Jestiva ambalaža za pakiranje hrane

U ovom članku analiziramo inovativni koncept jestive ambalaže za hranu i njezin potencijal u smanjenju otpada. Razmatramo ključne prednosti, izazove i buduće perspektive ovog održivog rješenja.

U današnjem svijetu koji teži održivosti, ambalaža hrane igra ključnu ulogu u smanjenju otpada i zaštiti okoliša. Jedan od najnovijih trendova u ovom području je razvoj jestive ambalaže, koja obećava smanjenje otpada i potiče na održivije navike potrošnje. Ovaj pregled istražuje koncept jestive ambalaže za hranu, njene prednosti, izazove, perspektive za budućnost te pruža uvid u trenutno dostupne tehnologije, primjere i nova znanstvena istraživanja.

Jestiva ambalaža donosi niz prednosti kako za potrošače tako i za okoliš. Prije svega, smanjuje se količina otpada, jer se ambalaža ne odbacuje nakon upotrebe, već se konzumira zajedno s hranom. Osim toga, jestiva ambalaža može biti napravljena od prirodnih sastojaka koji se brzo razgrađuju, čime se smanjuje štetan utjecaj na okoliš. Neki od materijala koji se koriste za jestivu ambalažu uključuju alge, škrob, voće i povrće te formulaciju jestivih filmova i prevlaka.

Također, jestiva ambalaža može dodati dodatnu vrijednost proizvodu, pružajući jedinstveno iskustvo potrošačima i potičući kreativnost u prezentaciji hrane.

Glavne karakteristike jestive ambalaže su: tanki sloj materijala kojeg potrošač može konzumirati, osigurava barijeru prema vlazi, kisiku, može potpuno prekriti proizvod ili kao sloj između komponenti hrane, dobra jestiva svojstva, topljivost u vodenom ili uljnom mediju, dobra fleksibilna svojstva, tj. ne smije pucati tijekom prerade ili skladištenja, jestivi film se konzumira troškovi su relativno niski, njihovom upotrebom smanjuje se udio otpadnog materijala, poboljšavanje organoleptičkih, mehaničkih ili nutritivnih svojstva, pruža zaštitu pojedinačnim manjim porcijama hrane, te da se može koristiti unutar heterogene hrane (čine barijeru između komponenti).

Unatoč svojim prednostima, jestiva ambalaža susreće i izazove u svom razvoju. Jedan od glavnih izazova je osiguranje sigurnosti hrane i kvalitete ambalaže. Materijali koji se koriste za izradu jestive ambalaže moraju biti potpuno sigurni za konzumaciju i ne smiju utjecati na okus ili teksturu hrane. Osim toga, ovakva ambalaža mora biti dovoljno čvrsta da zaštiti proizvod tijekom transporta i skladištenja, ali istovremeno dovoljno lako probavljiva da se ne stvori rizik za zdravlje potrošača. Također, postoji izazov u skaliranju proizvodnje jestive ambalaže i osiguravanju ekonomske izvedivosti ovih inovativnih rješenja.

Posljednjih godina, znanstvena zajednica intenzivno istražuje nove materijale i tehnologije za jestivu ambalažu. Primjerice, istraživanja u području biopolimera, kao što su proteini, škrobovi i polisaharidi, otvaraju nove mogućnosti za razvoj biorazgradivih i jestivih ambalažnih materijala.

Također, istraživanja u području mikrokapsula i nanostrukture doprinose razvoju inovativnih načina za poboljšanje funkcionalnosti jestive ambalaže, poput produženja roka trajanja hrane ili oslobađanja aroma. Daljnja istraživanja fokusirana su na poboljšanje performansi jestive ambalaže, kao i na rješavanje izazova povezanih s komercijalnom proizvodnjom i primjenom.

Unatoč izazovima, jestiva ambalaža predstavlja obećavajuću inovaciju s velikim potencijalom za budućnost. Daljnja istraživanja, suradnja između industrije, znanstvenika i regulatornih tijela, te implementacija inovativnih tehnologija ključni su za ostvarivanje punog potencijala jestive ambalaže u smanjenju otpada i zaštiti okoliša. Primjeri uspješne primjene jestive ambalaže već su vidljivi u nekim sektorima, poput voća i povrća koje je omotano jestivim filmom umjesto plastičnom ambalažom;

• Jestive čašice od voća ili čokolade: Umjesto plastičnih ili papirnatih čašica, proizvođači mogu koristiti jestive čašice napravljene od sušenog voća poput jabuka, kore naranče ili od čokolade. Ove čašice su pogodne za posluživanje sladoleda, voćnih salata ili drugih deserata.
• Jestive folije i prevlake: Umjesto tradicionalnih plastičnih folija, jestive folije i prevlake mogu se koristiti za omatanje hrane. Ovi materijali mogu biti napravljeni od različitih sastojaka poput algi, škroba ili voća. Primjerice, jestivi film od algi može zamijeniti plastične folije za pakiranje hrane.
• Jestive kuglice za pakiranje tekuće hrane: Za pakiranje tekućih proizvoda poput umaka ili dressinga, proizvođači mogu koristiti jestive kuglice. Ove kuglice, obično napravljene od jestivog hidrogela ili agar-agara, mogu se konzumirati zajedno s hranom ili se mogu topiti u kontaktu s tekućinom.
• Zdjelice od jestivog tijesta: Zdjelice ili posudice za serviranje hrane mogu se napraviti od jestivog tijesta poput tijesta od pite ili tijesta od riže. Ove zdjelice su pogodne za posluživanje juha, salata ili drugih jela, a nakon što se hrana pojede, zdjelice se mogu pojesti ili se razgrade prirodno.
• Jestive vrećice ili omotnice: Umjesto plastičnih vrećica ili omotnica, jestive vrećice ili omotnice mogu se koristiti za pakiranje suhog voća, orašastih plodova ili drugih grickalica. Ove vrećice mogu biti napravljene od jestivih materijala poput škroba ili algi te se mogu konzumirati zajedno s sadržajem.

Ovi primjeri pokazuju raznovrsne mogućnosti jestive ambalaže za pakiranje hrane, istovremeno promovirajući održivost i smanjenje otpada u prehrambenoj industriji.

Jestiva ambalaža za hranu predstavlja inovativan pristup koji kombinira funkcionalnost, održivost i potrošačko iskustvo. Nova znanstvena istraživanja potiču razvoj novih materijala i tehnologija, dok perspektive za budućnost nagovješćuju rastuću primjenu jestive ambalaže u industriji hrane. Ključno je nastaviti ulagati u istraživanje i razvoj kako bi se riješili preostali izazovi i maksimalno iskoristio potencijal jestive ambalaže za stvaranje održivijeg i odgovornijeg lanca opskrbe hranom.

Prije nekoliko godina, dr David Edwards i njegov tim iz WikiFoodsa predstavili su odgovor na suvišno pakiranje hrane, WikiCell. To je biorazgradiva membrana nalik filmu koja nosi razne namirnice u malim količinama. Tvrdnja je da je alternativa plastici i potpuno ‘zeleni’ način za transport i konzumaciju hrane. Iako je membrana WikiCell tanka i meka, može očuvati većinu vrsta hrane bez pucanja – tekućine, pjene, mousse pa čak i čvrste tvari. Slično zaštitnim kožicama većine voća, WikiCell ima dvostruki sloj koji pomaže u očuvanju sadržaja.

Razvili su jestivu bocu inspiriranu prirodnim pakiranjem – grožđem. Membrana je želatinozna i meka, slična prozirnoj stanici koja drži žumanjak jajeta. Kao jaje, WikiCell ima sekundarnu vanjsku ljusku izrađenu od očvrsnutog kompozita, poput čokolade ili izomalta. Ovaj dodatni sloj dodaje stabilnost i dugovječnost inače krhkom dizajnu. Vanjska ljuska izrađena je prema smjesi unutra. Jestiva ljuska obično je napravljena od izomalta, vrste zamjene za šećer, a biorazgradiva verzija, koja se ljušti i odbacuje poput kore naranče, napravljena je od tapioke ili bagase, ostataka šećerne trske nakon što se iz nje izvuče šećer.

Koriste specijaliziranu tehnologiju koja sintetizira ove mekane, ukusne membrane. Tri molekularna sastojka potrebna su za izradu pseudo-biološkog materijala – neke mikroskopske čestice hrane (koje se nalaze u sjemenkama, orašastim plodovima, voću ili čokoladi), nutritivni kalcij koji je poput iona i kitosan (šećerna tvar koja se nalazi u skeletima tvrdokrilaca) ili alginat.

Rezultirajuća smjesa je elektrostatički gel otporan na tekućinu.

WikiFoods je proizveo više vrsta WikiCell okusa: membrana s okusom rajčice i bosiljka sadrži gazpacho juhu, druga je s okusom naranče koja drži sok od naranče i lako se probija slamkom, a razvijena je i membrana s česticama kakaa za držanje tople čokolade. Iako se WikiCellovi još uvijek uglavnom nalaze u odabranim restoranima (kao što je Edwardsova Lab Store u Parizu, gdje avanturisti mogu isprobati eksperimente WikiFoodsa), tvrtka ima za cilj razviti komercijalno održivu verziju koja može pomoći zemljama u razvoju da nahrane svoje stanovnike bez kompromitiranja ekološke integritete. Kad god proizvod uđe u područje jestivog dizajna, pitanje higijene mora biti riješeno.

Budući da je WikiCell napravljen za transport kao i za konzumaciju, korisnik se potiče da opere ljusku na isti način kao što bi isprao jabuku prije nego što je pojede.

U slučaju biorazgradivih WikiCellova, ljuska se jednostavno može oljuštiti i odbaciti. Razvojne barijere koje obično ometaju proizvodnju alternativa plastici nisu uključivale nedostatak kreativnosti. Zapravo, mnogi jedinstveni dizajni biorazgradivih pakiranja uspješno su implementirani kroz godine u nišnim slučajevima, ali mješavina izdržljivosti, niskih troškova i masovne skale učinila je plastiku tako uspješnom globalno i teško nadmašivom konkurentskim ekološkim rješenjima.

Drugi jako dobar primjer je proizvođač vodotopivih filmova MonoSol koji je razvio jestivu, vodotopivu vrećicu. Vivos Edible Delivery Systems se razgrađuju i oslobađaju svoj sadržaj kada su izloženi toplim ili hladnim tekućinama. Otapajuća hrana može se konzumirati zajedno s hranom. MonoSol tvrdi da su jestive vrećice praktične i nude koristi za održivost, bez primarnog pakiranja koje bi se trebalo odložiti. Za kuhinje u prehrambenoj industriji i proizvođače hrane, unaprijed izmjerene količine mogu poboljšati točnost i uštedjeti vrijeme proizvodnje i troškove obrade.

Patentirani jestivi film izrađen je od mješavine sastojaka prehrambene kvalitete i proziran je, bez okusa ili mirisa kada se konzumira. MonoSol navodi da ima dobra barijerna svojstva protiv kisika (smanjuje se ksidacija proizvoda) i robusna mehanička svojstva, što ga čini pogodnim za upotrebu s raznim vrstama hrane i postojećim tehnologijama pretvorbe. MonoSol predviđa da će se tehnologija koristiti u aplikacijama poput instant kava i čajeva, napitaka u štapićima, proteina i drugih dodataka za vježbanje te toplih doručaka.

Na Sveučilištu u Zagrebu Prehrambeno-biotehnološki fakultet u Laboratoriju za pakiranje hrane dugi niz godina bavimo se problematikom jestivih prevlaka i njihovih formulacija te objavljujemo niz znanstvenih članaka u visokorangiranim časopisima.

Zadnji članak objavljen u znanstvenom časopisu Food Hydrocolloids bavi se problematikom jestivih prevlaka i filmova temeljenih na kitozanu i gumi arapskom (GA) obogaćenim ekstraktom sjemenki grožđa (GSE). Također je istražen njihov utjecaj na kvalitetu i rok trajanja keksa od cjelovitog zrna s dodatkom pulpe grožđa i aronije. Dodatak GSE-a doveo je do povećanja ukupnog fenolnog sadržaja.

Stoga, jestiva prevlaka dovela je do manje formiranja peroksida u keksima tijekom skladištenja. Keksi s jestivim prevlakama bili su tvrđi i čvršći, ali s mnogo boljim senzornim svojstvima od kontrolnih tijekom šest mjeseci skladištenja. Ispitivanje ubrzanog roka trajanja i izravna metoda roka trajanja potvrdili su da su keksi s jestivim filmom bili sigurni i prihvatljive kvalitete nakon šest mjeseci skladištenja. Rezultati ovog istraživanja pokazali su da GA i kitozan jestivi film obogaćen GSE-om imao pozitivan utjecaj na rok trajanja keksa.

Drugi rad objavljen u časopisu Food Bioscience učinak dodavanja crvene kaktusove opuncije, kao otpadnog izvora antioksidansa, na različite karakteristike novih funkcionalnih (antioksidativnih) formulacija filma od kitozana i pektina. Korištena su četiri tipa materijala od kaktusove opuncije: pulpa ili kora voća, kao praškasti ekstrakti i kao vodeni ekstrakti.

Pokazano je da ekstrakt kore kaktusove opuncije posjeduje veće antioksidativna svojstva od pulpe voća. Dobra antioksidativna sposobnost uz nepromijenjene fizikalno-kemijske svojstva, u usporedbi s čistim kitozanom ili pektinom, sugerira mogućnost korištenja novih bio-baziranih formulacija otpadnog poljoprivrednog materijala od kaktusove opuncije za potencijalne primjene u pakiranju hrane.

Trenutno smo involvirani u nacionalni projekt Hrvatske zaklade za znanost (Održivi pristup u razvoju jestivih prevlaka u povećanju trajnosti svježe jadranske ribe, HRZZ-IP-2022-10-1837) ActCoFiSH gdje će se razviti aktivna jestiva ambalaža kao alat za rješavanje problema kratkog roka trajnosti svježe ribe i smanjenje upotrebe plastičnih materijala.

Također surađujemo i na europskim projektima PRIMA; INTelligent, ACTive MicroBIOme-based, biodegradable PACKaging for Mediterranean food i Design, processing and characterisation of innovative biodegradable and compostable active packaging structures to improve food safety of Mediterranean foods koji se bave problematikom pakiranja hrane.

Literatura

• Dunja Molnar, Dubravka Novotni, Mia Kurek, Kata Galić, Damir Iveković, Helena Bionda, Mario Ščetar, Characteristics of edible films enriched with fruit by-products and their application on cookies, Food Hydrocolloids, Volume 135, 2023, 108191, ISSN 0268-005X, https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.108191.
• M. Kurek, N. Benbettaieb, M. Ščetar, E. Chaudy, I. Elez-Garofulić, M. Repajić, D. Klepac, S. Valić, F. Debeaufort, K. Galić, Novel functional chitosan and pectin bio-based packaging films with encapsulated Opuntia-ficus indica waste, Food Bioscience, Volume 41, 2021, 100980, ISSN 2212-4292, https://doi.org/10.1016/j.fbio.2021.100980.

Autor teksta: izv. prof. dr sc. Mario Ščetar,
Sveučilište u Zagrebu, Prehrambeno-biotehnološki fakultet