بسته بندی میوه ها با اتمسفر کنترل شده :

سته بندی با هوای اصلاح شده به دو شکل فعال وغیر فعال انجام می‌شود .در حالت فعال پس از قرار دادن محصول درون بسته هوای آن را تخلیه کرده سپس ترکیب گازی مورد نظر درون بسته تزریق می‌شود . اما در حالت غیر فعال محصول در هوای معمولی بسته بندی می‌شود و در اثر تنفس محصول و نفوذ پذیری ویژه فیلم پس از چند روز هوای اصلاح شده مورد نظر به وجود می‌آید .

در واقع یک تعادل دینامیکی ما بین گازهای تولیدی میوه و گازهای موجود در میکرواتمسفر ایجاد می‌گردد، در این تعادل مصرف O 2  و تولید CO2  با انتقال این گاز از میان بسته در دمای مشخص برابر می‌گردد .

در یک اتمسفر ایستا برای بسته بندی محصولات کشاورزی باید:

الف . شدت جذب اکسیژن توسط محصول برابر با کل شار ورودی O 2  از پلاستیک باشد .

ب . شدت تولید CO2  توسط محصول برابر با کل شار خروجی CO2  از پلاستیک باشد .

و همچنین تنفس محصول ،نفوذپذیری فیلم،دما و رطوبت نسبی از عوامل تعیین کننده شرایط تعادلی درون بسته باشد.

فیلم های پلاستیکی مورد استفاده درMAP  :

در سالهای اخیر افزایش در کاربرد فیلمهای پلاستیکی انعطاف پذیر مشاهده شده است، که این مسئله به دلیل گسترش مواد پلاستیکی جدید و سیستمهای نوین کاربردی است . توسعه اشکال نوین مواد جدید بسته بندی منجر به تولید فیلمهایی با خصوصیات نوین می‌گردد. پیشرفتهای زیادی در طراحی و ساخت فیلمهای پلیمری با دامنه وسیعی از نفوذ پذیری به گازها صورت گرفته است. این امر موجب گسترش جاذب‌های C2H4,O2,CO2 همراه بوده است .

متداولترین موادی که در بسته بندی MAP سبزیجات و میوههای تازه استفاده می‌شوند عبارتند از : PP,LDPE,PVC ، کوپلیمراتیلن وینیل الکل و پلی استیرن نرم شده.

اخیراً فیلم‌ هایی استفاده می‌شود که با تغییر ترکیب اتمسفر درون بسته نفوذ پذیری آنها تغییرمی‌کند .

در حالتی که این فیلم‌ های هوشمند در بسته بندی محصولاتی به کار روند زمان بازار یابی طولانی دارند و طی این مدت دما ،رطوبت نسبی،میزان نور و … تغییر می‌کند صدمه وارده به حداقل تقلیل خواهد یافت .با وجود این گسترش این فیلم های جدید به شرایط نگهداری و نوع اتمسفر تولید شده توسط محصول وابسته است .

تغییر نفوذپذیری موادی که برای بسته بندی با هوای اصلاح شده استفاده می‌شوند به عوامل متعددی وابسته است. از این عوامل می‌توان به نوع فیلم، ضخامت و شرایط درونی و بیرونی بسته اشاره کرد. وجود گسیختگی های احتمالی ،شکاف و سوراخ نفوذپذیری را تغییر می‌دهد . این عوامل ممکن است به دلیل صدمات مکانیکی در حین دربندی با دستگاه دوخت حرارتی ایجاد گردد.

استفاده از پنجره های سلیکونی در کیسه های PE عملاً یک روش افزایش تبادل گازها در شرایط کنترل شده است .یکی از فاکتورهای مورد توجه در محصولات بسته بندی شده کاهش وزن است .میزان کاهش وزن در فیلم های با نفوذپذیری بالا به بخار آب 9-8 درصد می‌باشد .در حالی که در فیلم های با نفوذپذیری پایین 2-1 درصد است . اگر چه اتمسفر متعادل مستقیماً در ارتباط با شرایط انبار داری و واکنش بین بسته ومحصول می‌باشد، ولی یکنواختی پلاستیک های مورد استفاده وخوب بودن مکانیسم های دوخت حرارتی نیز دارای اهمیت بسزایی است. روشAMP به صورتهای مختلفی انجام می‌شود، که از این میان می‌توان به سیستم های بسته بندی تک واحدی ،کیسه ای و سینی اشاره کرد. روشISP یا تک واحدی مشابه روشUNIPACK می‌باشد که دارای واحدهای تکی بسته بندی میوه در فیلم های پلیمری از جنس پلی الفین های اکسترود شده است. ISP  اتمسفری با هوای اشباع شده از آب فراهم می‌کند که با کاهش چروکیدگی و کاهش وزن ،ماندگاری محصول را افزایش می‌دهد و امکان آلودگی به بیماری ها را کاهش می‌دهد.این روش زمان ماندگاری محصول را تقریباً 3-2 برابر می‌کند ،همچنین عوامل مخرب فیزیولوژی را نسبت به روش سرد کردن تا دمای بهینه بهتر به تعویق می‌اندازد.در روشISP می‌توان از فیلم هایی استفاده کرد که حاوی مواد قارچ کش هستند. همچنین فیلم هایی که دارای جاذب‌های اتیلن می‌باشند برای سیستم‌های تک واحدی بسته بندی استفاده می‌شوند. برای از بین بردن رنگ سبز مرکبات استفاده از موادی که باعث آزاد شدن اتیلن می‌شود،فرآیندهای سبز زدایی را تشدید می‌کند.

اثرات  MAبر فعالیت تنفسی میوه ها و سبزیجات تازه :

اثرات هوای اصلاح شده بر متابولیسم محصولات کشاورزی کاهش شدت تنفس،مصرف مواد،تولید دی‌اکسید کربن ،مصرف اکسیژن و تولید حرارات است .در نتیجه این تغییرات که حصول برای مدت طولانی‌تری نگه داشته می‌شود. کاهش سرعت تنفس به گونه محصول و گازهای درون بسته وابسته است. اگر غلظت O2 از3-2 درصد کمتر شود متابولیسم بی‌هوازی رخ داده و کیفیت محصول کاهش خواهد یافت . سطح بحرانی اکسیژن به گونه،واریته ،دما و زمان نگه داری بستگی دارد.اکسیژن نه فقط سوبسترای اکسیدازهایی چون سیتوکرم اکسیداز P450 ،اسید آسکوربیک اسید اکسیداز ،آمینواسیداکسیداز و … نیز می‌باشد . از این رو کاهش غلظت اکسیژن با کاهش فعالیت این آنزیمها سبب تغییر متابولیسم محصول خواهد شد . غلظتی از اکسیژن که مرز بین تنفس هوازی و بی‌هوازی را مشخص می‌کند را به نام نقطه EP معروف است و چنین بیان می‌گردد: غلظتی از اکسیژن که موجب توقف تولید اتانول می‌گردد.

چون الکل ماده ای است که در هنگام تنفس بی‌هوازی میوه تولید می‌گردد از شاخص دیگری تحت عنوان   ACP(Anaerobic Compensation Ppoint)  استفاده می‌شود که به صورت زیر تعریف می‌شود. غلظتی از اکسیژن که در آن میزان CO2  در حداقل باشد .

همچنین غلظت CO2 بیش از 20 درصد بر روی سرعت تنفس اثر منفی دارد .و بسته به نوع مواد گیاهی و غلظت اکسیژن ممکن است تنفس بی‌هواز تهییج گردد.  اثر بازدارندگی CO2  بر روی سرعت تنفس کاملاً مشخص نیست ،چون غلظت بالای CO2 (60درصدCO2+20درصدO2+20درصدN2) بسته به نوع محصول و مرحله رشد اثرات متفاوتی خواهد داشت .در بعضی از محصولات با اندازه گیری جذب اکسیژن مشخص شد سرعت تنفس‌کاهش می‌یابد ومحصولاتی چون کاهو،اسفناج و کدو تغییر‌محسوسی روی‌نمی‌دهد.

تاثیرMA  بر بیوسنتز اتیلن :

برای تبدیل ACC (1- آمینوسیکلوپروپان-1-کربوکسیلیک اسید )به اتیلن و نیز برای متابولیزه شدن اتیلن که به صورت ترکیب با رسپتور تولید می‌شود،اکسیژن لازم است .غلظتهای پایین اکسیژن می‌تواند اثر EFE ( آنزیم سازنده اتیلن ) را مهار کند.و سطح ACC را افزایش دهد. CO2  یک بازدارنده رقابتی برای عمل اتیلن است . در بافتهای گیاهی CO2 تبدیل اتیلن به اکسید اتیلن را سرعت می‌بخشد CO2 با محدود کردن ساخت ACC می‌تواند مانع تشکیل اتیلن گردد،همچنین از تبدیل ACCبه اتیلن ممانعت می‌کند.

تاثیر MAبر ترکیب شیمیایی : 

بلوغ و پیری محصولات کشاورزی توسط تغییرات فیزیولوژی و بیوشیمیایی بافتها مشخص می‌گردد، در اثر تغییر ترکیبات، رنگ،مزه و بوی نهایی میوه به وجود می‌آید. غلظت های پایین اکسیژن و یا بالای CO2  ممکن است بعضی از واکنشهای متابولیکی را تغییر دهد.

غلظت های پایین O2  یا غلظت های بالای CO2  باعث تعویق در رسیدگی محصول می‌شود. در اتمسفر اصلاح شده سرعت کاهش مقدار کلروفیل و افزایش مقدار کارتنوئیدها و آنتوسیانین‌ها  کند می‌شود اگرچه غلظت های بالای CO2  می‌تواند تشکیل ترکیبات فنولیک ،فعالیت فنل‌اکسداز و اکسداسیون فنل را کاهش دهد،با این وجود وقتی که غلظت های O  2 ،CO2  در محدوده های موردنظر نباشد ، معمولاًپدیده قهوه ای شدن روی می‌دهد .بعلاوه وقتی میوه ها در هوای آزاد قرار می‌گیرند،غلظت های بالا C O 2 مانع از تشکیل رنگ طبیعی در آنها می‌گردد .

به طور کلی میوه ای که به مدت طولانی در معرض مخلوطی از گازهای O 2 وCO2  قرار می‌گیرد مقدار ترکیبات فرار آن کاهش یافته ولی انتقال به هوای آزاد این تاثیر را از بین می‌برد.

وقتی که غلظت های O 2 و CO2 خیلی پایین یا خیلی بالا باشد،به دلیل تحریک تنفس بی‌هوازی ترکیبات نامحلولی ایجاد می‌گردد.مطالعات اخیر نشان می‌دهد که در اتمسفری با یک درصد O   2   نرم شدن و گسترش رنگ به تعویق می‌افتد. غلضت 3 درصد O  2 اثری بر تغییر بافت ندارد. و تنها اثر کمی بر روی رنگ می‌گذارد ، افزایش6-3 درصد C  O 2  نتایج مشابهی خواهد داشت .

غلظت های پایین اکسیژن می‌تواند اثر حشره کشی داشته باشد. بنابراین اگر کیفیت میوه تحت تاثیر قرار نگیرد ممکن است برای زمان های کوتاه نگهداری غلظت های پایین اکسیژن به جای مواد حشره کش استفاده شود.

در میوه های غیر کلایمتریک مثل توت فرنگی تیمار با اکسیژن پایین و مقدار C O 2  بالا مانع نرم شدن و اتلاف رنگ می‌شود.اما بر روی اسیدیته،P H ،مقدار مواد جامد و اسید آسکوربیک بی‌اثر است .

در مورد میوه ها وسبزیجاتی که حداقل فرآیند (پوست گیری یا برش) روی آنها صورت گرفته استفاده از بسته بندی با اتمسفر کنترل شده ضروری است، چون در این محصولات مقدار تنفس بالا رفته و احتمال آلودگی میکروبی بیشتر است.

برای طولانی کردن عمر میوه ها و سبزیجاتی که حداقل فرآیند روی آنها صورت گرفته (M PFV) از بسته هایی با غلظت مناسب از گازها استفاده می‌شود . چندین فاکتور باید در این مورد در نظر گرفته شود:نوع محصول، فیلم مورد استفاده،دمای انباری و رطوبت نسبی داخل بسته .

یکی از فاکتورهایی که روی کیفیت (MPFV) بسیار موثر است، قهوه ای شدن بافت می‌باشد که به دلیل اکسیداسیون ترکیبات فنولی توسط آنزیم پلی فنل اکسیداز (  P PO) و پراکسیداز (POD) روی می‌دهد .

میکروبیولوژی MAP :

فلور میکروبی غالب میوه ها وسبزیجات اینترو باکترها،اسید لاکتیک باکتریها ،مخمرها و کپک ها هستند. گسترش قارچها و کپکها به رطوبت نسبی داخل بسته وابسته است. دما نیز بر گسترش فلور میکروبی مؤثر است. چون دماهای بالا باعث افزایش تنفس و سرعتهای  بالای رشد میکروارگانیسم ها خواهد شد.

دمای پایینی که سبزیجات می‌توانند تحمل کنند برای ممانعت از رشد برخی میکروارگانیسم ها کافی نیست. بعضی از باکتری ها که باعث عامل فساد سبزیجات هستند. در 10 درجه سانتی گراد نیز فعال هستند و قارچهایی مثل   Alternaria,Cladosporium,Botrytis در صفر درجه فعال می‌باشند.

O2  کاهش یافته در  MA  شرایط مناسبی برای میکروب های بی‌هوازی چونClostridium , botulinum فراهم می‌کند. بعضی از نژادهای این میکروارگانیسم در PH  بالا و غلظت نمک حدود 5درصد،اسیدیته پایین،غلظت های پایین O2 و دماهایی مابین 5-3 درجه سانتیگراد رشد می‌کنند. تخمین زده شده که 53 درصد ابتلا به بوتولیسم از طریق مصرف سبزیجات آلوده به وجود می‌آید .

شرایط مشابه حالت فوق برای ,Listeria monocytogenes,E.coli, Aeromonas Hydrophila Uersinia entaroclitica و باکتری های مسموم کننده دیگر چون Seaphylococcus , Salmonella نیز گزارش شده است .

میکروارگانیسم هایی که معمولاً در MPFV   یافت می‌شوند فالاوباکتریها ، سویدوموناس ها ،لاکتو باسیلوس ،و کورینه فورم ها  می‌باشند،اکثر این باکتری ها در بخش خارجی سبزیجات فعالیت می‌کنند ولی ممکن است در بافت های درونی نیز وجود داشته باشند.

عاری بودن MPFV  از میکروب به چندین عامل بستگی دارد که در بین آنها حفظ دمای مناسب طی عملیات مختلف فاکتور مهمی محسوب می‌گردد.

اتمسفر غنی از CO2 که مقدار O2 ناچیزی داشته باشد بر روی فلور میکروبی اثر انتخابی دارد . متابولیسم خود میکروارگانیسم ها نیز می‌تواند در تغییر اتمسفر بسته موثر باشد. اگر شرایط بی‌هوازی ایجاد ود یا اینکه مقدار O2 بسیار کاهش یابد، رشد میکروارگانیسم های بی‌هوازی تشدید خواهد شد .

عوامل خارجی موثر بر اتمسفر اصلاح شده:

1.          دما

دمای پایین به کاهش سرعت تنفس ،کنترل رشد میکروارگانیسم ها و به تعویق فعالیت متابولیکی بافت گیاهی کمک می‌کند.

کاهش دما به 10 درجه سانتیگراد سرعت تنفس را 2 یا 3 برابر کمتر می‌کند و افت دما از 30 به صفر درجه سانتی‌گراد سرعت تنفس را به 27/1 کاهش می‌دهد . دمای بهینه نگهداری دمایی است که پیری را به تعویق می‌انداخته و کیفیت را بدون صدمه رسلنیدن حفظ می‌کند . این دما به نوع میوه، نفوذ پذیری پلاستیک استفاده شده و مقاومت میوه به غلظت های گازی مختلف بستگی دارد.در طی بازاریابی  محصول بسته بندی شده در هوای اصلاح شده دماب بهینه برای جلوگیری از کاهش کیفیت محصول باید ثابت نگه داشته شود .

تغییر دما ممکن است در داخل بسته ایجاد قطرات بخار آب کند . این قطرات نفوذ پذیری پلاستیک را تغییر داده و سرعت تنفس محصول را افزایش می‌دهند. این امر باعث تغییر ترکیب گازهای اتمسفری داخل بسته شده ممکن است موجب تنفس بی‌هوازی گردد.

همچنین دمای بهینه به ترکیب گازی درون بسته وابسته است،چون سطوح بالای CO2 صدمات ناشی از سرما را کاهش می‌دهد.CO2  عامل بازدارنده فعالیت میکروبها و قارچها است،در دماهای پایین اثر بیشتری نسبت به دماهای بالا تر دارد،چون در دماهای پایین حلالیت CO2 در فاز آبی بیشتر است و PH سطح محصول را کاهش می‌دهد .

2 . رطوبت نسبی

فیلم هایی که برای MAP استفاده می‌شوند نفوذپذیری کمی به بخار آب دارند و باعث افزایش رطوبت نسبی درون بسته می‌گردند. رطوبت نسبی بالا باعث اتلاف  وزن شده و سفتی محصول را در طی نگهداری حفظ می‌کند، ولی در گوجه فرنگی اتلاف وزن با رطوبت نسبی درون فیلم رابطه معکوس و با نفوذپذیری فیلم به بخار آب نسبت مستقیم دارد . کاهش وزن از طریق تبخیر توسط سطح خارجی در واحد وزن محصول و نفوذپذیری اپیدرم به بخار آب تعیین می شود .

برای جلوگیری از اتلاف بیش از حد آب سه راه حل وجود دارد :

1.     کاهش فشار بخار آب

2.     کاهش حجم هوای درون بسته

3.     واکس زدن سطح محصول

از طرف دیگر هرچه  رطوبت نسبی بالا باشد به رشد میکروب ها کمک بیشتری کرده و احتمال تخریب محصول افزایش می یابد. کنترل رطوبت نسبی درون بسته با استفاده مواد شیمیایی جذب کننده آب مثل NaCl,KCl,CaSiO4 ،گزیلیتول و سوربیتول صورت می گیرد. همچینین می توان به ترکیب پلیمری ترکیبات ضد مه (Anti fog ) اضافه نمود .

3. نور

سبزیجات سبزی که در یخچالهای ویترینی نگه داری می شوند فتوسنتز کرده که در نتیجه ترکیب گازی درون بسته تغییر خواهد کرد. در حالت تعادل غلظتCO2وO2 به ترتیب پایین تر و بالا تر از محیط تاریک است .برگهای بریده کاهو در نور فلورسنت نسبت به آنهایی که در زمان یکسان در تاریکی قرار گرفته بودند کم رنگ تر بودند. همچنین در مورد گوجه فرنگی سبز زدایی با نور باعث افت کیفیت خواهد شد و بنابراین بهتر است از بسته های مات استفاده شود .

منابع: 

بسته بندی مواد غذایی با اتمسفر تغییر یافته / اورای کول ، استایلز/ ترجمه بهجت تاج‌ الدین / سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

مجموعه مقالات هشتمین کنگره ملی صنایع غذایی ایران، مقاله بسته بندی با هوای اصلاح شده برای میوه ها و سبزیجات تازه / دکتر سید علی مرتضوی، مهندس مسعود شفافی  زنووزیان/ دفتر صنایع کشاورزی –معاونت فنی و تکنولوژیکی وزارت کشاورزی