تعتبر اللحوم والأسماك ومشتقاتها من الأطعمة القابلة للتلف ويمكن أن تتدهور بسرعة في ظل ظروف التخزين مثل درجة حرارة التخزين العالية والرطوبة النسبية. لقد نجحت الأغشية والطلاءات الصالحة للأكل ذات الوظائف المحسنة في التحكم بشكل فعال في تدهور جودة الأسماك واللحوم ومشتقاتها (بشكل أساسي عن طريق تثبيط نمو الميكروبات ونشاط مضادات الأكسدة والحفاظ على الخصائص الحسية).

علاوة على ذلك، تتمتع الأغشية والطلاءات الحيوية الصالحة للأكل بإمكانيات كبيرة للاطالة مدة الصلاحية ومراقبة الجودة للفواكه الاستوائية والتوت والفواكه والخضروات الأخرى عن طريق تقليل فقدان الوزن ومنع تغير اللون ومعدل التنفس والتحكم في الإيثيلين وتأخير نضج الفواكه والخضروات. مع زيادة الطلب على الغذاء الصحي، يتم استكشاف العديد من المواد الجديدة على نطاق واسع كمواد خام للأغشية والطلاءات الصالحة للأكل.

و الجدير بالذكر انه يمكن تعريف الأغشية والطلاءات الصالحة للأكل بانها عبارة عن طبقات رقيقة من المواد الصالحة للأكل، والتي يمكن أن تغير ليس فقط التبادل الجزيئي بين الغذاء والبيئة ولكن يساعد ايضا في تقوية نضارة الطعام اثناء فترة تخزينه.

حيث يعتبر الجيلاتين مادة مثالية لتغليف المواد الغذائية نظرًا لمزاياها المتعددة مثل السعر المنخفض والتحلل البيولوجي والخصائص المضادة للبكتيريا وكونه مضاد جيد للانسجة. تظهر الدراسات السابقة أنه يمكن تعديل الجيلاتين النقي عن طريق إضافة المكونات النشطة ودمجها مع البوليمرات الحيوية لتحسين خصائصه الميكانيكية، بهدف تحقيق التأثير المرغوب في الحفظ. مع العلم ان الطلاءات الصالحة للأكل تطبق عادةً في صورة سائلة عن طريق غمس أو رش الفواكه والخضروات لتشكيل طلاء على السطح حيث تتكون الطلاءات الصالحة للأكل عادةً من مكونات وإضافات مكونة للأغشية.

ما هو الجيلاتين؟ 

الجيلاتين، مادة صلبة بيضاء أو صفراء، شفافة، لامعة، هي منتج متحلل جزئيًا من الكولاجين في النسيج الضام الحيواني, يمكن استخدام الجيلاتين على نطاق واسع في صناعات الأغذية والأدوية والتصوير الفوتوغرافي ومستحضرات التجميل نظرًا لخصائصه الوظيفية، بما في ذلك قدرته على ربط الماء، وقدرة تكوين الهلام، وحاجز بخار الماء، وتكوين الفيلم، وقدرة تكوين الرغوة. يعاني الجيلاتين من ضعف المقاومة الميكانيكية ونفاذية جزيئات بخار الماء.

لذا، فإن استخدام الجيلاتين كمواد تعبئة محدود بسبب خاصية حاجز بخار الماء الضعيفة. يمكن تحسين ذلك عن طريق خلط الجيلاتين مع مواد وظيفية أخرى ومكونات نشطة. ركزت الدراسات الحديثة على استخدام البروتينات والكربوهيدرات والفينولات لتحسين الخصائص الفيزيائية والبيولوجية للجيلاتين.

ومن جهة اخرى هو مادة لينة لزجة ، غير قابلة للذوبان في الماء ، تُستخرج من عظام الحيوان وأنسجته بغليه الطويل في الماء وهو بروتين موجود في جلود الحيوانات وعظامها، هو مزيج من الببتيدات والبروتينات التي تظهر خصائص تكوين الهلام. ونظرًا لقدرته الجيدة على تكوين الفيلم، وخاصية الاستحلاب وخاصية حاجز الغاز، فإنه يستخدم عادة في الأفلام القابلة للتحلل البيولوجي , يمكن أن يشكل الجيلاتين شبكة من الاتصالات عند وضعه بشكل صحيح، يمكن أن ينتج أفلامًا قوية ومرنة. ومع ذلك، تصبح أفلام الجيلاتين الأصلية هشة إذا لم تكن في ظروف درجة حرارة ورطوبة مناسبة (درجة الحرارة عند -10 ~ 40 درجة مئوية، الرطوبة في 50 ~ 70٪). بالإضافة إلى ذلك، فإن مقاومة فيلم الجيلاتين للماء ضعيفة للغاية. عند ملامسته للماء، قد يذوب أو يتمدد أو يتفكك. لذلك، يعد خلط الجيلاتين مع البوليمرات الطبيعية الأخرى والمكونات النشطة حاليًا الطريقة الأكثر فعالية لتحسين الخصائص الوظيفية للجيلاتين. أشارت الدراسات السابقة إلى أن الجيلاتين تم دمجه مع الكيتوزان والنشا.

أنواع الجيلاتين

يمكن استخراج الجيلاتين من مصادر أو أعضاء حيوانية باستخدام طرق استخراج مختلفة على سبيل المثال، المعالجة الحمضية، المعالجة القاعدية، المعالجة الإنزيمية، درجة حرارة مختلفة للاستخراج ,وفقًا لمصادر الجيلاتين التي يتم الحصول عليها عن طريق التحكم في تحلل الكولاجين، ينقسم الجيلاتين إلى ثلاثة أنواع رئيسية من الكولاجين.

وفقًا لمصادر مختلفة، يمكن تقسيم الجيلاتين إلى أنواع جيلاتين الرضاعة (مثل الأبقار)، وجيلاتين الأسماك من الأنواع المائية (مثل أسماك المياه الباردة وأسماك المياه الدافئة) وأنواع جيلاتين الحشرات.

يمكن استخراج الجيلاتين عن طريق التحلل المائي للكولاجينات من مصادر حيوانية. تقليديًا ، يتم الحصول على الجيلاتين من جلود الأبقار وجلود الخنازير والعظام والحوافر منزوعة المعادن.

يُعتبر جيلاتين الأسماك بديلاً واعدًا لجيلاتين الثدييات الذي يمكن أن يخلق قيمة اقتصادية للمنتجات الثانوية للأسماك تمثل 70٪ من الوزن الإجمالي للأسماك [ويقلل من نفايات صناعة المأكولات البحرية.
في الوقت الحاضر، ونظرًا لتأثير سلامة الغذاء على صحة المستهلكين، أصبح تطوير الطلاءات والأغشية الصالحة للأكل الآمنة والصحية أكثر شيوعًا في مجال حفظ أغلفة الأغذية. تُستخدم البوليمرات الحيوية (مثل البروتينات والسكريات المتعددة) على نطاق واسع في صناعة الأغذية لتطوير الأفلام والطلاءات المركبة نظرًا لتوافقها الحيوي الجيد، مما يؤدي إلى وظائف بيولوجية وتكنولوجية موسعة. الجيلاتين المائي (جيلاتين الأسماك) هو مادة غرانية مائية مهمة من الدرجة الغذائية معزولة من مصادر مائية ، يتم مزج الجيلاتين بالبروتين والكربوهيدرات والفينول

الاستنتاجات واتجاهات البحث المستقبلية:

الجيلاتين مادة نشطة صالحة للأكل يمكن استخدامها لإعداد الاغلفة الصالحة للأكل حيث إنها مادة فعالة للحفاظ على الطعام الطازج بسبب خصائصها الفريدة المضادة للبكتيريا ومضادات الأكسدة.

ومع ذلك، فإن الجيلاتين، مع قابليته العالية للذوبان في الماء ولزوجته العالية، يتأثر بشكل كبير بالظروف الجوية الطبيعية ورطوبة الهواء، وبالتالي لا تزال هناك قيود كبيرة في تغليف المواد الغذائية. على سبيل المثال، مع فقدان المواد القابلة للذوبان والماء، يتم تدمير البنية السطحية لفيلم الجيلاتين ومن الصعب تحقيق تأثير الحفاظ على النضارة المثالية عند حفظ الفواكه والخضروات والمنتجات المائية.

للتغلب على القيود الرئيسية لفيلم الجيلاتين النقي، والذي يذوب بسهولة في الماء، يخلط الباحثون عادةً الجيلاتين مع مواد خاصة ويدمجونه مع بعض المواد الفعالة الطبيعية للحصول على أغشية وطلاءات مركبة صالحة للأكل معدلة.

تتمتع الأغشية المركبة المعدلة بخصائص فيزيائية وكيميائية مرغوبة وخصائص بيولوجية (خصائص مضادة للميكروبات ومقاومة الأكسدة)، مما يساهم في حل بعض قيود فيلم الجيلاتين المركب وتوسيع نطاق التطبيق في حفظ الأغذية والتسويق في المستقبل. في الوقت الحاضر

واخيرا الجيلاتين هي مادة بيولوجية واعدة تجذب اهتمامًا كبيرًا في العقود الأخيرة، والتي يمكن أن تطور أفلام وطلاءات صالحة للأكل تعتمد على الجيلاتين بخصائص جديدة تعزز الصحة، مثل أفلام البروبيوتيك. وبالتالي، يمكن للمواد البيولوجية زيادة جاذبيتها في السوق كمكونات غذائية صحية ذات خصائص حسية مرغوبة، مما يجعلها واعدة للفواكه والخضروات واللحوم والأسماك والمنتجات المشتقة.

References
1- Ahmad, T.; Ismail, A.; Ahmad, S.A.; Khalil, K.A.; Kumar, Y.; Adeyemi, K.D.; Sazili, A.Q.(2017): Recent advances on the role of process variables affecting gelatin yield and characteristics with special reference to enzymatic extraction: A review. Food Hydrocoll., 63, 85–96. [CrossRef].
2- Elham, T.-K.; Hajar, S.; Mahdieh, M.-B. (2016): Development of edible films and coatings from alginates and carrageenans. Carbohyd. Polym., 137, 360–374. [CrossRef].
3- Jafarzadeh, S.; Nafchi, A.M.; Salehabadi, A.; Oladzad-abbasabadi, N.; Jafari, S.M. (2021): Application of bio-nanocomposite films and edible coatings for extending the shelf life of fresh fruits and vegetables. Adv. Colloid Interface Sci. 2021, 291, 102405. [CrossRef] [PubMed].
.

د/ نهال سمير عبد المنعم – باحث- صحة الاغذية: معهد بحوث الصحة الحيوانية – معمل فرعى اسيوط – مركز البحوث الزراعية – مصر