Mgr inż. Weronika Zduńczyk
Dr inż. Katarzyna Tkacz
Dr hab. inż. Monika Modzelewska-Kapituła, prof. UWM

Katedra Technologii i Chemii Mięsa
Wydział Nauki o Żywności
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Gwałtowna urbanizacja, uprzemysłowienie i wzrost populacji doprowadziły do ​​rozwoju żywności pakowanej, o dłuższym terminie przydatności do spożycia i łatwiejszej w dystrybucji w porównaniu do produktów sprzedawanych bez opakowań jednostkowych. Zwiększone zapotrzebowanie na żywność pakowaną spowodowało, że opakowania i technologie pakowania stały się wszechobecne i są nieodzowną częścią nowoczesnego sektora produkcji żywności.

Podstawowe funkcje opakowań to: ochrona produktu przed uszkodzeniem i zanieczyszczeniem, ułatwienie jego dystrybucji i sprzedaży oraz przekazywanie informacji dotyczących produktu. Opakowanie chroni produkt w ciągu całego łańcucha dystrybucji, minimalizując możliwość jego zanieczyszczenia w trakcie transportu i miejscu sprzedaży. Opakowane produkty są łatwe w ekspozycji, przenoszeniu, przechowywaniu, dystrybucji, otwieraniu, ponownym zamykaniu i ponownym użyciu [Pal i in., 2019].
Bardzo ważne jest, aby opakowania były bezpieczne. Nie tylko by nie zawierały szkodliwych składników, które mogłyby przedostawać się do żywności w opakowaniu, ale również nie powinny powodować zmian pierwotnego wyglądu żywności, a jej smak powinien zostać nienaruszony [Pal, 2014].
Opakowanie jest ponadto miejscem, które producent wykorzystuje do zamieszczenia informacji o produkcie, jego składzie i właściwościach odżywczych. Obowiązkiem producenta artykułu spożywczego jest właściwe oznakowanie opakowań. Etykiety lub opakowania muszą zawierać informacje wymagane rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi w sprawie znakowania środków spożywczych. Obowiązkowo należy podać: nazwę, skład, datę minimalnej trwałości / termin przydatności, sposób przygotowania, dane identyfikujące producenta, zawartość netto lub liczbę sztuk, warunki przechowywania, partię produktu i klasę jakości handlowej (o ile została ustalona). Oznakowanie musi być czytelne, nieusuwalne i umieszczone w widocznym miejscu. Nie może być w żaden sposób ukryte lub przysłonięte nadrukami. Istnieje też zakaz znakowania środków spożywczych w sposób mogący wprowadzić konsumenta w błąd [Zawadzki, 2015].
Rola opakowań do żywności ewoluowała w takim stopniu, że zdecydowanie wykracza ona obecnie poza swoje podstawowe funkcje związane z przechowywaniem, ochroną i wygodą. Opakowania stały się kluczowym elementem marketingu firm spożywczych, które inwestują w projektowanie opakowań, aby zapewnić długotrwały sukces produktów, wychodząc z założenia, że dobrze zaprojektowane opakowanie zachęca klienta do zakupu produktu [Ares i in., 2022]. Stały rozwój gotowej żywności pakowanej powoduje, iż technologie pakowania i materiały opakowaniowe tworzone są w oparciu o wyniki badań naukowych. Najważniejszymi innowacjami w dziedzinie technologii pakowania są opakowania inteligentne, bioaktywne i aktywne, które angażują celowy kontakt z żywnością lub jej otoczeniem i wpływają na zdrowie konsumenta [Majid i in., 2016].

Opakowania aktywne

Aktywne opakowania to rozwiązanie, w którym opakowanie, produkt i środowisko oddziałują na siebie. Są to systemy, które poprzez aktywne oddziaływanie z produktem lub atmosferą wewnątrz opakowania (w wyniku działań chemicznych, fizycznych i biologicznych), zmieniają warunki pakowanej żywności, zapobiegając niekorzystnym zmianom jakości żywności (poprzez np. niszczenie lub hamowanie wzrostu drobnoustrojów występujących w żywności) lub nawet wpływają na poprawę jakości i przedłużanie czasu bezpiecznego przechowywania produktu [Stoma, 2017].

Aktywność opakowań przejawia się m.in. w:
• włączeniu do opakowania bądź do materiału opakowaniowego substancji chemicznych lub enzymatycznych, mających na celu adsorpcję i/lub usunięcie tlenu z atmosfery wewnątrz opakowania, co powoduje hamowanie utleniania lipidów, rozwoju pleśni oraz przeciwdziała zmianom barwy; ma to zastosowanie w odniesieniu do: olejów, tłuszczów, wyrobów piekarniczych, palonej kawy, suszonej wołowiny, suszonych owoców, orzechów, słodyczy, mleka w proszku;
• zastosowaniu w opakowaniu substancji wytwarzających lub absorbujących dwutlenek węgla, co przyczynia się do hamowania wzrostu mikroflory obecnej w produkcie oraz zapobiega pęcznieniu opakowań; ma to zastosowanie w odniesieniu np. do: palonej kawy, serów;
• kontrolowaniu zawartości etylenu w opakowaniu, co umożliwia regulowanie dojrzewania owoców (np. jabłek, bananów, moreli) i warzyw (np. marchew, ziemniaki, ogórki, pomidory);
• zastosowaniu konserwantów, substancji bakteriobójczych lub przeciwutleniaczy wydzielanych z materiału opakowaniowego, w celu hamowania rozwoju drobnoustrojów w serach, mięsie i wyrobach piekarniczych oraz hamowaniu procesów utleniania m.in. w produktach zbożowych;
• wykorzystaniu regulatorów wilgotności; ma to zastosowanie w odniesieniu np. do: pieczywa, mięsa, warzyw, owoców i produktów suchych;
• użyciu technologii umożliwiającej kontrolę zapachu i smaku (np. soki owocowe);
• wprowadzeniu do opakowania pochłaniaczy światła;
• korzystaniu z folii wydzielających substancję mineralną zabezpieczającą barwę produktu bądź uszlachetnieniu powierzchni folii w celu zmiany jej przepuszczalności [Barska i Wyrwa, 2016].

Opakowania inteligentne

Opakowania inteligentne (ang. inteligent packaging) (zwane też sprytnymi, ang. smart packaging, lub indykatorowymi) mają możliwość monitorowania określonych parametrów (wewnętrznego i/lub zewnętrznego otoczenia produktu). Dostarczają one użytkownikowi informacji o produkcie, jego stanie jakościowym i bezpieczeństwie oraz o zmianach lub nawet nieprawidłowościach występujących w trakcie przechowywania i dystrybucji żywności, bez potrzeby otwierania opakowania [Keller, 2019]. Dwie ważne funkcje, jakie spełniają opakowania inteligentne, to monitorowanie warunków zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych, oraz rejestrowanie zmian zachodzących zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz opakowania. Ta ostatnia funkcja inteligentnego opakowania, czyli ocena jakości produktu spożywczego bezpośrednio w opakowaniu, wiąże się z bezustannym kontrolowaniem przestrzeni pomiędzy produktem a opakowaniem i jest możliwa dzięki stosowaniu wskaźników bezpieczeństwa i jakości pakowanego produktu spożywczego [Majid i in., 2016].


Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów opakowań inteligentnych. Zasada ich działania oparta jest na interaktywnych wskaźnikach. Najczęściej są to wskaźniki barwne, pozwalające dokonać oceny zapakowanego produktu. Zmiana barwy w sposób ciągły dokonuje się w przypadku zmiany ilości ciepła, jaką otrzymuje produkt podczas transportu i magazynowania, natomiast zmiana barwy w sposób skokowy występuje w przypadku detekcji powstających nieszczelności opakowania. Indykatory są prostym narzędziem, które pozwala na obniżenie ryzyka powstawania strat, jak również na obniżenie powstających w wyniku strat kosztów związanych z wymianą lub naprawą uszkodzonych produktów bądź ich utylizacją. Użycie odpowiedniego wskaźnika związane jest ze specyfiką danego produktu i czynnikiem, który ma być kontrolowany, dlatego też wyróżnia się m.in. wskaźniki czasu i temperatury przechowywania, świeżości, wilgotności, wstrząsu, czy też elektroniczne etykiety i kody kreskowe [Barska i Wyrwa, 2016]. W opakowaniach inteligentnych mogą być zastosowane wskaźniki pośrednie, bezpośrednie i RFID.

Nanotechnologie

Zastosowanie nanotechnologii spowodowało największy postęp w produkcji nowoczesnych opakowań żywności. Znaczna część tradycyjnych opakowań wytwarzana jest z niedegradowalnych materiałów, które przyczyniają się do zanieczyszczenia środowiska, a do ich produkcji zużywane są paliwa kopalne. Jednak obecne na rynku folie biodegradowalne stanowią słabą barierę przed zanieczyszczeniami i charakteryzują się niewystarczającymi właściwościami mechanicznymi, stąd poszukiwane są materiały mogące zastąpić tradycyjne tworzywa sztuczne [Głód i in., 2014].
Sektor opakowań żywności wykorzystuje nanotechnologię do wytwarzania materiałów polimerowych w nanoskali oraz umieszczanie nanomateriałów w matrycy polimerowej w celu uzyskania bionanokompozytów. Bionanokompozyty są to biodegradowalne nanostruktury, które charakteryzują się korzystniejszymi właściwościami mechanicznymi i termicznymi niż klasyczne materiały opakowaniowe. Chronią żywność i przedłużają okres jej przydatności do spożycia, a zarazem przyczyniają się do ochrony środowiska naturalnego poprzez zmniejszenie zużycia sztucznych materiałów opakowaniowych oraz mniejsze zużycie paliw kopalnych. Stosowanie nanokompozytów polimerowych zawierających np. krzemiany warstwowe wyeliminowało jedną z głównych wad opakowań polietylenowych i polipropylenowych tj. przepuszczalność gazów, w tym tlenu, który odpowiada za utlenianie składników żywności. Przedstawione nanotechnologie stanowią podstawę działania i funkcjonowania opakowań aktywnych i inteligentnych [Głód i in., 2014].
Nanotechnologia prawdopodobnie odegra ważną rolę w najbliższej przyszłości, biorąc pod uwagę obawy związane z bezpieczeństwem opakowań. Aby zająć się bezpieczeństwem, a także innymi dodatkowymi kwestiami,
badania i rozwój w dziedzinie aktywnych i inteligentnych opakowań rozwijały się w dynamicznym tempie w celu zapewnienia przyjaznych dla środowiska alternatyw opakowań.
Stanowiło to wyzwanie w projektowaniu materiałów opakowaniowych poprzez zastosowanie podejścia inżynierii odwrotnej w oparciu o wymagania produktu spożywczego, oprócz dostępności materiałów opakowaniowych. Wspomniane podejście zaowocowało dopasowaniem stymulowanego/kontrolowanego uwalniania substancji czynnych oraz określonych wskaźników docelowych.
Kolejnym obszarem rozwoju jest wykorzystanie innowacyjnych materiałów niemigrujących w przypadku funkcjonalnego przetwarzania żywności w opakowaniach [Majid i in., 2016].

Podsumowanie

Rozwój gospodarczy powoduje zmiany w strukturze konsumpcji żywności, co przejawia się dostępnością produktów w opakowaniach jednostkowych. Konsumenci, podejmując decyzję o zakupie danego produktu, zwracają coraz większą uwagę na jego jakość, a dopiero w dalszej kolejności na jego cenę. Wzrastają tym samym wymagania konsumentów dotyczące bezpiecznej, minimalnie przetworzonej żywności oraz wydłużonego czasu jej przechowywania, mobilizując przez to przemysł spożywczy do wprowadzania m.in. aktywnych i inteligentnych opakowań. Wymagania stawiane przez konsumentów wynikają z rosnącej świadomości dotyczącej zagrożeń wynikających ze stosowania tradycyjnych opakowań. Jednocześnie stosowanie nowych materiałów i technologii wiąże się z niepewnością i ograniczonym zaufaniem konsumentów do innowacyjnych
rozwiązań. W związku z tym zachodzi potrzeba upowszechnienia i promowania nowoczesnych systemów pakowania, które zapewnią sukces wdrożenia tych rozwiązań do powszechnego użytku.

LITERATURA

1. Ares G., Velázqueza A.L., Vidal L., Curutchet M.R., Varela P., 2022, The role of food packaging on children’s diet: Insights for the design of comprehensive regulations to encourage healthier eating habits in childhood and beyond, Food Quality and Preference, 95, 104366, ISSN 0950-3293, https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2021.104366 [dostęp: 01.09.2021]
2. Barska A., Wyrwa J., 2016, Konsument wobec opakowań aktywnych i inteligentnych na rynku produktów spożywczych, Zagadnienia Ekonomini Rolnej, 4(349), 136-161.
3. Dobrucka R., Cierpiszewski R., 2014, Active and Intelligent Packaging Food – Research and Development – A Review, Pol. J., Food Nutr. Sci., Vol. 64, 1, pp. 7-15, DOI: 10.2478/v10222–012–0091–3.
4. Grochowicz J., Bień A., 2013, Nanotechnologie i inne aktualne problemy badawcze w inżynierii żywności, Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego, 2(6), 5-8.
5. Keller P., 2019, Nowoczesne opakowania inteligentne, Bezpieczeństwo żywności w praktyce, https://bezpieczenstwozywnosci.wip.pl/nr-10-wrzesien-2019/nowoczesne-opakowania-inteligentne–3753.html [dostęp: 30.08.2021]
6. Majid I., Nayik G.A., Gulzar, Dar S.M., Vikas Vikas N., 2016, Novel food packaging technologies: Innovations and future prospective, Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 17(4), DOI: 10.1016/j.jssas.2016.11.003.
7. Pal, M., 2014, Importance of hygienic packaging in food industry. MSc Lecture Note. Addis Ababa University, College of Veterinary Science, Debre Zeit, Ethiopia. Pp.1-11.
8. Pal, M., Devrani, M., Hadush, A., 2019, Recent developments in food packaging Intechnologies, Food And Beverage World, 46, 1, 21-25.
9. Stoma M., 2017, Opakowania inteligentne i aktywne, Agro Industry technika i technologia w Przemyśle Spożywczym, https://www.agroindustry.pl/index.php/2017/11/27/opakowania-inteligentne-i-aktywne/ [dostęp online: 27.08.2021]
10. Wyrwa J., Barska A., 2017, Innovations in the food packaging market: active packaging, Eur Food Res Technol, 243:1681–1692, DOI 10.1007/s00217-017-2878-2.
11. Zawadzki R., 2015, Opakowania: Współczesne pakowanie, czyli bezpieczeństwo i wygoda, Forum Mleczarskie Biznes 2(21), https://www.forummleczarskie.pl/RAPORTY/467/opakowania-wspolczesne-pakowanie-czyli-bezpieczenstwo-i-wygoda [dostęp: 01.09.2021].