Balení potravin v modifikované atmosféře (MA) patří v současnosti k běžně používaným postupům chránícím skladované potraviny před nežádoucími oxidoredukčními reakcemi, ale i změnami vlhkosti a mikrobiologickými procesy. I když úprava atmosféry sama o sobě nemůže významněji prodloužit skladovatelnost neúdržných potravin, je-li aplikována jako doplněk dalších 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.

Vakuum nebo ochranná atmosféra
Při skladování balených opracovaných potravin není s ohledem na absenci metabolických přeměn nebo jejich maximálně možné omezení 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 odstranění vzduchu z obalu a jeho nahrazení směsí plynů o složení odlišném od složení vzduchu, většinou s nízkým obsahem kyslíku a zvýšenou hladinou dusíku, resp. oxidu uhličitého.

Dusík versus oxid uhličitý
S výjimkou balení čerstvého masa jsou MA používané pro balení opracovaných výrobků tvořeny směsmi plynů, v nichž převažují dusík a oxid uhličitý. Přitom působení obou plynů není stejné. Zatímco dusík je inertní plyn pouze vyplňující prostor namísto oxidačně účinného kyslíku, je působení oxidu uhličitého složitější. Kromě náhrady kyslíku jako oxidačního činidla 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 (masné výrobky, lahůdky, sýry atd.) jsou charakteristické spíše směsi plynů s oxidem uhličitým, neboť MA má zpomalovat činnost na povrchu potraviny přítomných mikrobů. 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 % (tabulka I). Pro balení čerstvého masa jsou v současnosti typické atmosféry s vysokým obsahem kyslíku (70 – 80 %) zajišťující jasně červenou barvu baleného produktu.

Tabulka I: Složení atmosféry a teploty skladování pro vybrané typy potravin balených v modifikované atmosféře

 
Zdroj: databáze VŠCHT

Aplikační problémy
Balení v MA souvisí s některými obecnými problémy, z nichž následující jsou nejčastější:
o Při vakuovém balení je třeba zohlednit strukturu balené potraviny, která může být vyšším vakuem poškozena (například při balení měkkých rybích filet, měkkých sýrů, křehkých extrudovaných potravin atd.). V takových případech je nezbytné použít menší úroveň vakua, popř. se jeho použití zcela vyhnout.
o 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.
o 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 prvního 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.
o Použití 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 na zpomalení růstu bakterií rodu Brochotrix, jejichž přítomnost je limitujícím faktorem použití balení červeného masa v MA s vysokým obsahem O2.
o N2 je dobře rozpustný v tucích. Tomu se přičítá výskyt malých bublinek při vakuovém balení tučných potravin. Uvedený jev podstatněji neovlivňuje účinek MA.

Propustnost pro plyny a vlhkost
Balení v MA často využívá i tzv. aktivních systémů balení, zejména absorbérů kyslíku, antikondenzační úpravy fólií, indikátorů teploty, složení MA atd. Z uvedeného je zřejmé, že u opracovaných potravin lze nároky na obaly charakterizovat s ohledem na způsob konzervace a dobu skladování především přiměřeně nízkou propustností pro permanentní plyny. Přitom je užitečné rozlišit dva extrémní případy, mezi nimiž je v praxi pochopitelně plynulý přechod:
o prvním jsou obalové materiály určené pro balení oxylabilních potravin s velmi dlouhou skladovatelností, tj. zhruba nad šest měsíců (např. pasterované či sterilované potraviny, sušené potraviny atd.);
o 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 pro první skupinu výrobků musí vykazovat bariérové vlastnosti blízké konzervovým sklenicím a plechovkám. Měkké obaly pro tyto účely jsou tvořeny vrstvenými fóliemi, které by velmi zhruba měly vykazovat propustnost pro kyslík menší než 1 – 5 ml.d-1.m-2.0,1MPa-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), polymerní fólií s hliníkovou metalízou, polymerní fólií s nánosem oxidů křemíku SiOx či uhlíku, polyvinylidenchloridem (PVdC) nebo etylenvinylalkoholovým 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 charakteriz
ovat 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, polyesterů (PET) či obalových fólií na bázi kopolymeru PVC-PVdC.
Druhým parametrem, který musí vhodný obal splňovat, je dostatečně nízká propustnost pro vlhkost. Ta je obvykle dostatečně zajišťována vrstvou polyolefinu (LDPE, popř. PP) na vnitřním povrchu obalového materiálu umožňující i tepelnou svařovatelnost obalového materiálu. Na obrázku 1 jsou znázorněny propustnosti pro vlhkost a kyslík některých typů polymerů.

Obrázek 1: Bariérové vlastnosti základních typů polymerů

Zdroj: databáze VŠCHT

Hledá se optimální materiál
Propustnost obalového materiálu má tedy klíčový význam při volbě obalu pro daný potravinářský produkt, který má být balen v modifikované atmosféře. Výše zmíněné typy obalových materiálů je třeba chápat jako krajní případy, mezi kterými je pozvolný přechod. Je přitom významné, že každé snížení propustnosti obalového materiálu má značný dopad na zvýšení jeho ceny.
Základní snahou výrobců potravin je tak optimalizace volby obalového materiálu, jehož propustnost ještě musí zajistit stabilitu produktu z hlediska oxidačních či mikrobiologických změn bez zbytečné rezervy, tj. předimenzování, bariérových schopností, která neefektivně navyšuje cenu obalu. Tato volba představuje v současnosti hlavní problém při hledání obalového materiálu pro potravinu uvažovanou pro balení v MA. Její řešení doposud prakticky výhradně spočívá na empirii a vývoji založeném na skladovacích testech. Důvodem je nedostatek objektivních údajů o vztazích mezi propustností obalu a skladovatelností základních typů potravin v závislosti na jejich složení v odborné literatuře.
Zatím nejpoužívanějším kritériem uváděným pro orientační posouzení vhodnosti obalu pro daný typ potraviny je doba její skladovatelnosti, podle níž lze velmi hrubě odhadnout propustnost obalu pro kyslík. Zkušenosti autorů jsou shrnuty v tabulce II.

Tabulka II: Obalové fólie a možnosti jejich aplikace při balení potravin v MA

Zdroj: databáze VŠCHT

MA vyžaduje důkladnou kontrolu
Z uvedeného vyplývá, že úprava atmosféry v obalu má v každém případě pouze pomocnou úlohu a stabilita potraviny je vždy závislá na mnoha dalších faktorech. Není proto ani zdaleka samozřejmé, že úprava atmosféry v obalu sama o sobě zlepší kvalitu produktu a prodlouží jeho skladovatelnost. Opak může být pravdou. Proto by balení v MA mělo být využíváno pouze výrobci, kteří mají dokonalou kontrolu nad chemickým složením a mikrobiální kontaminací výrobku.

Jaroslav Dobiáš,
VŠCHT Praha

Box: Typy potravin balených v MA
Z hlediska působení MA na balené produkty lze potraviny takto balené rozdělit do dvou základních skupin. Do první patří produkty, v nichž pletiva či tkáně byly 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.