فاسد شدن مواد غذایی

مقدمه:
يكي از راهكارهاي مهم دربه حداقل رساندن فساد مواد غذايي استفاده از بسته بندي صحيح ومتناسب با محصول درتمامي مراحل توليد ماده غذايي است. درجاييكه روشهاي بسته بندي ضعيف باشد، مقادير زيادي از غذا وكالاهاي ديگر از بين خواهد رفت . علاوه براين، هربسته بندي اصولي، جذاب وقابل رقابت دربازار، ارزش افزوده قابل توجهي در پي خواهد داشت چرا كه بسته بندي قابل رقابت با ديگر كشورها باعث حضور موفق دربازارهاي جهاني خواهد بود. روش اتمسفر تغيير يافته (MAP) يكي ازروشهاي سودمند ومفيد دربسته بندي موادغذايي است. اين روش به معناي بسته بندي يك محصول فساد پذير درهوايي است كه تغيير يافته وتركيب آن باهواي معمولي فوق مي كند. ازجمله فوايد بسته بندي هاي MAPمي توان به موارد زير اشاره كرد:‌- به عنوان جايگزيني براي نگهداري محصولات ازطريق انجماد

– تهيه محصول با ماندگاري پاياتر – فروش درمغازه هاي كوچك ودور افتاده فاقدامكانات سرمايش
– تسهيل جابجايي ونمايش محصول

اين نوع بسته بندي براي ميوه وسبزيجات، نان وفرآورده هاي نانوايي، گوشت، خشكبار و…… قابل استفاده مي باشد.
معمولا اتمسفر درون بسته هاي MAP، بسته به نوع محصول از غلظت بالاي CO2 و پايين O2 جهت كاهش سرعت تنفس وكاهش توليد اتيلن استفاده مي شود. البته تغييرات درمقادير O2 و CO2نبايد از حد بحراني تجاوز كند.

عوامل موثر درايجاد وابقاء اتمسفر درون بسته هاي MAP :
1- سرعت تنفس محصول ۲- نفوذ پذيري فيلم ها نسبت به O2 و CO2
هر دو فاكتور نامبرده تحت تاثير دما مي باشند. مهمترين فاكتور درحفظ كيفيت وطولاني نمودن زمان نگهداري ميوه و سبزيجات پس از برداشت درجه حرارت است. بيشتر واكنشهاي فيزيكي، بيوشيميايي، ميكروبيولو‍‍ژي، فيزيولو‍ژي كه درنابودي محصول شركت دارند بطور گسترده اي وابسته به دما هستند.
فرآيند هاي متابوليك شامل تنفس، تعرق ورسيدن، خصوصا متاثر ازدرجه حرارت مي باشند.

افزايش دما تاثيرات متفاوتي برروي اين دوپارامتر دارد كه به دوصورت و تعريف شده است. باتوجه به اهميت تاثير دما برروي بسته هاي MAP، هدف از انجام اين مطالعه وتحقيق دريافت اثرات نوسانات دمايي بر روي اتمسفر درون بسته هاي MAP واثرات آن برروي كيفيت ميوه وسبزيجات بسته بندي شده مي باشد.

مطالعات پيشين
(۱۹۷۶) Kim, B. D. Hall , C. B. مطالعه برروي ثبات واستحكام گوجه هاي قرار گرفته درمعرض غلظت پايين اكسي‍ژن
(۱۹۸۵) Geeson, J.d. Brawne , K. D , Maddison, K., Sheered, J. Guarraldi, f. مطالعه برروي بسته بندي اتمسفر تغيير يافته جهت افزايش عمر نگهداري گوجه ها
(۱۹۸۷) Lougheed E.c. مطالعه بررروي اثرات متقابل اكسيژن ، دي اكسيد كربن، دما واتيلن كه ممكن است منجر به آسيب هايي در سبزيجات شود.
(۱۹۹۵) Beaudry , R. M , Cameron ,A. C. , Shirazi , A. , Lange ,D. D مطالعه برروي بسته بندي اتمسفر تغيير يافته براي زغال اخته : تاثير دما برروي اكسيژن ودي اكسيد كربن بسته

(۲۰۰۱) Bastrash , s. , Malhlouf ,j. Castaigne , F., Villemot , C. مطالعه برروي شرايط كنترل شده مطلوب براي گلچه هاي بروكلي
(۲۰۰۳) Roy , S., Anantheswarn, R. C. , Beelman , R. B. مطالعه برروي كيفيت قارچ تازه كه به وسيله بسته بندي تغيير يافته تحت تاثير قرارمي گيرند.

شرايط آزمون:‌
قارچ ها، بروكلي وگوجه فرنگي ها درظروف بااتمسفر تغيير يافته دروضعيت ثابتي از اتمسفر بسته‌بندي شدندكه اين وضعيت ثابت اتمسفر درقارچها، بروكلي وگوجه فرنگي ها به ترتيب ،‌ %۵o2 – %10co2 ، %۸co2 – %3 o2 ، %۵co2 – %5o2دردماهاي ۴، ۳، ۱۳ درجه سانتي گراد بود.
سپس بسته‌بندي ها در معرض يك رشته نوسانات دمايي طي ۱۲، ۳۰و ۳۵ روز به ترتيب براي قارچ ها ، بروكلي وگوجه فرنگي هاقرار گرفتند.

اتمسفر بسته‌بندي:
– اتمسفر بسته بندي در قارچها تحت شرايط ثابت ونوساني دما
باتوجه به شكل مقابل

۱- براي هردوگروه دمايي ثابت ونوساني دمادرطي زماني ۲۴ ساعت، غلظت CO2 از ۰% به ۵/۸ % افزايش وغلظت O2 از ۲۱% به ۶% كاهش يافت.
۲- درطي ۱۲ روز انبارماني ، اتمسفر درون بسته هاكه دردماي ثابت C ۴ نگهداري شده بودند، غلظت O2 و CO2 به ترتيب در ۵% و ۵/۹ % ثابت باقي ماند.
۳- دربسته هايي كه درمعرض نوسانات دمايي قرار گرفته بودند، درطي افزايش دما از به دراولين سيكل نوساني دما، غلظت CO2 سريعا افزايش يافت وبه ۱۶% بعد از ۲۴ ساعت رسيد درحاليكه غلظت O2 از ۵% به ۵/۱% بعد از۲۴ ساعت كاهش يافت.

۴- زماينكه بعد از دوروزدمايي ، دما به كاهش يافت، غلظت CO2 به ۵/۱۰ % كاهش يافت درحاليكه غلظت O2 به ۵/۴ % افزايش يافت.
۵- درطي افزايش دمايي سيكل نوساني بعدي، ميزان CO2 به ۱۴% افزايش يافت ولي به ميزان قبلي ۱۶% نرسيد،‌ درحاليكه O2 دوباره به ميزان ۵/۱ % بازگشت.

– مقادير CO2 دربسته هاي قارچ كه درمعرض نوسانات دمايي قرارگرفته بودند، تغييرات دمارا پيگيري و دنبال كردنداما ماكزيمم مقدار CO2 درهر سيكل بعدي كاهش يافت درحاليكه غلظت O2 درحدود همان ۵/۱% بدون توجه به تغييرات دما از سيكل نوساني دما، باقي ماند.

– اتمسفر بسته بندي دربروكلي تحت شرايط ثابت ونوساني دما:
با توجه به شكل مقابل . (fig -2- ):

۱- براي هردوگروه دمايي ثابت ونوساني – ۳ بعد از ۵ روز انبار ماني ، غلظت CO2 به ۸% افزايش وغلظت O2 به ۵/۳ % كاهش يافت وبراي بروكلي هايي كه دردماي ثابت نگهداري شده بودند غلظت O2 و CO2 درطي ۳۰ روز انبارماني در همين مقادير ثابت باقي ماند.
۲- براي بسته هايي كه درمعرض نوسانات دمايي قرارگرفته بودند درطي اولين افزايش دما به غلظت O2 از ۵/۳% به ۵/۱% كاهش و غلظتCO2 از ۸% به ۵/۱۵% بعد از ۲۴ ساعت ، افزايش يافت.

۳- زمانيكه بعداز ۲ روز دمايي ، دما به كاهش يافت،‌ غلظت CO2 تقريبا به همان مقدار اوليه ۸% خود بازگشت درحاليكه غلظت O2 افزايش يافت ولي به مقدار اوليه ۵/۳ % خود باز نگشت.

اتمسفر بسته بندي درگوجه فرنگي تحت شرايط ثابت ونوساني دما
۱- غلظت O2 و CO2 بعد از ۶ يا ۷ روز انبار ماني به ۵% رسيد.
۲- غلظت O2 دردماي ثابت c130 درطي ۳۵ روز انبار ماني تقريباثابت باقي ماند درصورتيكه غلظت CO2 ازروز دهم به بعد به طور تصاعدي كاهش يافت وبعد از ۲۰ روز انبار ماني در ۵% ثابت ماند.

۳- باافزايش دما درطي سه سيكل نوساني ، CO2 متواليا به ۱۱% ، ۱۰% و ۵/۸% رسيد. درصورتيكه O2 به ترتيب به ۸/۱ %، ۶/۱ % و ۵/۱ % كاهش يافت.
۴- زمانيكه بعد از ۲ روز دمايي دما مجددا به بازگردانده شد غلظت O2 افزايش يافت ولي به مقدار اوليه ۵% خود باز نگشت درحاليكه CO2 به سطح ثابت ۵% كاهش يافت.

رطوبت نسبي داخل بسته هاي قارچ
– رطوبت نسبي دربسته هاي قارچ ( هرگروه دمايي ثابت و نوساني -۴) ، به سرعت افزايش يافت وبعداز ۳۶ ساعت انبارماني به رطوبت نسبي ۱۰۰% رسيد.
– با افزايش دما ، RH درون هر بسته به سرعت كاهش يافته و در RH، ۹۰% ثابت باقي ماند وزماني كه درجه حرارت به دماي Optimal بازگردانده شد، بطور ناگهاني رطوبت نسبي به ۱۰۰% بازگشت.

 

رطوبت نسبي داخل بسته‌هاي بروكلي
– اشباع شدگي هوا ازرطوبت بعداز ۹ روز انبار ماني درموردبروكلي صورت گرفت.
– باهر افزايش دما، RH درون هر بسته به سرعت كاهش يافته ودر RH ، ۹۰% ثابت باقي ماندوزمانيكه درجه حرارت به دماي Optimal بازگردانده شد، به طور ناگهاني رطوبت نسبي به ۱۰۰% بازگشت.

 

رطوبت نسبي داخل بسته هاي گوجه فرنگي
– اشباع شدگي هوا از رطوبت بعد از ۱۰ روز انبار ماني در مورد گوجه فرنگي صورت گرفت.
– باهر افزايش دما RH درون هر بسته به سرعت كاهش يافته ودر RH ، ۹۰% ثابت باقي ماند وزمانيكه درجه حرارت به دماي Optimal بازگردانده شد، بطور ناگهاني رطوبت نسبي به ۱۰۰% بازگشت.

صفات كيفي قارچهاي نگهداري شده تحت شرايط دمايي ثابتC4 ونوساني (C 14-4) در بسته هاي MA و شرايط نگهداري درهوا
صفات كيفي مورد ارزيابي:
۱٫ رنگ
۲٫ ميزان آلودگي باميكروارگانيسم ها
۳٫ محصولات تخمير :‌توليد استالد هيد واتانول
۴٫ انديس چگالش

۱٫ رنگ :‌ – مقدار انعكاس (reflectance value) 70 به عنوان يك مقدار قابل قبول براي رنگ قارچ ها ملاحظه شده است.
– قارچ‌هاي نگهداري شده تحت شرايط MA ودماي ثابت بعد از ۱۲ روز انبار ماني بالاترين مقدا رانعكاس (Lvalue) راداشتند ، كه اين مقدار (Lvave = ) از مقدار ابتدايي خود (Lvalve = ) كمتر شده بود.

– قارچ هايي كه درشرايط هوا دردماي ثابت وهمچنين درشرايط MA تحت دماي نوساني نگهداري شده بودند، ‌Lvalue كمتر ويا a value بيشتري درمقايسه با شرايط نگهداي تحت MA ودماي ثابت داشتند وقهوه‌اي‌تر بودند.

۲٫ ميزان آلودگي باميكروارگانيسم‌ها:‌- قارچ هايي كه درمعرض نوسانات دمايي c140 – ۴ نگهداري شده بودند،‌ بعد از ۱۲ روز انبار ماني ، بيش از ۲۵% ناحيه كلاهكي قارچها نشانه‌هايي ازبيماري هاي كله اي را داشتند .

– تفاوت مهمي بين گروههاي بسته بندي نشده دردماي ثابت وبسته بندي شده در دماي نوساني مشاهده نشد بلكه تفاوت هابين گروه قارچهاي بسته بندي شده دردماي ثابت وديگر گروه ها ظاهر شد.

۳٫ توليد استالدهيد واتانول درقارچ ها:‌ اتانول محصول اصلي درتنفس بي هوازي درقارچ ها تحت همه شرايط انبار ماني بود.
– مقدارتجمع اتانول به طورقابل ملاحظه ي بيشتر از استالدهيد بود.
– اتانول واستالدهيددرقارچهايي كه تحت شرايط MA نگهداري شده بودند، درمقايسه باآنهايي كه درهوا نگهداري شده بودند، درمقادير بالايي بعد از ۱۲ روز انبارماني تجمع يافته بودند.

– تجمع اتانول تحت شرايط MA دردماي ثابت ، ۹/۱ برابر بيشتر از ميران اتانول درشرايط نگهداري درهوا بود، اماتحت شرايط نوساني دما، ميزان اتانول ۴/۲۴ برابر بيشتر ازميزان اتانول توليد شده درشرايط نگهداري درهوا بود.
صفات كيفي بروكلي نگهداري شده تحت شرايط ثابت °C 3 ونوساني (°C 13-3) دربسته هاي MA وشرايط نگهداري درهوا
صفات كيفي مورد ارزيابي:
۱٫ رنگ
۲٫ ميزان آلودگي با ميكروارگانيسم‌ها
۳٫ محصولات تخمير : توليد استالدهيد و اتانول
۴٫ انديس چگالش

۱٫ رنگ:‌ بروكلي هاي نگهداري شده تحت شرايط MA دردماي ثابت ، بالاترين حد از حفظ رنگ سبز وكلروفيل رابعد از ۳۰ روز انبار ماني درمقايسه بابقيه شرايط نگهداري داشتند.

– بروكلي هايي كه درشرايط MA همراه نوسانات دمايي انبار شده بودند، كاهش قابل ملاحظه اي در Lvalue وميزان كالي (Greenness) وكلروفيل داشتند.
۲٫ ميزان آلودگي باميكرو ارگانيسم ها:‌ – دربسته هاي بروكلي تحت دماي ثابت،‌هيچگونه آلودگي نماياني وجود نداشت درحاليكه تحت شرايط نوساني دما، ‌ضايعات حاصله از لكه‌هاي باكتريايي درحدود ۲/۶ % تخمين زده شد و اين ضايعات به ميزان كمتر در بروكلي هاي قرار گرفته درشرايط هواي محيط نيز ايجاد شد.
۳٫ كاهش وزن:‌- بروكلي هاي بسته‌بندي نشده در دماي ثابت بعد از ۳۰ روز انبار ماني حدود وزن اوليه خود را از دست دادند.
– تفاوت قابل ملاحظه اي از نظر كاهش وزن بين شرايط MA دردماي ثابت ودماي نوساني وجود دارد.

۴٫ توليد اتانول واستالدهيد:‌- برخلاف قارچها، هردوي اتانول واستالدهيد، در مقادير تقريبامساوي هم در بروكلي تجمع يافته بودندوسرعت متوسط تجمعشان سريعتر بود، از قرارmg kg1 day1 3/3 تحت شرايط نگهداري درهوا در مقايسه با mg kg1 day1 9/1 و mg kg1 day1 1 به ترتيب براي قارچها و گوجه‌ها در همان شرايط.
– بيشترين ميزان تجمع اتانول واستالدهيد تحت شرايط نوساني دما بود.

صفات كيفي گوجه فرنگي نگهداري شده تحت شرايط ثابت °C 13 و (°C 23-13) در بسته‌هاي MA و شرايط نگهداري در هوا
صفات كيفي مورد ارزيابي:
۱٫ رنگ
۲٫ ميزان آلودگي با ميكروارگانيسم‌ها
۳٫ سفتي و كاهش وزن
۴٫ محصولات تخمير : توليد استالدهيد و اتانول
۵٫ انديس چگالش

۱٫ رنگ: – گوجه فرنگي‌هاي بسته‌بندي نشده بعد از ۳۵ روز انبار ماني تحت دماي ، كاملاً قرمز شده بودند (a value=) همراه با افزايش انديس رنگ، محتواي ليكوپن و كاهش محتواي كلروفيل، در حاليكه در گوجه‌هاي انبار شده تحت شرايط MA در دماي ثابت يا نوساني، رسيدن كند شده بود بطوريكه توسط avalue، انديس رنگ، محتواي كلروفيل و ليكوپن (كه تفاوت قابل ملاحظه‌اي بين آنها وجود نداشت)، ملاحظه شد.
۲٫ ميزان آلودگي با ميكروارگانيسم‌ها: – آلودگي با ميكروارگانيسم‌ها در گوجه‌فرنگي‌هاي بسته‌بندي نشده ۲ برابر نمونه‌هاي قرار گرفته تحت شرايط نوساني دما بود.
۳٫ سفتي و كاهش وزن: – سفتي گوجه فرنگي‌هاي بسته‌بندي نشده در دماي ثابت از مقدار اولية ۴/۵ به كاهش يافت و اين ميزان سفتي بطور قابل ملاحظه‌اي كمتر از دو شرايط ديگر نگهداري بود.

۴٫ توليد استالدهيد و اتانول : – روند تجمع هر دوي اين تركيبات در گوجه‌فرنگي‌ها تحت همة شرايط نگهداري، همانند قارچها بود، با اين تفاوت كه تأثير نوسانات و ما تحت شرايط MA، در گوجه فرنگي‌ها تعديل يافت.

نتيجه كلي در مورد تجمع اتانول و استالدهيد در هر سه محصول
– در مجموع روند تجمع اتانول در هر سه محصول تحت شرايط MA در دماي ثابت ، نسبت به شرايط هوا در همان دما، بطور قابل ملاحظه‌اي بيشتر بود؛ اما اين حالت تحت شرايط نوساني‌ دما، واضحتر بود.

 

انديس چگالش در هر سه محصول
انديس چگالش براي همة محصولات در دماي ثابت ۲ و در دماي نوساني ۳ بود.

نتايج
۱- تأثير بسزاي نوسانات دمايي بر روي تركيبات اتمسفر بسته‌ها و كيفيت محصول
۲- اختلاف بين ) منجر به تجمع CO2و كاهش O2 درون بسته‌هاي قرار گرفته در معرض نوسانات دمايي شد. درجه تجمع CO2 و تقليل O2 درون بسته، بستگي به محصول، حجم آزاد درون بسته و بالاترين دماي حاصله طي نوسانات دمايي دارد. غلظت دقيق O2 كه در آن تنفس بي‌هوازي، آغاز مي‌شود بستگي به:
– دماي انبار ماني – نوع محصول – غلظت دارد

۳- كيفيت هر سه محصول در مقايسه با محصولاتي كه در درجه حرارت ثابت نگهداري شده بودند، بشدت تحت تأثير درجه حرارت قرار گرفتند كه اين تأثيرات بواسطة مشخصات زير نمايان شد:‌

 قهوه‌اي شدن در سطح وسيع: قهوه‌اي شدن آنزيمي اغلب به اين علت است كه غلظت بالاي CO2 منجر به ايجاد آسيب غشاي سلولي در بافت هاي خارجي مي‌شود و همينكه يكپارچگي غشا از بين رفت، تركيبات فنوليك كه بطور نرمال در فضاهاي سلولي وجود دارند در معرض O2 قرار گرفته و بوسيلة‌ فعاليت كاتاليزوري پلي فنول اكسيداز كه توسط غشاي نابود شده، آزاد شده، اكسيد مي‌شود سپس تركيبات حاصله با هم تركيب مي‌شوند تا پيگمانهاي قهوه‌اي تشكيل شوند.

 كاهش رنگ و رسيدگي ناهموار (در گوجه‌فرنگي‌ها)
 نرم و شل شدن
 بوهاي نامطبوع (در قارچها)

 افزايش كاهش وزن: افزايش دما، رطوبت نسبي درون بسته‌ها را كاهش مي‌دهد و كمبود بخار آب را افزايش مي‌دهد، سرعت تنفس محصولات تازه افزايش يافته و سرعت بالاي تنفس، كاهش وزن محصول را تسريع مي‌كند.
افزايش ميزان اتانول در بافت گياهي:‌ بواسطة تنفس بي‌هوازي

 ميزان آلودگي در ميكرو ارگانسيم‌ها: – صدمات فيزيولوژيكي: لكه‌هاي قهوه‌اي گسترش يافته مي‌توانند مكاني جهت رشد M.O ها باشند .
چگالش زياد: رطوبت نسبي زياد مراكز آبي را ايجاد مي‌كند كه رشد Pseudomonas tosaalii را در قارچ‌ها، كپك‌هايي بي‌نظير Botrytis cinerea ، Rhizopus stolonifer ، Alternaria tenuis را در گوجه‌فرنگي‌ها، Fusarium spp را در بروكلي حمايت كند و در رطوبت نسبي بالا و غلظت بالاي Co2 سبب تراوش تركيبات گلچه‌هاي بروكلي مي‌شود كه عموماً اين عامل منجر به فساد باكتريايي مي‌شود.

غلظت‌هاي پايين O2 : – در غلظت‌هاي به قدر كفايت پايين O2 اسپورهاي Clostridium spp. ممکن است شروع به رشد کنند به علاوه تحت شرايط نزديک به بي هوازي در صورتيکه بسته‌هاي قارچ به مدت طولاني در معرض دماهاي فوق محيطي قرار گيرند entrotoxogenic Staphyloccus aureus مي‌تواند رشد کند وانترو توکسين A توليد کند .

مقدار چگالش به ـ سرعت تنفس محصول ـ حجم آزاد بسته دارد که چگالش بواسطه نوسانات دما بدتر مي‌شود.
واضح است حتي اگر نوسانات دما يکبار اتفاق بيفتد مي‌تواند به طور جدي مزاياي بسته‌بندي‌هاي اتمسفر تغيير يافته و ايمني و سلامت محصول را به مخاطره اندازد. علي رغم مشکل چگالش تحت شرايط نوسانات دمايي، MAP همچنان به عنوان يک متد مفيد و سودمند براي طولاني نمودن عمر نگهداري ميوه و سبزيجات باقي است.

پيشنهادات
۱- محدود كردن قرارگيري درمعرض اين فاكتورهاي خارجي، يك بخش اصلي درجهت بهبود سودمندي واعتبار MAP مي باشد.
۲- اجتناب نمودن از نوسانات دما حين انبار ماني

۳- طراحي بسته‌هاي MA ساخته شده از مواد با قابليت نفوذ پذيري بالا كه با ميوه وسبزيجات تازه برابري كند.
۴- همين مطالعات برروي ميوه وسبزيجات تازه دررنج دمايي محدودتر صورت پذيرد.
۵- تاثير ديگر فاكتورها نيز موردبررسي قرار گيرند.