د لمياء النوساني تكتب : كيف يمكن استخدام الأغشية والطلاءات الصالحة للأكل في حفظ الجبن

الجبن منتج غذائي صحي عالي القيمة الغذائيه يمكن تحضيره من أنواع مختلفة من اللبن، ويتميز يتنوع أنواعه والتي تختلف في القوام والنكهات والأشكال، وللجبن دور هام في النظام غذائي  بسبب تركيبته (غني بالبروتين والكالسيوم والمعادن و الفيتامينات والدهن).

لقد زاد استهلاك الجبن بشكل ملحوظ على مر السنين ، ونتيجة لذلك تطورت صناعة الجبن وأصبحت تجارة عالمية تحتاج دائماً لزيادة مدة الصلاحية وتعزيز جودة وسلامة الجبن.

ويحدث فساد الجبن أثناء التخزين بسبب تلوث الجبن بالبكتيريا أو العفن والخمائر، وبالتالي تظهر النكهات الغير المرغوب فيها والتي تعمل علي خفض جودة الجبن، خاصة عند تخزينه بدون عبوة. كما أن فقدان الرطوبة العالية في بعض أنواع الجبن يمكن أن يشكل مشكلة في خفض نسبة الرطوبة فيها وزيادة صلابتها وهذا يؤدي إلى خصائص حسية سيئه.

في الوقت الحاضر، يتم إستخدام مواد مثل البولي إيثيلين والبولي أميد والبولي بروبيلين في تغليف الجبن حيث يمكن إستخدامهم كمواد تعبئة وتغليف فردية أو مع مواد تعبئة وتغليف أخرى كما أمكن إستخدام مواد طلاء تعتمد على البترول (مثل شمع البارافين وكلوريد البولي فينيل).

ولكن في الوقت الحاضر مع القضايا البيئية والإستدامة أصبح هناك قيود  تشريعية يتم إستخدام الأغشية ومواد الطلاء الصالحة للأكل، مما يثبت أنه أمر واعد للغاية ، مثل مواد الطلاء التقليدية حيث تمنع تلف الجبن وتزيد من العمر الافتراضي و تقلل فقدان الرطوبه كما يمكن أن تكون بمثابة حاملات للمضادات الميكروبية.

كيفية استخدام الأغشية والطلاءات الصالحة للأكل المستخدم لتغليف الجبن

يمتلك الجبن تركيبة معقدة بسبب إحتواءه علي العديد من العناصر البيولوجية والكيميائية الحيوية التي تتغير بالتخزين  مما يؤثر على القوام والخصائص الكيميائية والحسيه مثل الملمس والنكهة واللون.

كما قد يحدث نمو للخمائر الفطريات والبكتيريا على سطح الجبن بسبب الظروف البيئية الخارجية أثناء التداول والتخزين والتي تؤثر علي جودة الجبن والطلب عليه ولذلك كان هناك أبحاث عديدة تعمل على تطوير مواد التعبئة والتغليف لتجنب فساد وتلف الجبن.

تتغير مواد التعبئة والتغليف علي حسب نوع الجبن نظرًا لأن معدلات النضج ومحتوها من الرطوبه تختلف من نوع لآخر.

كما اقترح أن الأجبان الطازجة (مثل الجبن الكريمي، والجبن الطري، والجبن القريش) ينبغي تعبئتها في جو معدل يحتوي على N2 و/أو ثاني أكسيد الكربون بدلاً من O2. ولكن بسبب وجود الخمائر والبكتيريا، لا يزال من الممكن حدوث التلف حتى عند مستويات العاليه من العنايه.

وهناك عوامل ينبغي أن يتم أخذها في الاعتبار عند اختيار مواد التعبئة والتغليف لجميع أنواع الجبن، مثل نفاذيتها للغازات  وخواصها الميكانيكية وشفافيتها.

ومن المواد المستخدمة في تعبئة الجبن، البولي إيثيلين، والبولي أميد، مادة البولي بروبيلين وهذه المواد غير قابلة للتحلل وغير صالحة للأكل كما يمكن أن تؤدي إلى أضرار بيئية ومشاكل عديده في التخلص منها وكذلك تكون مرتبطه بالتشريعات الصارمة حول هجرة المواد في الجبن.

بالنسبة للطلاءات، يمكن أن تكون الهجرة مشكلة، مما أدي لقيام الصناعة والأبحاث العلميه بالبحث عن حلول للتعبئة والتغليف جديدة تتفادي مشاكل المواد السابقه. في هذا السياق، تظهر البوليمرات الحيوية والدهون الطبيعية والشموع كمصدر بديل لتطوير مواد التعبئة والتغليف الجديدة.

وتعتبر الأفلام الصالحة للأكل مواد تضمن الحفاظ علي جودة الجبن، حيث تعمل بمثابة مادة شبه منفذة للأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، مما يسمح بتقليل فقدان الماء والحفاظ علي معدل النضج كما يمكن استخدام تلك الطلاءات كحاملات للعوامل المضادة للميكروبات وبالتالي تجنب النمو الميكروبي على سطح الجبن و الحفاظ على النكهة واللون والقيمة الغذائية له.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تناولها مع الجبن وبالتالي نتجنب توليد النفايات، حيث لا توجد عبوات متبقية يتم التخلص منها (حتى لو لم يتم استهلاكها) لأنها قابلة للتحلل بيولوجيًا. كما يمكن جعلها كحامل للمكونات النشطة فيصبح لتلك الأفلام خصائص مضادة للميكروبات ومضادات الأكسدة، وبالتالي تعزيز الحفاظ على الجبن، حيث يمكن دمج المكونات النشطة في الأغشية والطلاءات الصالحة للأكل من خلال:

• الكبسلة الدقيقة، مما يسمح بالاحتفاظ الفعال والتحرر المتحكم فيه للجبن.
• متعدد الطبقات، مما يسمح باستخدام مواد مختلفة وبالتالي تحسين خصائص الحاجز ودمج مواد مختلفة (على سبيل المثال، محبة للدهون والمركبات النشطة المحبة للماء).
• تطبيقه في أجزاء صغيرة من الجبن (مثل شرائح الجبن)، وبالتالي يعمل بمثابة تغليف فردي لكل قطعه جبن، وهي ميزة إضافية مقارنة بالتغليف الغير الصالح للأكل.

تأثير الأغشية الصالحة للأكل ومواد التغليف على خواص الجبن

يعتمد أداء الأغشية والطلاءات الصالحة للأكل على المواد المستخدمة و خصائصها الرئيسية (على سبيل المثال الذوبان، والكثافة، واللزوجة، والتوتر السطحي) وهذا سوف يؤثر على الخواص الحاجزة والميكانيكية للطلاءات.  يجب اختيار مواد الطلاء حسب نوع الجبن من حيث الرطوبه ودرجة النضج وظروف التخزين مثل درجة الحرارة والرطوبه وأيضًا أختيار طرق التطبيق (مثل الرش، الغمر، التغليف).

قد تتوفر الطلاءات الصالحة للأكل في صوره سائله يتم استخدامها مباشرة على سطح الجبن فبعد التجفيف تتشكل طبقة رقيقة علي سطح الجبن، أو يتم تجفيفها بشكل منفصل لتكوين مادة قائمة بذاتها يتم استخدامها بعد ذلك لتغطية الجبن. وتعتبر البروتينات و السكريات والدهون هي المواد الأكثر استخدامًا في تطوير الأفلام الصالحة للأكل المستخدمه في تغليف الجبن. وتتميز السكريات والبروتينات بقابليتها للذوبان في الماء، أما الدهون والشموع فينبغي إستخدام المذيبات العضوية أو طرق الذوبان الساخن على التوالي أثناء التطبيق. وهناك عامل مهم آخر يجب أخذه في الاعتبار عند إضافة مواد مضاده للميكروبات هو ذوبان تلك المواد المضاده للميكروبات وتفاعلها مع مواد الطلاء والتي يمكن أن يؤثر على أدائها عند وضعها على الجبن.

ومن أهم المواد المستخدمة في تصنيع تلك الأفلام

1-الشيتوزان

وهو cationic polysaccharides  يتم الحصول عليه من القشريات البحريه وهو مادة جذابة للغاية للطلاء الصالح للأكل لخصائصه المضادة للبكتيريا والعفن والخمائر.

كما تم استخدامه كحامل للمركبات الأخرى ذات القدرة المضادة للميكروبات. كما أمكن استخدام الغمر كطريقة للتطبيق مع تلك الماده . وبالتالي تحسين الخصائص المضادة للميكروبات لتلك الطلاءات لتطبيقها مع العديد من أنواع الجبن المختلفه.

ويعد الشيتوزان بلا شك أحد أكثر المواد المرشحة إثارة للاهتمام لتركيبها الصالح للأكل و للتطبيق على أنواع مختلفة من الجبن (مثل موزاريلا، إيمينتال، الريكوتا، شبه الصلبة)، لما له من مزايا عديده وهي القدرة على منع نمو العفن والخمائر وبعض البكتيريا مثل L. monocytogenes وL. innocua وP.fluorescens و  E. coli.

علاوة على ذلك، يمكن تحسين الخصائص المضادة للميكروبات لأغشية الشيتوزان باستخدام الشيتوزان بالاشتراك مع مضادات الميكروبات مثل ناتاميسين والليزوزيم، مما يؤدي إلى تأثير أكبروتقليل الحمل الميكروبيولوجي وفي بعض الحالات تحسين الخصائص الحسية للجبن.

ومع ذلك، من المهم أن نذكر أن عند استخدام الشيتوزان يجب اتخاذ بعض الاحتياطات نظرا لوجود البيئه الحامضيه له واللون الأحمر البرتقالي الخاص به. وأيضا في بعض الدول لا يُسمح باستخدام الشيتوزان كمضافات غذائية و/أو كمواد ملامسة للأغذية وبالتالي لا يمكن استخدامه كمادة لإنتاج الطلاءات الصالحة للأكل.

2- الألجينات

ألجينات الصوديوم ويتم الحصول عليها عادة من الأعشاب البحرية وهي تكون طبقة قوية وذلك عند مقارنتها بمواد الأفلام الأخرى مثل كازينات الصوديوم ونشا البطاطس حيث تعطي الجينات الصوديوم أداء أفضل فيما يتعلق بنفاذية المياه والخواص الميكانيكية. كما يمكن تحسين كفاءة الطلاءات المعتمدة على الجينات من خلال دمجها مع مواد مضادة للميكروبات مثل سوربات البوتاسيوم (3%) لتكون بمثابة مضاد للميكروبات طلاء في جبنة الموزاريلا الطازج كما أمكن إستخدام طريقة الغمس والرش، والرش الكهروستاتيكي مع تلك الماده .

3- بروتين شرش اللبن

يتم الحصول على بروتينات شرش اللبن من صناعة الجبن والكازين وهي بروتينات ذات خصائص مميزة. وهو متوفر على شكل بروتين مصل اللبن المركز (WPC) أو بروتين مصل اللبن المعزول (WPI) حسب محتوى البروتين 20 -80 % وأكثر من 90% على التوالي. وهذه البروتينات لديها قدرة جيدة على تشكيل الفيلم. كما أمكن إستحدام ال WPI  مع مواد مضادة للميكروبات لإطالة العمر الافتراضي للجبن شبه الصلب. كما أظهرت النتائج قدرة الطلاءات المعتمدة على WPI على عمل كحاجز لبخار الماء وبالتالي تجنب فقدان الماء وضمان الحفاظ علي صلابة الجبن.

4- الدهون

يمكن استخدام الدهون كطلاءات صالحة للأكل  ولكن في الآونة الأخيرة منذ سنوات تم استخدامها في الغالب مع مواد أخرى تهدف إلى زيادة كراهية الطلاءات للماء. وفقا لهيكلها يمكن تقسيمها إلي: الشموع والراتنجات الطبيعية، والأسيتوجليسريدات، والأحماض الدهنية، وأنواع مختلفة من الزيوت. يمكن أن تكون سائلة أوصلبة في درجة الحرارة الغرفة ، وهذه هي الخاصية التي ستؤثر على طريقة استخدامها حيث يتم تطبيقه مباشرة على سطح الجبن أو بالاشتراك مع مواد أخرى في صياغة طلاء. في حالة الشموع، أظهرت دراسات قليلة فقط إمكانية استخدامها على الجبن فمثلاً شمع العسل أمكن تطبيقه بالفعل في الجبن بنجاح حيث تم تطبيقها بطريقة الغمر. كما أمكن إستخدام ثلاثة أنواع مختلفة من الشموع (شمع الكرنوبا، شمع الشمعدانات، وشمع النحل) ممزوجًا بالزين في تغلف الجبن وأعطت نتائج مقبوله للإستخدام كأفلام.

5- مضادات الميكروبات للاستخدام في الطلاءات

يعد استخدام مضادات الميكروبات أحد الاحتمالات لتقليل نمو البكتيريا، والفطريات والخمائر في الجبن. عادة، يتم إضافتها أثناء إنتاج الجبن أو علي سطح الجبن ويمكن تطبيقه مباشرة (أي بشكل حر) على الجبن. ومن هذه المواد :

ا- نيسين

وهو مضادات للميكروبات حيث يستخدم البكتريوسين نيسين كعامل حفظ للأغذية، وخاصة في صناعة الألبان، ضد البكتيريا موجبه لجرام.

ب- ناتاميسين

ينتمي الناتاميسين (المعروف تجاريًا أيضًا باسم بيمارسين) إلى مضادات الحيويه من مادة البوليين. يتم إنتاجه عن طريق التخمر الهوائي المغمور لبكتيريا Streptomyces natelensis .

يستخدم كمضاد للميكروبات على سطح الجبن بسبب نشاطه ضد الخمائر والفطريات. على الرغم من أنه ثبت أن الناتاميسين ليس له أي آثار سامة حتى في مستويات عالية من الابتلاع، إلا أن تطبيقه كمادة مضافة للأغذية لا يزال مقيدًا بموجب القانون حول العالم بسبب الخطر المحتمل لحدوث مقاومة للمضادات الحيوية. تستخدم الشركات الناتاميسين في نطاق واسع جدًا من التركيزات تتراوح بين 500-10000 جزء في المليون.

ج- الليزوزيم

وهو إنزيم تحللي موجود في العديد من الأنظمة الطبيعية، وقد تم استخدامه لمنع نمو البكتيريا الموجبه لجرام على الجبن. ويمكن استخدام تركيبة مع مضادات الميكروبات الأخرى لزيادة التأثير المضاد للميكروبات.

د- الزيوت الأساسية

ثبت أن الزيوت العطرية من أنواع نباتية مختلفة تمنع نمو الميكروبات كما أن لها خصائص مضادة للأكسدة جيدة، لذلك فهي مرشحة بصوره جيدة لحفظ الجبن. كما أن لديها مدي واسع ضد مسببات الأمراض والكائنات الدقيقة فهي آمنه  وتمت الموافقة على استخدامها في الاتحاد الأوروبي.

كما أمكن دمج الزيوت الأساسية مثل اللينالول والكارفاكرول والثيمول لزياده التأثير. ويمكن أن يكون إستخدام الزيوت العطرية خيارًا جيدًا لزيادة الجودة والحفاظ علي الجبن، ولكن التقييم الحسي يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار دائمًا عند النظر في تطبيقاتها الصناعية.

ه- الأحماض العضوية

تستخدم الأحماض العضوية عادة كإضافات غذائية لحفظ الأغذية بسبب قدرتها المضاده للميكروبات وقدرتها علي التحميض. بسبب قدرة تلك الأحماض على الإختراق داخل الخلية وخفض الرقم الهيدروجيني.

 طرق تطبيق الطلاءات والأغشية الصالحة للأكل على الجبن

واحدة من الجوانب الهامة لاستخدام الطلاءات هي طريقة التطبيق، حيث يعتمد أساس الاختيار على نوع وحجم الجبن الذي يتم تغطيته.

يمكن تطبيق العبوات الصالحة للأكل (الطلاءات أو الأفلام) عن طريق الغمس والرش والرش الكهروستاتيكي والتنظيف بالفرشاة. وستكون طريقة التطبيق الأكثر ملاءمة هي الطريقة التي تضمن التغطية الكاملة للجبن وبالتالي تساهم في إطاله العمر الافتراضي للجبن.

ومن المهم أيضًا مراعاة نوع الجبن وحجمه (فعلى سبيل المثال، في صناعة الجبن ذات أبعاد صغيرة، يمكن إستخدام الفرشاة لتجنب استخدام خزانات ضخمة للتغطيس أو باهظة الثمن أو آلات الرش؛ والعكس هو حال المنشآت الصناعية الكبيرة) حيث يعتبر الغمس هو الطريقة المفضلة في صناعة الجبن، فبمجرد أن تسمح بتغطية كل السطح عن طريق الغمر يتم إزالة الفائض من خلال التصريف أو استخدام المجفف.

ومن ناحية أخرى إذا كان الهدف هو الحصول على طلاء رقيق وموحد فإن الرش هو الأكثر فعالية . ويمكن زياده كفاءة العملية بإستخدام الرش الكهروستاتيكي وتعمل هذه الطريقه علي تجنب هدر الطلاء، وهو العيب الرئيسي لطريقة الغمس. وينبغي اختبار الأساليب الجديدة لزيادة كفاءة الطلاءات الصالحة للأكل.

التطبيقات التجارية والاتجاهات المستقبلية في السوق الحالية

هناك بالفعل بعض الشركات التي تستكشف الطلاءات الصالحة للأكل مع الجبن. مع الأخذ في الاعتبار إمكاناتهم والطريقة التي يمكن استخدامها لتوسيع مدة صلاحية الجبن، تقوم هذه الشركات بتطوير طبقات وأغشية مصممة خصيصًا لأنواع مختلفة من الجبن.

حقيقة إن الشركات تقوم بالفعل بتسويق هذه التكنولوجيا حيث تعتبر الطلاءات والأغشية بمثابة وعد بإطالة العمر الافتراضي للجبن، وهذا أمر ينبغي أن يكون كذلك واستغلالها أكثر لكي تصبح حقيقة متاحة لجميع أنواع الجبن. ولا يزال استخدام الطلاءات والأغشية الصالحة للأكل في صناعة المواد الغذائية، وخاصة في الجبن محدود الإستخدام. حيث أن هناك بعض العيوب مثل :

ا- تأثيرها على لون و نكهة الجبن التي يمكن أن تكون غير جذابة للمستهلكين (ليس كل الطلاءات والأغشية لديها هذا العيب، ولكن البعض لديه).

ب- صعوبة الحصول على غطاء متجانس.

ج- الحاجة إلى كمية أكبر من المركبات النشطة الطبيعية تطوير الطلاءات والأغشية النشطة الفعالة بالمقارنة مع غير الطبيعية منها.

د- سعر المواد المستخدمة مما قد يزيد من تكلفة تطبيق هذا النوع من التكنولوجيا في صناعة الجبن.

ه- ظهور تكنولوجيا النانو وهي تكنولوجبا واعده تلقي إهتمام واسع من قبل الباحثين ولكن لاتزال محدوده أيضا بسبب سلامه الغذاء والصحه العامه.

الخلاصة:

تعد الطلاءات والأغشية الصالحة للأكل استثمارًا واعدًا ، لأنها تقلل من فقدان الوزن وتمنع التلف، وبالتالي يمكن أن تكون بديلا هاما ومستداما في الحفاظ على جودة الجبن وسلامته. حيث يمكن إستخدامها كبدائل للطلاءات البترولية. ففي السنوات العشر الماضية، أصبحت الطلاءات والأغشية الصالحة للأكل حقيقة واقعة، والتي من المرجح أن يكون لها نمو مستمر في المستقبل وخاصه مع إستخدام التقنيات الجديدة والناشئة مثل تكنولوجيا النانو.

عن كاتبة المقال :

الدكتورة لمياء إبراهيم النوساني

بكالوريوس زراعه جامعه طنطا وتم تعينها ضمن أوائل جامعه طنطا بمعهد بحوث الإنتاج الحيواني

ماجستير جامعه طنطا

دكتوراه جامعه كفر الشيخ

الدرجه الحالية باحث أول بمعهد بحوث الإنتاج الحيواني – قسم كيمياء الألبان