بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته MAP , عمدتاً از طریق ممانعت ازفعالیت میکروارگانیسم ها و جلوگیری از واکنش های اکسیداسیون, سبب افزایش عمرماندگاری محصولات غذایی از جمله ماهی و فرآورده های دریایی می شوند

بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP)، عمدتاً از طریق ممانعت ازفعالیت میکروارگانیسم ها و جلوگیری از واکنش های اکسیداسیون، سبب افزایش عمرماندگاری محصولات غذایی از جمله ماهی و فرآورده های دریایی می شوند. نوع محصول، میزان چربی، میزان آلودگی میکروبی اولیه، نوع گازهای مصرفی در اتمسفر بسته، نسبت حجم محصول به حجم گازهای درون بسته و دمای نگهداری به عنوان عمده ترین عوامل موثر بر عمر نگهداری ماهی و فرآورده های شیلاتی بسته بندی شده در بسته های مذکور می باشند. در ایران بسته بندی ماهی و فرآورده های شیلاتی، هنوز با وضعیت مناسب فاصله دارد و غالباً محصولات شیلاتی تازه (غیرمنجمد) بدون هرگونه بسته بندی عرضه می شوند هدف از این مقاله که با بررسی و مرور تحقیقات انجام شده در جهان در مورد بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) برای نگهداری ماهی و محصولات شیلاتی تهیه شده، افزایش اطلاعات و آگاهی های دست اندرکاران صنعت ماهی و فرآورده های شیلاتی در مورد تکنولوژی های نوین بسته بندی است که می تواند در بهبود و توسهه بسته بندی مورد استفاده در این صنعت، در ایران مؤثر باشد.

در این مقاله، ابتدا وضعیت فساد پذیری بالای ماهی و غذاهای دریایی و تغییرات عمده در پروتئین ها، چربی ها و تغییرات حاصل از فعالیت های میکروبی در ضمن نگهداری و فساد بررسی می شود. در مرحله بعد اصول بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) و مزایا و نحوه تأثیر پارامترهای آن بر عمر ماندگاری و کیفیت محصولات غذایی تشریح می شود. سپس نمونه های مختلفی از کاربرد های بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) برای نگهداری ماهی و محصولات دریایی بیان شده و مورد تجزیه و تحلیل قرارمی گیرد. آنگاه محدودیت ها و کاستی ها و مشکلاتی که ممکن است با کاربرد سیستم مذکور بروز کند، مورد مطالعه قرار می گیرد. بعد از آن بیان می شود که چگونه می توان محدودیت ها و مشکلات مذکور را کاهش داده و یا برطرف نمود و بویژه در مورد نقش تکنولوژی های ترکیبی در این زمینه بحث می شود. همچنین ملاحظات ایمنی در استفاده از بسته بندی های مذکور برای ماهی و محصولات دریایی بررسی می شود. در نهایت این نتیجه گیری حاصل می شود که عمر ماندگاری ماهی و محصولات دریایی با کیفیت مناسب توسط بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) فزونی می یابد و می توان از مزایای آن در صنایع شیلات ایران نیز استفاده کرد. البته باید توجه داشت که استفاده از این تکنولوژی، هزینه ها و مشکلاتی را به همراه دارد، لذا کاربرد آن ترجیحاً برای ماهی و محصولات دریایی دارای کیفیت ممتاز قابل توجیه به نظر می رسد.

بسته بندی، حفاظت محصول در برابر عوامل مخرب و فاسد کننده مانند عوامل میکروبی، شیمیایی فیزیکی را به عهده داشته و عمر ماندگاری محصول را افزایش داده و موجب حفظ کیفیت آن می شود. همچنین بسته بندی در فروش محصول و جلب نظر مشتری و ایجاد ارتباط با مصرف کننده و سهولت انبارداری و حمل و نقل، توزیع و مصرف نقش دارد.

به دلیل فساد پذیری سریع ماهی و محصولات دریایی، اغلب تولید کنندگان برای نگهداری آنها به روش های اطمینان بخش تر مانند کنسرو سازی و انجماد روی می آورند. اما باید توجه داشت که عرصه محصولات دریایی تازه (غیر منجمد) و محصولاتی که حداقل فرایند را پشت سر گذاشته اند نیز بسیار مورد توجه مصرف کنندگان است. البته عرضه ماهی و محصولات دریایی به صورت تازه، با مشکل فساد پذیری سریع و عمر ماندگاری کوتاه آنها همراه است. لذا روش هایی که بتواند عمر ماندگاری این گونه محصولات را افزایش دهد، مورد توجه می باشد. در سال های اخیر کاربرد روش بسته بندی تحت اتسمفر تغییر یافته (MAP) برای نگهداری غذاها بسیار اهمیت یافته است. در این روش ترکیب گازهای درون بسته به گونه ای تغییر داده می شود که سبب افزایش عمر ماندگاری و بهبود کیفیت محصول گردد. لذا باید مواد مورد استفاده در بسته بندی به خوبی از خاصیت ممانعت کننده از عبور گازها برخوردار باشند.

تحقیقات نشان داده است که تکنولوژی بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) در کاهش دادن رشد و فعالیت میکروارگانیسم ها و فساد آنزیمی موثر است. عمر ماندگاری اغلب غذاها مانند ماهی و محصولات دریایی که به صورت سرد یا درون یخ در بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) نگهداری می شوند، افزایش می یابد. این تاثیر در مورد باکتری های فاسد کننده هوازی، به دلیل طولانی شدن فاز تاخیر در مراحل رشد آنها صورت می گیرد. عمر ماندگاری ماهی در بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته(MAP) در شرایط نگهداری سرد (غیر منجمد)، در مقایسه با ماهی نگهداری شده در اتمسفر معمولی در همان شرایط دمایی، حدود ۵/۱ تا ۲ برابر افزایش می یابد.

طول زمان نگهداری ماهی که به روش سرد نگهداری می شود، بویژه در اثر فعالیت میکروارگانیسم هایی مانند (Pseudomonas, Shewanella, Aeromonas) محدود می شود.

در تکنولوژی های نوین بسته بندی، روش بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته(MAP) به صورت ترکیبی با تکنولوژی های دیگر مانند بسته بندی های فعال و بسته بندی های هوشمند بکار می رود.

هدف از این مقاله که با استفاده و بررسی تحقیقات صورت گرفته در جهان در مورد کاربرد تکنولوژی بسته بندی های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) برای نگهداری ماهی و محصولات شیلاتی، تهیه شده، آن است که دست اندرکاران صنعت شیلات کشور با مزایا و محدودیت های این سیستم بیشتر آشنا شده و در بهبود و توسعه صنعت تولید و بسته بندی ماهی و محصولات شیلاتی در ایران مدنظر قرار گیرد.

● فساد پذیری ماهی و غذاهای دریایی

ماهی یکی از فساد پذیرترین مواد غذایی به حساب می اید و از گوشت نشخوار کنندگان سریع الفساد تر است. بالا بودن میزان آب، بالا بودن میزان اسید آمینه های آزاد ، کمتر بودن بافت های پیوندی ، داشتن مقدار بیشتر اسیدهای چرب غیر اشباع و فعالیت های آنزیمی بیشتر از جمله عوامل مؤثر در فساد سریع تر ماهی در مقایسه با سایر غذاهای گوشتی است. چنانچه بلافاصله پس از صید و مرگ ماهی و جانوران دریایی به صورت مناسبی نگهداری آنها صورت نگیرد، به دلیل تغییرات سریع بیوشیمایی و آنزیمی در ماهیچه های آنها و فعالیت های میکروبی به سرعت تجزیه و فساد در آنها گسترش می یابد.

تغییرات در پروتئین ها از تغییرات عمده در محصولات دریایی صید شده است. پس از صید ماهی، تجزیه ماهیچه ها توسط پروتئازهایی مانند کالپین ، کاتبسین آغاز می شود. در ماهی نگهداری شده درون یخ، تجزیه میوزین دارای زنجیره سنگین و بعد از آن تروپونین تی و الفا و بتا تروپومیوزین بیشتر از سایر پروتئین ها واقع شده و در نهایت، کاهش سفتی ماهیچه ها را سبب می شود. باکتری های (Pseudomonas ssp.) اصلی ترین میکروارگانیسم مؤثر در فساد و تجزیه پروتئین های غذا در شرایط نگهداری سرد (غیر منجمد) شناخته شده است. علی رغم آنکه کولاژن از بافت های پیوندی مقاوم به حساب می اید، اما در نگهداری طولانی مدت ماهی و محصولات شیلاتی در شرایط نگهداری سرد، با تغییراتی که در آنها صورت می گیرد، نرمی نامطلوب گوشت حادث می شود.

از دیگر تغییراتی که در محصولات دریایی ضمن نگهداری آنها واقع شده و کیفیت آنها را تحت تأثیر قرار می دهد، تغییر در چربی هاست. تجزیه آنزیمی لپیدها و اکسیداسیون لپیدها و واکنش بین لیپیدها و سایر ترکیبات مانند پروتئین ها، از جمله این تغییرات است. ماهیچه های ماهی حاوی مقدار زیادی چربی های زنجیره بلند دارای اسیدهای چرب دارای چند باند غیر اشباع بوده که ضمن فرایند و نگهداری در معرض اکسیداسیون هستند. حضور رنگیزه هم و یون های فلزی موجود، به تسریع اکسیداسیون در غذاهای دریایی کمک می کند. با پیشرفت اکسیداسیون چربی ها و شکستن هیدروپراکسیدها، ترکیبات کربنیل و الکلی با وزن ملکولی کم، حاصل می شوند که بر خصوصیات کیفی محصول مانند رنگ، بافت، مزه و بو تأثیر می گذارند. ترکیب شدن پروتئین ها با چربی های اکسید شده نیز سبب ایجاد رنگدانه های زرد رنگ می شود. آنزیم های لیپوکسیژنار و پراکسیداز موجب اکسیژنه شدن اسیدها چرب دارای چند باند غیراشباع شده و آنها را به هیدروپراکسید تبدیل می کنند. حضور اکسیژن، pH محصول، نور، دما، فعالیت آبی از عوامل مؤثر در اکسیداسیون چربی ها هستند.

تغییرات حاصل از فعالیت های میکروبی در ماهی و محصولات دریایی نیز جزء عوامل اصلی در فساد و غیر قابل مصرف انسانی کردن آنها هستند. ناحیه صید، عوامل محیطی، روش صید، روش نگهداری و حمل و نقل و بسته بندی و توزیع، فعالیت های میکروبی را تحت تأثیر قرار می دهند. تحقیقات مشخص کرده که در فساد ماهی که به صورت سرد نگهداری می شود، باکتری های مقاوم به سرمای گرام منفی (Pseudomonas ssp. Shewanella ssp) غلبه دارند (۱۲). وقتی از نوعی سیستم بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) استفاده می شود که در آن غلظت گاز CO۲ در اتمسفر بسته بالا برده می شود، گرچه از فعالیت میکروارگانیسم های هوازی ممانعت به عمل می اید، اما برخی از میکروارگانیسم ها مانند (Photobacterium phosphoreum) و باکتری های تولید کننده اسید لاکتیک احتمال فعالیت دارند.

به طور کلی فساد میکروبی محصولات دریایی در حد قابل ملاحظه ای توسط میکروارگانیسم های فساد کننده خاص (SSOs) مانند (Pseudomonas, Shewanella, Photobacterium) حادث می شود (۱۲). در اثر فساد ماهی و محصولات دریایی توسط میکروارگانیسم های مذکور، متابولیت هایی مانند بازهای فرار ، هیپوزانتین ، اسیدهای آلی و آمین بیوژنیک مانند هیستامین و دوپامین حاصل می شوند که برخی از آنها را می توان به عنوان مواد مؤثر بر شناساگرهای فساد در بسته بندی های هوشمند که قادر به تشخیص بروز فساد در محصولات هستند، در نظر گرفت. برای مثال ماده تری متیل آمین (TMA) از تأثیر آنزیم های داخلی مربوط به ماهی و همچنین تحت اثر فعالیت برخی از میکروارگانیسم های فاسد کننده حاصل می شود و می تواند به همراه بوی مربوط به ماهی در حال فساد، به عنوان ماده مؤثر بر شناساگرهای فساد باکتریایی، در تشخیص فساد ماهی در نظر گرفته شود.

● اصول بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP)

در این تکنولوژی، هوای درون بسته با گاز یا مخلوط گازی خاص جایگزین می شود، با این هدف که عمر ماندگاری محصول درون بسته افزایش یابد. البته پس از وارد کردن مخلوط گازی به درون بسته، کنترل های بعدی برای حفظ ترکیب گازها صورت نمی گیرد، لذا در طول زمان نگهداری، ترکیبات و نسبت گازها نسبت به آنچه در ابتدا تنظیم شده، تحت تأثیر عوامل مختلف تغییر می یابد. در حالی که در سیستم های بسته بندی تحت اتمسفر کنترل شده (CAP) در طول زمان نگهداری، به روش های مختلف سعی در کنترل و تنظیم مجدد ترکیب و نسبت گازهای درون بسته می شود.

گازهای CO۲ , O۲ , N۲ معمول ترین و عمده ترین گازهای مصرفی در بسته های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) هستند، گرچه استفاه از گازهای دیگری مانند کربن منواکسید، نیتروس اکسید ، سولفوردی اکسید، ارگون، زنون نیز برای بسته های محتوی انواع گوشت، میوه ها و سبزی ها مطرح شده است. در مخلوط گازهای مصرفی برای بسته های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) محتوی ماهی، نقش گاز CO۲ از اهمیت بالاتری برخوردار است. زیرا این گاز دارای خاصیت ضد میکروبی بوده و از فعالیت بسیاری از باکتری های فاسد کننده جلوگیری می کند. چنانچه غلظت گاز CO۲ درون بسته افزایش داده شود، تأثیر مذکور نیز بیشتر می شود. حلالیت CO۲ در آب و چربی زیاد است و این حلالیت با کاهش دما بیشتر می شود، لذا کارایی این گاز تحت تأثیر دمای پایین مورد استفاده برای نگهداری غذاها قرار می گیرد. حلالیت CO۲ در آب و چربی، سبب حل شدن مقداری از CO۲ موجود در اتمسفر در آب و چربی مواد غذایی می شود، این واکنش به دلیل ایجاد حالت اسیدی، موجب کاهش pH غذا بویژه در قسمت های سطحی آن می شود.

میزان CO۲ حل شده در غذا، به مقدار آب و چربی موجود درغذا و نیز به فشار و غلظت گاز CO۲ درون بسته وابستگی دارد. در برخی از تحقیقات بیان می شود که نقش ممانعت کننده CO۲از فعالیت میکروبی در سیستم های بسته بندی تحت اتمسفرتغییر یافته (MAP) را می توان با میزان حل شدن CO۲ در محصول، مشخص کرد. گذشته از کاهش pH، اثر نگهدارنده گاز CO۲، به جایگزینی این گاز بجای همه یا بخشی از گاز O۲ لازم برای متابولیسم های درون باکتری ها مربوط می شود، که در نهایت رشد آنها را کند می سازد. در غلظت ۲۵ درصد گاز CO۲ از رشد باکتری های (هوازی) به طور مشخصی جلوگیری می شود، همچنین درغلظت های بالاتر، در دمای ۱۵ درجه سانتی گراد به مدت ۴ روز رشدی از باکتری های مذکور مشاهده نمی شود. همان طور که بیان شد این تأثیر نه تنها به کاهش غلظت و فشار گاز O۲ بلکه به تأثیر گاز CO۲ در کاهش pH غذا نیز مرتبط است.

چگونگی اثر CO۲ در جلوگیری از رشد باکتری ها پیچیده است، اما به طور خلاصه می توان به موارد زیر اشاره کرد.

– تغییر در عملکرد دیواره سلولی بویژه تأثیر بر دریافت و جذب مواد مغذی از طریق دیواره سلولی

– تأثیر مستقیم بر فعالیت آنزیم های میکروبی با کاهش سرعت واکنش های آنزیمی.

– تغییر pH درون سلول از طریق تأثیر بر نفوذ پذیری دیواره سلول باکتریایی.

– بروز تغییرات مستقیم در خواص فیزیکو شیمیایی پروتئین های سلول باکتریایی.

احتمالاً تلفیق همه موارد فوق می تواند اثر ضد باکتریایی گاز CO۲ را تشدید کند. نسبت حجم گازهای درون بسته به حجم محصول موجود در بسته غالباً در حد ۲ به ۱ یا ۳ به ۱ در نظر گرفته می شود. دلیل بالا بودن میزان گاز آن است که چنانچه بخشی از گاز CO۲ موجود در فضای بسته در آب و چربی محصول حل شود، بروز پدیده نامطلوب چرکیدگی بسته در حد کمتری باشد. اگر مقدار زیادی از گاز CO۲ موجود در فضای بسته در آب و چربی محصول حل شود، گذشته از پدیده مذکور، ظرفیت نگهداری آب محصول نیز به دلیل نزول pH، کاهش می یابد، این مساله همچنین تراوش آب از محصول منجمد را به هنگام رفع انجماد، افزایش می دهد. قابل ذکر است که هر سه پدیده فوق، نامطلوب هستند.

تحقیقات نشان داده است که اگر فیله های ماهی را قبل از بسته بندی و انجماد مدتی درون محلول نمک طعام قرار دهیم و سپس عملیات انجماد و بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) را بر روی آن ها انجام دهیم، تراوش آب و مواد محلول از محصول، به هنگام رفع انجماد در حد معنی داری کاهش می یابد.

قابل ذکر است که اگر برای نگهداری محصول، به همراه سیستم بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) از دمای پایین نیز استفاده نشود، مزایای سیستم مذکور از دست می رود. دمای بالای نگهداری، سبب کاهش حلالیت گاز CO۲ در محصول شده و اثر ضد میکروبی آن را کاهش می دهد، از طرف دیگر، دمای بالای نگهداری موجب رشد بیشتر میکروب ها و افزایش فعالیت های آنزیمی می گردد.

گاز N۲ گازی بی اثر و بدون مزه است که در سیستم های بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) بکار می رود. این گاز بر خلاف گاز CO۲ مشکل حل شدن در آب و چربی محصول را ندارد. گاز N۲ در بسته های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) غالباً جایگزین O۲ درون بسته می شود تا از آثار مضر آن از جمله اکسیداسیون چربی ها و رشد میکروب هوازی ممانعت بعمل آورد. در واقع این شکل بسته بندی به جای بسته بندی تحت خلأ مطرح می شود. در بسته بندی های تحت خلأ به دلیل چسبیدن پوشش بسته بندی به سطح محصول، ظاهر مناسبی مشاهده نمی شود، اما حضور گاز بی اثر N۲ در فضای بسته این مشکل را ندارد.

در بسته های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) معمولا برخلاف بسته بندی های تحت خلأ، حداقلی از گاز O۲ در مخلوط گازی موجود در فضای بسته، بکار می رود. این کار با هدف ممانعت از رشد باکتری بی هوازی و بسیار خطرناک (C. botulimum) صورت می گیرد که در حضور اکسیژن قادر به فعالیت نیست. گرچه تحقیقات نشان داده که در حضور حداقلی گاز O۲ نیز امکان بروز واکنش های اکسیداسیونی وجود دارد، اما به هر حال با توجه به خطر میکروارگانیسم مذکور، برای برخی از محصولات از گاز O۲ استفاده می شود.

حضور اکسیژن با غلظت بالا درون بسته ها برای ایجاد و حفظ رنگ قرمز مطلوب در گوشت قرمز (دام) و گوشت ماهی های قرمز (مانند ماهی تن) که به صورت تازه (غیر منجمد) نگهداری می شود، توصیه می گردد. حضور اکسیژن در بسته های تحت اتمسفر تغییر یافته (MAP) که برای نگهداری ماهی تازه (غیر منجمد) بکار می رود، از احیاء تری متیل آمین اکسید (TMAO) به تری متیل آمین (TMA) نیز جلوگیری می کند.