بسته بندی های نوین، راه حلی مناسب برای کاهش ضایعات نان

لادن لیاقتی ، کارشناس ارشد مهندسی علوم و صنایع غذایی

بیاتی و آلودگی کپکی از جمله مسایلی است که ماندگاری و قابلیت پذیرش نان را توسط مصرف کننده کاهش می­دهد. فرآیند بیاتی شامل تغییراتی در مغز نان می شود که پیش از تغییرات ناشی از فعالیت ارگانیسم­های عامل فساد رخ می­دهد. به طورکلی بیاتی به صورت چرمی شدن پوسته نان، سفت شدن مغز نان، کاهش رطوبت و طعم و کاهش تازگی در محصول مشخص می­شود.

با وجود مطالعات گسترده در اين زمينه، مکانیسم­های فیزیکی، شیمیایی و فیزیکوشیمیایی که در این پدیده دخالت دارند به درستی شناخته نشده است و حتی در کشورهای پیشرفته صنعتی، بیات شدن نان موجب خسارت زیادی به تولیدکنندگان و مصرف­کنندگان می­شود. در اوایل علت بیات شدن نان را از دست دادن آب آن می­دانستند و البته ثابت شده که مقدار آب آزاد در نان بیات شده کمتر است.  اما بعدها به اثبات رسید که حتی در صورت نگهداری در شرایط مرطوب هم نان بیات می­شود. پاره­ای دیگر از متخصصان بیات شدن نان را نوعی تغییر سیستم کلوئیدی، مانند آنچه که در اثر مرور زمان در ژل­ها ایجاد شده و موجب تبدیل آنها به حالت جامد می­شود و یا موجب دوفاز شدن سیستم های کلوئیدی مایع می­گردد، دانسته­اند. پدیده بیات شدن مغز نان ظرف مدت 20تا 36 ساعت تکمیل می­شود و با تغییرات طعم، بافت، رنگ و خشک شدن نان همراه است. در دنیا، ضرر سالانه  ضایعات نان بیش از 2/1 میلیارد دلار است. آمار جدید از محصولات یکساله نان در آمریکا نشان می­دهد که تقریبا 9 میلیارد کیلوگرم نان در طول سال تولید  که 3درصداز این میزان نان بیات می­شود. درکشور ما ضایعات نان در اثر بیات شدن در سطح خانواده­ها بسیار زیاد است به شکلی که میزان آن تا حدود 25-20 درصدبرآورد می­شود. تأمين نان مورد نياز جمعيت هفتاد ميليون نفري كشور، حجم وسيعي از فعاليت بخش­هاي كشاورزي، صنعت، حمل و نقل، ذخيره سازي و توزيع را در برمي­گيرد كه بر مبناي حداقل قيمت­هاي بين المللي، معادل شش ميليارد دلار ارزش دارد . مطالعات بررسي الگوي مصرف مواد غذايي در استان­هاي مختلف كشورنشان مي دهد كه عمده­ترين گروه غذايي در تامين انرژي و پروتئين دريافتي مردم، نان است كه 40درصد انرژي دريافتي روزانه را تأمين مي­كند .از آنجایی که نان غذای اصلی در کشور است،  بايد با به كارگيري روش­هاي نوين، فناوری توليد و مصرف نان را تغيير داده و از صورت فعلي خارج و روند كامل تري را جايگزين كرد. فساد میکروبی نیز عامل مهم دیگری در نگهداری نان است و معمولاً به وسيله كپك­ها یا باكتري­ها ايجاد مي­شود. اين ميكروارگانيسم­ها ­می­توانند سبب تغيير رنگ و بو و طعم و تولید سموم خطرناكي شوند كه باعث مسموميت­هاي خفيف، شديد و حتي مرگ ­شوند. به منظور جلوگیری از بیاتی و آلودگی میکروبی نان، می­توان از راه­های مختلفی نظیر بهبود کیفیت پخت، نگهداری نان در دمای معین(کمتر از 20- یا بالاتر از دمای60 درجه سانتی گراد)، استفاده از ترکیب های شیمیایی و بسته بندی آن استفاده نمود. بسته­بندي يكي از روش های موثري است كه با کمک آن در سطح های مختلف بسته­بندي حجيم، بسته بندي جزیي و در سطح مصرف كننده، در محل توليد و در محل فرآوري، می توان ميزان ضايعات مواد غذايي را به حداقل رساند. یکی از موادی که برای بسته بندی نان مناسب است، نانوکامپوزیت ها یا فیلم­های نانویی هستند که  مي توانند خواص مقاومت در مقابل گرما و مقاومت مكانيكي را بهبود بخشند. این فیلم­ها با خواص نفوذپذيري كمتر اكسيژن و بخار آب به دليل وجود ذرات رس نسبت به فيلم­هاي معمولي، در نگهداري از نان بسته بندي شده، افزايش ماندگاري نان و جلوگيري از بيات شدن آن نقش قابل توجهي دارند. به كار بردن ذرات نانورس با لايه­هاي نازك نانومتري كه ساختاري صفحه مانند دارند، نفوذ مولكول­ها از میان توده نانوكامپوزيت را با مشكل مواجه می­کندو سبب افزايش مسير نفوذ كننده از میان پليمر و در نتيجه باعث كاهش عبور از آن مي­شود.

 از جمله این فیلم­های نانویی می توان به نانوکامپوزیت پلی­لاکتیک اسید/رس اشاره نمود. فیلم­های پلی­لاکتیک اسید خالص خصوصیاتی همچون ترموپلاستیک و زیست تخریب پذیر بودن و به دست آمدن از منابع گیاهی را دارند اما درکنار خصوصیات مناسب، این فیلم­ها دارای محدودیت هایی مانند میزان دوام و سختی کم هستند.یکی از راهکارهای مهم برای دستیابی به خصوصیات شیمیایی، مکانیکی و زیستی بهتر این فیلم­ها، به کاربردن ترکیبات نانو در ساختار آنها است تا با ایجاد تغییرات شیمیایی و اصلاحات فیزیکی از جمله نفوذپذیری مناسب تر، افزایش شفافیت و بهبود میزان کشش، به توان به خصوصیات مطلوب تری دست یافت . ذرات نانورس به دلیل دارا بودن  ناحیه سطحی و  نسبت پذیرش بالاتر، چسبندگی بهتر ، میزان استفاده کمتر و  نیز سازگاری  بالایی که با پلی لاکتیک اسید دارند، بسیار حایز اهمیت هستند.

از این رو سعی بر آن شد که نانوکامپوزیت پلی­لاکتیک اسید-رس که دارای غلظت­های مختلف رس است، تولید و از آن برای بسته­بندی نان و اندازه­گیری ویژگی­های شیمیایی، بافتی و میکروبی آن در دما و رطوبت نسبی اتاق به مدت10روز استفاده شود. نتایج، اثر قابل ملاحظه­ای در افزایش رطوبت و کاهش پارامترهای بافت سنجی نمونه نان­ها به دلیل خاصیت نفوذپذیری کمتر نانورس به رطوبت و اکسیژن داشتند و نمونه­ها نرمی و تازگی بیشتری در مقایسه با شاهد را دارا بودند. همچنین پوشش منجر به کاهش میزان آلودگی میکروبی و کپکی نمونه­ها شد، اما به علت خاصیت حفظ رطوبت بسته بندی، از رشد کامل کپک در طی ماندگاری جلوگیری به عمل نیامد. بنابراین امید است که در آینده با به کارگیری چنین موادی برای بسته بندی، نیاز به استفاده از پلیمرهای مشتق شده از نفت را کاهش داده و به توان تحولی در زمینه صنعت بسته بندی نان ایجاد نمود و بدین روش میزان ضایعات و هزینه های مربوط به تولید نان را کاهش و به حفظ این سرمایه ملی کمک نمود.

منابع: 

[1]Cauvian,S.P. BREAD making .WoodHead publishing ;England ,pp:562-570, 1460-1479,(2003).

[2]Payan.R.,Introduction to Technology of Cereal Production. Ayiezh Publications,3rd Edition,pp:40-42, (2005).

[3] Azizi M.H. Investigation of effect of additive materials for flour and bread improvement. Collection of abstract papers of first bread and bread production machinery congress. Nation cereal organization. page 7, (2003) 

[4]Mehrae.Analyze on country bread and flour command. Control and Surveillance Organization. page 35, (2000).

[5] Kimiagar.M.,Bread: technical, foods, economic and social problems. Collection papers of Specialty congress. Nutrition research institute and food engineering Preface. page1, (1996). 

[6]Karim,G. Microbial tests of food materials. Tehran University Publication,pp;12-14 (1996) 

[7] Gray ,J.A. & Bemiller ,J .N., Bread Staling .Molecular basis and control .comprehensive Review in food science and food safety, No. 2, pp :1-21, (2003).

[8]Afshari,H,Minaee,S.,Nano technology and agricultural losses. Proceeding of Tertiary national congress of agricultural production losses. Tarbiat Modares University (2007).

[9] Sattari Najaf Abadi M, Minaee S, Azizi MH, Afshari H,. Effect of application of nano films maked in country on bread staling with shear test method. Proceeding of the Fifth student congress of nano technology, (2009) 

[10]Auras R, Harte B, Selke S, Hernandez R.,Mechanical, physical, and   barrier properties of poly(lactide) films. J Plastic Film Sheeting , No.19,pp:123–35, .(2003)

[11]Henriette M.C. de Azeredo.,Nanocomposites for food packaging applications, Food Research International , No.42 , pp:1240 –1253,(2009).   

12] Iranian National Standards No.2338. Specifications and test methods for volume and semi volume breads .Institute of Standards and Industrial Research of Iran,(1998). 

[13]Iranian National Standards No. 2705. Determination of moisture content Cereals and Cereal Products. Institute of Standards and Industrial Research of Iran, (1995).

[14]AOAC.Bacteriological Analytical Manual, 6th ed Washington: Association of Official Analytical Chemists, (1984).

[15]Choudalakis,G, A.D. Gotsis.Permeability of polymer/clay nanocomposites: A review, European Polymer Journal, No.45,pp:967 –984, (2009).

[16]Agarwal M, Koelling KW, Chalmers JJ.,Characterization of the degradation of poly-lactic acid in a well-controlled composting system. Biotechnol Progr, No. 14, pp:517–526, (1998).