעל מנת לעקב פעילות אירובית של מיקרואורגניזמים, יש להבטיח שריכוז החמצן לא יעלה על 0.05%. לחמניות ארוזות, נותרו ללא התפתחות עובש במשך 60 יום באריזה שבה ריכוז החמצן לא עלה על 0.05% (Smith and others).

שליטה בריכוז החמצן בתוך אריזות מזון לצורך הארכת חיי מדף

גישה וותיקה שהחלה להיחקר עוד בשנות ה 40 של המאה הקודמת היא שינוי ריכוזי הגזים באריזה-  MAP, (Modified Atmosphare Packaged, אולם מספר חוקרים הצביעו על סיכונים הקשורים בשימוש באריזות MAP בעיקר עקב התפתחות חיידקים פסיכוטרופיים כגון listeria monocytogenes וחיידקים אנאירוביים כגון (Clostridium botulinium, (Farber. הבעיה מוחרפת עקב היעדר ריח או מראה שיכול להזהיר את הלקוח בחלק מהמקרים.

גישה אחרת המתפתחת לאחרונה היא שימוש בסופחי חמצן. סופחי חמצן משולבים באריזות באמצעות שקיקים המכילים חומרי ספיחה לחמצן או בשילוב חומרי ספיחה בחומר האריזה עצמו. השימוש בסופחי חמצן בשקיקים הוא פתרון המאפשר חסכון בעלויות בעיקר למפעלים קטנים. לעומת זאת שילוב של חומרי ספיחה באריזה נתפס טוב יותר על ידי הצרכן ומאפשר חיסכון בעלויות בהיקפי ייצור גדולים. שימוש בסופחי חמצן בשקיקים עלול ליצור סיכון של פגיעה בשקיק ופיזור חומר הספיחה בתוך האריזה.

גישות הקשורות לשליטה בריכוזי חומרים נוספים בתוך אריזות  להארכת חיי מדף

שליטה ברטיבות ולחות בתוך האריזה-

רטיבות באריזה עלולה לפגוע אף היא באיכות המוצר ובחיי המדף שלו. רטיבות היא גורם המעודד פעילות מיקרוביאלית (Vrmeiren and others). אחד הדרכים להתמודד עם בעיית הרטיבות היא פיתוח תוספי antifog לאריזות פלסטיק המקטינות את מתח הפנים בין אדי הרטיבות והאריזה למניעת התעבות מים על פני השטח של האריזה. חסרונה של גישה זו היא בכך שהיא לא מקטינה את סה"כ כמות הרטיבות הקיימת באריזה אלה רק מפחיתה את שיעור ההתעבות של הרטיבות על דפנות האריזה.

הגדלת ריכוז פחמן דו חמצני CO2–

ריכוז גבוה של גז פחמן דו חמצני יכול לעקב פעילות מיקרוביאלית, אולם לריכוז גבוה של פחמן דו חמצני עלולה להיות השפעה על הטעם וגליקוליזה אנאירובית בפרות. במקרה של רגישות אריזה לתת לחץ ניתן לשקול שילוב של סופחי חמצן ופולטי פחמן דו חמצני על מנת לשמור על הלחץ בתוך האריזה.

מחקרים הראו כי העדר חמצן אינו מספיק על מנת למנוע התרבות חיידקים כגון Stafilococcus aureus, Escherichiacos, Bacillus cereus ו Enterococcus faecalis.

שימוש באתאנול-

באריזות רפואיות ותרופתיות נעשה שימוש רב באתאנול אך במקרה של אריזות מזון אין אפשרות לשימוש בחומר זה אלה אם הצרכן מקפיד לאייד את האתאנול על ידי חימום לפני השימוש.

שימוש בגופרית דו חמצנית-

השימוש בגופרית דו חמצנית בגפנים אולם מלווה בתופעות לא רצויות כגון הלבנה ושאריות אסורות במוצרי מזון.

תוספים אנטימיקרוביאליים

השימוש בתוספים אנטימיקרוביאליים באריזות מזון הולך וצובר תאוצה. בשימוש נכון בתוספים אנטימיקרוביאליים יש להתחשב בהתאמה נכונה של התוסף לחומר האריזה, התכונות המכאניות הנדרשות, לטמפרטורות העבודה בשלבי ייצור ומשך חיי המדף בהם נדרשת הגנה אנטימיקרוביאלית.

תוספים אנטימיקרוביאליים רבים מבוססים על שימוש ביוני מתכות כגון כסף, נחושת ואבץ אבל גם על יונים חיוביים אחרים על בסיס אמוניום. קיים גם שימוש בתוספים אנטימיקרוביאליים על בסיס תרכובות המופקות בטבע כגון תמציות צמחים. תוספים אנטימיקרוביאליים מאטים ומשבשים פעילות מיקרוביאלית על ידי פגיעה בתהליכי העברת חומרים, פעילות אנזימטית, פגיעה בחומר תורשתי ובדופן התא. מנגנון הפעולה של התוספים האנטימיקרוביאליים קשור כנראה בקיומם של כוחות חשמליים המתפתחים בין המולקולות של התוספים ובין המיקרואורגניזמים. המינון המקובל לתוספים אנטימיקרוביאליים הוא 1-3%.

הסובסטרט והתוסף האנטימיקרוביאלי מהווים ביחד עת מערכת המגנה על המוצר ומאפשרת את הארכת חיי המדף שלו. בפיתוח של תוספים אנטימיקרוביאליים ישנה חשיבות עליונה להתאמת התוסף לחומר האריזה וגורמים חשובים נוספים כגון תנאי הייצור ותנאי האחסון. תנאי הייצור שלהם ישנה השפעה רבה על עמידותו של התוסף האנטימיקרוביאלי הם טמפרטורות העבודה המקסימליות וכוחות גזירה ולחץ במהלך שלב האקסטרטוזיה. גורמים נוספים, הם השפעה של תוספים אחרים שבשימוש ופעולות כגון למינאציה, דפוס וייבוש. דרך מקובלת להפחית את ההשפעה של הגורמים שנזכרו על התוספים האנטימיקרוביאליים היא הכנה ומינון של תרכיזים המכילים את התוספים במקום מינון ישיר של התוסף עצמו לתהליך הייצור. גורמים הקשורים במוצר שיכולים להשפיע על התפתחות מיקרוביאלית ומכאן גם על בחירה מיטבית של התוסף האנטמיקרוביאלי כוללים את ההרכב והיציבות הכימית של המוצר, החומציות, תכולת המים.

ברמה המולקולרית בבחירה נכונה של תוסף מתאים נלקחות בחשבון המשקל המולקולרי והקוטביות היונית של הפולימר. מסיסות התוסף יכולה להשפיע על מהירות הדיפוזיה של התוסף במטריצה הפולימרית אשר קשורה למשך הזמן בו יוכל התוסף להיות פעיל וההתאמה למשך ההגנה הנדרשת על פי חיי המדף של המוצר.

פרט לתכונות המכניות הנדרשות, יש לקחת בחשבון גם התאמה של התוסף לדרישות מראה כגון שקיפות, ברק, חספוס וחדירות לגזים וכמובן לא פחות חשוב מכך כמובן הן דרישות רגולטוריות ותקנים הנוגעים לאישור מגע מזון.

אלי עמיר