Ethyleen werkt als hormoon om groente en fruit te rijpen.
Iedereen kent de truc om bananen die ethyleen afgeven naast onrijp fruit zoals een peer of kiwi op de fruitschaal te leggen of samen in een zak te doen. Voor het verpakken en transporteren van groente en fruit is het ethyleengehalte daarom van groot belang. Veel artikelen zijn gepubliceerd over materialen die ethyleen reguleren. Om het ethyleengehalte niet te snel te laten stijgen zijn materialen ontwikkeld die ethyleen absorberen, anderen zetten het juist om. Onderzoekers van het Department of Food Quality and Safety van China Pharmaceutical University uit Nanjing, hebben alle onderzoeken op dit terrein overzichtelijk gepresenteerd in een metastudie. Het reguleren van ethyleen verdelen de auteurs in vier categorieën: ethyleen degraderend, ethyleen absorberend, modified atmosphere (gas)verpakken en bioactieve verpakkingen.
Degraderen
Ethyleen degraderende technieken worden uitgelegd als stoffen die ethyleen verwijderen door een chemische reactie. De hiervoor meest gebruikte stoffen zijn ozon, kaliummangaanoxide (KMnO4) en nano-titaniumdioxide (TiO2).
Als er 5% TiO2 nano-deeltjes wordt toegevoegd aan een acrylaatlaag op een folie waarin bananen verpakt worden, dan degradeert 50% van het ethyleen en dit vertraagt de rijping van de bananen. Bij toevoeging van 10% nano-deeltjes aan een coating van een BOPP folie voor tomaten wordt de hoeveelheid ethyleen met 88% gereduceerd, maar alleen onder black-light.
Als nadelen van deze techniek wordt het oxideren van de actieve stof genoemd plus de invloed van omgevingsomstandigheden op de werking zoals temperatuur, licht en vocht. Sommige oplossingen werken bijvoorbeeld niet in de koelkast. Het kan ook zijn dat absorberende stoffen reageren met macromoleculen, zoals eiwitten. De aanwezigheid van de stoffen maakt de polymeermatrix en daarmee de folie minder stabiel.
Absorberen
Veel stoffen absorberen ethyleen zoals actieve kool, zeoliet, nanobuisjes van halloysiet, een kleimineraal, en cyclodextrine. Voor betere werking worden deze natuurlijk absorberende materialen gecombineerd met degraderende stoffen. De stoffen worden los in een verpakking geplaatst, uiteraard verpakt in een separate sachet, worden toegevoegd aan een plastic als additief of worden verwerkt in een coating. Voorbeelden van toepassingen laten zien dat soms met geringe hoeveelheid van absorberende stoffen al reductie van ethyleen optreedt.
Synthetisch absorberende stoffen zoals metaal-organische componenten of koolstof nanobuisjes worden ook toegepast. Tot 90% reductie van ethyleen wordt genoemd bij toepassing van metaal-organische componenten.
Een beperking van ethyleen absorberende materialen is dat ze minder goed functioneren in een vochtige omgeving door absorptie van waterdamp. Toepassing moet dus onder droge omstandigheden.
Gasverpakken
Modified atmosphere of gasverpakken is een conserveringstechniek die sinds de jaren negentig van de vorige eeuw op grotere schaal toegepast wordt. Lucht in de verpakking wordt vervangen door mengsels van CO2 en N2 en voor groente en fruit met een beetje zuurstof of lucht. De zuurstof is nodig om het fruit of de groente te laten ademen maar het rijpingsproces wordt sterk vertraagd door de verlaagde zuurstofspanning waardoor de houdbaarheid verlengd wordt. Als nadelen kunnen het grote belang van gasdichtheid worden genoemd, duurdere verpakkingsmaterialen, en een groter volume van de afgevulde verpakking.
Bioactieve stoffen
Bioactieve stoffen, zoals aminozuren, enzymen en chitosan spelen een rol bij het reguleren van ethyleen. Omdat deze stoffen van nature instabiel zijn worden ze meestal verwerkt in coatings. Ze worden ook rechtstreeks op fruit gespoten zoals met een was die op schellak is gebaseerd en die gebruikt wordt om de houdbaarheid van pruimen te verlengen. Ook een gel gemaakt van Aloë Vera en chitosan dat gemaakt wordt van chitine, een stof die stevigheid geeft aan het exoskelet van geleedpotigen, zorgen voor ethyleen reducerende eigenschappen.
De auteurs geven aan dat van alle oplossingen de bioactieve stoffen de meest milieuvriendelijke en het veiligst zijn. Onderzoek heeft aangetoond dat consumenten deze oplossingen sneller accepteren. Een nadeel is dat de stoffen instabieler zijn, de werking gaat sneller verloren.
De toekomst van ethyleen regulerende verpakking wordt vooral gezien in het intelligent maken van de materialen. Als ze kunnen communiceren met de omgeving wordt de toepassing beter.
Roland ten Klooster
Ontwerper/adviseur bij Plato product consultants en Hoogleraar Packaging Design and Management aan Universiteit Twente.
