ی خوراکی
بشر مدتهای طولانی است که پوششهای خوراکی را برای افزایش زمان ماندگاری فرآوردههای غذایی تازه و محافظت از اثرات نامطلوب محیطی استفاده میکند (ایده اولیه استفاده از پوششهای خوراکی از پوششهای طبیعی که روی سطح میوه ها قرار دارد گرفتهشدهاست). در قرن 12 و13 میلادی در چین جهت کاهش از دست دادن رطوبت، پرتقال ولیمو را در واکس فرو میبردند گرچه این پوششها بطور قابل ملاحظهای در کاهش آب موثر بودند اما به همان میزان به دلیل مهار نسبتاً بالای تبادلات گازهای تنفسی باعث تخمیر میشدند. پوشاندن غذا با چربی که به لاردینگ موسوم است در قرن 16 در انگلستان استفاده میشد، نشان دادهشدهاست که این روش کاهش رطوبت محصول را کند میکند. در سال 1800 میلادی جهت به تاخیر انداختن پلاسیدگی میوهها و سبزیجات آنها را با موم پوشش میدادند. این پوششها سرعت اتلاف آب را به میزان زیادی کاهشداده و از تبادل گاز تنفسی نیز ممانعت میکردند. موریس و پارکر اولین بار در سال 1895 و هاوارد و هارمونی درسال 1869 از فیلمهای خوراکی در بستهبندی مواد غذایی استفاده کردند، آنها از فیلمهای ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده نمودند. از سال 1930 استفاده از مومهای پارافینه مذاب برای پوشش دادن مرکبات متداول شد.در اواخر دهه 1950 امولسیونهای روغن در آب موم کارنوبا جهت پوشش دادن میوهها و سبزیها بکار رفت. امروزه پوششهای خوراکی در کاربردهای مختلفی از جمله پوششهایی برای سوسیسها، پوششهای شکلاتی برای دانهها و میوهها و پوششهای واکسی برای میوهها و سبزیها استفاده میشود. در حال حاضر تحقیقات گسترده‌ای برای استفاده از فیلمها و پوششهای خوراکی در صنایع غذایی و دارویی صورت میگیرد که موجب بهبود کیفیت و افزایش کاربردهای آنها شده و (Robertson, 2006; Jiancia & Hongda, 2000; Fishman, 1997; Pearson et al., 1985).
2-3-2- مواد به کار رفته در پوششها و فیلمهای خوراکی
موادی که اغلب در پوششها و فیلمهای خوراکی بکار میروند، پلی ساکاریدها، پروتئینها و چربیها هستند که در ادامه با توضیح بیشتر آوردهشدهاند.
2-3-2-1- پوششها و فیلمهای بر پایه پلیساکارید
پلیساکاریدها هم بصورت پوشش و هم فیلم کاربرد دارند.. البته از آنجا که پلی‌ساکاریدها آبدوست هستند کمترین خواص ممانعتکنندگی را در برابر رطوبت دارا میباشند و نمی‌توانند سد فیزیکی مناسبی برای رطوبت باشند. برخی از انواع پلیساکاریدها تراوایی محدودی نسبت به اکسیژن دارند. خاصیت حفظ اکسیژن، به دلیل شبکه فشرده و پیوندهای هیدروژنی این مواد و نیز قابلیت انحلال اندک آنها می‌باشد. به دلیل اینکه اغلب رابطه معکوسی بین بخار آب و نفوذ اکسیژن دیده میشود فیلمهای پلی ساکاریدی ممکن است حفاظت موثری در برابر اکسیداسیون چربیها و یا سایر ترکیبات غذایی فراهم کنند (Guibert & Biquet,1996). پوششهای پلی ساکاریدی میتوانند از منابع مختلف، از جلبکهای دریایی تا بافتهای پیوندهای سخت پوستان، تهیه گردند. از جمله چنین پوششها و فیلمهایی انواع تهیه شده از کیتوزان، سلولز، آلژینات، پکتین، کاراگینان، نشاسته و هیدرولیزهای نشاسته را می توان نام برد (Krochta & Fennema,1989; Guilbert, 1986).
2-3-2-2- پوششها و فیلمهای بر پایه کیتوزان
کیتوزان یکی از فراوانترین بیوپلیمرهای طبیعی است که بطور گسترده برای کاربردهایی از قبیل تصفیه فاضلاب، لوازم آرایشی، کاغذ و نساجی، صنایع دارویی، صنایع کشاورزی و زیستشناسی مورد مطالعه قرارگرفتهاست. کیتوزان پلی ساکاریدی است که از استیلهکردن کیتین، ماده ای که از اسکلت خارجی سخت پوشان استخراج میشود، تهیه میگردد. ثابت شدهاست که کیتوزان یک ماده غیرسمی، تجزیهپذیر ودارای خواص ضدمیکروبی میباشد. اثر ضدمیکروبی کیتوزان ناشی از گروههای آمینی با بار مثبت است. این گروهها با غشاء سلولی میکروارگانیسمها که دارای بار منفی است واکنش میدهند. این واکنش منجر به نشت اجزای پروتئینی و سایر اجزاء درون سلولی میکروارگانیسمها میگردد (حسینی و همکاران، 1387).
2-3-2-3- پوششها و فیلمهای بر پایه سلولز
سلولز از فراوانترین و ارزانترین منابع گیاهی تجدیدپذیراست که قابلیت بازیافت داردو به وسیله میکروارگانیسمها تجزیه و به عناصر کربن، هیدروژن و اکسیژن تبدیل میشود. سلولز به علت شکل ساختمانیاش در آب قابل حل نمی‌باشد.برای متورم نمودن ساختمان سلولز در آب از قلیا استفاده میشود سپس با اسید کلرواستیک،کلرومتیل یا اکسید پروپیلن ترکیب شده کربوکسی متیل سلولز، متیل سلولز و هیدروکسی پروپیل سلولز حاصل میگردد که برای تولید فیلم مناسب هستند. در این میان پلیمرهای هیدروکسی پروپیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز وهیدروکسی پروپیل متیل سلولز که در حقیقت رزین های ترمو پلاستیک هستند در حالت مذاب قالبگیری و جهت تولید فیلم استفاده میشوند این پوششها خوراکی هستند، انعطاف پذیرند، شفافاند و در برابر چربیها و روغنها مقاوماند، تنها نقطه ضعف آنها حساسیت به آب است (ایران منش، 1387).
فیلمهای سلولزی مانع خوبی در برابر اکسیژن و ترکیبات معطر هستند و مقاومت آنها در برابر بخار آب با افزودن چربیها افزایش مییابد. هم چنین با افزودن چربی به فیلمهای سلولزی میتوان قابلیت نفوذ آنها به گازهای اکسیژن و دیاکسید کربن را کاهش داد. (دارائی و همکاران، 1388).
2-3-2-4- پوششها و فیلمهای بر پایه آلژینات
آلژینات پلیساکاریدی است که از جلبکهای قهوه ای استخراج میشود. این ترکیب، نمک اسید آلژینیک است که خود آن پلیمری از واحدهای D-? مانورونیک اسید وL-? گلورونیک اسید می‌باشند. فیلمهای آبدوست آلژینات، عایق ضعیف رطوبت هستند اما استفاده از یونهایی نظیر کلسیم یا سدیم در فرمول فیلم نفوذپذیری به بخار آب این فیلم ها را کاهش داده و آنها را در آب نامحلول میسازد (برنجی اردستانی و همکاران، 1387).
یونهای کلسیم موثرترین عامل تشکیل ژل هستند، اثر یوهای کلسیم از طریق واکنشهای متقابل یونی پس از تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین زنجیره است و باعث میشوند زنجیرهای آلژینات به طرف هم کشیده شوند (Kester &Fennema, 1989).
2-3-2-5- پوششها و فیلمهای بر پایه پکتین
پکتین پلیساکاریدی ساختمانی است و از پلیمرهای اسید گالاکتورونیک نوع D با درجات مختلف از متیل استر تشکیل شدهاست. استرزدایی پکتین، پکتین با متوکسیل کم تولید مینماید که در محیط آبی حل می‌شود و در حضور یون کلسیم، ژل تشکیل میدهد. از آنجایی که قابلیت نفوذ بخار آب در این فیلمها در25 درجهسانتیگراد و رطوبت نسبی 50 درصد نسبتاً زیاد است، استفاده از پوشش محافظ لیپیدی میتواند سبب افزایش کارآیی این فیلمها گردد (Kester & Fennema,1989; Guilbert, 1986).
2-3-2-6- پوششها و فیلمهای بر پایه کاراگینان
عصاره جلبک قرمز است و گروهی از پلی ساکاریدهای سولفاته را شامل میشود. به محض سرد کردن محلول آبی گرم پلیمر، ژل تشکیل میشود. تشکیل ژل احتمالاً به علت تبدیل ساختمان مارپیچ مضاعف به شبکه پلیمری سه بعدی است. پوشش ژل کاراگینان سبب به تاخیر انداختن کاهش رطوبت غذا میگردد (Kester & Fennema, 1989; Guilbert, 1986).
2-3-2-7- پوششها و فیلمهای بر پایه نشاسته
نشاسته نوعی پلیساکارید است که در شرایط عادی در آب نامحلول است اما در آب داغ دانه های تشکیلدهنده آن تا 15 برابر وزن خود آب جذب کرده، متورم شده و سرانجام پاره یا متلاشی میشود. در این فرآیند تودهای با ویسکوزیته بالا تولید میشود که آن را خمیر نشاسته و این پدیده را ژلاتینهشدن نشاسته می‌نامند. نشاسته از ترکیب گلوکز با خارج شدن مولکول آب حاصل میگردد و در واقع نوعی ماکرومولکول است که طی مراحل رشد گیاه گندم بصورت ذرات ریز یا گرانول در دانه ذخیره میشود و ممکن است تا حدود 65 درصد وزن آن را تشکیل دهد. گرانولها از لحاظ شکل ممکن است به صورت های کروی یا بیضی باشند که با میکروسکوپ قابل بررسی هستند. گرانولهای نشاسته از دو قسمت آمیلوز که خطی است، 23 تا 27 درصد وزن نشاسته را تشکیل میدهد و مرکب از حدود 5000 واحد گلوکز است و آمیلوپکتین که بصورت زنجیر انشعابی به میزان حدود 73 تا 77 درصد وزن نشاسته را تشکیل میدهد و مرکب از حدود یک میلیون واحد گلوکز است تشکیل شده، آمیلوز به صورت خالص به مقدار کم در آب داغ حل میشود و اگر محلول را در جای آرام قرار دهیم دوباره رسوب میکند، برعکس آمیلوپکتین در آب داغ به آسانی حل میشود و اگر محلول را در جای آرام قرار دهیم به صورت ژل درنیامده و رسوب نمی‌کند (پایان، 1380). نسب