Food-Info.net> Onderwerpen > Literatuurverslagen
De invloed van verpakking op vetoxidatie in levensmiddelen
Jasper Vollenbroek
Wageningen, april 2002
Inhoudsopgave
Samenvatting
1 Inleiding 3
2 Vetoxidatie 4
2.1 Verschillende typen van vetoxidatie 4
2.2 Fasen in het autoxidatieproces 5
2.3 De vorming van secundaire oxidatieproducten 6
3 Factoren die de vetoxidatie beïnvloeden 8
3.1 Vetzuursamenstelling 8
3.2 Zuurstof 8
3.3 Licht 8
3.4 Temperatuur 9
3.5 Pro- en anti-oxidanten 9
3.6 Wateractiviteit 10
3.7 Enzymactiviteit 10
4 Invloed van de verpakking op de vetoxidatie 11
4.1 Verpakking als lichtbarrière 11
4.2 Verpakking als zuurstofbarrière 11
4.2.1 Zuurstofpermeabiliteit 12
4.2.2 Invloed van flavour scalping op zuurstofpermeabiliteit 12
4.2.3 Invloed van relatieve vochtigheid op zuurstofpermeabiliteit 13
4.3 Actieve verpakkingen 13
5 Conclusies 14
Referenties 15
Samenvatting
Vetoxidatie is naast niet-enzymatische en de enzymatische bruinkleuring één van de belangrijkste reacties in levensmiddelen. Vetoxidatie kan tot geur- en smaakafwijkingen leiden (ransheid), waardoor de kwaliteit sterk afneemt.
Drie typen vetoxiatie worden onderscheiden: autoxidatie, foto-oxidatie en enzymatische oxidatie. In alle gevallen worden als eerste reactieproduct hydroperoxiden gevormd, welke geur- en kleurloos zijn. Deze hydroperoxiden zijn zeer instabiel en vallen snel uiteen in zeer veel verscheidene secundaire oxidatieproducten. Deze zorgen voor het rans worden van vetrijke producten.
Vele factoren, zoals vetzuursamenstelling, zuurstof, licht, temperatuur en wateractiviteit hebben invloed op de mate waarin vetoxidatie kan optreden. Met name de factoren licht en zuustof kunnen door de verpakking worden beïnvloed, waardoor de verpakking een belangrijke rol kan spelen bij het voorkomen of verminderen van vetoxidatie in verpakte levensmiddelen.
De verpakking kan als lichtbarrière optreden om foto-oxidatie te voorkomen. Ongebleekt karton is minder lichtdoorlaatbaar dan gebleekt karton. Aliminiumfolie vertoont helemaal geen lichtdoorlaatbaarheid en is daarmee de beste lichtbarrière.
Veel gebruikte folies als zuurstofbarrière zijn PE, PP en EVOH. EVOH is het minst zuurstofdoorlaatbaar, maar erg vochtgevoelig. Daarom wordt EVOH vaak gebruikt in combinatie met PE en/of PP als vochtbarrière.
Actieve verpakkingen beschermen het verpakte product niet alleen tegen uitwendige factoren, maar verlengen de houdbaarheid zonder dat de kwaliteit van het verpakte product achteruit gaat. Mogelijkheden om vetoxidatie te voorkomen zijn onder andere het gebruik van zuurstofscavengers en verpakkingen waarbij anti-oxidanten uit de verpakking naar het product migreren.
1 Inleiding
De verpakkingstechnologie heeft de afgelopen jaren een snelle ontwikkeling doorgemaakt. Dit komt grotendeels voort uit het feit dat het begrip kwaliteit steeds belangrijker wordt in de levensmiddelenindustrie. Het aanbod van verschillende producten is zeer sterk gestegen. Het verpakken van deze levensmiddelen is een belangrijk aspect in de voedingsmiddelenketen (Kooijman, 1996).
Bij het ontwerp van een verpakking dient met vele aspecten rekening te worden gehouden. Naast onder andere gebruiksgemak, dosering en technische uitvoering van verpakkingsprocessen (Kooijman, 1996) is ook kennis over de producteigenschappen van groot belang (Dekker en Jongen, 1997). Bij de optimalisering van productkwaliteit speelt een goede verpakkingskeuze een zeer grote rol.
Vetoxidatie is één van de belangrijkste oorzaken van kwaliteitsverlies van levensmiddelen (Nawar, 1996). In deze literatuurstudie is gekeken naar de invloed die verpakking heeft op het optreden van vetoxidatie in levensmiddelen.
In hoofdstuk 2 wordt het proces van vetoxidatie beschreven, waarna in hoofdstuk 3 de verschillende factoren worden behandeld die van invloed zijn op het op het optreden van vetoxidatie. In hoofdstuk 4 wordt vervolgens nader ingegaan op de rol die de verpakking kan spelen bij het minimaliseren van vetoxidatie in verpakte producten.
2 Vetoxidatie
Vetoxidatie is naast de niet-enzymatische en de enzymatische bruinkleuring één van de belangrijkste reacties in levensmiddelen. Vetoxidatie kan tot de vorming van verscheidene off-flavors leiden. De gevormde smaakafwijkingen en geurafwijkingen worden in het algemeen ransheid genoemd. Naast het rans worden van producten kan vetoxidatie ook tot achteruitgang van de nutritionele waarde van levensmiddelen leiden en sommige oxidatieproducten zijn potentieel toxisch. Vetoxidatie is daarmee naast microbieel bederf één van de belangrijkste oorzaken van de afname van de productkwaliteit (Nawar, 1996).
Verschillende typen van vetoxidatie worden onderscheiden. In dit hoofdstuk wordt van de belangrijkste van deze typen (de autoxidatie) het proces nader beschreven. Vervolgens wordt ingegaan op de vorming van de secundaire oxidatieproducten, welke uiteindelijk tot het rans worden van levensmiddelen kunnen leiden.
2.1 Verschillende typen van vetoxidatie
In de grote verscheidenheid van vetoxidatieprocessen kunnen drie categorieën worden onderscheiden:
- Autoxidatie . Onder invloed van bijvoorbeeld zuurstof worden uit vetzuurmoleculen vrije (alkyl)radicalen gevormd. Deze radicalen reageren met zuurstof tot peroxideradicalen. Bij de vorming van hydroperoxiden uit peroxideradicalen worden weer vrije radicalen gevormd, waardoor de reactie een autokatalytische kettingreactie wordt (Allen en Hamilton, 1989). De autoxidatie wordt uitvoerig beschreven in 2.2.
- Foto-oxidatie . Vetoxidatie kan worden beïnvloed door licht. Onder invloed van lichtenergie worden uit sensitizers geactiveerde sensitizers gevormd. Twee verschillende typen van foto-oxidatie worden onderscheiden. Bij type 1 sensitizers reageren de geactiveerde sensitizers met een substraatmolecuul, waarbij onder andere een alkylradicaal wordt gevormd. Dit alkylradicaal reageert verder als in de autoxidatie. Bij type 2 sensitizers reageert de geactiveerde sensitizer met triplet O 2, waarbij singlet O 2 wordt gevormd. Singlet O 2 verkeert in een hoge energietoestand, waardoor in een reactie met een vetzuurmolecuul direct een hydroperoxide gevormd wordt (Hamilton et al ., 1997). Een veel voorkomend foto-oxidatieproces is de oxidatie van methionine tot methional (Rysstad et al ., 1998).
- Enzymatische oxidatie . Het enzym lipoxygenase kan uit onverzadigde vetzuren monohydroperoxiden vormen. Dit enzym komt in veel plantaardig en ook in dierlijk weefsel voor. Lipoxygenase oxideert specifiek vetzuren met een 1, 4, cis, cis -pentadieen structuur. Oliezuur wordt daardoor niet geoxideerd door lipoxygenase, maar linolzuur is daarentegen erg gevoelig voor dit type oxidatie (Nawar, 1996).
Bij alle oxidatieve reacties vormen hydroperoxiden het eerste reactieproduct, welke geurloos zijn. In de volgende paragraaf wordt de vorming van hydroperoxiden bij autoxidatie uitgewerkt.
2.2 Fasen in het autoxidatieproces
In het autoxidatieproces worden 3 fasen onderscheiden (Allen en Hamilton, 1989). In
Figuur 1 staan deze fasen schematisch weergegeven.
In de initiatiefase worden vrije radicalen (R·) gevormd uit vetzuurmoleculen (RH). Deze reactie vindt plaats onder invloed van zuurstof of een katalysator. Onder andere licht, hitte en metaalionen kunnen als katalysator optreden. Een vrij radicaal reageert in de propagatiefase met zuurstof tot een peroxideradicaal (ROO·), welke vervolgens met een vetzuurmolecuul reageert tot een hydroperoxide (ROOH) en een nieuw radicaal. Doordat bij de vorming van een hydroperoxide tevens een nieuw radicaal wordt gevormd treedt in de propagatiefase een kettingreactie op. Hierdoor kan al door slechts een kleine hoeveelheid katalytische werking in de initiatiefase een grote hoeveelheid hydroperoxiden gevormd worden. De kettingreactie kan door een drietal reacties in de terminatiefase gestopt worden.
Figuur 1: De drie fasen in het autoxidatieproces (Allen en Hamilton, 1989)
Welke terminatieproducten hoofdzakelijk gevormd worden is afhankelijk van de hoeveelheid aanwezige zuurstof. Indien weinig zuurstof aanwezig is zullen meer alkylradicalen (R·) reageren en wanneer veel zuurstof aanwezig is zullen de terminatieproducten van de peroxideradicalen (ROO·) overheersen. Secundaire oxidatieproducten worden gevormd uit de in de propagatiefase gevormde hydroperoxiden (
zie 2.2 ). De terminatieproducten zijn geen secundaire oxidatieproducten.
2.3 De vorming van secundaire oxidatieproducten
De in de autoxidatie gevormde hydroperoxiden zijn geur- en kleurloos. Deze primaire oxidatieproducten zijn echter zeer instabiel en vallen snel uiteen in zeer veel verschillende reactieproducten, de zogenaamde secundaire oxidatieproducten (Nawar, 1996). De belangrijkste secundaire oxidatieproducten zijn de aldehyden en ketonen. In verdere reacties kunnen ook onder andere alkanen, alkenen en alcoholen gevormd worden (Rysstad et al ., 1998). De vorming van de (vaak vluchtige) secundaire oxidatieproducten leidt tot de organoleptisch waarneembare achteruitgang van levensmiddelen. In Figuur 2 staat het reactieverloop van de vetoxidatie in de tijd schematisch weergegeven.
Figuur 2: Het reactieverloop van de vetoxidatie in de tijd (Labuza, 1971)
Aanvankelijk worden hydroperoxiden gevormd onder verbruik van zuurstof. In deze beginfase is de reactiesnelheid nog niet erg hoog. Na verloop van tijd zijn dermate veel hydroperoxiden gevormd dat de reactiesnelheid sterk toeneemt. Deze tijd wordt de inductietijd genoemd en is een maat voor de stabiliteit van een vet of olie tegen vetoxidatie. Een langere inductietijd betekent dat een vet of olie stabieler is tegen vetoxidatie. Naarmate meer hydroperoxiden worden gevormd, neemt ook de vorming van de secundaire oxidatieproducten sterk toe. Op een gegeven moment is de afbraaksnelheid van de hydroperoxiden groter dan de vormingssnelheid, wat een afname in de concentratie hydroperoxiden tot gevolg heeft. Ook het zuurstofverbruik neemt na de inductietijd sterk toe. Vele factoren zijn van invloed op de het snelheidsverloop van de verscheidene reacties in het vetoxidatieproces. Deze factoren worden besproken in hoofdstuk 3.
De vorming van secundaire oxidatieproducten kan via veel verschillende reactiemechanismen verlopen. Hierdoor kunnen honderden verschillende secundaire oxidatieproducten gevormd worden (Nawar, 1996). In veel gevallen wordt bij de afbraak van hydroperoxiden ook zuurstof verbruikt. Een schematisch overzicht van de belangrijkste afbraakroutes staat weergegeven in Figuur 3 .
Figuur 3: Schematisch overzicht van het vetoxidatie proces (Nawar, 1996)
In Figuur 3 komt duidelijk de centrale rol van de hydroperoxiden (ROOH) naar voren. Deze in de kettingreactie gevormde moleculen vallen via vele verscheidene reactiemechanismen uiteen in de secundaire oxidatieproducten. Afhankelijk van de afbraakroute wordt bij de vorming van de secundaire oxidatieproducten ook zuurstof verbruikt.
3 Factoren die de vetoxidatie beïnvloeden
Vetoxidatie is een proces dat door vele factoren beïnvloed wordt. Levensmiddelen bevatten vele verscheidene vetten en oliën die sterk kunnen verschillen in chemische en fysische eigenschappen. Daarnaast bevatten levensmiddelen tal aan andere componenten die vetoxidatie zowel positief als negatief kunnen beïnvloeden. Verder spelen omgevingsfactoren, zoals o.a. de temperatuur en de beschikbaarheid van zuurstof een belangrijke rol. Hierdoor is vetoxidatie in levensmiddelen een complex dynamisch proces, waarvan de kinetiek moeilijk te beschrijven is (Nawar, 1996).
3.1 Vetzuursamenstelling
Onverzadigde vetzuren zijn gevoeliger voor vetoxidatie dan verzadigde vetzuren, waarbij een toename van het aantal dubbele bindingen (meervoudig onverzadigd) in het algemeen een toename van de gevoeligheid voor vetoxidatie betekent (Allen en Hamilton, 1989).
In het algemeen oxideren cis-vetzuren veel sneller dan hun trans-isomeren. Onverzadigde vetzuren met een
cis, cis, 1,4-pentadieenstructuur zijn erg gevoelig voor vetoxidatie. Indien meerdere van dit soort dubbele bindingen in een vet voorkomen, zal deze weinig stabiel zijn tegen vetoxidatieprocessen (Morton
et al ., 1982).
3.2 Zuurstof
Zowel in de initiatiefase als de propagatiefase wordt zuurstof verbruikt. In de propagatiefase wordt voor de vorming van één hydroperoxide één molecuul zuurstof verbruikt. Hierdoor kan de hoeveelheid gevormde hydroperoxiden worden gerelateerd aan een bepaald zuurstofverbruik (Allen en Hamilton, 1989).
Indien veel zuurstof aanwezig is, is de oxidatiesnelheid onafhankelijk van de zuurstofconcentratie. Zeer lage zuurstofconcentraties kunnen echter een limiterende factor zijn voor de vetoxidatie. De oxidatiesnelheid is dan ongeveer proportioneel aan de zuurstofconcentratie. Het effect van zuurstofconcentratie op de oxidatiesnelheid wordt echter ook beïnvloed door andere factoren, zoals onder andere de temperatuur (Nawar, 1996).
3.3 Licht
In
paragraaf 2.1 is reeds beschreven dat vetoxidatie ook kan worden geïnduceerd door licht. Een toenemende mate van blootstelling aan licht verhoogt de mate van vetoxidatie in levensmiddelen (Rysstad
et al ., 1998).
3.4 Temperatuur
In het algemeen neemt de mate van vetoxidatie toe bij hogere temperatuur (Nawar, 1996). Dit komt doordat de activeringsenergie van de reacties in de initiatiefase en de propagatiefase sneller wordt bereikt bij hogere temperaturen (Allen en Hamilton, 1989).
3.5 Pro- en anti-oxidanten
Sporen van metaaldeeltjes kunnen een katalytische werking hebben op vetoxidatie. Van onder andere ijzer en koper is bekend dat deze als katalysator op kunnen treden in de initiatiefase. Dergelijke stoffen worden pro-oxidanten genoemd. Verder kan straling (bijvoorbeeld UV-
straling en g-straling) de vorming van radicalen katalyseren (Nawar, 1996).
Oxidatie kan reeds sterk geremd worden door de aanwezigheid van een lage concentratie anti-oxidant. De werking van antioxidanten kan berusten op het vertragen van de initiatiefase en op het verbreken van de kettingreactie in de propagatiefase.
Typische preventieve antioxidanten die de initiatiefase vertragen zijn citroenzuur, fosforzuur en ascorbinezuur. De werking berust op het wegvangen van metaaldeeltjes die in staat zijn de initiatie te katalyseren. Daarnaast zijn antioxidanten bekend die straling kunnen adsorberen, waarbij geen radicalen worden gevormd. Op deze wijze kan bijvoorbeeld de katalyserende werking van UV-straling worden onderdrukt (Allen en Hamilton, 1989).
Het verbeken van de kettingreactie in de propagatiefase door antioxidanten (AH) staat schematisch weergegeven in
Figuur 4 .
Figuur 4: Werking van antioxidanten in de propagatiefase (Allen en Hamilton, 1989)
In de voedingsmiddelenindustrie worden vaak fenolen gebruikt als kettingbrekende antioxidanten.
Een combinatie van zowel preventieve als kettingbrekende antioxidanten wekt synergistisch. Dit komt doordat op deze wijze zowel de initiatiefase als de propagatiefase geremd wordt (Allen en Hamilton, 1989).
3.6 Wateractiviteit
De mate van vetoxidatie is sterk afhankelijk van de wateractiviteit (a w). In gedroogde levensmiddelen met een zeer lage wateractiviteit (a w -waarden rond 0,1) is de oxidatiesnelheid erg hoog. Een toename van de wateractiviteit leidt tot een afname van de oxidatiesnelheid met een minimum bij een a w van ongeveer 0,3. Een verklaring voor de afname van vetoxidatie bij een toename van de wateractiviteit is het feit dat metaalionen bij hogere a w -waarden worden omgeven door een watermantel. Hierdoor neemt hun katalytische effect af. Wanneer de wateractiviteit hoger is dan 0,4 neemt de oxidatiesnelheid weer toe. Dit komt doordat andere factoren belangrijker worden, zoals de toename van de mobiliteit van katalysatoren (Nawar, 1996).
3.7 Enzymactiviteit
De omzetting van vetzuren tot hydroperoxiden kan ook enzymatisch worden gekatalyseerd door het enzym lipoxygenase (
zie 2.1 ). Factoren die de enzymactiviteit van lipoxygenase beïnvloeden hebben hierdoor ook invloed op de mate van vetoxidatie. In het algemeen heeft het enzym een optimum activiteit bij temperaturen tussen de 30 en 50°C. Lipoxygenase is het meest actief bij lage a w -waarden naast het reeds genoemde effect van de wateractiviteit in paragraaf 3.7. Naast temperatuur en wateractiviteit hebben de pH, enzymconcentratie, substraatconcentratie en de aanwezigheid van inhibitoren invloed op de enzymactiviteit (Allen en Hamilton, 1989).
4 Invloed van de verpakking op de vetoxidatie
De verpakking van levensmiddelen heeft op vele manieren invloed op het verpakte product. Naast het feit dat deze als informatiedrager dient voor het verpakte levensmiddel, is de relatie van de verpakking tot de kwaliteit van producten een steeds belangrijkere rol gaan spelen (Kooijman, 1996).
De verpakking heeft een grote invloed op het mogelijk optreden van vetoxidatie. Een aantal van de in hoofdstuk 3 genoemde factoren die vetoxidatie beïnvloeden zijn nauw verwant aan verpakkingseigenschappen. Met name licht en zuurstof zijn factoren waar de verpakking grote invloed op kan hebben. Het verpakkingsmateriaal kan als barrière optreden, waardoor oxidatieprocessen geremd worden (Rysstad, et al ., 1998; Janssen, 1997). De lichtdoorlaatbaarheid en zuurstofpermeabiliteit van verschillende verpakkingsmaterialen worden beschreven in respectievelijk 4.1 en 4.2 .
Naast het optreden als barrière kan de verpakking ook door interactie met het verpakte product vetoxidatie voorkomen of vertragen. Het wegvangen van zuurstof door zuurstofscavengers is een voorbeeld hiervan (Luning, 1997). Dergelijke actieve verpakkingen worden besproken in paragraaf 4.3 .
4.1 Verpakking als lichtbarrière
Licht is een belangrijke invloedsfactor waardoor vetoxidatie geïnduceerd kan worden. Bij overmatige blootstelling aan licht lijkt foto-oxidatie zelfs de overige vetoxidatieprocessen te overheersen (Rysstad, et al ., 1998). Het is daarom van groot belang dat de verpakking een goede barrière vormt voor licht. Ongebleekt karton vormt een betere lichtbarrière dan gebleekt karton. Foto-oxidatie wordt echter het best voorkomen door aluminiumfolie als verpakkingsmateriaal. Aluminiumfolie vertoont helemaal géén lichtdoorlaatbaarheid in het golflengtegebied van 300-650 nm (Rysstad, et al ., 1998).
4.2 Verpakking als zuurstofbarrière
Bij het verpakken van vetrijke levensmiddelen is een lage zuurstofspanning in de verpakking gewenst. Door de zuurstofgradiënt tussen het verpakte product en de omgeving zal zuurstof door de verpakking naar het product willen diffunderen. Daarom is een verpakkingsmateriaal met een lage zuurstofpermeabiliteit nodig (Kooijman, 1996).
4.2.1 Zuurstofpermeabiliteit
Het transport van zuurstof door de verpakking vindt plaats door diffusie. De zuurstofpermeabiliteit wordt beschreven door (Gavara et al., 1996; Willige et al ., 1997):
P = D * S
met,
P = zuurstofpermeabiliteit [m 2 s -1 kg m -3 ]
D = diffusiecoëfficiënt [m 2 s -1 ]
S = oplosbaarheid van zuurstof in het verpakkingsmateriaal [kg m -3 ]
Om het massatransport door verpakkingsmaterialen te kunnen beschrijven moeten tenminste twee van de drie parameters bekend zijn. In het algemeen worden P en D bepaald door het uitvoeren van permeabiliteitsexperimenten (Gavara et al ., 1996).
Polyethyleen (PE) is een veel gebruikt verpakkingsmateriaal met een hoge vochtbarrière. De zuurstofpermeabiliteit van dit materiaal is echter vrij hoog, wat ongewenst is in verband met vetoxidatie. Van de varianten LDPE (lage dichtheids-polyethyleen) en HDPE (hoge dichtheids-polyethyleen) heeft HDPE de laagste zuurstofpermeabiliteit (Kooijman, 1996). Polypropyleen (PP) is minder zuurstofpermeabel, maar heeft andere nadelen zoals het bros worden bij temperaturen onder 0º C (Kooijman, 1996). Door de alcoholgroepen in EVOH (etheenvinylalcohol) vormt dit materiaal een erg goede barrière tegen zuurstof (Kooijman, 1996). De permeabiliteit van dit materiaal hangt echter sterk af van de relatieve vochtigheid (zie 4.2.3 ).
In het algemeen neemt de zuurstofpermeabiliteit van verpakkingsmaterialen toe bij een verhoging van de temperatuur (Gavara et al ., 1996).
4.2.2 Invloed van flavour scalping op zuurstofpermeabiliteit
Plastic verpakkingsmaterialen (polymeren) zijn minder inert dan glas en metaal en kunnen daardoor op verschillende manieren interacties met het verpakte levensmiddel aangaan. Een effect dat veel onderzocht wordt is flavour scalping. Dit is het absorberen van aromacomponenten uit het levensmiddel in het verpakkingsmateriaal (Willige et al., 1997; Nielsen & Jägerstad, 1994).
Door de absorptie van aromacomponenten kan het verpakkingsmateriaal opzwellen. Nielsen & Jägerstad (1994) hebben aangetoond dat limoneen LLDPE-folie (lineair lagedrukpolyethyleen) kan doen opzwellen. Hierdoor neemt de zuurstofpermeabiliteit van het verpakkingsmateriaal toe, waardoor flavour scalping dus indirect invloed kan hebben op vetoxidatie van het verpakte product (Willige et al ., 1997).
4.2.3 Invloed van relatieve vochtigheid op zuurstofpermeabiliteit
De zuurstofpermeabiliteit van sommige verpakkingsmaterialen is sterk afhankelijk van de relatieve vochtigheid. Zowel de relatieve vochtigheid van de omgeving als van de headspace zijn hierbij van belang. Het reeds genoemde EVOH is een erg vochtgevoelig verpakkingsmateriaal, waardoor de barrière-eigenschappen sterk afhankelijk zijn van de specifieke toepassing. Vaak wordt dit materiaal gebruikt in combinatie met waterbestendige folies, zoals PE en PP. Op deze wijze wordt een optimale barrière gevormd, doordat EVOH zijn lage zuurstofpermeabiliteit behoudt (Kooijman, 1996).
4.3 Actieve verpakkingen
Nieuwe verpakkingstechnologieën zijn ontwikkeld waarbij wordt ingespeeld op de interactie tussen het levensmiddel, de verpakking en de omgeving. Dergelijke verpakkingen beschermen het verpakte product dus niet alleen tegen uitwendige factoren, maar verlengen de houdbaarheid zonder dat de kwaliteit van het verpakte product achteruit gaat (Devlieghere & Debevere, 1997). Actieve verpakkingen kunnen de microbiologische, fysiologische, fysische en chemische condities van het verpakte levensmiddel beïnvloeden (Luning, 1997).
Een zeer bekend voorbeeld is de MAP-verpakking (Modified Atmosphere Packaging), waarbij de lucht in de verpakking wordt vervangen door N 2 en/of CO 2 . Door de uitsluiting van zuurstof kan vetoxidatie worden voorkomen. Omdat de verpakking tijdens de bewaarperiode onveranderd blijft wordt MAP-verpakking vaak niet tot de actieve verpakkingen gerekend (Devlieghere & Debevere, 1997).
Door het gebruik van zuurstofscavengers (zuurstofabsorberend materiaal) in de verpakking kan vetoxidatie sterk worden geremd (Luning, 1997). Vaak wordt ijzer als zuurstofscavenger gebruikt. Dit wordt in een hoog zuurstofpermeabel zakje in de verpakking gebracht en oxideert wanneer het in aanraking komt met zuurstof en water (Devlieghere & Debevere, 1997).
Een ander mechanisme waarbij vetoxidatie wordt voorkomen of vertraagd berust op de emissie van anti-oxidantia van de verpakking naar het verpakte product (Rooney, 1995)
5 Conclusies
Vetoxidatie is één van de belangrijkste reacties in levensmiddelen welke kan leiden tot een sterke afname van de productkwaliteit. Met name geur- en smaakafwijkingen (ransheid) zijn de oorzaak van de kwaliteitsafname.
Hydroperoxiden vormen het eerste reactieproduct bij alle vetoxidatieprocessen. Deze geur- en kleurloze verbindigen vallen zeer snel uiteen in tal van verschillende secundaire oxidatieproducten, welke zorgen voor het rans worden van vetrijke producten.
Zuurstof en licht zijn factoren die naast onder andere temperatuur en wateractiviteit een belangrijke rol spelen in de vetoxidatie. In het algemeen geldt dat een afname van zuurstof en/of licht in het product leidt tot een afname van de vetoxidatie. De verpakking heeft een grote invloed op de hoeveelheid zuurstof en licht in het verpakte product en daarmee tevens een grote invloed op de mate waarin vetoxidatie kan optreden. Om oxidatie in vetrijke levensmiddelen te voorkomen of verminderen is het van belang een verpakkingsmateriaal te gebruiken met goede barrière eigenschappen tegen zuurstof en licht.
Veel gebruikte folies als zuurstofbarrière zijn PE, PP en EVOH, waarvan EVOH het minst zuurstofdoorlaatbaar is. EVOH is echter erg vochtgevoelig en wordt daarom vaak gebruikt in combinatie met PE en/of PP als vochtbarrière. Om foto-oxidatie te voorkomen is een verpakkingsmateriaal nodig dat zo weinig mogelijk licht doorlaat. Ongebleekt karton is een betere lichtbarrière dan gebleekt karton. Aluminiumfolie vertoont helemaal geen lichtdoorlaatbaarheid. Een goed verpakkingsconcept om vetoxidatie te minimaliseren zou derhalve een aluminiumfolie zijn als lichtbarrière in combinatie met EVOH als zuurstofbarrière. Om vochtindringing in het verpakkingsmateriaal tegen te gaan kan aan de binnen- en buitenzijde van de verpakking een laag PE of PP worden aangebracht. De kosten van verschillende verpakkingsconcepten zijn in deze literatuurstudie buiten beschouwing gelaten.
Andere mogelijkheden om middels de verpakking vetoxidatie te voorkomen zijn onder andere het gebruik van zuurstofscavengers en verpakkingen waarbij anti-oxidanten uit de verpakking naar het product migreren. Dergelijke verpakkingen worden actieve verpakkingen genoemd en beschermen het verpakte product niet alleen tegen uitwendige factoren, maar verlengen de houdbaarheid zonder dat de kwaliteit van het verpakte product achteruit gaat.
Referenties
ALLEN, J.C. AND HAMILTON, R.J., Rancidity in Foods, 2nd edn. Barking: Elsevier Science Publishers Ltd., pp. 244 (1989)
DEKKER, M. & JONGEN, W.M.F. Geïntegreerd dynamisch model helpt bij kiezen optimale verpakking. Voedingsmiddelentechnologie , 24 , pp. 30-32 (1997)
GAVARA, R., CATALÁ, R., HERNÁNDEZ-MUNOZ, P.M. AND HERNÁNDEZ, R.J. Evaluation of Permeability Through Permeation Experiments: Isostatic and Quasiisostatic Methods Compared. Packaging Technology and Science , 9 , pp. 215-224 (1996)
HAMILTON, R.J., KALU, C., PRISK, F.B. AND PIERCE, H. Chemistry of free radicals in lipids. Food Chemistry , 9 , 193-199 (1997)
KOOIJMAN, J.M. Verpakken van voedingsmiddelen: Een ketenbehandeling. Kluwer Techniek, pp. 223 (1996)
LABUZA, T.P. Kinetics of lipid oxidation in foods. Critical reviews in food technology, 2 , 355-370 (1971)
LUNING, P.A. Houdbaarheid verlengd en productkwaliteit bewaakt. Voedingsmiddelentechnologie, 8 , pp. 24-28 (1997)
MORTON, I.D. AND MACLEOD, A.J. Food Flavours: Part A. Introduction. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing, pp. 473 (1982)
NAWAR, W.W. Lipids. In: FENNEMA, O. (Ed), Food Chemistry, 3rd edn. New York: Marcel Dekker Publishing. pp. 225-319 (1996)
NIELSEN, T. & JÄGERSTAD, M. Flavour scalping by food packaging. Trends in Food Science & Technology , 5 , pp. 353-356 (1994)
ROONEY, M.L. Overview of active packaging. in: ROONEY, M.L. (Ed.) Active Food Packaging. London: Blackie Academic & Professional, pp. 74-107 (1995)
RYSSTAD, G., EBBESEN, A. AND EGGESTAD, J. Sensory and chemical quality of UHT-milk stored in paperboard cartons with different oxygen and light barriers. Food Additives and Contaminants, 15 (1), pp. 112-120 (1997)
WILLIGE, R.W.G. VAN, LINSSEN, J.P.H., DEKKER, M. Flavour scalping: invloed op productkwaliteit? Voedingsmiddelentechnologie , 8 , pp. 43-44 (1997)