Charakterystyka filmów i powłok jadalnych

Filmy jako powłoki jadalne są nowoczesnym sposobem zabezpieczenia produktu i tym samym przedłużenia jego trwałości i jakości. Stanowią doskonałą alternatywę zastępującą opakowania, które w większości wytwarzane są z tworzyw sztucznych trudnych do recyklingu.

Wzrost zainteresowania nowymi metodami tworzenia opakowań jest uwarunkowany coraz częściej pojawiającym się problemem związanym z ich utylizacją. Tworzywa sztuczne takie jak polietylen, polichlorek winylu po okresie użytkowania nie ulegają łatwo degradacji chemicznej i mikrobiologicznej, a tym samym przyczyniają się do zalegania dużej ilości odpadów na wysypiskach śmieci (Gniewosz i in. 2009; Nowacka i Niemczuk 2012). Zastąpienie polimerów syntetycznych zamiennikami biodegradowalnymi jest ściśle związane z wprowadzonymi przez rząd regulacjami prawnymi, które mają za zadanie ograniczyć ilość zalegających odpadów, która z roku na rok staje się coraz większa. Biodegradacja tworzyw sztucznych wytworzonych z polimerów syntetycznych przebiega dwustopniowo i zapoczątkowana jest rozerwaniem łańcuchów budujących określony polimer, zaś końcowym produktem jest materia organiczna, woda oraz gazy (Gniewosz i in. 2009). W wyniku wprowadzenia zmian odnoszących się do wytwarzania opakowań z tworzyw sztucznych znacząco wzrosło zainteresowanie powłokami i filmami jadalnymi. Wpływa to zwłaszcza na liczne korzyści wynikające z zastosowania jadalnych opakowań takich jak spadek produkcji tworzyw sztucznych, zmniejszenie zużycia energii pochłanianej poprzez proces recyklingu oraz ilość paliwa zużywanego na wywóz śmieci. Wykorzystanie polimerów biodegradowalnych ze względu jednak na zbyt kosztowną produkcję oraz fakt, iż nie nadają się one do spożycia powoduje rozwój nowego kierunku ochrony produktów przed działaniem czynników zewnętrznych skupiających się na wykorzystaniu surowców naturalnych umożliwiających ich spożycie.

Wytwarzane w taki sposób filmy i powłoki dzieli się w zależności od materiału powłokotwórczego na polisacharydowe, białkowe, lipidowe i złożone (w tym emulsyjne i warstwowe). Odbiorcy zwracają uwagę na potencjalny kłopot związany z zachowaniem higieny, gdzie podczas spożycia opakowania mogą trafić do naszego organizmu liczne drobnoustroje pochodzące od ludzi biorących udział w łańcuchu dystrybucji. Wzrost świadomości społeczeństwa o całkowitym bezpieczeństwie i braku ryzyka zainfekowania organizmu ma istotną rolę w przekonaniu konsumentów do tego typu sposobu zabezpieczania produktów (Hejduk i in. 2008).

Powłoki jadalne można scharakteryzować, jako cienkie warstwy materiału, których zadaniem jest stworzenie bariery wokół produktu lub oddzielenie jego poszczególnych warstw w celu ograniczenia przemian biologicznych oraz fizykochemicznych. Często określenie filmu i powłoki są używane zamiennie. Zazwyczaj jednak filmy występują, jako samodzielne, samonośne struktury, które po uprzednim uformowaniu w osobnym procesie np. na szklanej lub akrylowej płytce są zdejmowane i umieszczane na lub między produktami. Powłoki zaś są bezpośrednio nakładane przez natrysk, bądź zanurzenie (Galus 2012).

Zastosowanie powłok ochronnych do żywności nie jest nową technologią pierwsze przemysłowe zastosowania sięgają XII w., kiedy w Chinach po raz pierwszy w celu zmniejszenia ubytków wody zastosowano wosk do owoców cytrusowych. Powłoki i filmy jadalne pełnią rolę

aktywnego systemu pakowania żywności zarówno pochodzenia roślinnego jak i zwierzęcego.

Występują one w formie nieprzetworzonej lub minimalnie przetworzonej. Technologia ta zapewnia ścisły kontakt pomiędzy zastosowanym opakowaniem, zapakowanym produktem, a otoczeniem.

Opakowanie naniesione na produkt jest jego integralną częścią. Z uwagi na funkcje, jakie powinny spełniać określone powłoki stawia im się szereg wymogów, do których zaliczamy:

 rozpuszczalność w wodzie i w tłuszczach,

 barierowość wobec wody,

 odpowiednią barwę i wygląd,

 nietoksyczność,

 właściwości mechaniczne i reologiczne,

 stabilność mikrobiologiczną (Sztuka i Kołodziejska 2008).

Wytwarzane powłoki nie tylko ograniczają migrację pary wodnej, tlenu, dwutlenku węgla, związków aromatycznych i lipidów, ale również stosowane są jako nośniki takich składników, jak:

przeciwutleniacze, substancje konserwujące, aromatyczne, barwniki itp. Istnieją również warstwy poprawiające właściwości mechaniczne pokrytych nimi produktów. Główną funkcją powłok jadalnych jest utrzymanie odpowiedniej jakości produktów, na które zostały naniesione. Ponadto powłoka powinna ograniczać dostęp tlenu do produktu tak, aby zapewnić ochronę przed niekorzystnymi procesami utleniania. Opakowania jadalne powinny być wytrzymałe i odporne na rozciąganie. Głównymi parametrami decydującymi o właściwościach mechanicznych tego typu opakowań jest wydłużenie względne i siła zerwania powłoki. Siła zerwania powłoki informuje o maksymalnej sile, jaka jest potrzebna do zerwania powłoki, natomiast wydłużenie względne jest wyrażoną w procentach odległością, na jaką można rozciągnąć powłokę pomiędzy dwa elementy, które ją przytrzymują (Hersho i Nussinovitch 1998; Fijałkowska i in. 2012).

Powłoki jadalne, poza swoją podstawową rolą ochronną, mogą także posiadać różne właściwości, w zależności od wprowadzonych w procesie tworzenia dodatków. Zaletą jest to, że często wzbogaca się je substancjami smakowymi czy zapachowymi, co zwiększa atrakcyjność danego produktu dla konsumenta. Po odpowiednio dobranej modyfikacji powłoki jadalne, jako opakowania aktywne mogę spełniać dodatkowe funkcje takie jak przeciwutleniające czy odżywcze. Do powłok jadalnych mogą zostać wprowadzone substancje przeciwbakteryjne, witaminy, barwniki czy olejki eteryczne (Pałkowska i Steina 2013). Skład materiałów powłokotwórczych dobierany jest indywidualnie w zależności od właściwości biologicznych, fizycznych i chemicznych powlekanej żywności. Najczęściej stosowaną metoda otrzymywania powłok jadalnych jest usunięcie rozpuszczalnika użytego do sporządzenia roztworu powłokotwórczego. W procesie tym w wyniku fizykochemicznego oddziaływania międzycząsteczkowego tworzy się i stabilizuje ciągła struktura.

Obecne w roztworze powłokotwórczym makrocząsteczki zostają rozpuszczone w rozpuszczalniku np. wodzie, etanolu lub kwasie octowym i ewentualnie połączone z dodatkami. Utworzony w ten sposób roztwór powłokotwórczy jest wylewany i suszony (Hejduk i in. 2008; Basiak i in. 2012).

Właściwości filmów mogą być modyfikowane nie tylko poprzez zwiększenie ilości składników, ale także poprzez oddziaływanie na siebie obu składników w materiale powłokotwórczym. Jadalne filmy i powłoki mogą być wytwarzane z białek, tłuszczy, węglowodanów oraz ich połączeń. Wśród nich można wyróżnić:

 powłoki tłuszczowe, które wykazują bardzo dobrą barierowość dla wody, lecz słabe właściwości mechaniczne. Najlepsze właściwości mają powłoki wytworzone z hydrokoloidów tworzących ciągłe struktury oraz substancji hydrofobowych chroniących przez migracją wody. Lipidowymi składnikami powłok mogą być wyższe kwasy tłuszczowe i ich estry mono-, di- i triglicerydy oraz wosk pszczeli,

 powłoki węglowodanowe charakteryzują się dużą kruchością i łamliwością struktury, stąd w celu poprawy ich elastyczności i grubości stosuje się dodatki w formie plastyfikatorów i wody. Z grupy węglowodanów wykorzystywane są liczne formy celulozy, skrobia i produkty jej hydrolizy pektyny, alginiany i gumy guar,

 powłoki białkowe tworzone są najczęściej na bazie białek serwatkowych, przyczyniają się one do zwiększenia wartości odżywczej produktów spożywczych oraz wydłużenia ich

przydatności do spożycia. Najczęściej stosowanymi białkami są albuminy, zeina, białko sojowe, białka mleka i kolagen (Pałkowska i Steina 2013). W tabeli 1 przedstawiono najczęściej stosowane powłoki jadalne i ich zastosowanie.

Tab. 1. Wybrane powłoki jadalne i ich zastosowanie (Basiak i in. 2013) Materiał

W dzisiejszych czasach wszyscy konsumenci stawiają na jak najwyższą jakość kupowanych produktów, stąd też producenci żywności starają się sprostać tym wymaganiom wprowadzając nowoczesne metody pakowania swoich produktów, które nie tylko mają za zadanie chronić dany materiał przed uszkodzeniami podczas transportu i przechowywania, ale również pełnić inne funkcje informacyjne o stanie jakościowym znajdującej się wewnątrz zawartości.

7. Literatura

Basiak E, Galus S, Lenart A (2012) Filmy i powłoki skrobiowe do żywności. Technika, Technologia tom 66:28-30.

Basiak E, Lenart A (2013) Powłoki skrobiowe stosowane w opakowalnictwie żywności. Żywność.

Nauka. Technologia. Jakość 1(86): 21-31.

Bonikowska M, Śnieżawski P (2008) Odkryj zapakowaną świeżość. Przemysł Spożywczy 8: 82-83.

Czaja-Jagielska N (2013) Nowe kierunki pakowania warzyw i owoców. Przemysł Spożywczy 67(3): 27-35.

Czajkowska D (2005) Inteligentne i aktywne opakowania do żywności. Przemysł Spożywczy 8: 88-92.

Fijałkowska A, Witrowa-Rajchert D, Weroński A (2012) Wpływ powlekania surowca na przebieg procesu suszenia i właściwości rekonstytucyjne suszu jabłkowego. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 571: 39–47.

Galus S (2012) Powłoki jadalne do minimalnie przetworzonych owoców i warzyw. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo- Warzywny 56(4): 28-30.

Gniewosz M, Synowiec A, Dyrda M (2009) Zastosowania opakowań jadalnych o aktywności przeciwdrobnoustrojowej w utrwalaniu żywności. Biotechnologia 4(87): 40-53.

Hejduk A, Cąderek T, Grabowska B (2008) Internetowy system zapewnienia nowoczesnych opakowań w branży ogrodniczej. Opakowanie 59(9): 44-46.

Hersho V, Nussinovitch A (1998) The behavior of hydrocolloid coatings on vegetative materials, Biotechnology Progress 14(5):756–65.

Jakowski S (2006) Pakowanie owoców i warzyw sprzedawanych na ogrodniczych rynkach hurtowych. Opakowanie 9: 16-18.

Jakubczyk E (2007) Nanotechnologia w technologii żywności. Przemysł Spożywczy 61(4): 16-22.

Kozak W, Biegańska M (2012) Integratory TTI jako innowacyjny element opakowania.

Opakowanie 9: 88-93.

Krawczyk T (2011) Inteligentne opakowania – świeżość pod nadzorem. Opakowanie 2: 49–51.

Makała H (2010) Trendy na rynku opakowań do żywności. Opakowania aktywne i inteligentne.

Opakowanie 11: 23–25.

Nowacka M, Niemczuk D (2012) Nowoczesne materiały i wyroby przeznaczone do kontaktu z żywnością oraz ich wpływ na bezpieczeństwo żywności. Opakowanie 6: 64-68.

Pałkowska A, Steina I (2013) Opakowania aktywne i inteligentne w świadomości konsumentów.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni 80: 35-41.

Reddy NR, Solomon HM, Rhodehamel EJ (1999) Comparison of margin of safety between sensory spoilage and onset of Clostridium botulinum toxin development during storage of modified atmosphere (MA)-packaged fresh marine cod fillets with MA-packaged aquacultured fish fillets.

Journal of Food Safety 19(3): 171–83.

Sebti I, Ham-Pichavant F, Coma V (2002) Edible bioactive fatty acid-cellulosic derivative composites used in food-packaging applications. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(15): 4290–4296.

Sztuka K, Kołodziejska I (2008) Jadalne folie oraz powłoki powierzchniowe z polimerów naturalnych stosowane do opakowań żywności. Polimery 53(10): 735-729.

Tomas-Barberan T, Espin J (2002) Phenolic compounds and relatedenzymes

as determinants of quality in fruit and vegetables. Journal Science Food Agriculture 81(9): 853–

76.