V současné době představuje obal výrobku jeho ochranu, lepší skladovatelnost a v neposlední řadě i atraktivnost. Spotřebitelé však vyžadují i zachování čerstvosti výrobku, a to po co nejdelší dobu od výroby až do prodeje. Současně se u balených výrobků požaduje co nejpohodlnější způsob jeho spotřebování (konvenience) po celou dobu, kdy jej máme v obalu (např. snadné otevírání a zavírání, dostatečná těsnost, ale i lehkost uzávěru).
Spotřebitel je dnes více informován o zabaleném výrobku. Obal se tak stává stále více i nosičem informací a osvěty. Z toho tedy vyplývá, že obalu je přisuzováno stále více funkcí, a tak obalový průmysl musí pracovat na dalších nových konceptech, které by tyto všechny požadavky dovedly integrovat do funkčního komplexu. To mezi jinými způsoby umožňují aktivní a inteligentní balení. Cílem obou systémů je prodlužování údržnosti nebo zvyšování kvality potravin.
Aktivní balení mění podmínky
Aktivní obal mění podmínky balené potraviny, čímž se prodlužuje údržnost nebo se zvyšuje bezpečnost, příp. se zlepšují senzorické vlastnosti potraviny a současně se zachovává kvalita balené potraviny. Podmínkami se rozumí různá hlediska, na která je třeba brát ohled při stanovování údržnosti balených potravin, např. chemické procesy nebo mikrobiologické aspekty. Příklady aktivního balení jsou:
- odstranění kyslíku,
- regulace vlhkosti,
- uvolňování konzervačních látek,
- absorpce nežádoucích pachů,
- pohlcování nebo odrážení určitých vlnových délek světelného spektra, které obsah obalu
znehodnocují.
K zajištění těchto požadavků aktivního balení se používají různé systémy pracující na principech aktivního vychytávání (absorbéry) nebo aktivního uvolňování (emitery).
1. Absorpce kyslíku
Z komerčního hlediska je odstranění kyslíku dnes nejdůležitějším typem aktivního balení. Zdrojem kyslíku v obalu je propustnost obalového materiálu pro kyslík, vzduch uzavřený v potravině, malé pronikání v důsledku netěsnosti nebo nedostatečná evakuace a/nebo vyrovnávání plynů. Přítomný kyslík způsobuje změnu barvy, nutriční ztráty, urychluje mikrobiální růst a dále se podílí na tvorbě nežádoucích pachutí.
K vychytávání kyslíku se používá jeden nebo několik mechanismů – oxidace kovů a jejich oxidů, kyslíkové absorbenty na bázi polymeru nebo enzymatická oxidace. K vychytávání kyslíku se aplikují ve formě sáčků obsahujících složky absorbující kyslík, které se vkládají do obalů nebo jsou přilepeny na vnitřní stěnu obalu, do uzávěru nebo do obalového materiálu rozpuštěním do plastu. Ze všech technologií aktivního balení se nejvíce studovaly i patentovaly lapače kyslíku.
2. Regulace vlhkosti
Přítomnost vysokého obsahu vody často usnadňuje pomnožování mikroorganismů a zamlžování plastových obalů. Výrobky s vysokou relativní vlhkostí, jako jsou maso nebo ryby, jsou citlivé na změny teploty během transportu, což vede ke vzniku kondenzátu. Stabilita potraviny je totiž těsně spojena s aktivitou vody (aw) výrobku, která je ovlivňována relativní vlhkostí v prostoru nad balenou potravinou. Existují dva rozdílné způsoby regulace obsahu vody u balených potravin, a to regulace kapalné vody a stabilizace vlhkosti. Regulaci nadměrného množství vody lze provádět aplikací fólií, které absorbují odkapávající vodu. Tyto fólie jsou obvykle tvořeny ze dvou vrstev mikroporézního polymeru, které uzavírají vrstvu superabsorpčního polymeru (např. polyakrylátových solí nebo celulózových vláken). Tyto fólie lze použít jako podložky pod čerstvé maso, takže se absorbuje odkapávající tekutina.
Jiný způsob představuje regulace nadměrné vlhkosti u balené potraviny pomocí stabilizované vlhkosti. Tyto stabilizátory (např. propylenglykol a sacharid) se umísťují mezi dvě plastové fólie.
3. Absorpce nežádoucích chutí a vůní
Zatím se komerčně používá jen málo obalových materiálů k odstraňování složek potravin, které mají nežádoucí vliv na vůni a chuť výrobku. Používají se např. při balení pomerančové nebo grapefruitové šťávy. Další aplikací je odstranění aminů vzniklých štěpením bílkovin v rybí svalovině. V Japonsku byly k tomuto účelu vyrobeny sáčky z fólie obsahující sůl železa a organickou kyselinu, které nejdříve amin oxidují a ten je následně absorbován polymerem.
4. Uvolňování antimikrobiálních látek
Bakteriální růst lze ovlivňovat odstraňováním kyslíku. V literatuře se však uvádí řada látek, které by mohly inhibovat bakteriální růst, pokud budou součástí obalového materiálu. Jsou to např. bakteriociny (nisin, pediocin), sorban draselný, benzoan sodný, anhydrid kyseliny benzoové. Mezi hlavní aplikace antimikrobiálního obalu patří systémy uvolňující etanol a systémy ovlivňující oxid uhličitý. Bakteriostatický účinek oxidu uhličitého je znám již delší dobu. Je však ovlivňován řadou faktorů, např. stupněm kontaminace, teplotou skladování a koncentrací kyslíku. Rovněž jeho inhibice není stejná na všechny druhy mikroorganismů.
5. Absorpce nebo odrážení určitých vlnových délek
Některé vlnové délky za normálních okolností výrobek poškozují. Světlo a kyslík způsobují fotooxidaci u potravin citlivých na světlo. To vede k tomu, že potraviny obsahující tuk žluknou, maso a masné výrobky zelenají. Tomu lze zabránit použitím obalu s látkou (např. rostlinným barvivem chlorofylem nebo riboflavinem), která absorbuje světlo, přenáší kyslík a celý proces tím urychluje. Proto se přirozená barviva zabudovávají do polymerních fólií a tento obal je pak schopen odfiltrovat kritické vlnové rozsahy světla, a přesto zůstává nadále transparentní.
6. Ostatní systémy aktivního balení
V zahraničí probíhá intenzivní vývoj nových systémů aktivního balení, kam např. patří fólie uvolňující antioxidanty, obalové systémy ochlazující výrobek nebo vytvářející teplo, fólie zamezující přilepování a zamlžování nebo fólie vyrovnávající teplotu.
Výše uvedené způsoby aktivního balení patří z technického hlediska k dalším funkcím obalu a vedou ke zlepšení kvality výrobků ve prospěch spotřebitelů. Je proto zapotřebí dávat těmto aktivním funkcím obalů větší prioritu a zainteresovat v tomto směru více výrobců obalových materiálů.
Inteligentní balení monitoruje
Inteligentní systémy balení monitorují podmínky balených potravin za účelem získání informace o kvalitě balené potraviny během transportu a skladování.
Komerčně jsou nabízeny zejména indikátory teploty, indikátory složení vnitřní atmosféry a indikátory čerstvosti.
1. Indikátory teploty
Indikátory teploty jsou značky umístěné na vnějším povrchu obalu a jsou vizuálně schopny indikovat změnu teploty, které byl nebo je výrobek vystaven. Změna je buď nevratná, pokud se monitoruje teplota výrobku v minulosti, nebo jsou používány indikátory s vratnou změnou barvy charakterizující současnou teplotu výrobku. Pro kvalitu potravinářských výrobků jsou významnější indikátory první – tedy nevratné. Podle principu je možné používané indikátory rozdělit na indikátory využívající mechanické, chemické nebo enzymové nevratné změny. Zjištěná výše teploty se obvykle převede do viditelné formy mechanickou deformací, změnou barvy nebo pohybem barevného pole. Rozsah změn v závislosti na délce působení teploty je dán typem indikátoru a fyzikálně-chemickým principem, na nichž je založen. Indikátory teploty se dělí na ty, které indikují dosažení kritické teploty, a dále na indikátory celkového tepelného účinku. V současné době jsou v zahraničí (především USA) nabízeny jednoduché indikátory vhodné pro spotřebitelské balení a signalizující přijatelnost nebo nepřijatelnost výrobku. Používají se především při balení hotových jídel, masných nebo mlékárenských výrobků.
2. Indikátory atmosféry
V praxi lze tyto indikátory rozdělit na indikátory, které reagují na obsah kyslíku, indikátory oxidu uhličitého a indikátory vlhkosti. Indikátory složení atmosféry jsou úzce spjaty s rozvojem balení potravin v modifikované atmosféře. Všechny indikátory tohoto typu mají formu štítku s vyznačenou plochou nebo tablety v transparentním sáčku, jejichž barva se mění v závislosti na složení okolního prostředí. Tyto indikátory se umísťují ve vnitřním volném prostoru a změna barvy indikátoru se odečítá přes transparentní obalový materiál. Podstata těchto indikátorů spočítá na oxidačně-redukčních změnách citlivých barviv (např. metylenové modři) v důsledku chemické nebo enzymové reakce. Dalším principem je změna barvy pigmentů v důsledku posunu hodnoty pH. Indikátory kyslíku jsou často označovány jako indikátory neporušenosti obalu. Indikátory oxidu uhličitého jsou označovány jako indikátory mikrobiální stability.
3. Indikátory čerstvosti
Jsou založeny na detekci těkavých metabolitů (aminy, amoniak, oxid uhličitý, diacetyl) uvolňovaných během stárnutí balených potravin. V současné době je vyráběn jeden tento indikátor, který je určen pro monitorování balených ryb. Změnou barvy reaguje na uvolňování těkavých aminů, které jsou typické pro zrání rybího masa.
Aktivní balení versus „pozitivní seznamy“
Aktivní a inteligentní systémy balení se používají především v USA, Japonsku a Austrálii, kde slouží k monitorování údržnosti nebo kvality a bezpečnosti potravin. V Evropě zatím bylo vyvinuto málo těchto systémů. Je to dáno především platnou legislativou v Evropě týkající se materiálů přicházejících do styku s potravinami. Tyto sloučeniny musí být předem schváleny, tzn. že se vyskytují na „pozitivním seznamu“. Tento seznam se však většinou soustřeďuje pouze na sloučeniny používané k výrobě nebo zlepšení obalového materiálu. Složky sloužící k jiným účelům (prodloužení údržnosti) tento seznam neuvádí. Podle této legislativy dále platí, že celková migrace látek z obalového materiálu do potraviny nesmí překročit 60 mg/kg potraviny. Tento limit se však neslučuje s cílem aktivního balení. Přes zmíněné skutečnosti Evropská unie od r. 1999 financuje výzkum zaměřený na tuto oblast. Cílem je iniciovat novelizaci potravinářské legislativy týkající se materiálů přicházejících do styku s potravinami. Tím by se aktivní a inteligentní systémy dostaly do nových nařízení v oblasti balení potravin v Evropě. Jejich aplikace také představuje jednu z možností zajištění systému kritických bodů při realizaci systému výroby bezpečných potravin.
Eva Nápravníková,
Ústav hygieny a technologie masa VFU Brno
