Balení potravin v modifikované atmosféře

6.4.4

Balení potravin v modifikované atmosféře

Ing. Lukáš Vápenka, Ph.D., Doc. Ing. Jaroslav Dobiáš, CSc.

 NahoruVliv modifikované atmosféry na kvalitu potravin

Změny vlhkosti a oxidoredukční změny potravin a představují základní procesy ovlivňující kvalitu skladovaných potravin, které lze zásadním způsobem ovlivnit systémem balení. Částečně to platí i o změnách způsobených mikroorganismy.

Vlhkost významně ovlivňuje chemické, enzymové a zejména mikrobiologické děje v potravinách, a proto je přiměřená schopnost obalu bránit transportu vlhkosti mezi potravinou a okolím často nezbytným předpokladem zajištění použitého konzervačního postupu založeného na snižování vodní aktivity v potravině.

Oxidoredukční změny představují co do obecného významu nejdůležitější chemické změny potravin. Současná obalová technika využívá k maximálnímu omezení ztrát nutričně a senzoricky významných složek potravin v důsledku oxidačních reakcí dvě základní opatření. Jsou jimi:

• regulace kontaktu s atmosférickým kyslíkem a

• úprava atmosféry uvnitř obalu pasivním i aktivním způsobem.

Pokud jde o kažení potravin působené mikroorganismy, je většina používaných systémů balení založena na odnímání volného kyslíku z vnitřního prostoru obalu a tím inhibici aerobních forem mikroorganismů. Proti citlivým formám mikrobů, a to i anaerobních, se uplatňuje i vyšší koncentrace oxidu uhličitého. Eliminace mikrobiologických změn tímto způsobem je však mnohem komplikovanější a méně spolehlivá v porovnání s výše uvedenými změnami chemickými. V poslední době se uplatňují i systémy balení s aktivní antimikrobní funkcí, jejich praktické využití je však doposud méně významné.

V moderní teorii balení potravin je ochrana baleného zboží před nežádoucími oxidoredukčními reakcemi, ale i změnami vlhkosti a mikrobiologickými změnami stěžejním problémem balení potravin v modifikované atmosféře (MA). Úprava atmosféry sama o sobě obecně nemůže významněji prodloužit skladovatelnost neúdržných potravin, což si výrobci v praxi mnohdy neuvědomují. Je-li však aplikována jako doplněk klasických metod konzervace potravin, stává se často významným faktorem pro lepší uchování kvality balených potravin. Snad nejvýznamnější skupinu produktů balených v modifikované atmosféře představují chlazené potraviny, zejména tzv. minimálně opracované produkty.

 NahoruTypy potravin balených v modifikované atmosféře

Z hlediska požadavků na propustnost obalových materiálů lze potraviny balené v MA rozdělit do dvou základních skupin. Do prvé patří produkty, v nichž byly pletiva či tkáně během zpracování umrtveny, resp., jejichž zbytková aktivita má být maximálně omezena ("sous-vide" produkty, masné výrobky, sýry, saláty atd.). Druhým typem jsou potraviny, u nichž je žádoucí zachovat výměnu plynů s okolím. Sem patří jednak výrobky obsahující části čerstvých plodin, jejichž pletiva vykazují metabolické přeměny nezbytné pro požadovanou údržnost, a dále potraviny, v nichž dochází k fermentačním procesům, např. některé druhy zrajících sýrů.

Jak bylo uvedeno, jsou při posuzování vhodnosti polymerních obalových materiálů pro použití při balení v MA významné jejich bariérové vlastnosti. Na obrázku jsou znázorněny typické bariérové charakteristiky v obalové technice používaných polymerních materiálů.

Bariérové vlastnosti základních typů polymerů:

(LCP – polymery s tekutými krystaly, PVdC – polyvinylidenchlorid, EVOH – ethylenvinylalkoholový kopolymer, PA – polyamid, PET – polyethylentereftalát, PVC – polovinylchlorid, PS – polystyren, PC – polykarbonát, PP – polypropylen, LDPE – polyethylen nízké hustoty, HDPE – polyethylen vysoké hustoty)

 NahoruOpracované potraviny a modifikovaná atmosféra

V případě opracovaných potravin lze nároky na obaly charakterizovat s ohledem na způsob konzervace a dobu skladování především přiměřeně nízkou propustností pro permanentní plyny. Vzhledem k úplné absenci metabolických přeměn nebo jejich maximálně možnému omezení není totiž žádoucí výměna plynů, zejména kyslíku, mezi obsahem obalu a okolím. Hlavními chemickými změnami, které v tomto případě ovlivňují údržnost produktu, jsou oxidační procesy, zejména oxidace tuků, popř. přirozených barviv a dalších oxylabilních složek. Stabilita produktu je limitována i růstem mikrobiální kontaminace. Praktické provedení těchto balení zahrnuje jak tzv. "vakuově" balené výrobky, tak potraviny balené v ochranné atmosféře. Vakuové balení, v současnosti mnohem rozšířenější než druhý uvedený způsob, spočívá v rovnoměrném odstranění všech plynů přítomných v okolí potraviny tak, že obsah kyslíku v okolí produktu poklesne pod 1 % původního množství. Principem balení v ochranné atmosféře je nahrazení vzduchu z obalu směsí plynů výhodného složení, většinou s nízkým obsahem kyslíku a zvýšenou hladinou dusíku, resp. oxidu uhličitého.

Pokud jde o složení MA, jsou pro její vytvoření při balení potravin běžně používány dusík a oxid uhličitý. Přitom působení obou plynů není stejné. Zatímco dusík působí jako inertní plyn pouze vyplňující prostor namísto oxidačně účinného kyslíku, je působení oxidu uhličitého složitější. Kromě náhrady kyslíku má CO₂ při koncentracích nad 15 – 20 % inhibiční účinek na růst většiny mikroorganismů. Navíc po rozpuštění v potravině ovlivňuje její pH, čímž opět nepřímo ovlivňuje růst mikroorganismů. Pro balení mikrobiálně stabilních potravin (káva, pražené arašídy, bramborové chipsy atd.) je tak typické použití dusíku, pro balení mikrobiálně nestabilních potravin (maso a masné výrobky, lahůdky, sýry atd.) jsou charakteristické spíše směsi plynů s oxidem uhličitým, neboť MA má zpomalovat činnost mikrobů přítomných na povrchu potraviny. Přitom čím větší obsah CO₂, tím je tento antimikrobiální účinek významnější. Vyšší obsahy CO₂ v MA však mohou mít i nepříznivé důsledky (viz dále), a proto jsou v praxi používány koncentrace tohoto plynu v rozmezí asi 20 – 50 % (viz tabulka). Pro balení čerstvého masa jsou v současnosti typické atmosféry s vysokým obsahem kyslíku (70 % – 80 %) zajišťující jasně červenou barvu baleného produktu.

Obecné problémy, které balení v MA přináší, lze charakterizovat asi následovně:

• Při vakuovém balení či balení v inertní atmosféře, která je plněna do obalu po jeho evakuaci, je třeba zohlednit strukturu balené potraviny, která může být vyšším vakuem poškozena (například při balení měkkých rybích filet, měkkých sýrů atd.). V takových případech je nezbytné použít menší úroveň vakua, popř. se jeho aplikaci zcela vyhnout.

• Aplikace inertní atmosféry výplachem vzduchu uvnitř obalu před uzavřením není vhodná pro porézní produkty nebo při použití obalových prostředků z napěněných polymerů. V obou případech se z potraviny nebo obalu po uzavření uvolňují plyny, které složení MA pozměňují. V případě velmi nízkých koncentrací O₂ je to pochopitelně kyslík (doporučovaným řešením je i použití absorbérů kyslíku), v případě vysokých koncentrací kyslíku v MA (při balení čerstvého masa) působí problémy uvolňování dusíku. V obou případech je tedy žádoucí používat obaly z nenapěněných (neexpandovaných) polymerů.

• CO₂ je značně rozpustný v potravinách. To může působit smršťování obalu při aplikaci MA s vyšším obsahem tohoto plynu, tzv. pseudovakuový efekt, a pokles pH potraviny. Řešením prvého problému je použití směsí s dusíkem, patentováno bylo i použití pevného CO₂ do obalu (ten by měl kompenzovat ztráty plynu způsobené rozpouštěním) nebo sycení potraviny oxidem uhličitým těsně před zabalením. Pokles pH může být významný při balení masa (vepřového), kdy aplikace čistého CO₂ způsobí snížení pH negativně ovlivňující vaznost a působící hmotnostní ztráty v důsledku uvolňování šťávy z masa.

• Aplikace MA s vysokým obsahem O₂ u červeného masa má i negativní důsledky v urychlení oxidace tuků a podpoře růstu aerobních forem bakterií. Je-li současně používán vyšší obsah CO₂, je efektivně inhibován růst bakterií rodu Pseudomonas a růst plísní. Nepůsobí však zpomalení růstu bakterií rodu Brochothrix, jejichž přítomnost je limitujícím faktorem trvanlivosti baleného červeného masa v MA s vysokým obsahem O₂.

• N₂ je dobře rozpustný v tucích, čemuž se přičítá výskyt malých bublinek při vakuovém balení tučných potravin. Uvedený jev podstatněji neovlivňuje účinek MA.

Balení v MA často využívá i tzv. aktivních systémů balení, zejména absorbérů kyslíku, antikondenzační úpravy fólií, indikátorů teploty, složení MA atd.:

Pokud jde o požadavky na obalové materiály, je užitečné rozlišit podle požadavků na propustnost obalového materiálu pro plyny dva extrémní případy, mezi nimiž je v praxi pochopitelně plynulý přechod:

• prvním jsou obalové materiály určené pro balení oxylabilních potravin s velmi dlouhou skladovatelností, tj. cca nad 6 měsíců (např. pasterované či sterilované potraviny),

• druhý představují obalové materiály určené pro balení oxylabilních potravin s dobou skladovatelnosti zhruba do dvou týdnů (většina lahůdkářských výrobků skladovaných v chladírenských podmínkách).

Obalové materiály prvé skupiny musí vykazovat bariérové vlastnosti blízké konzervovým sklenicím a plechovkám. Velmi zhruba lze od materiálů této skupiny očekávat propustnost pro kyslík menší než 1 – 5 ml.d^-1.m^-2.0,1 MPa^-1. V současnosti se v praxi využívají nebo jsou komerčně nabízeny materiály šesti typů, kdy je bariérová vrstva tvořena hliníkovou fólií (běžně o tloušťce 7 – 10 m), metalizovanou polymerní fólií, nánosem oxidů křemíku SiO_x či uhlíku, polyvinylidenchloridem (PVdC) nebo ethylenvinylalkoholovým kopolymerem (EVOH).

Pokud jde o druhou výše uvedenou skupinu obalových materiálů pro balení oxylabilních potravin s dobou skladovatelnosti do dvou týdnů, je možné je přibližně charakterizovat propustností pro kyslík v rozmezí 20 – 100 ml.m^-2.d^-1.0,1 MPa^-1. Bariérovými materiály v obalech tohoto typu mohou být již výše zmíněné polymery s velmi nízkou propustností aplikované v tenkých vrstvách, častá je pak aplikace polyamidů,…