Gıda ambalajları: tüketiciye dost yaklaşımlar

“Gıdaların üretim proseslerinin her aşamasında iyileştirici bir takım çalışmalar yapılmakla birlikte, üretimden sonra gıda ile direkt temasta bulunan ambalajlar konusunda da yeni teknolojiler üzerinde çalışılmakta olduğu görülmektedir.”

Doç. Dr. Gökhan KAVAS1 Öğr.Gör.Dr. Nazan KAVAS2 1 Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Süt Teknolojisi Bölümü 2 Ege Üniversitesi Ege Meslek Yüksekokulu ,Süt ve Ürünleri Tekn. Günümüzde artan nüfusu besleyecek gıda çözümleri arayan bilim insanları, sahip olduğumuz gıda maddelerini dış etkilerden koruyacak, daha uzun süre taze tutacak, yapısında değişikliğe neden olmayacak, içindeki gıda bozuksa bunu tüketiciye bildirecek gıda ambalajları üzerindeki çalışmaktadırlar. Geleneksel olarak gıda ile temas eden malzemeler, plastikler ağırlıkta olmak üzere selüloz, kâğıt, karton, cam, seramik, kauçuk, silikon, metal ve ahşap gibi maddelerden üretilmektedir. Gıda maddesi koruma amaçlı ambalajlandıktan sonra, gıdanın yapısına, temas süresine, temas sıcaklığına ve ambalajın yapısında bulunan ve içeriğinde kullanılan maddelerin miktarına bağlı olarak ambalajın özellikleri değişerek gıda maddesinin bileşimine zarar verebilmekte, hatta ambalaj koruyucu işlevini yitirerek gıdanın tüketici için zararlı hale gelmesine neden olabilmektedir. İşte bu amaçlarla, gıda maddesinin bozulması ve tüketici sağlığı için bir tehdit unsuru olmasını giderebilmek ve tüketici sağlığını koruyabilmek için günümüzde yeni ambalaj sistemleri geliştirilmiştir. Günümüzde ambalaj teriminin genel olarak; ambalajın içindeki atmosferi kontrol ederek gıdanın raf ömrünü uzatabilen aktif ambalajlar, nanoteknolojik yöntemler kullanılarak elde edilen nanoambalajlar ve gıdanın kalitesini takip edebilen ve tüketiciye bildiren akıllı=dost ambalajlar olarak 3 genel başlıkta toplandığı görülmektedir (Canan Doğan, 2009; Marsc-Bugusu, 2007; Robertson, 2006). A) Aktif Ambalajlar: Aktif ambalajlama, gıdanın bozulma reaksiyonları hızının azaltılması, gıdanın raf ömrünün uzatılması için ambalaj içindeki ortamın değiştirilmesi ya da ürünü dış etkilerden korumada kullanılan ambalaj malzemesine emici-tutucu veya salıcı-yayıcı sistemlerle yeni özelliklerin kazandırılması olarak tanımlanmaktadır. Bunun neticesinde bozunma reaksiyonları azalmakta ve gıdanın raf ömrü uzatılabilmektedir. Çizelge 1'de bazı aktif ambalaj sistem ve uygulama alanları görülmektedir (Brody 2001; Eştürk ve Ayhan, 2006). Çizelge 1. Bazı aktif ambalaj sistemleri ve uygulama alanları (Vardin ve Gamlı, 2006; Rastuccia et.al. 2010 ). Aktif ambalaj sistemleri Gıda uygulamaları O2 yakalayıcılar Ekmek, kek, pizza, peynir, kür edilmiş et ve balık, kuru gıdalar, kahve CO2 yakalayıcılar Kahve, taze balık ve et, yağlı tohumlar (fıstık) Etilen yakalayıcılar Meyve ve sebzeler ve tahıl ürünleri Etanol yayıcılar Pizza, kek, ekmek, bisküvi, balık Nem tutucular Balık, et ve çiftlik ürünleri, tahıllar, kurutulmuş gıdalar, sebze ve meyveler Tat/Koku tutucular Meyve suları, balık, tahıllar, çiftlik ürünleri, süt ürünleri ve meyve Koruyucu madde yayıcılar Tahıllar, et ve balık, ekmek, peynir, meyve ve sebzeler Çizelge 1’de belirtilen aktif ambalajlama türlerinden farklı olarak, enzim ve kimyasalların kullanımı ile ambalaj içerisindeki atmosferin kontrol edilmesine yönelik değişik yöntemlerin de geliştirildiği görülmektedir. Bunlar içerisinde dolaylı olarak oksijen tutucu filmler, etilen yakalayan filmler, ışığa karşı duyarlı boyalar ve antimikrobiyal ambalaj filmlerinin farklı alanlarda kullanıldığı görülmektedir (Vardın ve Gamlı, 2006; Brody, 2001). Oksijen tutucu filmler ve antimikrobiyal ambalaj filmleri süt teknolojisinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlardan ilki; oksijen tutucu filmlerdir. Gıda ambalajlarının içinde yüksek düzeyde oksijen bulunması, mikrobiyal gelişmeyi, istenmeyen tat ve koku oluşumlarını, renk değişimlerini ve besin öğesi kayıplarını arttırmakta ve buna bağlı olarak ürün raf ömrünü kısaltmaktadır. Ambalaj içindeki oksijen miktarının kontrolü, bozulma tepkimelerinin kontrol altına alınabilmesi açısından önemlidir. Oksijen tutucu filmler gıda ile temas eden tüm yüzeylerde, ambalajlama sonrası ortamda kalan oksijeni absorbe ederek istenmeyen tat gelişimini ve mikrobiyal üremeyi önemli ölçüde engellemektedir. Çok katlı oksijen tutucu sistemlerin, tek katlı oksijen tutuculara göre daha etkili oldukları da yapılan çalışmalar ile tespit edilmiştir (Eştürk ve Ayhan, 2006; Rastuccia et.al., 2010). Aktif ambalajlama tekniğinin önemli bir başka uygulama alanı, antimikrobiyal ambalajlama sistemidir. Söz konusu ambalajlama tekniği; bir ya da birden fazla antimikrobiyal ajan ile bu ajanın çeşitli şekillerde yapısında bulunduğu biyopolimerden oluşan bir ambalaj filmini içermektedir. Antimikrobiyal ajanlar; lisozim, nisin, laktik asit bakterilerinin oluşturdukları metabolitler ve ayrıca sütün doğal koruyucu sistemlerden olan laktoperoksidaz sistem olabilmektedir. Antimikrobiyal ajanlar, ambalaj filmine, ya direkt olarak, ya filmin iç yüzeyine ya da ambalaj içersindeki küçük kesecikler şeklinde ilave edilebilmekte, ayrıca biyopolimer filmlerin antimikrobiyal ajanla karıştırılarak da üretilebildikleri görülmektedir. Bu ambalajlama tekniğinde üzerinde dikkatle durulması gereken en önemli konu; antimikrobiyal ajanın gıdaya geçişinin ayarlanması olmakta ve bu durum, gıda ile film arasındaki etkileşime ve ayrıca filmin yapısal özelliklerine ve sıcaklığa bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Söz konusu biyopolimer filmdeki gözenek çapları büyük ve çok sayıda ise, buna paralel olarak sıcaklık parametresi de yüksek (oda sıcaklığında yüksek, +4°C’ de daha yavaş) ise, antimikrobiyal ajanın gıdaya geçişi de o denli yüksek ve hızlı olarak gerçekleşmektedir. Antimikrobiyal filmlerin tasarım, üretim ve kullanımında dikkat edilmesi gereken faktörler; film üretim ve depolama aşamasındaki sıcaklık ve yüksek basıncın, ilave edilmiş olan antimikrobiyal maddenin yapısını olumsuz yönde etkilememesi, ambalaj materyalinin ve gıdanın fiziksel ve kimyasal özellikleri olarak sıralanmaktadır. Antimikrobiyal film modelinde dikkat edilmesi gereken noktalar; filmin kimyasal yapısı ve kalıntı antimikrobiyal aktivite, antimikrobiyal bileşenin ve gıdanın özellikleri, depolama sıcaklığı, kütle transfer katsayıları ve ambalaj materyalinin fiziksel özellikleri ile özetlenebilmektedir (Eştürk ve Ayhan, 2006; Vardin ve Gamlı, 2006). Aktif ambalajlama sisteminin dezavantajları üzerinde yapılan çalışmalarda, kullanılan ambalajların kırılgan oldukları ve düşük sıcaklıklarda bozunabildikleri tespit edilmiş ve bu nedenle günümüzde biyopolimerlerin, nanoteknolojik yöntemler ile desteklendikleri ve sentetik polimerler ile modifiye edilerek kompozit filmler üretildiği bildirilmektedir. B) Nanoambalajlar: Günümüzde, gerek tarım gerekse gıda sektörlerinde devrim niteliğinde bir potansiyele sahip olan ve heyecan verici bir hızla gelişen nanoteknoloji; genel bir ifadeyle çeşitli araçların, malzemelerin ve yapıların moleküler düzeyde işlenmesi, düzenlenmesi ve yaratılması olarak tanımlanmaktadır. Çok değişik alanlarda kullanımı yaygınlaşan nanoteknolojinin uygulandığı alanlardan biri gıda ambalajlama tekniğidir. Nanoteknoloji uygulamaları, gıda ambalajlarının dayanıklılığını ve kalitesini, mekanik özelliklerin geliştirilmesini, ağırlık oranındaki güç ve boyutsal stabilitenin arttırılmasını, termal stabilitenin geliştirilmesini, duman emisyonunun azaltılmasını, gaz bariyer özelliklerinin geliştirilmesini (neme karşı), daha iyi yüzey görünümünün oluşumunu, daha iyi elektriksel iletim ve optik özelliklerin geliştirilmesini sağlayabilmektedir (Ray et.al. 2006; Weiss et.al., 2006; Rhim et.al., 2006). Nanoteknolojinin gıda ambalajında kullanımı 3 farklı kategoride uygulama alanı bulmaktadır (Ayyıldız, 2011): 1.Nanokompozit ambalaj malzemeleri: Polimerlerin, mekanik ve termal özelliklerini, nem stabilitesini, alev ve hava direncini artırmak amacıyla yapıya çok az miktarda nanokiller dahil edilmektedir. En az bir boyutunda nano boyutta malzeme içeren polimerlere nanokompozit malzemeler adı verilmekte, montmorillonite (MMT) plastik malzemelere en çok eklenen nanokil malzemesi olarak tanımlanmaktadır. Plastik ya da film içinde disperse edilen nano parçacıklar oksijen, karbondioksit ve nemin gıdaya geçişini önleyecek önemli bir bariyer oluşturmakta ve bu amaçla kullanılan nanokil malzemeler ambalajın, hafif, yırtılmaz ve yüksek ısı dirençli olmasını sağlamaktadır. Örneğin; çok az miktarda nano boyutta olan kil parçacıklarının yüzeyi polimer ile sarıldığı zaman oksijen ve neme karşı kuvvetli bariyer özellik göstermekte, yüksek ısıl direnç özelliğine sahip olmaktadır. Bu teknoloji, hafif, koku, oksijen ve su buharı geçirgenliği düşük, uzun süre tazeliğin korunduğu gıda ambalajlarının geliştirilmesini sağlamaktadır. Birçok polimerin nanokompozit bariyer özelliklerinin geliştirilmesi için yüzde 5 oranında nanopartikül içermesi gerektiği, nanokompozit uygulamalarının ise, film, kaplama, plastik şişe ve kap şeklinde olabildiği bildirilmektedir. 2.Biyobozunur nanokompozit ambalaj malzemeleri: Biyobozunur, yani doğada bozunan plastikler; nişasta, selüloz, protein gibi doğal polimerlerden üretilmektedir. Doğada bozunabildikleri için çevreyi daha az kirletmekte, atık sorununu azalttığı için tercih edilmekte, ancak bununla birlikte bariyer ve mekanik özellikleri diğer plastiklere göre daha zayıf olmaktadır. Nano parçacıkların biyobozunur plastiklere entegre edilmesiyle, tamamen farklı özelliklerde yeni malzemeler geliştirilmektedir. Özellikle nişasta, soya yağı ve polilaktik asitten (PLA) geliştirilen biyo-nanokompozitlerin bariyer ve mekanik özellikleri iyileştirdiği tespit edilmiştir. 3.Antimikrobiyal aktif özellikte nanoambalajlar: Bazı nano metal veya metal oksitlerin polimerlere entegre edilmesiyle oluşan nanokompozit malzemeler, antimikrobiyal özellik göstermekte ve bu noktada nano partiküllerin antimikrobiyal özelliklerinden faydalanılmaktadır. Bu malzemeler gıdalarda mikroorganizma gelişimini yavaşlatarak, raf ömrünün uzamasını sağlamakta, ticari olarak kullanılan önemli metaller ise, gümüş (Ag), altın (Au) ve metal oksitlerden: çinko oksit (ZnO), silika (SiO2), titanyum dioksit (TiO2), alüminyum oksit (Al2O3) ve demir oksit olarak sıralanmaktadır (Fe3O4, Fe2O3). Özellikle nanogümüşler (nanosilver) gıda ambalaj sistemlerinde antimikrobiyal özelliği için sıkça kullanılmaktadır (Ayyıldız, 2011). C) Akıllı Ambalajlar (=Dost Ambalajlar): Akıllı ambalajlama, paketlenmiş gıdaların taşınması ve depolanması süresince kalitesini ve tazeliğini izlemeye yarayan bir sistem olarak tanımlanmakta ve akıllı ambalajlama sistemleri, tüketici veya lojistik ve oksijen göstergeleri ile uygulanmaktadır. Sıcaklık-zaman etiketleri, gıdaların dağıtım ve depolama süreçlerindeki sıcaklık değişimlerini izlemekte, tazelik etiketleri ise farklı ambalajlama teknikleri ile paketlenmiş bozulabilir gıdalarda mikrobiyal üreme ve ambalaj içerisindeki gaz oluşumunu gözetleyerek gıdanın kalite durumu hakkında bilgi verebilmektedir. Akıllı etiketler, depolama ve dağıtım esnasında gıdanın kalitesinin ve güvenliğinin sağlanmasında ambalaj içinde ve dışında kullanılabilmektedirler (Stauffer, 2005; Yam et.al., 2005). Depolama ve dağıtım süresince sıcaklık değişimlerini ya da ambalaj içersindeki gaz kompozisyonunun değişimini izleyerek gıdanın raf ömrünün doğruluğunu, kalitesini ve güvenliğini kontrol eden akıllı etiketlerin günümüzde birçok çeşidi geliştirilmiştir. Gıda ambalajlarında kullanılan akıllı etiketler ile ürünlerin tazeliği, üründe mikrobiyal bozulma olup olmadığı ve sıcaklığa bağlı değişimlerin izlenirliği gerçekleşmekte ve bu bilgiler tüketici ile de paylaşılarak halka kalitesi ve güvenliğinden emin olunan ürünler sunulabilmektedir. Hiç şüphe yoktur ki günümüzün bilinçli tüketicisinin de tazeliği ve güvenliği kendisiyle açıkça paylaşılan bu ürünlere eğilimi fazla olmaktadır. Üreticiler için de akıllı etiketler kullanarak bir gıdayı ambalajlamak, tüketiciye kaliteli ve güvenli gıda sunarak marka itibarını yükseltmek ve korumak, tüketicinin tercih ettiği marka olma yarışında büyük avantaj sunmaktadır. Akıllı ambalajlama teknolojisi, ambalajlanmış gıdaların üretiminden tüketimine kadar geçen dağıtım ve depolama süreçlerinde maruz kalınan sıcaklık değişimleri, mikrobiyal bozulma ve ambalaj bütünlüğü gibi özellikleri hakkında ürünün kalitesini ve tazeliğini izlemeye yarayan, ambalajın içinde veya dışında kullanılan göstergelerin bir toplamı olarak özetlenebilmektedir (Özçandır ve Yetim, 2010; Gök ve ark., 2006). Buradan hareketle kullanılacak akıllı etiketlerin; doğru, güvenilir ve tekrarlanabilir olması, maliyetinin uygun ve uygulama kolaylığı gerekmektedir. Bunlara ilave olarak bu sistemlerin oda sıcaklığında depolanabilir, gıda ile dolaylı temaslarının güvenli ve çok yönlü uygulanabilir olması, yani baskıya uygun ve mevcut etikete ya da ambalaja dâhil edilebilir özellikte olması üzerinde durulması gereken konuların başında gelmektedir (Ötles ve Yalçın, 2008; Yam, 2005). Akıllı ambalaj teknolojisinde; zaman-sıcaklık indikatörleri (polimer bazlı indikatörler, enzimatik bazlı indikatörler gibi), tazelik indikatörleri (pH değişimine duyarlı indikatörler, Uçucu aminlere duyarlı indikatörler, mikrobiyal metabolitlere duyarlı tazelik indikatörleri gibi), biyosensörler, patojen indikatörleri, gaz konsantrasyon indikatörleri, radyo frekanslı tanıma sistemleri gibi teknolojiler kullanılmaktadır (Özseçkin ve Yetim, 2010). Gıdaların üretim proseslerinin her aşamasında iyileştirici bir takım çalışmalar yapılmakla birlikte, üretimden sonra gıda ile direkt temasta bulunan ambalajlar konusunda da yeni teknolojiler üzerinde çalışılmakta olduğu görülmektedir. Yukarıda bahsedilen teknolojilerin kullanılması ile özellikle tüketici sağlığı ve tercihleri belirleyici rol oynamakta ve ilerleyen günlerde söz konusu bu teknolojilere yeni teknolojilerin katkıda bulanacağı görülmektedir. Kaynaklar 1. Anonymous, 2011. Gıda Endüstrisinde Nanoteknoloji Uygulamaları. Kimyaevi.org. 2. Ayyıldız, S.S. ,2011. Ambalaj ve nanoteknoloji. TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi, Gıda Enstitüsü. 3. Doğan, C., 2009. Gıdayla Temas Eden Malzemeler: Ambalajlar. Bilim ve Teknik, Ağustos, 2009, 56-61.İstanbul. 4. Eştürk, O., Ayhan, Z., 2008. Süt ve Süt Ürünlerinde Aktif Ambalajlama Uygulamaları. Türkiye 10. Gıda Kongresi; 21-23 Mayıs 2008, s. 735-738. Erzurum. 5. Gök, V., Batu, A., Telli, R., 2006, Akıllı Paketleme Teknolojisi, Türkiye 9. Gıda Kongresi, Bolu, pp.45-48. 6. Marsh,K. and B. Bugusu, 2007, Food packaging: Roles, materials, and environmental issues, Journal of Food Science 72 , pp. 39–55. 7. Ötleş, S., Yalçın, B., 2008, Intelligent Food Packaging, LogForum, 4: 3, İzmir. 8. Özçandır, S., Yetim, H., 2010. Akıllı Ambalajlama Teknolojisi ve Gıdalarda İzlenebilirlik. Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt: 5, No: 1, 2010 (1-11). 9. Rastuccia et.al. 2010. New EU regulation aspects and global market of active and intelligent packaging for food industry applications. Food Control. 21. 1425–1435 10. Robertson,G. 2006. Food packaging principles and practices, Taylor & Francis, Boca Raton, Fla . 11. Ray,S. A. Easteal, S.Y. Quek and X.D. Chen, 2006. The potential use of polymer-clay nanocomposites in food packaging, International Journal of Food Engineering 2 , pp. 1–11. 12. Rhim,J.W., Hong,S.I., H.M. Park and P.K. Ng 2006, Preparation and characterization of chitosan-based nanocomposite films with antimicrobial activity, Journal of Agricultural and Food Chemistry 54 (16), pp. 5814–5822 13. Stauffer,E. 2005. Radio frequency identification, Cereal Food World 50) pp. 86–87. 14. Vardın, H., Gamlı F.Ö., 2006. Soğutulmuş Gıda Maddelerinin Ambalajlanması ve Aktif Ambalajlama Teknikleri. Türkiye 9. Gıda Kongresi; 24-26 Mayıs 2006, s. 41-44. Bolu. 15. Weiss, P. Takhistov and J. McClements, 2006, Functional materials in food nanotechnology, Journal of Food Science 71, pp. 107–116 16. Yam, K.L., 2005, Takhistov, P.T., Miltz, J., Intelligent Packaging: Concepts and applications, J. Food Sci., 70: 1-9.