Упаковка в модифицированной атмосфере ( MAP ) — это практика изменения состава внутренней атмосферы упаковки ( обычно упаковки пищевых продуктов, лекарств и т. д.) с целью увеличения срока хранения . [1] [2] Необходимость данной технологии для пищевых продуктов возникает из-за короткого срока хранения пищевых продуктов, таких как мясо, рыба, птица и молочные продукты, в присутствии кислорода . В пище кислород легко доступен для реакций окисления липидов . Кислород также помогает поддерживать высокую скорость дыхания свежих продуктов, что способствует сокращению срока их хранения. [3] С микробиологической точки зрения кислород способствует росту аэробных микроорганизмов , вызывающих порчу . [2] Следовательно, снижение содержания кислорода и замена его другими газами может уменьшить или задержать реакции окисления и микробиологическую порчу. Поглотители кислорода также можно использовать для уменьшения потемнения из-за окисления липидов путем остановки автоокислительного химического процесса. Кроме того, МАП меняет газовую атмосферу, включая в себя газы разного состава.
Процесс модификации обычно снижает количество кислорода (O 2 ) в свободном пространстве упаковки. Кислород можно заменить азотом (N 2 ), сравнительно инертным газом, или углекислым газом (СО 2 ). [2]
Стабильная атмосфера газов внутри упаковки может быть достигнута с помощью активных методов, таких как продувка газом и компенсированный вакуум, или пассивно, путем создания «дышащих» пленок.
Первые зарегистрированные положительные эффекты от использования модифицированной атмосферы датируются 1821 годом. Жак Этьен Берар , профессор Фармацевтической школы в Монпелье, Франция , сообщил о задержке созревания фруктов и увеличении срока хранения в условиях хранения с низким содержанием кислорода. [4] Хранение в контролируемой атмосфере (CAS) использовалось с 1930-х годов, когда суда, перевозившие свежие яблоки и груши, имели высокий уровень CO 2 в своих помещениях для хранения, чтобы увеличить срок хранения продукта. [5] В 1970-х годах упаковки МА попали в магазины, когда бекон и рыба продавались в розничных упаковках в Мексике. С тех пор развитие продолжалось, а интерес к MAP рос благодаря потребительскому спросу.
Атмосфера внутри пакета может быть изменена пассивно или активно. [6] При пассивном MAP высокая концентрация CO 2 и низкий уровень O 2 в упаковке достигается с течением времени в результате дыхания продукта и скорости газопроницаемости упаковочной пленки. Этот метод обычно используется для свежих дышащих фруктов и овощей. Снижение содержания O 2 и увеличение содержания CO 2 замедляет скорость дыхания, сохраняет запасенную энергию и, следовательно, продлевает срок хранения . [7] С другой стороны, активный МА предполагает использование активных систем, таких как поглотители или излучатели O 2 и CO 2 , поглотители влаги, поглотители этилена , излучатели этанола и продувку газом упаковочной пленки или контейнера для изменения атмосферы внутри упаковки. упаковка. [7]
Смесь газов, выбранная для упаковки МА, зависит от типа продукта, упаковочных материалов и температуры хранения. Атмосфера в упаковке MA состоит в основном из регулируемых количеств N 2 , O 2 и CO 2. [6] [8] Снижение содержания O 2 способствует задержке реакций порчи пищевых продуктов, таких как окисление липидов , реакции потемнения и рост порчи. организмы. [5] [6] Низкие уровни O 2 (3-5%) используются для замедления скорости дыхания во фруктах и овощах. [6] Однако в случае с красным мясом высокие уровни O 2 (~80%) используются для уменьшения окисления миоглобина и поддержания привлекательного ярко-красного цвета мяса. [9] Улучшение цвета мяса не требуется для свинины, птицы и вареного мяса; поэтому для продления срока хранения используется более высокая концентрация CO 2 . [8] Уровни CO 2 выше 10% являются фитотоксичными для фруктов и овощей, поэтому CO 2 поддерживается ниже этого уровня.
N 2 чаще всего используется в качестве газа-наполнителя для предотвращения разрушения упаковки. [5] [8] Кроме того, он также используется для предотвращения окислительного прогоркания упакованных продуктов, таких как закуски, путем вытеснения атмосферного воздуха, особенно кислорода, тем самым продлевая срок хранения. [5] [8] Использование благородных газов, таких как гелий (He), аргон (Ar) и ксенон (Xe), для замены N 2 в качестве балансирующего газа в MAP, также может быть использовано для сохранения и продления срока хранения свежих продуктов. и минимально обработанные фрукты и овощи. Их благотворное воздействие обусловлено более высокой растворимостью и диффузионной способностью в воде, что делает их более эффективными в вытеснении О 2 из клеточных участков и ферментативных рецепторов О 2 . [10]
Были дебаты относительно использования угарного газа (CO) при упаковке красного мяса из-за его возможного токсического воздействия на рабочих, занимающихся упаковкой. [9] Его использование приводит к более стабильному красному цвету карбоксимиоглобина в мясе, что вызывает еще одно опасение, что он может маскировать признаки порчи продукта. [5] [9]
Низкие концентрации O 2 и высокие концентрации CO 2 в упаковках эффективны для ограничения роста грамотрицательных бактерий , плесени и аэробных микроорганизмов, таких как Pseudomonas spp. Высокое содержание O 2 в сочетании с высоким содержанием CO 2 может оказывать бактериостатическое и бактерицидное действие за счет подавления аэробов высоким содержанием CO 2 и анаэробов высоким содержанием O 2 . [10] CO 2 обладает способностью проникать через бактериальную мембрану и влиять на внутриклеточный pH . Таким образом, лаг-фаза и время образования микроорганизмов, вызывающих порчу, увеличиваются, что приводит к увеличению срока годности охлажденных пищевых продуктов. [9] Поскольку MAP подавляет рост микроорганизмов, вызывающих порчу, способность патогенов к росту потенциально увеличивается. Микроорганизмы, которые могут выживать в среде с низким содержанием кислорода, такие как Campylobacter jejuni , Clostridium botulinum , E. coli , Salmonella , Listeria и Aeromonas Hydrophila , представляют собой серьезную проблему для продуктов, упакованных MA. [7] Продукты могут выглядеть органолептически приемлемыми из-за замедленного роста микроорганизмов, вызывающих порчу, но могут содержать вредные патогены. [7] Этот риск можно свести к минимуму за счет использования дополнительных препятствий, таких как контроль температуры (поддержание температуры ниже 3 градусов C), снижение активности воды (менее 0,92), снижение pH (ниже 4,5) или добавление консервантов , таких как нитрит, для задержки метаболическая активность и рост патогенов. [8]
Гибкие пленки обычно используются для таких продуктов, как свежие продукты, мясо, рыба и хлеб, поскольку они обеспечивают подходящую проницаемость для газов и водяного пара для достижения желаемой атмосферы. Предварительно сформированные лотки формируются и отправляются на предприятие по упаковке пищевых продуктов, где они заполняются. Затем свободное пространство упаковки подвергается модификации и герметизации. Предварительно сформированные лотки обычно более гибкие и позволяют использовать более широкий диапазон размеров по сравнению с термоформованными упаковочными материалами, поскольку с лотками разных размеров и цветов можно обращаться без риска повреждения упаковки. [11] Однако термоформованная упаковка поступает на предприятие по упаковке пищевых продуктов в виде рулона листов. Каждый лист подвергается воздействию тепла и давления и формируется на упаковочной станции. После формирования упаковка заполняется продуктом, а затем запечатывается. [12] Преимущества термоформованных упаковочных материалов перед предварительно сформированными лотками в основном связаны с затратами: для термоформованной упаковки используется на 30–50 % меньше материала, и они транспортируются в рулонах. Это приведет к значительному сокращению производственных и транспортных затрат. [11]
При выборе упаковочных пленок для МАП фруктов и овощей основными характеристиками, которые следует учитывать, являются газопроницаемость, скорость паропроницаемости, механические свойства, прозрачность, тип упаковки и надежность запечатывания. [6] Традиционно используемые упаковочные пленки, такие как LDPE (полиэтилен низкой плотности), PVC (поливинилхлорид), EVA (этиленвинилацетат) и OPP (ориентированный полипропилен ), недостаточно проницаемы для продуктов с высокой степенью дыхания, таких как свежесрезанные продукты, грибы. и брокколи. Поскольку фрукты и овощи являются дышащими продуктами, возникает необходимость пропускания газов через пленку. Пленки, обладающие этими свойствами, называются проницаемыми пленками. Другие пленки, называемые барьерными, предназначены для предотвращения газообмена и в основном используются с недыхающими продуктами, такими как мясо и рыба.
Пленки MAP, разработанные для контроля уровня влажности, а также газового состава в герметичной упаковке, полезны для длительного хранения свежих фруктов, овощей и трав, чувствительных к влаге. Эти пленки обычно называют пленками для упаковки в модифицированной атмосфере/модифицированной влажности (MA/MH).
При использовании упаковочных машин типа «форма-наполнение-запечатывание» основной функцией является помещение продукта в гибкий пакет, соответствующий желаемым характеристикам конечного продукта. Эти пакеты могут быть либо предварительно сформированы, либо термоформованы. Продукты питания помещаются в пакет, внутри упаковки изменяется состав атмосферы свободного пространства; затем его термосваривают. [11] Эти типы машин обычно называются «подушками», которые горизонтально или вертикально формируют, наполняют и запечатывают продукт. [5] Упаковочные машины «форма-наполнение-запайка» обычно используются для крупномасштабных операций.
Напротив, камерные машины используются для периодических процессов. Заполненную предварительно сформированную обертку наполняют продуктом и вводят в полость. Полость закрывается, затем в камеру создается вакуум и по желанию вводится модифицированная атмосфера. Запечатывание упаковки осуществляется с помощью нагретых сварочных планок, после чего продукт извлекается. Этот периодический процесс является трудоемким и, следовательно, требует более длительного периода времени; однако это относительно дешевле, чем автоматизированные упаковочные машины. [11]
Кроме того, устройства для подводного плавания используются для изменения атмосферы внутри упаковки после того, как продукты были заполнены. Продукт помещается в упаковочный материал и устанавливается в машину без использования камеры. Затем в упаковочный материал вставляется сопло, которое представляет собой трубку. Он создает вакуум, а затем выбрасывает модифицированную атмосферу в упаковку. Насадка снимается, и упаковка термосваривается. Этот метод подходит для объемных и крупных операций. [11]
Многие продукты, такие как красное мясо, морепродукты, фрукты и овощи с минимальной обработкой, салаты, макароны, сыр, хлебобулочные изделия, птица, вареное и колбасное мясо, готовые блюда и сушеные продукты, упаковываются под маркировкой MA. [4] Обзор оптимальных газовых смесей для продуктов MA показан в следующей таблице.
Упаковка в модифицированной атмосфере для различных пищевых продуктов и оптимальных газовых смесей [2]
Модифицированная атмосфера может использоваться для хранения зерна.
CO 2 предотвращает повреждение зерна насекомыми и, в зависимости от концентрации, плесенью и окислением . Зерно, хранящееся таким образом, может оставаться съедобным примерно пять лет. [13] Один из методов — положить на дно кусок сухого льда и заполнить банку зерном. Другой метод - продувка контейнера снизу газообразным углекислым газом из баллона или резервуара-заборника.
Газообразный азот ( N 2 ) в концентрации 98% и выше также эффективно используется для уничтожения насекомых в зерне посредством гипоксии . [14] Однако углекислый газ имеет преимущество в этом отношении, поскольку он убивает организмы посредством гиперкарбии и гипоксии (в зависимости от концентрации), но для него требуются концентрации примерно более 35%. [15] Это делает углекислый газ предпочтительным для фумигации в ситуациях, когда невозможно обеспечить герметичность .
Герметичное хранение зерна (иногда называемое герметичным хранением) основано на дыхании зерна, насекомых и грибов, которые могут изменить закрытую атмосферу в достаточной степени для борьбы с насекомыми-вредителями. Это метод глубокой древности [16] , а также имеющий современные эквиваленты. Успех метода зависит от правильного сочетания герметизации, влажности зерна и температуры. [17]
Запатентованный процесс использует топливные элементы для отвода и автоматического поддержания истощения кислорода в транспортном контейнере, содержащем, например, свежую рыбу. [18]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )