วัสดุบรรจุภัณฑ์และบทบาทในการถนอมอาหาร

บรรจุภัณฑ์อาหารคือการใช้วัสดุและระบบที่บรรจุอาหารและควบคุมปฏิกิริยาของอาหารกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ และเป็นเครื่องมือสำคัญในการถนอมอาหาร ด้วยการจัดการการสัมผัสกับออกซิเจน ความชื้น แสง และจุลินทรีย์ และในระบบขั้นสูงด้วยการปรับเปลี่ยนบรรยากาศภายในบรรจุภัณฑ์ (headspace) หรือปล่อยสารป้องกัน บรรจุภัณฑ์จะช่วยชะลอการเน่าเสีย การเกิดออกซิเดชัน และการเกิดสีน้ำตาล ซึ่งเป็นปัจจัยจำกัดอายุการเก็บรักษา

Definition

บรรจุภัณฑ์อาหารเพื่อการถนอมอาหารคือการเลือกและการออกแบบวัสดุและระบบที่ปกป้องอาหารจากการเสื่อมสภาพจากสิ่งแวดล้อมและจุลินทรีย์ — ผ่านคุณสมบัติการกั้น การปรับเปลี่ยนบรรยากาศ หรือฟังก์ชันเชิงรุก — เพื่อรักษาคุณภาพและยืดอายุการเก็บรักษา

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงหน้าที่ในการป้องกันของบรรจุภัณฑ์ ประเภทวัสดุหลักและคุณสมบัติการกั้น และหลักการของบรรจุภัณฑ์แบบปรับสภาพบรรยากาศและบรรจุภัณฑ์เชิงรุก เป็นข้อมูลอ้างอิงว่าบรรจุภัณฑ์มีส่วนช่วยในการถนอมอาหารอย่างไรในศาสตร์ของคุณภาพอาหาร โดยไม่ครอบคลุมรายละเอียดเกี่ยวกับกฎระเบียบของบรรจุภัณฑ์ การทดสอบการเคลื่อนย้ายสาร หรือการประเมินความยั่งยืน

Core questions

• บรรจุภัณฑ์มีหน้าที่อะไรในการปกป้องคุณภาพอาหาร?
• คุณสมบัติการกั้นของวัสดุต่อออกซิเจน ความชื้น และแสง มีผลต่อการถนอมอาหารอย่างไร?
• บรรจุภัณฑ์แบบปรับสภาพบรรยากาศช่วยชะลอการเน่าเสียและการหายใจได้อย่างไร?
• ระบบบรรจุภัณฑ์เชิงรุกและอัจฉริยะเพิ่มอะไรนอกเหนือจากการบรรจุแบบเฉื่อย?

Key concepts

• หน้าที่ของบรรจุภัณฑ์ (การบรรจุ การป้องกัน การถนอมอาหาร การสื่อสาร)
• คุณสมบัติการกั้น (ออกซิเจน ความชื้น แสง)
• บรรจุภัณฑ์แบบปรับสภาพบรรยากาศ
• บรรจุภัณฑ์สุญญากาศ
• บรรจุภัณฑ์เชิงรุก (สารดูดซับออกซิเจน สารต้านจุลชีพ)
• บรรจุภัณฑ์อัจฉริยะและตัวบ่งชี้
• ประเภทวัสดุ (พลาสติก แก้ว โลหะ กระดาษ โพลิเมอร์ชีวภาพ)
• การซึมผ่านของก๊าซและการหายใจ

Mechanisms

บรรจุภัณฑ์ถนอมอาหารโดยการควบคุมการแลกเปลี่ยนที่เป็นสาเหตุของการเสื่อมสภาพ ชั้นกั้นจะจำกัดการซึมผ่านของออกซิเจน (ชะลอการเกิดออกซิเดชันของไขมันและการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจน) การถ่ายเทความชื้น (ป้องกันการแห้งหรือการดูดซับความชื้น) และแสง (ลดการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันจากแสง) บรรจุภัณฑ์แบบปรับสภาพบรรยากาศจะแทนที่ก๊าซในช่องว่างเหนืออาหาร — โดยทั่วไปจะลดออกซิเจนและเพิ่มคาร์บอนไดออกไซด์ — เพื่อยับยั้งจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดการเน่าเสีย และสำหรับผลิตผลที่ยังหายใจอยู่ จะช่วยชะลอการเผาผลาญในขณะที่ปรับการซึมผ่านของฟิล์มให้เข้ากับอัตราการหายใจของผลิตภัณฑ์ บรรจุภัณฑ์สุญญากาศจะกำจัดอากาศออกไปทั้งหมด บรรจุภัณฑ์เชิงรุกจะก้าวหน้าไปอีกขั้นโดยการรวมส่วนประกอบที่ดักจับออกซิเจน ปล่อยสารต้านจุลชีพ หรือดูดซับความชื้น ในขณะที่บรรจุภัณฑ์อัจฉริยะจะมีตัวบ่งชี้ที่แสดงถึงการจัดการอุณหภูมิที่ไม่เหมาะสมหรือความสดใหม่ การเลือกประเภทวัสดุจะเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการกั้นและประสิทธิภาพเชิงกลที่ทำได้

Clinical relevance

บรรจุภัณฑ์เป็นรากฐานสำคัญในการรักษาความปลอดภัย ความสดใหม่ และอายุการเก็บรักษาของอาหารระหว่างการผลิตและการบริโภค ซึ่งเป็นพื้นฐานที่เป็นประโยชน์สำหรับการสอนด้านโภชนาการและคุณภาพอาหาร ข้อมูลนี้อธิบายว่าบรรจุภัณฑ์ทำงานอย่างไรเพื่อรักษาคุณภาพ ไม่ใช่คำแนะนำในการเลือกบรรจุภัณฑ์สำหรับผลิตภัณฑ์เฉพาะ หรือเกี่ยวกับความปลอดภัยของวัสดุสัมผัสอาหาร ซึ่งอยู่ภายใต้กฎระเบียบที่แยกต่างหาก

Evidence & guidelines

ฐานข้อมูลหลักฐานเป็นเชิงเทคโนโลยีและกลไก โดยวัสดุสัมผัสอาหารอยู่ภายใต้กรอบการกำกับดูแล (เช่น กฎระเบียบด้านอาหารของสหภาพยุโรปและสหรัฐอเมริกา) ซึ่งอยู่นอกขอบเขตของข้อมูลนี้ ข้อมูลอ้างอิงมาตรฐานรวมถึงการทบทวนบรรจุภัณฑ์แบบปรับสภาพบรรยากาศของ Sandhya (2010) การทบทวนบรรจุภัณฑ์เชิงรุกของ Yildirim et al. (2017) และงานวิจัยจุลชีววิทยาการเน่าเสีย เช่น Gram et al. (2002) ซึ่งเป็นแรงจูงใจในการใช้บรรจุภัณฑ์

History

บรรจุภัณฑ์อาหารพัฒนาจากการประดิษฐ์การบรรจุกระป๋องในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 ผ่านการเพิ่มขึ้นของพลาสติก บรรจุภัณฑ์สุญญากาศ และการกระจายสินค้าแบบแช่เย็นในศตวรรษที่ 20 บรรจุภัณฑ์แบบปรับสภาพบรรยากาศแพร่หลายสำหรับอาหารสดและอาหารแช่เย็นในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 และบรรจุภัณฑ์เชิงรุกและอัจฉริยะเพิ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ เนื่องจากบรรจุภัณฑ์เปลี่ยนจากการบรรจุแบบเฉื่อยไปสู่ระบบการถนอมอาหารที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม

Debates

ประสิทธิภาพการกั้นและการถนอมอาหารเทียบกับความยั่งยืน

วัสดุที่ให้การกั้นที่ดีที่สุดและยืดอายุการเก็บรักษามักเป็นพลาสติกหลายชั้นที่รีไซเคิลได้ยาก ดังนั้นจึงมีความตึงเครียดอย่างต่อเนื่องระหว่างการเพิ่มประสิทธิภาพการถนอมอาหารให้สูงสุด (ซึ่งช่วยลดขยะอาหารได้ด้วย) และการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของบรรจุภัณฑ์ผ่านโพลิเมอร์ชีวภาพและการออกแบบที่รีไซเคิลได้

Seminal works

• sandhya-2010
• yildirim-2017

Frequently asked questions

บรรจุภัณฑ์แบบปรับสภาพบรรยากาศช่วยยืดอายุการเก็บรักษาได้อย่างไร?

เป็นการแทนที่อากาศรอบอาหารด้วยส่วนผสมของก๊าซซึ่งโดยปกติจะมีออกซิเจนต่ำกว่าและคาร์บอนไดออกไซด์สูงกว่า ซึ่งจะช่วยชะลอการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดการเน่าเสียและปฏิกิริยาออกซิเดชัน และสำหรับผลิตผลสด จะช่วยลดการหายใจ — โดยมีเงื่อนไขว่าการซึมผ่านของฟิล์มต้องเข้ากับผลิตภัณฑ์

บรรจุภัณฑ์เชิงรุกคืออะไร?

บรรจุภัณฑ์เชิงรุกคือการรวมส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยากับอาหารหรือช่องว่างเหนืออาหาร — เช่น สารดูดซับออกซิเจน สารปล่อยสารต้านจุลชีพ หรือสารดูดซับความชื้น — เพื่อรักษาคุณภาพให้เหนือกว่าสิ่งที่การกั้นแบบเฉื่อยเพียงอย่างเดียวสามารถทำได้