I ett nordiskt projekt studerades de nya typer av livsmedelsförpackningar som dykt upp under senare år. Det finns förpackningar som absorberar ämnen och det finns andra som avger ämnen. Allt för att livsmedlet ska hålla sig längre och fortfarande smaka gott.
Under senare år har mycket hänt med våra livsmedelsförpackningar. Krav på längre hållbarhet har gjort att nya typer av förpackningar har tagits fram. Sådana förpackningar benämns gärna "aktiva" och "smarta" eller "intelligenta" och används framför allt i Japan, USA och Australien. Inom EU har nyligen specifik lagstiftning tagits fram för aktiva och intelligenta förpackningar (Kommissionens förordning (EU) 450/2009), liksom en vägledning för de som tillverkar sådana ämnen/applikationer. Efsa (European Food Safety Authority) ska därefter granska dessa produkter innan EU-kommissionen beslutar om att godkänna dem.
En faktor som driver fram nya förpackningar är således livsmedelsindustrins önskan att leverera "lätt konserverade, hälsosamma och halvfärdiga livsmedel som lever upp till konsumentens krav på fräschör och naturlighet". Det finns också en trend mot centralisering av färdigskivat, liksom strävanden att reducera kostnaderna i detaljistledet när det gäller färdiglagade rätter. Också längre transportvägar på grund av ökad internationell handel bidrar.
I ett nordiskt projekt med titeln "aktiva och smarta förpackningar" inom den nordiska lagstiftningsgruppen under ÄK-Livs studerades 1999 vilka olika typer av förpackningar som fanns på marknaden. Frågor som "Hur ser konsumenten på denna typ av förpackningar?" belystes också. Negativa konsumentattityder kan sätta stopp för en förpackning, även om den uppfyller lagen.
Aktiva förpackningar
I begreppet aktiv förpackning ryms flera olika tillämpningar. Det kan röra sig om en livsmedelsförpackning som helt eller delvis består av ett förpackningsmaterial som gör det möjligt att "öka säkerheten eller bevara livsmedlets kvalitet eller som till och med förbättrar dess kvalitet från förpackningsögonblicket fram till konsumtionen".
Det kan också vara en teknik som förändrar förpackningen kontinuerligt så att den släpper igenom ämnen och därmed ändrar koncentrationen av flyktiga ämnen och gaser kring livsmedlet. Detta kan ske på två olika sätt, dels genom att ämnen absorberas, dels genom att ämnen avges. Också ett aktivt tillsättande av antimikrobiella, antioxiderande eller andra kvalitetshöjande ämnen som smakförbättrare från förpackningen till livsmedlet i små mängder räknas dit. Sådana förpackningar (se tabell 1 och 2, länk till höger) kan också beskrivas som interaktiva, eftersom de utövar en aktiv påverkan på livsmedlet. Syftet med dessa förpackningar är givetvis att bibehålla livsmedlets kvalitet under hela hållbarhetstiden.
Typiska exempel på aktiva förpackningar är syrgasabsorbenter, koldioxidabsorbenter eller -avgivare, etanolabsorbenter och -avgivare, fuktabsorbenter eller -regulatorer. Andra tillämpningar som provats är sådana som absorberar dålig lukt från livsmedel, oftast i kombination med något speciellt plastmaterial.
Till aktiva förpackningar bör ev också modifierad atmosfär (MAP, modified atmosphere packaging) räknas. Modifierad atmosfär är olika blandningar av syrgas, kvävgas och koldioxid som tillsätts förpackningen för att förlänga hållbarheten hos livsmedlet. Livsmedel som förpackas i modifierad atmosfär måste numera märkas med orden "förpackat i en skyddande atmosfär". Susceptormaterial, ofta ett laminat som består av en metalliserad (aluminium) PET-film ihoplimmad med ett skikt papper, används i mikrovågsförpackningar (till exempel för popcorn) för att höja temperaturen lokalt. Det får nog huvudsakligen betraktas som en del av själva förpackningsmaterialet.
Användning av ätlig (edible) film (folie) som konsumeras tillsammans med livsmedlet bör nog snarare betraktas som livsmedel.
Absorbenter (se tabell 1, länk till höger)
Syrgasabsorbenter är nog det som funnits längst på världsmarknaden även om mycket få sådana, så vitt vi vet, finns på den svenska marknaden. De tillsätts vanligen som små påsar mellan livsmedel och förpackning. Den japanska produkten "Ageless" har funnits på marknaden sedan 1978.
Syre kan påverka ett livsmedels kvalitet på flera sätt. Hög syrgaskoncentration stimulerar tillväxten av bakterier, jäst- och mögelsvampar vilket skadar livsmedlet. Livsmedlet kan förlora näringsämnen, smak och pigment eller härskna genom oxidationsreaktioner. Syre kan finnas i utrymmet mellan livsmedel och förpackning. Det kan också finnas i själva livsmedlet eller tillföras utifrån via läckage i förpackningen.
Fördelen med syrgasabsorbenter jämfört med modifierad atmosfär är att dessa har förmågan att reducera mängden syre till en mycket låg nivå (0,01 procent). Även syre som läcker in i ett livsmedel kan tas om hand av dessa absorbenter om de är tillräckligt effektiva. Detta är av stor betydelse för livsmedel som bageriprodukter, pizza och kokt skinka. Syrgasabsorbenter behöver än så länge inte märkas men är synliga för ögat.
Syrgasabsorbenter används huvudsakligen i förpackningar med färdiglagad mat som hamburgare, färsk pasta, nudlar, rökta charkuterivaror, kakor, hårt bröd, konfektyr, nötter, kaffe, örtkryddor och vanliga kryddor. De är mycket vanliga i Japan, men intresset ökar också nu i Norden för dessa absorbenter.
Fuktabsorbenter. En icke önskad ackumulering av vatten kan uppstå i förpackningar, exempelvis på grund av avdunstning från jordbruksprodukter, köttsaft eller temperaturförändringar i förpackningar med högt vatteninnehåll. Det är viktigt att avlägsna överskottsvatten eftersom detta kan stimulera tillväxten av mögel och bakterier. En annan negativ effekt är imma på insidan i förpackningar. Syftet är dels att absorbera själva vätskan i förpackningen men också att förhindra fukt i gasfasen för att minska vattenaktiviteten på livsmedlets yta. Då förhindras mögel- och bakterietillväxt och livsmedlet får en längre hållbarhet.
Fuktabsorberande kuddar förekommer i Sverige och används ofta i förpackningar för skivat kött och fjäderfä. De kan innehålla granulat av en superabsorberande polymer (till exempel polyakrylatsalter) som ett mittskikt mellan två lager av mikropormaterial som är förslutet i ändarna. Absorbenterna avlägsnar vätska och förhindrar missfärgning av livsmedel och förpackning. De polymerer som används mest har en förmåga att absorbera mellan 100 och 500 gånger sin egen vikt. Liknande produkter finns för att absorbera smältvatten vid transport av färsk fisk och skaldjur.
Etenabsorbenter är inte särskilt vanliga i Sverige. Eten är ett ämne som bildas när frukt och grönsaker mognar. Eten kan ha både positiva och negativa effekter på färska livsmedel. Det katalyserar mognadsprocessen, och exponering för höga koncentrationer av eten används för att få bananer och tomater att mogna snabbare. Eten kan också användas för att ta bort det gröna hos citrusfrukter. Vanligen betraktas emellertid eten som ett oönskat ämne, eftersom ovanstående effekter många gånger är oönskade och påbörjas redan vid en låg koncentration av eten.
Vanliga etenabsorbenter är dels sådana som baseras på kaliumpermanganat inbäddat i kiselgel eller aluminiumoxid i form av små kassetter, dels sådana som baseras på en metallisk katalysator, exempelvis palladium fäst på aktivt kol. På senare år har även olika mineralämnen som zeolit och lera provats för att absorbera eten. Det tycks som om polyetenplastpåsar som innehåller mycket mineralämnen har större förmåga att hålla livsmedel fräscha längre tid. Det förklarar man med att mineralämnena öppnar upp porer i polymermaterialet och på detta sätt ändrar gasutbytesförhållanden som medverkar till att öka hållbarheten hos livsmedlet.
Absorption av illaluktande ämnen: Här anser industrin att det finns ett behov men de typer som idag finns på marknaden är relativt få. Limonin, som är ett oönskat bitterämne i citrusjuicer, har visat sig kunna avlägsnas med hjälp av plasten polyamid eller cellulosaestrar. Aminer som bildas vid nedbrytning av proteiner i fisk och ger en skämd lukt vill man också gärna bli av med. Då dessa är basiska har vissa framsteg gjorts med att avlägsna dem genom att bygga in sura ämnen som citronsyra i polymerer som reagerar med de bildade aminerna. I andra fall har man via oxidation avlägsnat aminerna. Vid autooxidation av fetter och oljor bildas aldehyder som i låga halter kan ge mycket dålig lukt åt livsmedel, som nötter, bageriprodukter och kex. Någon enstaka tillämpning har testats med lovande resultat.
Avgivare (se tabell 2, länk till höger)
Etanolavgivare och koldioxidavgivare är troligen vanligare internationellt sett än tillämpningar som innebär att antimikrobiella (konserveringsmedel, bekämpningsmedel) eller antioxiderande ämnen avsiktligt tillförs livsmedlet. Detsamma gäller andra kvalitetshöjande ämnen, till exempel smakförbättrare. Skälet till detta är dels att de förstnämnda knappast innebär någon egentlig migration, dels att de inte är så kontroversiella att de kommer i konflikt med någon lagstiftning.
Ett exempel på en produkt som förekommer i Europa (tillverkas i bl a Sverige men säljs inte här) är en plastskärbräda innehållande ett antimikrobiellt ämne kallat Triclosan. Triclosan kan närmast rubriceras som ett bekämpningsmedel (mot svampar) som tillsätts när man tillverkar plasten. Avsikten är att triclosan långsamt ska migrera ut på ytan av plastskärbrädan under en längre tid. På så sätt ska en alltför hög halt av mikroorganismer motverkas på skärbrädans yta.
Flera saker är diskutabla när det gäller denna teknik: livslängden, fördelningen av antimikrobiella ämnen och halten, liksom naturligtvis om detta är förenligt med vår lagstiftning idag.
En annan förpackningsteknik med en antimikrobiell funktion är användning av allylisotiocyanat, ett ämne som förekommer naturligt i bland annat senapsfrö och pepparrot. Allylisotiocyanat används företrädesvis i Japan i form av oljekassetter, plastlaminatunderlägg och i påsform (se bild?). Kassetten läggs i kylskåp eller liknande utrymmen, underläggen används i direkt kontakt med kött och fisk, och påsarna kan läggas i kartonger av wellpapp tillsammans med frukt. I Europa är detta ämne inte godkänt som livsmedelstillsats. Dessutom finns det toxikologiska aspekter som talar för att man bör vara restriktiv med att sätta till det här ämnet i andra livsmedel än där det redan förekommer naturligt.
Ett ytterligare exempel (finns inom EU) är ett bekämpningsmedel, bifenyl, som får användas på citrusfrukter upp till 70 mg/ kg genom att spraya skalet. I stället för att spraya har papper för inpackning eller pappersunderlägg behandlats genom impregnering med detta ämne. Dock verkar detta sätt att förfara mer ovanligt idag.
Man har även provat att fästa antimikrobiella ämnen som organiska syror och sorbater på syntetiska polymermaterial som kommer i nära kontakt med livsmedel. Denna teknik lämpar sig speciellt för vakuumförpackning av livsmedel. Finns knappast på marknaden i Sverige idag.
Silver har en hämmande effekt på bakterietillväxt och har utnyttjats genom att man fäster silver på zeolit, ett poröst material som byggs in i polymermaterial.
Antioxidanten butylhydroxytoluen (BHT) är godkänd som livsmedelstillsats i vissa livsmedel. Gryn och flingor som packats i polyetenfilm som innehåller BHT har visat sig få en förlängd hållbarhet. Butylhydroxyanisol (BHA) och E-vitamin är andra livsmedelstillsatser som har använts på liknande sätt.
Smakförbättrare i livsmedelsförpackningar kan fungera på olika sätt. Antingen används de för att motverka att livsmedlets egen doft försvinner för snabbt. Eller också får de maskera dålig lukt som avges från livsmedlet. De kan också användas för att livsmedlet ska avge en aptitretande doft när man öppnar förpackningen.
Smarta förpackningar (se tabell 3 länk till höger)
Smarta eller intelligenta förpackningar innehåller en yttre eller inre indikator som berättar om livsmedlets historia och kvalitet. Typiska exempel på sådana är tid-temperaturindikatorer och syrgas- och koldioxidindikatorer. Ansträngningar har också gjorts att utveckla "förruttnelseindikatorer" eller "kvalitetsindikatorer", som reagerar med flyktiga ämnen från kemiska, enzymatiska och/eller mikrobiologiska förruttnelsereaktioner som avgivits av livsmedel.
Vanligast är utan tvekan tid-temperaturindikatorer även om interna syrgas- och koldioxidindikatorer också förekommer i viss mån. "Färdig-indikatorer" (klarknapp), förruttnelseindikatorer och "säkerhetsindikatorer" (brytskydd; eng."tampering") bör också nämnas. Tid-temperaturindikatorer informerar oftast via en färgförändring på en etikett om kvaliteten hos det förpackade livsmedlet har försämrats, företrädesvis innan livsmedlet har förstörts. Interna indikatorer reagerar med ämnen som kommer utifrån, till exempel syre, eller med koldioxid som används i förpackningen som läckageindikator.
Det finns två typer av temperaturindikatorer; en som visar hela livsmedlets historia och som reagerar för den sammanlagda tid-temperaturbelastningen över en viss kritisk temperatur, och en annan som visar om livsmedlet vid något tillfälle utsatts för en alltför låg eller hög temperatur. En nackdel med dessa externa indikatorer är att de snarare avspeglar förpackningens historia och inte livsmedlets.
Temperaturindikatorer har använts för kylvaror som färdiglagade kött- och mejerivaror, framför allt i USA men de finns också i Europa, särskilt i Frankrike.I Sverige finns åtminstone en tillverkare så det är nog bara en tidsfråga innan de börjar användas även här.Syre- och koldioxidindikatorer fungerar i de flesta fall genom en färgförändring beroende på en kemisk eller enzymatisk reaktion. Största fördelen med dem är att de informerar om livsmedlets kvalitet utan att förpackningen bryts. Syrgasindikatorer fungerar antingen genom att reagera med inträngande syre (läckage) eller tillsammans med en syrgasabsorbent för att tala om att allt syre i förpackningen förbrukats. Den vanligaste syrgasabsorbenten är kanske "Ageless eye". Den är rosa så länge koncentrationen av syre är lägre än 0,1 procent och blir blå då koncentrationen stiger över 0,5 procent.
Koldioxidindikatorer används vid gaspackning för att påvisa en alltför hög eller låg koldioxidkoncentration. Dessa indikatorer ger en snabb färgreaktion om inte rätt koldioxidkoncentration fyllts på.
Många syrgasindikatorer är tyvärr alltför känsliga för syrgas och kan också vara reversibla, dvs de kan återgå till ursprungsutseendet. I det förstnämnda fallet kan indikatorn reagera på kvarvarande syre och i det senare fallet kan mikroorganismer konsumera inträngande syre och därmed förstöra livsmedlet utan att det syns på indikatorn. Reversibla koldioxidindikatorer kan också vara missvisande om koldioxid produceras via mikrobiell metabolism och därvid ger upphov till en högre koldioxidkoncentration påvisande en god livsmedelskvalitet. Emellertid börjar det komma tvåkomponentstillämpningar som är en kombination av smarta och aktiva förpackningar; i det här fallet en indikator som irreversibelt ändrar färg kopplad till en aktiv syrgasabsorbent.
Syrgasindikatorer har huvudsakligen använts i Japan för olika kylda och färdiglagade rätter med syrgasabsorbenten infogad i transparent plast eller i glas.
Aspekter på de olika typerna av applikationer
När det gäller aktiva förpackningar framstår två typer relativt klart:
- Tillämpningar där avsikten är att absorbera ämnen från livsmedlet eller livsmedlets omgivning.
- Tillämpningar där avsikten är att avge ämnen som förlänger hållbarheten hos livsmedlet.
I de flesta fall är ämnena i förpackningarna inte avsedda att komma i direkt kontakt med livsmedlet. I regel finns de inbakade i förpackningsmaterialet, i ett utrymme mellan olika förpackningsskikt eller möjligen mellan förpackningen och livsmedlet som en påse på insidan av förpackningen.
Då den nordiska undersökningen genomfördes (1999) fanns några typer ur den förstnämnda gruppen på den svenska marknaden, t.ex. fuktabsorbenter och möjligen någon syrgas-, koldioxid- eller etenabsorbent. Om dessa förpackningar inte är i direkt kontakt med livsmedlet torde eventuell migration, dvs. överföring till livsmedlet, inte vara något problem. Tyvärr är detta inte alltid fallet. När tillämpningarna kommer i kontakt med vattenhaltiga eller feta livsmedel kan en betydande migration ske. Migrationen får inte överskrida 60 mg/kg livsmedel, vilket är gränsvärdet för total migration från förpackningsmaterial av plast till livsmedel enligt EU:s regelverk.
Störst problem kan troligen kemiska ämnen som hör till den sistnämnda gruppen ge. De innebär ofta en betydande, avsiktlig migration som torde kunna överskrida gränsvärdet för total migration. En ytterligare aspekt att ta hänsyn till när det gäller sådana ämnen är om de är tillåtna i just det livsmedel som förpackningen används till. Antag att en livsmedelstillsats sätts till förpackningsmaterialet för att avsiktligen vandra över till livsmedlet. Då krävs att tillsatsen är godkänd i just det livsmedlet och att både gränsvärdet för total migration avseende förpackningsmaterialet och gränsvärdet för livsmedelstillsatsen (eller förbudet) beaktas. Dock hävdas från tillverkarhåll att en mindre mängd av livsmedelstillsatsen behövs om den sätts till via förpackningen i stället för i livsmedlet, eftersom migrationen av tillsatsen ger en effekt där den bäst behövs, dvs. på livsmedlets yta.
När det gäller smarta eller intelligenta förpackningar finns två tydliga skiljelinjer:
- Externa indikatorer som är fästa på utsidan av en förpackning, t.e.x tid-temperaturindikatorer.
- Interna indikatorer avsedda att placeras i utrymmet mellan förpackning och livsmedel, t.ex. syrgas- och koldioxidindikatorer.
Externa indikatorer torde inte utgöra något problem när det gäller migration. När det gäller interna indikatorer kan direkt kontakt med livsmedlet inte uteslutas, varför migration skulle kunna förekomma. Dessutom skulle en sådan tillämpning definitionsmässigt kunna anses vara en del av förpackningen och därvid omfattas av materiallagstiftningen. Risken med dessa kan jämföras med riskerna med aktiva förpackningar som avger ämnen.
Referenser
Ahvenainen R, E Hurme. Active and smart packaging for meeting consumer demands for quality and safety. Food Add Contaminant 1997;14(6-7): 753-63.
Nielsen T. Active Packaging, a literature review. SIK Rapport nr 631, 1997. Göteborg.