حفظ اغذية (الأغـــلـفة الصــالـحة لـلأكــل )


(جمال الدين عبد العظيم) #1

أنواع الأغلفة الصالحة للأكل:
1-الأغلفةالمصنوعة من السكريات المتعددة (Polysaccharide edible films )
مثل النشاء ، السيللوز ومشتقاته .
2-البروتينات (Protein edible films)
مثل الكولاجين ، الكازئين ، غلوتين القمح ، بروتين الصويا .
-3الأغلفة الليبيدية (Lipid edible films)
4- الأغلفة المركبة . (Composite films)
وسنتكلم فيما يلي عن الأغشية الليبيدية القابلة للآكل سواء كانت من مكون واحد أو مركبة.
أولا- الأغلفة الليبيدية:
غلفت المنتجات الغذائية بالدهون (أغطية الشيكولاته) والمنتجات الطازجة (مثل تشميع الفاكهة)، حيث تعمل على إيقاف نقل الرطوبة لانخفاض قطبيتها. كذلك فإن لها وظائف أخرى كأغطية واقية تقلل من سطوح الفاكهة المعرضة للاحتكاك abrasion أثناء التداول, وكذلك لتقليل ظهور البقع الطرية soft scald في التفاحيات المخزنة, وهي مشكلة فيزيولوجية تؤدي إلى دكانة جلدها ولحمها أثناء التخزين عند درجات حرارة منخفضة حيث لوحظ انخفاض هذه الظاهرة في التفاحيات المغطاة باسترات الأحماض الدهنية أو بالدهون والزيوت القابلة للآكل بعد جمعها مباشرة. ويستخدم لذلك استرات الميثيل لأحماض اللوريك، البالمتيك، الاستياريك، الأولييك، اللينوليك، واللينولنيك وزيوت النخيل، عباد الشمس، القرطم،جوز الهند ودهن الخنزير والليثسين ورغم أن آلية منع هذه الظاهرة غير معروفه إلا أنه يعتقد أنها تثبط تشكل الهكسانول hexanol (وهو ناتج سام في الميتابوليزم).

عاملان يقودان إلى استخدام مصادر الليبيد الطبيعية لتغليف الأغذية:
1- اهتمام المستهلك بالمنتجات الطبيعية.
2- القيود المهتمة باستخدام المنتجات المعتمدة على الزيوت المعدنية فالشموع المصنعة من الزيوت المعدنية مثل البارافين والبولي إيتلين تم حظر استخدامها في معظم البلدان بينما الشموع المشتقة طبيعياً مثل شمع النحل carnaubac تعتبر مقبولة في صناعة الغذاء وحتى الزيوت فقد تم استبدال الزيوت المعدنية بالزيوت النباتية.
أنواع الأغلفة الليبيدية:
1- الجليسريدات المؤستلة Acetoglycerides (AMG):
ينتج عن أستلة الجليسرول أحادي ستيارات بواسطة اندريد الخليك، 1- استيارو ثنائي أستين stearodiacetin -1 الذي يتميز بإمكانية تصلبه من الحالة المنصهرة إلى مادة مرنة صلبة تشبه الشمع. ويمكن شد (مط) stretched جليسرولات أحادى الاستيارات المؤستلة AMG إلى حوالي 800% من طولها الأصلي بعكس معظم الليبيدات الصلبة التي يمكن شدها بمقدار 102% فقط، وبعدها تتعرض للتقصف. تتراوح نفاذية بخار الماء عند 25° مئوية للأصناف التجارية والنقية لأغشية AMG بين( 10.1-24 )، 34.4-67 جرام ماء ميل mil/ متر2 / يوم / مم زئبق على الترتيب عند رطوبة 100%. وبالرغم من أن نفاذية بخار الماء لأغشية AMG أقل من معظم أغشية السكريات العديدة إلا أنها أعلى من قيم نفاذية كل من ايثايل وميثايل السيللوز. تعتمد مقاومة أغشية AMG لمرور الرطوبة على تدرج ضغط بخار الماء عبر الغشاء. تستخدم أغطية AMG مع قطعيات الدواجن واللحم لوقايتها من الجفاف أثناء التخزين. ويقل فاقد الجفاف من 30.2% في قطع الدواجن غير المغطاة إلى 6.3% في القطع الملفوفة بواسطة AMG والمخزنة لمدة عشرة أيام بالتبريد.
2- الشموع Waxes:
تقاوم أغشية الشموع القابلة للأكل نقل الرطوبة أكثر من أية أغشية أخرى ليبيدية أو غير ليبيدية. وهي أكثر كابحات blocking هجرة الرطوبة فعالية خاصة شمع البرافين ويليه شمع النحل حيث أن النفاذية خلال شمع النحل أقل عشر مرات عنها خلال غشاء AMG وأقل 100-200 مرة من أغشية البكتينات والكازئين. أما مقاومة نقل الماء في أغطية شموع البرافين والنحل فتعتمد على تركيبها الجزيئي، حيث يتكون شمع البرافين من مخلوط سلاسل هيدروكربونية طويلة مشبعة أما شمع النحل فيتكون من مخلوط من 71% استرات طويلة السلسلة محبة للماء، 15% سلاسل هيدروكربونية طويلة، 8% أحماض دهنية طويلة السلسلة، والـ 6% المتبقية عبارة عن مركبات غير محددة. يوضح ذلك غياب المجموعات القطبية من البرافين وهي قليلة جداً في شمع النحل مما يكسبها مقاومة عالية لنقل الرطوبة.
تقاوم الأغشية الشمعية أيضاً انتشار أيونات البنزوات وخاصة شموع البرافين والكارنوبا carnauba ولكن تقل هذه المقاومة قليلاً في شمع النحل مما يجعلها مؤهلة لحفظ تركيز عالي من البنزوات على سطح الناتج الغذائي. تؤدي تغطية الفاكهة الطازجة بالشمع لإطالة عمرها التخزيني، حيث يستخدم شموع: البرافين، النحل، الكارنوبا، الكاندليللا candelilla في تغطية ثمار الموالح، التفاح، الكمثرى، الموز، الأﭭوكادو، الخيار، الجزر، البطاطس، البطاطا، الطماطم، الفلفل، والباذنجان.
باستخدام محلول شمع كاندليللا (زيت / ماء) لتغطية الليمون البنزهير انخفض فاقد الماء المتبخر إلى نصف الفاقد في الثمار غير المغطاة. أدى استخدام الأغطية التي تطرد الأكسجين وتحجز ثاني أكسيد الكربون إلى حدوث تنفس غير هوائي مما أدى إلى ظهور أمراض فيزيولوجية، وانخفاض العمر التخزيني. كما تشمع بعض ثمار الفاكهة المجففة أو

[COLOR=“Blue”][SIZE=“4”][B]تدهن بالزيت لتؤخر فقد الرطوبة والذي يتبعه ظهور بللورات سكرية تؤدي إلى قوام غير مقبول. يؤدي استخدام زبيب مغطى بشمع النحل في وجبات الإفطار المكونة من الحبوب إلى خفض انتقال الرطوبة من الزبيب إلى الحبوب مما يحافظ على هشاشتها ويؤدي إلى إطالة عمرها التخزيني (خاصة في مخاليط الأغذية) بمقدار ثلاث مرات.
يستفاد من المرونة الكبيرة في AMG بإدخالها في أغطية الشمع لزيادة مرونته دون التأثير على مقدرة أغطية الشمع في مقاومة انتقال الرطوبة، ويفيد هذا الاتجاه عند استخدام الأغطية الشمعية مع الأغذية المخزنة عند درجات الحرارة المنخفضة.
لماذا تعتبر الشموع أكثر المواد مقاومة لنفاذية بخار الماء؟
لأن جزيئات الشموع إما أن تكون غير حاوية على مكونات قطبية (محبة للماء) أو يكون لديها جزء صغير جداً محب للماء يكون مختفياً في جزيء الشمع ولا يستطيع هذه الجزء أن يتفاعل مع الماء بسهولة وهذا ما يمنع جزيء الشمع من الانتشار على السطح.
بشكل عام تقسم الشموع إلى
I. شموع طبيعية (حيوانية، حشرات، نباتية، معدنية) حسب أصلها:

  • الشموع الحيوانية وشموع الحشرات: شمع النحل، دهن الصوف، lanolin، spermaceti.
  • الشموع النباتية: شمع قصب السكر، شمع نخالة الرز، شمع كانديلا، carnauba wax،…
  • الشموع المعدنية: البارافين، شمع المونتان، microcrystalline waxes.
    II. الشموع الصناعية: بولي إيتيلين، استرات صناعية، أميدات صناعية.
    وهذه الشموع التجارية تميز بمجموعة من الخصائص: (حسية كاللون والرائحة والطعم) وفيزيائية (كالوزن النوعي المحدد، النفاذية، درجة التقلص) وكيميائية (كالرقم اليودي، الرقم الحمضي، الرقم الأستيري)
    [/b][/size][/color]

(جمال الدين عبد العظيم) #2

- العوامل الفعالة سطحياً Surfactants:
تستخدم العوامل الفعالة سطحياً لتغطية الأغذية لتقليل كل من النشاط المائي AW ومعدل فقد الرطوبة بالتبخير. وأمكن خفض معدل الجفاف السطحي بتغطية نظام غذائي نموذجي ( جل أجار ) بليبيدات فعالة سطحياً , تعتمد كفاءة هذه العملية
على تركيب المواد الفعالة سطحياً المستخدمة. ووجد أن أعلاها كفاءة، الكحولات الدهنية المحتوية على 16 ، 18 ذرة كربون، جليسرول أحادي البالميتات، وجليسرول أحادي الاستيارات. فيؤدي استخدام أغشية من جليسرول أحادي الاستيارات إلى خفض النشاط المائي وفاقد الرطوبة بمقدار 75% من جل الأجار – تنخفض صفات حجز الرطوبة للمواد الفعالة سطحياً بإدخال روابط مزدوجة في السلسلة الهيدروكربونية للجليسريدات الأحادية بينما تتحسن هذه الصفة بإطالة السلسلة الهيدروكربونية إلى 16-18 ذرة كربون في الكحولات الدهنية والجليسريدات الأحادية، ولكن تتلف هذه الصفة عند إطالة هذه السلسلة إلى 20 ذرة كربون، (تتضارب هذه النتيجة مع ما وجد في دراسة أخرى من زيادة مقاومة نفاذية بخار الماء لوغاريتميا بإطالة السلسلة الهيدروكربونية). تؤدي التغطية بالعوامل الفعالة سطحياً وخفض النشاط المائي aw إلى تأخير النمو الميكروبي والتفاعلات الإنزيمية والكيماوية عند السطح. كما تمنع اخضرار البطاطس بتثبيط تخليق الكلوروفيل وكذلك جليكوزيدات أشباه القلويات glycoalkaloids التي تتولد بالضوء عند تغطيتها باللثيسين والايدروكسي ليثيسين والتوينات tweens (وهي الاسترات غير الأيونية للأحماض الدهنية مع عديد الأوكسي ايثيلين سوربيتان). ووجد أن التركيب الشبكي للمواد الفعالة سطحياً أكثر مقاومة لنفاذية ثاني أكسيد الكربون.
استخدمت الأغلفة والطبقات الوقائية الصالحة للأكل منذ زمن طويل في صناعة الطعام وذلك لحماية نوعية الأغذية وإطالة عمر الأغذية المختلفة.
والأغلفة الصالحة للأكل يمكن أن تكسب الأغذية صفات حسية إضافية كاللمعان ـ اللون ـ السطح اللزج ويمكن للغلاف الصالح للأكل أن يؤمن حماية فيزيائية للطعام كتقليل الخدش أو التكسر وغالباً ما تحضر هذه الأغلفة باستخدام بوليميرات طبيعية أو حيوية كالبروتينات والسكريات المتعددة والليبيدات والريزينات وغالباً ما تفصل البوليميرات الطبيعية على الصناعية والطبيعية بالإضافة إلى أنها صالحة للأكل فهي حيوية وقابلة للتجديد.
وكل مجموعة من هذه البوليميرات الطبيعية لها خواص مرغوبة وخواص غير مرغوبة فالبروتينات والسكريات العديدة عادة تؤمن عازلية جيدة للأوكسجين عند رطوبة نسبية منخفضة ومتوسطة ولديها خواص ميكانيكية جيدة ولكن من مساوئها أن عازليتها لبخار الماء ضعيفة بسبب طبيعتها المحبة للماء (هيددوفيلية) أما الأغلفة الليبيدية فلديها عازلية جيدة لبخار الماء ولكنها غير شفافة وغير مرنة وعازليتها الجيدة لبخار الماء والغاات وتوافقها الجيد مع مكونات الغلاف الأخرى جعل منها مرشحات مرغوب فيها وزاد استخدام الأغلفة الليبيدية في الأطعمة واستخدمت الإلفة الليبيدية في تغليف الفواكه والخضار الطازجة والحلويات المشكلة وذلك لتحسين المظهر الخارجي وتعمل هذه الأغلفة كحاجز لمنع نفاذية الرطوبة والأوكسجين والطعومات الغريبة والروائع والزيت وهذا ما يحسن من نوعية الأغذية ويطيل عمرها.
ويمكن أن يضاف للأغلفة الليبيدية مضادات أكسدة ومضادات ميكروبات وذلك لدعم الوظائف التي تقوم بها هذه الأغلفة.
المواد الليبيدية المستخدمة في تحضير الأغلفة الصالحة للأكل تتضمن الليبيدات الحيادية والحموض الدسمة والشموع والديزينات.
ويمكن أن نشكل غلاف (hydro colloid - lipid) وهذه الأغلفة مرغوبة لأنها تكتسب خاصية العزل الجيد لبخار الماء من قبل المواد الليبيدية والهيكل البنائي المقبول من قبل المواد الـ hydrocolloid.
فعالية أداء المواد الليبيدة في الأغلفة تعتمد على طبيعة الليبيد المستخدم وبشكل خاص تركيبه ـ بنيته الكيميائية ـ حالته الفيزيائية ـ هيدروفوبية (كراهيته للماء) وتفاعلاته مع المكونات الأخرى للغلاف كالبروتينات والمواد الدسمة.
4- الحموض الدسمة :

[COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B] تعتبر ليبيدات قطبية وتستخدم كمستحلبات وعوامل تشتت, ومعظم الحموض الدسمة المشتقة من الزيوت النباتية تعتبر مواد GRAS وتستخدم بشكل شائع في تحضير الأغلفة الصالحة للأكل خصائصها تشتق من حالتها الفيزيائية، طول سلاسلها، درجة تشبعها.

  • الأحماض الدسمة عديمة التشبع بشكل عام لديها نقطة انصهار أخفض من الأحماض الدسمة المشبعة التي لها نفس طول السلسلة فمثلاً: حمض السيتاريك حمض دهني مشبع نقطة انصهاره 69.6C° بينما اللينولييك 5C°, اللينولينيك11C° (تنقص درجة الانصهارمع زيادة عدد الروابط المضاعفة). طول السلسلة يؤثر على نقطة انصهار الأحماض الدسمة حيث ترتفع نقطة الانصهار مع ازدياد طول السلسلة كما أن نفاذية بخار الماء للأغلفة المصنعة من الأحماض الدسمة تعتمد على درجة تشبعها وطول سلسلة هذه الأحماض.
    وهناك جدول يبين أسماء معظم الحموض الدسمة الهامة المستخدمة في تحضير الأغلفة الصالحة للأكل متضمناً أطوال سلاسلها، عدد روابطها المضاعفة، نقاط انصهارها.
    5- الريزينات:
    فتتمثل بـ shellac، راتنجات الخشب وهذه الريزينات تشكل المكونات الأساسية للغلاف الصالح للأكل التي تمنح اللمعان للمنتجات.
    ريزينات shellac المفرزة من حشرة laccifer lacca تستخدم في الطلاء أو كأغلفة صالحة للأكل للكعك، للحلويات، للخضار والفواكه.
    Shellac قابل للانحلال بالكحول والمحاليل القلوية ويتفاعل مع معظم الشموع مما يؤدي إلى تحسين خاصية عزل الرطوبة وزيادة اللمعان للمنتج المغلف. نقطة انصهاره تتراوح في المجال (115←120) وهو ليس مادة GRAS لذا فمسموح أن يستخدم فقط كمضاف غير مباشر للغذاء في أغلفة الأغذية وكمادة لاصقة.
  • عندما تعتبر الأغلفة الصالحة للأكل المصنوعة من الليبيدات كجزء من المنتج الغذائي وتستهلك مع محتوياته فمن المهم أن تعبر عن وجهة نظر حسية وليس فقط أن تكون منسجمة مع المنتج.
    تطبيقات الأغلفة الليبيدية الصالحة للأكل:
    منتجات الفواكه الطازجة ,اللحوم، الدواجن، الأطعمة البحرية، الخضار، القمح، الحلويات، الأطعمة المعقدة والمتنوعة، للأطعمة المجمدة.
    في حالة الخضراوات والفواكه التغليف يستخدم ليمنع فقدان الوزن (بحجز الرطوبة) وابطاء عملية التنفس ولتحسين المظهر من خلال إضفاء اللمعان على المنتج shellac)). أيضاً لوحظ في بعض التطبيقات لتغليف الفواكه مثل الفواكه الحامضية (كالليمون، البرتقال) فشمع candella وشموع أخرى كانت مفيدة أكثر من shellac وراتنجات الخشب بسبب شكلها الأكثر مسامية .أو( نفاذيتها للأوكسجين وCO2 أكبر من الأخيرة).
    التغليف مع حجز عالي للغازات الثابتة يؤدي إلى إعطاء طعم سيء للمنتجات، تشكيل مغلفات shellac مع مكون ليبيدي مثل شمع كانديلا أو carnauba يدعم المظهر اللماع للغلاف shella لكن يزيد نفاذية الأوكسجين وبذلك ينقص إنتاج الإيتانول وهذا يحدث للفواكه المغلفة بـ shellac.
  • الليبيدات والريزينات مفيدة في تقليل سطح الاحتكاك أثناء عمليات المعالجة بـالغلق المحكم sealing
  • الفواكه والخضراوات المنظفة تغلف بالشموع في حالة أن قشورها لن تستهلك مثل: الليمون، البرتقال، اليوسفي، البطيخ الأحمر أو عندما الفواكه تنتقل عبر مسافات طويلة.
    [/b][/size][/color]
    [COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B]
    [COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B]- الشموع مثل macro crystalline slab waxes العديمة الرائحة واللون والطعم قيمة نوعاً ما. فكميات قليلة منها تدمج لتمنح اللمعان للمنتج.
  • مستحلبات الشمع ورذاذ الماء استخدمت لتغليف التفاح، الأجاص، الفواكه الحمضية والبندورة. المستحلب يجب أن يكون لديه توتر سطحي منخفض، قوة ترطيب جيدة، وجفاف بسرعة بعد عملية التغليف.
    مستحلب نموذجي مكون من:
    هيدروكسيد الصوديوم (6 أجزاء)، ثلاثي ايتانول الأمينtriethanolamine (20 جزء)، حمض الستياريك (42 جزء)، شمع البارافين (1←0 أجزاء) والماء (2000 جزء) يستخدم في تغليف الطيور الداجنة كالبط والإوز.
  • الجبنة تغلف بشمع البارافين لمنع جفافها وفقدانها مواد الطعم ولحماية السطح من الشكل غير المرغوب.
  • واحدة من الاستخدامات الرئيسية لأغلفة shellac هي كطبقة سطحية على الحلويات بشكل أقراص فـ shellac يستخدم ليمنح لمعان جيد لهذه المواد لكن الخاصية الكارهة للماء لـ shellac تستخدم في منع التبلور والتكتل الناتج عن ارتفاع الرطوبة النسبية للوسط المحيط.
  • الأغلفة الصالحة للأكل فعالة في تقليل فقدان الرطوبة وتأخير التزنغ الأوكسيدي في المكسرات. (مزائج من مضادات الأكسدة المتنوعة (BHA, BHT) مع حمض الستياريك في الزيوت النباتية المهدرجة أو في الغليسيريدات الأحادية فعالة في تقليل التزنغ الأوكسيدي في الفول السوداني) .
    الاستعمال المقصود من الأغلفة والطبقات الصالحة للأكل يتطلب فهم واضح لعازليتها للرطوبة وخصائصها الميكانيكية. هذه الخصائص تعتمد على تركيبة الغلاف، طريقة تشكيله وطرق تطبيقه على منتجات الطعام. أبحاث عدة فحصت عازلية بخار الماء والخواص الميكانيكية للأغلفة المركبة المصنوعة من البروتينات أو السكريات المتعددة مع إضافة الليبيدات. مثلاً الأغلفة الليبيدية ـ البروتينية لديها نفاذية لبخار الماء أقل من الأغلفة البروتينية المصنوعة من الكازئينات، غلوتين القمح…
    بناء على ذلك إعاقة نفاذية بخار الماء تحسنت بالأغلفة السكرية الليبيدية المصنوعة من الميتيل سيللوز وهيدروكسي بروبيل ميتيل السيللوز
  • هناك بعض الليبيدات (المواد الكارهة للماء وبشكل خاص الشموع) لديها قيم نفاذية لبخار الماء قريبة من الأغلفة البلاستيكية الصناعية مثل بولي اتيلين منخفض الكثافة و PVC لكن مع ذلك لديها حساسية لانتقال بخار الماء على جانب من الأهمية .
  • كل مادة هيدروفوبية لديها خواص فيزيوكيميائية ولذلك الأغلفة الليبيدية الصالحة للأكل لديها سلوك مختلف ضد انتقال الرطوبة، بشكل عام النفاذية تنقص مع زيادة هيدروفوبية المواد الليبيدية المضافة ,الشموع أكثر المواد الفعالية لإنقاص wvp بسبب هيدروفوبيتها العالية لمحتواها العالي من الحكولات الدسمة الطويلة السلسلة والألكانات. المجموعات المحبة للماء من جزيئات الدسم تشجع امتزاز بخار الماء. وهذا ممكن أن يسبب هجرة بخار الماء عبر الغلاف ,كما تؤثر عوامل داخل أو خارج الأغلفة الليبيدية الصالحة للأكل على خواص عازليتها.
    نستنتج مما سبق أن الأغلفة والطبقات الصالحة للأكل المصنوعة من الليبيدات حققت إمكانات واضحة في ضبط انتقال الرطوبة الأوكسجين، الرائحة، مكونات الطعم مع ازدياد نوعية الطعام وعمر الغذاء, بينما يتم تقليل استخدام مواد التغليف البلاستيكية الصناعية. استخدمت مواد عده في تشكيل الغلاف مثل السكريات، البروتينات، الليبيدات ومزائج منهم, وبسبب [/b][/size][/color]
    الطبيعة المحبة للماء لمعظم البوليميرات فان تحقيق حواجز كافية يتطلب صيغة من الأغلفة المركبة الحاوية على مواد هيدروفوبية مثل الحموض الدهنية الدسمة أو الشموع أولذلك تم اللجوء الى استخدام الأغلفة المركبة(ليبيدات/بروتينات – ليبيدات/سكريات )
    ثانيا - الأغشية المركبة Composite films:
    قد تكون الأغشية والأغطية القابلة للأكل غير متجانسة حيث تتكون من مخاليط (السكريات العديدة - البروتينات - اللبيدات )وذلك للاستفادة من الخواص الوظيفية لكل منها، كما يلي:
    1- خواص حجز الرطوبة Moisture – barrier properties:
    يؤدي إدخال الشموع الطبيعية والأحماض الدهنية في أغشية البكتين منخفض الميثوكسيل إلى تحسين مقاومة الغشاء لنفاذية بخار الماء. وكانت النتيجة أكثر فعالية عندما تضاف كغطاء سطحي على الغطاء الأولي عنه عندما يعلق مع مذيب الغطاء الأول وقد وجد عكس هذه النتيجه عام 1984، حيث قلت النفاذية بمقدار 10 عندما أضيف مخلوط حمضى البالمتيك والاستياريك إلى المذيب (إيثانول+ماء) المحتوي على HPMC عنه لو غطي الغشاء الأول (HPMC) بغشاء الأحماض الدهنية هذا الغشاء ثنائي القطبية يتميز بارتفاع خواصه المقاومة لنفاذية بخار الماء حتى عند رطوبة نسبية مقدارها (90%) و( 0.9 < aw )والتي يفقد عندها الغشاء كفاءته التركيبيه. وقد تأكدت فعالية هذا الغشاء ثنائي القطبية (HPMC/أحماض دهنية) في دراسة تخزينية لمخلوط غذائي يتكون من عجينة طماطم (aw مرتفع) ومطحون مخبوزات (aw منخفض يساوي 0.39) حيث وجد أن وضع هذا الغشاء بين سطحيهما أوقف تحرك الرطوبة من عجينة الطماطم إلى مسحوق المخبوزات مما أدى إلى إطالة العمر التخزيني للمخبوزات المخزنة عند -20° مئوية إلى أكثر من 70 يوم بدلاً من 21 يوم.
    تم تجربة غشاء مركب قابل للأكل يتكون من شمع النحلHPMC/MC/ يحتوي مخلوط حمضي البالمتيك والاستياريك ووجد أنه مقاوم لنفاذية بخار الماء – حتى عند aw تساوي واحد – وتساوي 0.3 مل ماء / م2 / مم زئبق عند 25° مئوية، والتي تتقارب مع نفاذية الأغشية المخلقة غير القابلة للأكل مثل PVC وLDPE. تعتبر بشرة الأغشية النباتية cuticular membranes تركيب غير متجانس عديد الطبقة حيث يتكون من بوليمر محب للماء وهو الكيوتين cutin وأعلاه الطبقة الشمعية غير القطبية ويشبه تركيب الأغشية القابلة للأكل. ووجد أن استخدامها يؤخر فقد الرطوبة ويطيل العمر التخزيني للمنتجات الغذائية المجمدة. وقد استخدمت أغشية قابلة للأكل مكونة من عدة طبقات: طبقة من حمضي البالمتيك والاستياريك وشمع الكارنوبا على طبقة من الجيلاتين أو الكازئين فأعطت حجزاً جيداً لبخار الماء.
    2- خواص حجز الغاز Gas – barrier properties:
    يؤدي لف المنتجات سريعة التلف بالأغشية أو تغطيتها إلى تقليل نفاذية الغازات لإيقاف التنفس الهوائي وإطالة عمرها التخزيني. وقد طورت أغشية نصف نفوذه مركبة لتغطية الفاكهة والخضار الطازجة، تتكون من ملح الصوديوم للكربوكسي ميثايل سليلوز CMC / استرات السكروز مع الأحماض الدهنية ويسمح هذا الغشاء بخفض تركيز الأكسجين في الأنسجة الداخلية للثمار بدون زيادة مكافئة في تركيز ثاني أكسيد الكربون مما يقلل من حدوث التنفس اللاهوائي، ولهذه الأغشية نفاذية اختيارية بين الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، ويصلح ذلك لبعض أصناف الفاكهة والخضار. يوجد كثير من الأمل في نجاح تغطية الفاكهة بدلاً من تخزينها في الجو المعدل مرتفع التكاليف، رغم أن وظائف الغطاء تتأثر بتغير درجات الحرارة ويكون محدود التأثير في فترات التخزين المتقدم عند البيع بالتجزئة.
    3- خواص حجز المواد الذاتية Solute – barrier properties:
    [/b][/size][/color]

(جمال الدين عبد العظيم) #3

- العوامل الفعالة سطحياً Surfactants:
تستخدم العوامل الفعالة سطحياً لتغطية الأغذية لتقليل كل من النشاط المائي AW ومعدل فقد الرطوبة بالتبخير. وأمكن خفض معدل الجفاف السطحي بتغطية نظام غذائي نموذجي ( جل أجار ) بليبيدات فعالة سطحياً , تعتمد كفاءة هذه العملية
على تركيب المواد الفعالة سطحياً المستخدمة. ووجد أن أعلاها كفاءة، الكحولات الدهنية المحتوية على 16 ، 18 ذرة كربون، جليسرول أحادي البالميتات، وجليسرول أحادي الاستيارات. فيؤدي استخدام أغشية من جليسرول أحادي الاستيارات إلى خفض النشاط المائي وفاقد الرطوبة بمقدار 75% من جل الأجار – تنخفض صفات حجز الرطوبة للمواد الفعالة سطحياً بإدخال روابط مزدوجة في السلسلة الهيدروكربونية للجليسريدات الأحادية بينما تتحسن هذه الصفة بإطالة السلسلة الهيدروكربونية إلى 16-18 ذرة كربون في الكحولات الدهنية والجليسريدات الأحادية، ولكن تتلف هذه الصفة عند إطالة هذه السلسلة إلى 20 ذرة كربون، (تتضارب هذه النتيجة مع ما وجد في دراسة أخرى من زيادة مقاومة نفاذية بخار الماء لوغاريتميا بإطالة السلسلة الهيدروكربونية). تؤدي التغطية بالعوامل الفعالة سطحياً وخفض النشاط المائي aw إلى تأخير النمو الميكروبي والتفاعلات الإنزيمية والكيماوية عند السطح. كما تمنع اخضرار البطاطس بتثبيط تخليق الكلوروفيل وكذلك جليكوزيدات أشباه القلويات glycoalkaloids التي تتولد بالضوء عند تغطيتها باللثيسين والايدروكسي ليثيسين والتوينات tweens (وهي الاسترات غير الأيونية للأحماض الدهنية مع عديد الأوكسي ايثيلين سوربيتان). ووجد أن التركيب الشبكي للمواد الفعالة سطحياً أكثر مقاومة لنفاذية ثاني أكسيد الكربون.
استخدمت الأغلفة والطبقات الوقائية الصالحة للأكل منذ زمن طويل في صناعة الطعام وذلك لحماية نوعية الأغذية وإطالة عمر الأغذية المختلفة.
والأغلفة الصالحة للأكل يمكن أن تكسب الأغذية صفات حسية إضافية كاللمعان ـ اللون ـ السطح اللزج ويمكن للغلاف الصالح للأكل أن يؤمن حماية فيزيائية للطعام كتقليل الخدش أو التكسر وغالباً ما تحضر هذه الأغلفة باستخدام بوليميرات طبيعية أو حيوية كالبروتينات والسكريات المتعددة والليبيدات والريزينات وغالباً ما تفصل البوليميرات الطبيعية على الصناعية والطبيعية بالإضافة إلى أنها صالحة للأكل فهي حيوية وقابلة للتجديد.
وكل مجموعة من هذه البوليميرات الطبيعية لها خواص مرغوبة وخواص غير مرغوبة فالبروتينات والسكريات العديدة عادة تؤمن عازلية جيدة للأوكسجين عند رطوبة نسبية منخفضة ومتوسطة ولديها خواص ميكانيكية جيدة ولكن من مساوئها أن عازليتها لبخار الماء ضعيفة بسبب طبيعتها المحبة للماء (هيددوفيلية) أما الأغلفة الليبيدية فلديها عازلية جيدة لبخار الماء ولكنها غير شفافة وغير مرنة وعازليتها الجيدة لبخار الماء والغاات وتوافقها الجيد مع مكونات الغلاف الأخرى جعل منها مرشحات مرغوب فيها وزاد استخدام الأغلفة الليبيدية في الأطعمة واستخدمت الإلفة الليبيدية في تغليف الفواكه والخضار الطازجة والحلويات المشكلة وذلك لتحسين المظهر الخارجي وتعمل هذه الأغلفة كحاجز لمنع نفاذية الرطوبة والأوكسجين والطعومات الغريبة والروائع والزيت وهذا ما يحسن من نوعية الأغذية ويطيل عمرها.
ويمكن أن يضاف للأغلفة الليبيدية مضادات أكسدة ومضادات ميكروبات وذلك لدعم الوظائف التي تقوم بها هذه الأغلفة.
المواد الليبيدية المستخدمة في تحضير الأغلفة الصالحة للأكل تتضمن الليبيدات الحيادية والحموض الدسمة والشموع والديزينات.
ويمكن أن نشكل غلاف (hydro colloid - lipid) وهذه الأغلفة مرغوبة لأنها تكتسب خاصية العزل الجيد لبخار الماء من قبل المواد الليبيدية والهيكل البنائي المقبول من قبل المواد الـ hydrocolloid.
فعالية أداء المواد الليبيدة في الأغلفة تعتمد على طبيعة الليبيد المستخدم وبشكل خاص تركيبه ـ بنيته الكيميائية ـ حالته الفيزيائية ـ هيدروفوبية (كراهيته للماء) وتفاعلاته مع المكونات الأخرى للغلاف كالبروتينات والمواد الدسمة.
4- الحموض الدسمة :

[COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B] تعتبر ليبيدات قطبية وتستخدم كمستحلبات وعوامل تشتت, ومعظم الحموض الدسمة المشتقة من الزيوت النباتية تعتبر مواد GRAS وتستخدم بشكل شائع في تحضير الأغلفة الصالحة للأكل خصائصها تشتق من حالتها الفيزيائية، طول سلاسلها، درجة تشبعها.

  • الأحماض الدسمة عديمة التشبع بشكل عام لديها نقطة انصهار أخفض من الأحماض الدسمة المشبعة التي لها نفس طول السلسلة فمثلاً: حمض السيتاريك حمض دهني مشبع نقطة انصهاره 69.6C° بينما اللينولييك 5C°, اللينولينيك11C° (تنقص درجة الانصهارمع زيادة عدد الروابط المضاعفة). طول السلسلة يؤثر على نقطة انصهار الأحماض الدسمة حيث ترتفع نقطة الانصهار مع ازدياد طول السلسلة كما أن نفاذية بخار الماء للأغلفة المصنعة من الأحماض الدسمة تعتمد على درجة تشبعها وطول سلسلة هذه الأحماض.
    وهناك جدول يبين أسماء معظم الحموض الدسمة الهامة المستخدمة في تحضير الأغلفة الصالحة للأكل متضمناً أطوال سلاسلها، عدد روابطها المضاعفة، نقاط انصهارها.
    5- الريزينات:
    فتتمثل بـ shellac، راتنجات الخشب وهذه الريزينات تشكل المكونات الأساسية للغلاف الصالح للأكل التي تمنح اللمعان للمنتجات.
    ريزينات shellac المفرزة من حشرة laccifer lacca تستخدم في الطلاء أو كأغلفة صالحة للأكل للكعك، للحلويات، للخضار والفواكه.
    Shellac قابل للانحلال بالكحول والمحاليل القلوية ويتفاعل مع معظم الشموع مما يؤدي إلى تحسين خاصية عزل الرطوبة وزيادة اللمعان للمنتج المغلف. نقطة انصهاره تتراوح في المجال (115←120) وهو ليس مادة GRAS لذا فمسموح أن يستخدم فقط كمضاف غير مباشر للغذاء في أغلفة الأغذية وكمادة لاصقة.
  • عندما تعتبر الأغلفة الصالحة للأكل المصنوعة من الليبيدات كجزء من المنتج الغذائي وتستهلك مع محتوياته فمن المهم أن تعبر عن وجهة نظر حسية وليس فقط أن تكون منسجمة مع المنتج.
    تطبيقات الأغلفة الليبيدية الصالحة للأكل:
    منتجات الفواكه الطازجة ,اللحوم، الدواجن، الأطعمة البحرية، الخضار، القمح، الحلويات، الأطعمة المعقدة والمتنوعة، للأطعمة المجمدة.
    في حالة الخضراوات والفواكه التغليف يستخدم ليمنع فقدان الوزن (بحجز الرطوبة) وابطاء عملية التنفس ولتحسين المظهر من خلال إضفاء اللمعان على المنتج shellac)). أيضاً لوحظ في بعض التطبيقات لتغليف الفواكه مثل الفواكه الحامضية (كالليمون، البرتقال) فشمع candella وشموع أخرى كانت مفيدة أكثر من shellac وراتنجات الخشب بسبب شكلها الأكثر مسامية .أو( نفاذيتها للأوكسجين وCO2 أكبر من الأخيرة).
    التغليف مع حجز عالي للغازات الثابتة يؤدي إلى إعطاء طعم سيء للمنتجات، تشكيل مغلفات shellac مع مكون ليبيدي مثل شمع كانديلا أو carnauba يدعم المظهر اللماع للغلاف shella لكن يزيد نفاذية الأوكسجين وبذلك ينقص إنتاج الإيتانول وهذا يحدث للفواكه المغلفة بـ shellac.
  • الليبيدات والريزينات مفيدة في تقليل سطح الاحتكاك أثناء عمليات المعالجة بـالغلق المحكم sealing
  • الفواكه والخضراوات المنظفة تغلف بالشموع في حالة أن قشورها لن تستهلك مثل: الليمون، البرتقال، اليوسفي، البطيخ الأحمر أو عندما الفواكه تنتقل عبر مسافات طويلة.
    [/b][/size][/color]
    [COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B]
    [COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B]- الشموع مثل macro crystalline slab waxes العديمة الرائحة واللون والطعم قيمة نوعاً ما. فكميات قليلة منها تدمج لتمنح اللمعان للمنتج.
  • مستحلبات الشمع ورذاذ الماء استخدمت لتغليف التفاح، الأجاص، الفواكه الحمضية والبندورة. المستحلب يجب أن يكون لديه توتر سطحي منخفض، قوة ترطيب جيدة، وجفاف بسرعة بعد عملية التغليف.
    مستحلب نموذجي مكون من:
    هيدروكسيد الصوديوم (6 أجزاء)، ثلاثي ايتانول الأمينtriethanolamine (20 جزء)، حمض الستياريك (42 جزء)، شمع البارافين (1←0 أجزاء) والماء (2000 جزء) يستخدم في تغليف الطيور الداجنة كالبط والإوز.
  • الجبنة تغلف بشمع البارافين لمنع جفافها وفقدانها مواد الطعم ولحماية السطح من الشكل غير المرغوب.
  • واحدة من الاستخدامات الرئيسية لأغلفة shellac هي كطبقة سطحية على الحلويات بشكل أقراص فـ shellac يستخدم ليمنح لمعان جيد لهذه المواد لكن الخاصية الكارهة للماء لـ shellac تستخدم في منع التبلور والتكتل الناتج عن ارتفاع الرطوبة النسبية للوسط المحيط.
  • الأغلفة الصالحة للأكل فعالة في تقليل فقدان الرطوبة وتأخير التزنغ الأوكسيدي في المكسرات. (مزائج من مضادات الأكسدة المتنوعة (BHA, BHT) مع حمض الستياريك في الزيوت النباتية المهدرجة أو في الغليسيريدات الأحادية فعالة في تقليل التزنغ الأوكسيدي في الفول السوداني) .
    الاستعمال المقصود من الأغلفة والطبقات الصالحة للأكل يتطلب فهم واضح لعازليتها للرطوبة وخصائصها الميكانيكية. هذه الخصائص تعتمد على تركيبة الغلاف، طريقة تشكيله وطرق تطبيقه على منتجات الطعام. أبحاث عدة فحصت عازلية بخار الماء والخواص الميكانيكية للأغلفة المركبة المصنوعة من البروتينات أو السكريات المتعددة مع إضافة الليبيدات. مثلاً الأغلفة الليبيدية ـ البروتينية لديها نفاذية لبخار الماء أقل من الأغلفة البروتينية المصنوعة من الكازئينات، غلوتين القمح…
    بناء على ذلك إعاقة نفاذية بخار الماء تحسنت بالأغلفة السكرية الليبيدية المصنوعة من الميتيل سيللوز وهيدروكسي بروبيل ميتيل السيللوز
  • هناك بعض الليبيدات (المواد الكارهة للماء وبشكل خاص الشموع) لديها قيم نفاذية لبخار الماء قريبة من الأغلفة البلاستيكية الصناعية مثل بولي اتيلين منخفض الكثافة و PVC لكن مع ذلك لديها حساسية لانتقال بخار الماء على جانب من الأهمية .
  • كل مادة هيدروفوبية لديها خواص فيزيوكيميائية ولذلك الأغلفة الليبيدية الصالحة للأكل لديها سلوك مختلف ضد انتقال الرطوبة، بشكل عام النفاذية تنقص مع زيادة هيدروفوبية المواد الليبيدية المضافة ,الشموع أكثر المواد الفعالية لإنقاص wvp بسبب هيدروفوبيتها العالية لمحتواها العالي من الحكولات الدسمة الطويلة السلسلة والألكانات. المجموعات المحبة للماء من جزيئات الدسم تشجع امتزاز بخار الماء. وهذا ممكن أن يسبب هجرة بخار الماء عبر الغلاف ,كما تؤثر عوامل داخل أو خارج الأغلفة الليبيدية الصالحة للأكل على خواص عازليتها.
    نستنتج مما سبق أن الأغلفة والطبقات الصالحة للأكل المصنوعة من الليبيدات حققت إمكانات واضحة في ضبط انتقال الرطوبة الأوكسجين، الرائحة، مكونات الطعم مع ازدياد نوعية الطعام وعمر الغذاء, بينما يتم تقليل استخدام مواد التغليف البلاستيكية الصناعية. استخدمت مواد عده في تشكيل الغلاف مثل السكريات، البروتينات، الليبيدات ومزائج منهم, وبسبب [/b][/size][/color]
    الطبيعة المحبة للماء لمعظم البوليميرات فان تحقيق حواجز كافية يتطلب صيغة من الأغلفة المركبة الحاوية على مواد هيدروفوبية مثل الحموض الدهنية الدسمة أو الشموع أولذلك تم اللجوء الى استخدام الأغلفة المركبة(ليبيدات/بروتينات – ليبيدات/سكريات )
    ثانيا - الأغشية المركبة Composite films:
    قد تكون الأغشية والأغطية القابلة للأكل غير متجانسة حيث تتكون من مخاليط (السكريات العديدة - البروتينات - اللبيدات )وذلك للاستفادة من الخواص الوظيفية لكل منها، كما يلي:
    1- خواص حجز الرطوبة Moisture – barrier properties:
    يؤدي إدخال الشموع الطبيعية والأحماض الدهنية في أغشية البكتين منخفض الميثوكسيل إلى تحسين مقاومة الغشاء لنفاذية بخار الماء. وكانت النتيجة أكثر فعالية عندما تضاف كغطاء سطحي على الغطاء الأولي عنه عندما يعلق مع مذيب الغطاء الأول وقد وجد عكس هذه النتيجه عام 1984، حيث قلت النفاذية بمقدار 10 عندما أضيف مخلوط حمضى البالمتيك والاستياريك إلى المذيب (إيثانول+ماء) المحتوي على HPMC عنه لو غطي الغشاء الأول (HPMC) بغشاء الأحماض الدهنية هذا الغشاء ثنائي القطبية يتميز بارتفاع خواصه المقاومة لنفاذية بخار الماء حتى عند رطوبة نسبية مقدارها (90%) و( 0.9 < aw )والتي يفقد عندها الغشاء كفاءته التركيبيه. وقد تأكدت فعالية هذا الغشاء ثنائي القطبية (HPMC/أحماض دهنية) في دراسة تخزينية لمخلوط غذائي يتكون من عجينة طماطم (aw مرتفع) ومطحون مخبوزات (aw منخفض يساوي 0.39) حيث وجد أن وضع هذا الغشاء بين سطحيهما أوقف تحرك الرطوبة من عجينة الطماطم إلى مسحوق المخبوزات مما أدى إلى إطالة العمر التخزيني للمخبوزات المخزنة عند -20° مئوية إلى أكثر من 70 يوم بدلاً من 21 يوم.
    تم تجربة غشاء مركب قابل للأكل يتكون من شمع النحلHPMC/MC/ يحتوي مخلوط حمضي البالمتيك والاستياريك ووجد أنه مقاوم لنفاذية بخار الماء – حتى عند aw تساوي واحد – وتساوي 0.3 مل ماء / م2 / مم زئبق عند 25° مئوية، والتي تتقارب مع نفاذية الأغشية المخلقة غير القابلة للأكل مثل PVC وLDPE. تعتبر بشرة الأغشية النباتية cuticular membranes تركيب غير متجانس عديد الطبقة حيث يتكون من بوليمر محب للماء وهو الكيوتين cutin وأعلاه الطبقة الشمعية غير القطبية ويشبه تركيب الأغشية القابلة للأكل. ووجد أن استخدامها يؤخر فقد الرطوبة ويطيل العمر التخزيني للمنتجات الغذائية المجمدة. وقد استخدمت أغشية قابلة للأكل مكونة من عدة طبقات: طبقة من حمضي البالمتيك والاستياريك وشمع الكارنوبا على طبقة من الجيلاتين أو الكازئين فأعطت حجزاً جيداً لبخار الماء.
    2- خواص حجز الغاز Gas – barrier properties:
    يؤدي لف المنتجات سريعة التلف بالأغشية أو تغطيتها إلى تقليل نفاذية الغازات لإيقاف التنفس الهوائي وإطالة عمرها التخزيني. وقد طورت أغشية نصف نفوذه مركبة لتغطية الفاكهة والخضار الطازجة، تتكون من ملح الصوديوم للكربوكسي ميثايل سليلوز CMC / استرات السكروز مع الأحماض الدهنية ويسمح هذا الغشاء بخفض تركيز الأكسجين في الأنسجة الداخلية للثمار بدون زيادة مكافئة في تركيز ثاني أكسيد الكربون مما يقلل من حدوث التنفس اللاهوائي، ولهذه الأغشية نفاذية اختيارية بين الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، ويصلح ذلك لبعض أصناف الفاكهة والخضار. يوجد كثير من الأمل في نجاح تغطية الفاكهة بدلاً من تخزينها في الجو المعدل مرتفع التكاليف، رغم أن وظائف الغطاء تتأثر بتغير درجات الحرارة ويكون محدود التأثير في فترات التخزين المتقدم عند البيع بالتجزئة.
    3- خواص حجز المواد الذاتية Solute – barrier properties:
    [/b][/size][/color]

(جمال الدين عبد العظيم) #4

استخدمت أغطية مركبة مثل زايين الذرة مع الجليسرول كملون، للمحافظة على تركيز حمض السوربيك على سطح الجبن متوسط الرطوبة، لتأخير انتشار المادة الحافظة داخل كتلة الجبن، حيث يقل انتشار حمض السوربيك داخل زايين الذرة بمقدار 150-300 مرة عنه داخل الجبن. وتم التأكد من زيادة مقاومة السطح لنمو Staphylococcus aureus في الجبن المغلف بأغطية زايين الذرة.
و تضم الأغلفة المركبة :
-Aالأغلفة ثنائية الطبقة (bilayer edible films)
عدة دراسات بحثت في خصائص الأفلام ثنائية الطبقة المحضرة بواسطة تقنية التغليف أو بتقنية الاستحلاب. تبين أن الأفلام ثنائية الطبقة أكثر فعالية للعزل تجاه بخار الماء من الأفلام المستحلبة نتيجة لتواجد طور هيدروفوبي مستمر في الفيلم.
العمل الأول الذي نشر في الكتب المتعلق بالأفلام ثنائية الطبقة الصالحة للأكل (عام 1949) من قبل Schultz الذي حضر غليسرول (Gly) وفيلم يتكون من: (البكتين منخفض الميتوكسيل الملدن مع حمض سيتاريك (SA)، حمض اللاوريك (LA)، شموع النحل (BW) أو شمع البارافين (PW)) باستخدام تقنية التغليف أوتقنية الاستحلاب. في جميع الأفلام المشكلة نفاذية بخار الماء تتناقص بازدياد طول سلسلة الحمض الدهني وبازدياد درجة تشبع الشموع.
استعمال طبقة من شمع البارافين لتشكيل فيلم ثنائي الطبقة تخفض نفاذية بخار الماء من فيلم البكتين بـ 99.8%. نفس الكمية من شمع البارافين المنتشرة في محلول البكتين قبل التجفيف على درجة حرارة الغرفة لتشكيل فيلم مستحلب تنتج عزل رطوبة أقل تأثيراً من الفيلم ثنائي الطبقة. لكن المساوئ في تشكيل فيلم ثنائي الطبقة بأنه يحتاج مرحلتين بالإضافة لاستخدام مذيب عضوي.
تم إنتاج أفلام ثنائية الطبقة مؤلفة من بولي إيتلين غليكوز (PEG) وهيدروكسي بروبيل ميتيل السيللوز الملدن (HPMC) والطبقة العلوية دهن. الأفلام حضرت بتقنية التغليف وتقنية الاستحلاب, تقنية التغليف تتضمن طلاء مواد الدهن على أفلام HPMC:PEG المشكلة سابقاً بالتجفيف بمحلول إيتانول مائي على الدرجة 90C°. تقنية الاستحلاب تتضمن إضافة الدهن مباشرة لمحلول من فيلم مشكل سابقاً من HPMC:PEG وإيتانول مائي على درجة حرارة أعلى من نقطة انصهار الدهن، ثم تجفيفه على الدرجة 90C°,حيث يتبخر المذيب وينفصل الطور الدهني عن المزيج مشكلا طبقتين مستمرتين مع طبقة دهن فوق طبقة HPMC:PEG. لقد وجدت أفلام مركبة تبرز عزل رطوبة أعظم بازدياد درجة إشباع الدهن المستخدم وبطول سلسلة الحمضي الدهني المستخدم. عزل الرطوبة يزداد عند اندماج مزيج من حمض البالتيك والسيتاريك (SA-PA) في نظام فيلم مشكل سابقاً لتكوين الفيلم (تقنية الاستحلاب) أفضل من تكوين غلاف على سطح أفلام HPMC:PEG (تقنية التغليف).
الأداء الأفضل لتقنية الاستحلاب ينسب إلى تكيف جزيئات الحمض الدهني على سطح الفيلم. في تقنية التغليف الأحماض الدهنية تترسب على سطح فيلم HPMC:PEG، بينما في تقنية الاستحلاب الأحماض الدهنية تسمح بأن تتكيف مع الهواء- الماء قبل أن تتصلب الدهون على سطح HPMC:PEG. بالإضافة لذلك الفيلم الثنائي الطبقة المتشكل بمرحلة تقنية واحدة وجد بأنه مرن جداً ومقاوم تماماً للأضرار الميكانيكية مقارنة بفيلم ثنائي الطبقة بمرحلتين والذي وجد بأنه هش جداً.
يتم تحضير فيلم ثنائي الطبقة قابل للأكل مصنوع من HPMC وحمض اللاوريك وحمض الميرستيك والبالمتيك وحمض ستياريك باستخدام تقنية الاستحلاب بمرحلة واحدة ووجد بأن نفاذية بخار الماء تتناقص بزيادة طول سلسلة الحمض
الدهني وبزيادة تركيزه. في هذه الحالة، الفيلم ثنائي الطبقة SA/HPMC المشكل من 95.6% إيتانول عن طريق انصهار محلول حار ومن ثم التجفيف على الدرجة 75C° لمدة ساعة يملك نفاذية بخار ماء منخفضة. ولكن لوحظ بأنه بعد يوم واحد من التحضير يتقلص الفيلم بـ 7% طول، والفيلم HPMC-SA يصبح مغطى بحمض السيتاريك البلوري. في اليوم السادس المسحوق السطحي يمكن أن يزال.
تمت دراسة على تأثر تقنيات توفير فيلم على عزل الرطوبة (الأفلام المكونة من مواد هيدروفوبية مثل شمع البارافين (PW)، أو زيت مع ميتل السيللوز كقالب تزويد. الأفلام محضرة باستحلاب PW بـ MC:PEG وتجفيفهم على درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة، أو بتغطية أفلام MC:PEG بـ PW المصهور)أفضل النتائج في تخفيض WVP قد يحصل عليها باستخدام تقنية التغليف على مرحلتين. والتي يمكن أن تشرح عن طريق ترسيب شمع البارافين في طبقة متواصلة. إن الأفلام المستحلبة تظهر عدم تجانس سطوحها الذي يسمح بأن يحدث نقل للرطوبة خلال مناطق حرة غير مبلورة من شمع البارافين. هذه النتائج تظهر قدرة المواد الهيدروفوبية على إعاقة نقل الرطوبة اعتماداً على تجانسها وتوزعها في النظام.
أفلام MC وPW يمكن أن تحضر باستخدام تقنية الاستحلاب وتقنية التغليف. النتائج تظهر بأن توضع PW فوق MC يزيد فعالية عزل الرطوبة أكثر من الفيلم المستحلب بـ 10 مرات, وهذا بسبب عدم القدرة على تشكيل فيلم ثنائي الطبقة باستخدام تقنية الاستحلاب. والنتائج تري بأنه يمكن الحصول على فيلم ثنائي الطبقة باستخدام تقنية الاستحلاب وذلك فقط باستخدام أحماض دهنية وتجفيفها على درجات حرارة مرتفعة.
تم تحضير أفلام مصفحة عن طريق انصهار محاليل(Zein الذرة -الحمض الدهني) على أفلام MC:PEG.الشكل (2) النتائج تري بأن نفاذية بخار الماء تتناقص بزيادة طول السلسلة وزيادة تركيز الحمض الدهني. أفضل نفاذية لبخار الماء تنسجم مع الأفلام التي تحوي 40% من مزيج سيتاريك مع البالمتيك. إن طبقة Zein الذرة- حمض دهني لا تذوب في الماء فمثل هذه الأفلام يمكن أن تكون مفيدة للأغذية الغنية بالرطوبة.
تم تحضير أفلام ثنائية الطبقة مؤلفة من طبقة ميتل السيللوزMC مغطاة بثلاثي الغليسيريد TGأو طبقة ألكان، ودُرست تأثيرات سماكة حجم الدهن الصلب ونقطة انصهار طبقة الدهن على الخصائص الميكانيكية وخصائص عزل الرطوبة لهذه الأفلام. فيلم MC-PEG يحضر في محلول من الكحول الإيتيلي مع الماء ويجفف على الدرجة 50±2C° و7±1 RH، مزيج الليبيدات يحضر بحالة مصهورة. طبقة الدهن ثلاثي الغليسريد مؤلفة من مزيج من زيت النخيل المهدرج (HPO) وTriolein (Trio)، بينما طبقة الألكان مؤلفة من مزيج من زيت البرافين (PO) وشمع البارافين (PW). الخصائص الميكانيكية تنسب بشكل أساسي إلى ميتل السيللوزMC. ولكن الدهون السائلة كلا Triolein وPO يملكان تأثير مضاد للتلدن على شبكة hydrocolloid. عزل الرطوبة يتناقص من 5 إلى 20 وفقاً لطبيعة عمل الدهون (ألكان أو ثلاثي غليسريد) عندما يتغير محتوى الدهن الصلب من 0 إلى 80% .عند تحضير أفلام مستحلبة بنفس التركيب فإن طبيعة الطور الدهني يملك تأثيراً صغيراً على الخصائص الميكانيكية للأفلام المستحلبة، ولكن له تأثير كبير على فعالية عزل بخار الماء فالألكانات تؤمن عزل رطوبة أفضل من ثلاثي الغليسيريد. نسبة الدهن الصلب في الطور الدهني تملك تأثير قليل على عزل الرطوبة، بالإضافة إلى أن ميتيل السللوز MC الهيدروفيلي يسمح بمرور بخار الماء عبره.
الأفلام ثنائية الطبقة تحضر بالتغليف بأفلام zein الجافة مع زيت ثلاثي الغلسيريد متوسطة السلسلة (MCTO)، شمع السرغوم (نبات كالذرة) SW)-MCTO)، أو شمع البكارنوبا (Carw)-MCTO. ان استعمال طبقة دهن تخفض نفاذية بخار الماء بـ 98.7% وتنتج أفلام محدودة بشكل أكبر. والأفلام ثنائية الطبقة تكون أقل صفاراً وأكثر شفافية من الأفلام أحادية الطبقة.
قامت أبحاث على خصائص عزل الرطوبة لأفلام ثنائية الطبقة مؤلفة من غلوتين القمح (WG) كطبقة بنائية وطبقة رقيقة من الدهن كعازل للرطوبة، الأفلام تحضر بترسيب طبقة الدهن، إما بمذيب أو بحالة مصهورة وذلك فوق سطح فيلم WG الملدن… إن شمع النحل أكثر فعالية في تخفيض نفاذية بخار الماء يتبعها شمع البارافين يتبعها شمع البكارنوبا.
في طريقة المذيب معلق الإيتانول بشمع النحل يكون موزعاً فوق الفيلم على الدرجة 70C° وبعدها يخفف على الدرجة 30C° في طريقة الدهن المصهور فإن شمع النحل يذاب على الدرجة 100C° ويبسط على فيلم مشكل سابقاً والذي يكون مسخناً على الدرجة 100C°. طريقة الدهن المصهور تعطي فيلم ثنائي الطبقة مع نفاذية بخار الماء أخفض من طريقة المذيب وهذا يعزى إلى الذوبان الجزئي لشمع النحل في الإيتانول الحار، والتي تؤدي إلى تشكيل طبقة أقل استمراراً من شمع النحل على سطح الفيلم. وهذه المشكلة تلاحظ في الأفلام التي يمثلون فيها طبقة الدهن سهلة الانفصال عن الفيلم الحاوي على غلوتين القمح (WG). التصاق الدهن يحسن عن طريق اندماج داي استيل العرامزيك المؤستر من أحادي الغليسيريد (DTM) في فيلم يحوي WG:Gly ، والذي يساعد أيضاً في تخفيض نفاذية بخار الماء.
تم تحفيز ثلاث أنواع من أفلام ثنائية المرحلة مركبة من بروتين مصل اللبن المعزول (WPI)-BW مع مستحلب مائي (AE) مع معلق إيتانولي، أو مصهور ساخن من شمع النحل (M-BW) كطبقة ثانية. وتمت محاولة على تحضير فيلم أحادي المرحلة باستخدام جزيئات الدهن كبيرة الحجم وتشكيل مستحلب WPI-BW. الأفلام ثنائية الطبقة M-BW تملك أخفض نفاذية لبخار الماء، الفيلم ثنائي الطبقة أحادي المرحلة لتشكيله لم يكن ناجحاً. ولكن بالتسخين الجزئي للفيلم الثنائي الطبقة أحادي المرحلة يخفض نفاذية بخار الماء تقريباً 50%.


(جمال الدين عبد العظيم) #5

[COLOR=“Blue”][B]-bالأغلفة المستحلبة (Emulsion edible films)
تتحدد خصائص هذه الأغلفة بطبيعة التفاعلات بين البروتينات/السكريات العديدة و الدهون حيث تلعب البروتينات الدور الرئيسي في ثبات الغلاف في أغشية (بروتين-دهن) و ذلك بسبب الخواص القطبية الثنائية التي تمتلكها البروتينات لذلك تصطف المجموعات القطبية باتجاه المحلول المائي و المجموعات اللاقطبية باتجاه الزيت و بالتالي فإن توازن المستحلب ينتج عن توازن القوى ذات الطبيعات المختلفة و بشكل أساسي قوى الاستقرار الكهربائي و القوى الهيدروفوبية .
أما في الأغشية المستحلبة المؤلفة من (سكاكر عديدة – دهن ) فلتحقيق الاستقرا الجيد يجب أن يكون التصاق السكريات بسطح الدهن عالي و بما أن السكريات ذات خواص استحلابية ضعيفة لذلك فإن إضافة المواد المستحلبة تكون مطلوبة في هذه الحالة لتحسين الخواص و إعطاء السماكة المطلوبة .
وضعت العديد من الدراسات لإنتاج أغلفة قابلة للأكل ذات خواص حجز جيدة اابخار عن طريق توزيع الليبيدات داخل السكريات أو/و البروتينات خلال عملية تشكيل الغلاف .
و قد درست العديد من العوامل المؤثرة في خصائص هذه الأغلفة المستحلبة كنوع الدهن و موقع الدهن و الأطوار المتعددة الأشكال .
كما في الأغلفة الثنائية الطبقة فإن مقاومة نفاذية البخار في الغلاف المستحلب تعتمد على نوع الدهن, القطبية , الحموضة , درجة الإشباع . و بالاعتماد على ذلك فإن الغليسيريدات الأحادية و الزيوت المهدرجة و الحموض الدهنية ذات نقطة الإنصهار المرتفعة و الشموع تعتبر مواد جيدة لهذا الإستخدام .
لوحظ تحسن في خصائص حجز الرطوبة في أغلفة (دهن - بروتين) المستحلبة عند استخدام غليسيريدات أحادية و كحولات الأحماض الدهنية بطول سلسلة 14 – 18 ذرة كربون .
أما في حالة استخدام الأغلفة (BW – ليبيد ) فإن البروتينات و الأحماض الدهنية كانت هي الأكثر تأثيرا في تقليل الـ WVP من الكحولات أو الغليسريدات الأحادية و طول سلسلتها . و قد أظهرت الدراسات إمكانية حدوث انفصال للمستحلب بالاعتماد على الرطوبة النسبية للبيئة المحيطة فيما إذا كانت مرتفعة أو منخفضة .
وقد ربطت هذه النتائج مع الحالة الفيزياءية و المورفولوجية أيضا للحموض الدهنية في الغلاف . وبشكل مشابه فقد حدث تحسن في خواص حجز الرطوبة لغلاف (MC-L ) عند طول السلسلة 12-22 ذرة كربون .
بينت التحاليل الطيفية أن الأغلفة الحاوية على الستياريك أظهرت تفرق (انفصال) صغير جدا لكريات الدهن عن المستحلب مقارنة مع الأحماض الدهنية الأخرى حيث شكلت شبكة متماسكة أكثر تعقيدا أدى إلى زيادة المسافات و الانعطافات التي تواجه جزيئة البخار خلال ارتحالها داخل الغشاء
تؤثر درجة تشبع الأحماض الدهنية بشكل كبير على نفاذية الغشاء لبخار الماء حيث أن الأحماض الدهنية الغير مشبعة تكون قطبيتها أعلى من المشبعة مما يؤدي إلى زيادة نفاذيتها للماء . فقد لوحظ ازدياد الـ WVP لأغلفة (SPI-L) بتناقص الأحماض الدهنية المشبعة أما الأغلفة التي حضرت مع SA كان لها نفاذية أقل مقارنة مع OA .
بالنسبة للخواص الميكانيكية فقد بينت التجارب إن إضافة أكثر من 20% من الأحماض الدهني تؤدي إلى خفض قابلية الشد و كذلك فإن المطاطية تتناقص مع ازدياد تركيز الأحماض الدهنية ويمتلك OA المطاطية الأعلى و قابلية الشد الأقل
تؤثر لزوجة الليبيدات بشكل كبير على نفوذية بخار الماء حيث راقب العلماء الأغشية المصنوعة من WPL مع مادة ملدنة (GLY) و وجدوا أن النفاذية غير مرتبطة مع نفاذيات الليبيدات النقية ولكن مع لزوجة هذه الدهون , و قد حضرت أغلفة من الـ CanW,CarW,BW,HAMFF وكانت النتائج على النحو التالي :
CarW, CanW هي المواد الأقل نفاذية لبخار الماء و لكنها أعطت مستحلبات ذات نفوذية عالية لبخار الماء .
BW, HAMFF المواد ذات النفاذية الأكبر لبخار الماء أعطت أغلفة مستحلبة ذات نفوذية منخفضة جدا لبخار الماء.
و قد فسرت هذه النتائج بقدرة الأخيرين على تشكيل شبكات داخلية ذات متانة عالية بسبب لزوجتها المرتفعة .
تؤثر درجة حرارة التجفيف أيضا بشكل كبير على خصائص الأغلفة المستحلبة حيث أن النتيجة الأفضل لنفاذية بخار الماء كانت عند رفع درجة حرارة التجفيف من 40 إلى 80 درجة مئوية و خاصة عند استخدام الغلاف (BW-WPL) مع GLY بتركيز 20% لـ BW .
بالتالي :
إن اتحاد المواد الدهنية مع السكريات و البروتينات لتشكيل أغلفة قابلة للأكل يملك قدرة على تحسين خواص حجز الرطوبة حيث أن المحتوى الدهني الكاره للماء يمكن أن يشكل طبقة مستمرة فوق الطبقة المحبة للماء من السكريات او البروتينات و بالتالي يتغلغل في الطور المحب للماء لتشكيل أغلفة مستحلبة .
و في كل من الأغلفة الثنائية الطبقة و الأغلفة المستحلبة فإن WVP تعتمد بشكل أساسي على قطبية الدهون و نوعها و درجة تشبعها .
أمثلة على تحضير الأغلفة المستحلبة :
A- (باستخدام السكريات المتعددة والليبيدات)
المواد الداخلة في تركيبها Materials :
1- مواد تشكل الطور المستمر المحب للماء وهي :

  • نشاء الذرة (27% amylose ) ،ميتيل سيللوز( متوسط اللزوجة، 27.5- 32% methoxyl) .
    2- مواد تشكل الطور المبعثر الكاره للماء وهي :
  • زيت فول الصويا (Soybean oil ) أو زبدة الكاكاو ((Cocoa butter .
    3- مواد ملدنة (plasticizers) مثل الغليسرول (glycerol) .
    4- مواد تحسن من ثباتية و استقرار الغلاف الاستحلابية (عوامل استحلاب) وهي :
  • (GMS) (Glycerol monostearate) غليسرول أحادي السترات .
  • (Tween 60) (polyoxyethylene sorbitanmonostearate).
  • (Tween 80) (polyoxyethylene sorbitanmonooleate).
    عملية الصناعة :
    -1 تتم إذابة 1.44g من ميتيل سيللوز(MC) في 75ml (من مزيج للماء المقطر مع الكحول الإيتيلي ونسبة المزج 2:1 ) عند درجة حرارة 75c لمدة عشر دقائق .
    2- الحصول على هلامة نشاء الذرة وذلك بإضافة 3.19g من النشاء إلى 75ml من الماء المقطر على درجة حرارة 95c لمدة 30 دقيقة ، ثم مجانسة تلك الهلامة (4000 دورة/ دقيقة) لمدة دقيقة واحدة . 3- يضاف3.19g من الغليسرول إلى ميتيل سيللوز ويجانس المحلول ( 6000دورة/ دقيقة) لمدة دقيقة واحدة .
    -4 يمزج الناتج النهائي من (MC) مع الهلامة المتجانسة ثم يجانس المزيج (6000دورة/ دقيقة) لمدة 90 ثانية ويبقى على درجة حرارة 75c لمدة عشر دقائق.
    5- إضافة الليبيدات وعوامل الاستحلاب :
    إن عملية إضافة الليبيد (زيت الصويا أو مائع زبدة الكاكاو عند 75c) و إضافة عوامل الاستحلاب (GMS,Tween60,Tween80) تختلف حسب نوع عامل الاستحلاب المضاف فيما إذا كان محب أم كاره للماء وهذا ما يعرف ب(HLB of the emulsifier) والذي يعني (hydrophilic lipophilic balances) ،ويمكن توضيح ذلك بما يلي :
    عند استخدام Tween60,Tween80 (محبان للماء ) يضاف الليبيد و عامل الاستحلاب على التوالي إلى مزيج (نشاء-MC-غليسرول).
    أما عند استخدام GMS (كاره للماء) تتم إذابته في زيت الصويا أو مائع زبدة الكاكاو على درجة حرارة 75c قبل أن يضاف إلى مزيج (نشاء-MC-غليسرول).
  • 6 بعد إضافة الليبيد وعامل الاستحلاب تتم بعثرة المزيج باستخدام magnetic stirring (تحريك مغناطيسي، 800دورة/ دقيقة) لمدة 2 دقيقة و درجة حرارة 75c، ثم يجانس المزيج على 6000 دورة/ دقيقة لمدة 2 دقيقة .
  • 7يبقى المستحلب الناتج تحت magnetic stirring (800دورة/ دقيقة (لمدة 10 دقائق و درجة حرارة . 75c
  • 8ينقل المستحلب إلى أطباق زجاجية بأبعاد (25×50×1 cm) مع استخدام تقنية الفصل بعمود طبقة رقيقة (thin-layer chromatography spreader).
  • 9تجفف الأغلفة على درجة حرارة 25c ورطوبة نسبية 40% لمدة 15 ساعة ،ثم تبقى في رطوبة نسبية ثابتة (53%) و درجة حرارة 25c مدة عشرة أيام مع استخدام محلول نترات المغنزيوم المشبع .
    تكون سماكة الغلاف الناتج 30±3 ميكرون .
    تم الحصول على صور المقاطع العرضية للغلاف باستخدام تقنية المسح البيئي للمجهر الالكتروني
    -B (باستخدام البروتينات والليبيدات)
    المواد الداخلة في تركيبها Materials :
    شمع العسل (beeswax) ، محلول بروتين مصل الحليب (whey protein) 5% ، الغليسرول كملدن ، تتم إضافة شمع العسل إلى مزيج بروتين – غليسرول بثلاث نسب مختلفة (0% - 20% - 40%) ، HCl و NaOH لتعديل درجة حموضة المستحلب .
    عملية الصناعة :
    -1 تسخين المحلول المائي لبروتين مصل الحليب (5% حجما) في حمام مائي لمدة نصف ساعة على درجة حرارة 90c
    -2 إذابة شمع العسل في المحلول الساخن السابق .
    3- إضافة الملدن بكمية تتوافق مع التركيب النهائي المطلوب للغلاف .
    4- مجانسة المحلول بخلاط خاص high shear probe mixer ) ) مثل:
    ( Ultra-Turrax , Model T25 , IKA-Works ) لمدة دقيقتين ( 15000 دورة / دقيقة ) يليها 7 دقائق (22000 دورة / دقيقة) على درجة حرارة 80c .
    5- يوضع المستحلب بعد المجانسة في حمام ثلجي لمنع تخثر البروتين و تبلور جزيئات الليبيد
    6- الوصول إلى قيمة PH المرغوبة و الواقعة ضمن المجال (4 - 8) باستخدام HCl و NaOH (1N) .
    7- تجفيف المستحلب لتشكيل الغلاف لمدة تزيد عن 24 ساعة ورطوبة نسبية (40-50%) ودرجة حرارة 22-25c)) .
    إن قياس سماكة الغلاف تتم بواسطة caliper micrometer :frowning: No. 7326, Mitutoyo Mfg. Co. Ltd., Japan )

[/b][/color]