مقاله درباره تغییرات ساختاری و تکنولوژی جدید

در حالی که ایمنی غذا و ماندگاری اغلب وابسته به کیفیت میکروبی است دیگر پدیده‌ها مانند واکنش آنزیمی و تغییرات ساختاری می‌توانند به‌طور معنا‌داری روی کیفیت مورد نظر مصرف کننده اثر بگذارند. فرآیندهای مرسوم حرارتی شامل شامل نفوذ حرارتی کند گسترش یافته تا مرکز (نقطه سرد) فراورده و سرد کردن بعد از آن است. این فرآیند حرارتی شامل تغییراتی در کیفیت به طور گسترده وابسته به فراورده تیمار شده و دماهای به‌کار برده شده است. این تغییرات شامل تولید بوی نامطبوع، نرمی بافت و هم چنین نابودی ویتامین‌ها و رنگ است. بر خلاف حرارت، استفاده از تیمار با فشار متوسط روی خصوصیات حسی و کیفی غذا تغییری ایجاد نمی‌کند. بنابراین این فرآیند در صنعت غذا تکنولوژی است که می‌تواند خصوصیات ایمنی تیمار شده حرارتی را ایجاد کند، در ضمن اینکه تقاضای مصرف کننده برای غذاهایی با مزه تازه‌تر را نیز حفظ می‌کند.
فرآیند فشار بالا بعضی اوقات تحت عنوان فشار هیدرواستاتیک بالا یکی از فرآیندهای غیر حرارتی نسبتا جدید است که روی غذاهای جامد یا مایع ، همراه یا بدون بسته بندی، تحت فشاری بین 50 تا 1000 مگاپاسکال قرا می‌گیرند. تحقیقات گسترده‌ای دررابطه با فواید بالقوه فرآیند فشار بالا به‌عنوان یک گزینه جایگزین برای فرآیندهای حرارتی در حال انجام است. این فواید در زمینه‌های مختلف فرآیند غذا مانند غیر فعال سازی میکروارگانیسم‌ها و آنزیم‌ها، دناتوراسیون پروتئین‌های کاربردی و تغییرات ساختاری برای مواد غذایی است (هوگان و همکاران 2005).
از فشار هیدرواستاتیک بالا به منظور غیر فعال کردن میکروارگانیسم‌ها، برخی آنزیم‌ها و نیز افزایش عمر انبارمانی مواد غذایی استفاده می‌شود. در فشار بالا جوانه زدن اسپورها تشدید می‌شود ولی درجه حرارت بالا اسپورهای جوانه زده را غیر فعال می‌سازد. از کاربردهای فن‌آوری فشار بالا می‌توان به اصلاح خصوصیات بافتی و حسی موادغذایی، ترد کردن گوشت گاو قبل از جمود نعشی، ژله‌ای کردن سوریمی، تولید پوره مربا و ژله از توت فرنگی، تولید مارمالاد از پرتقال و طولانی کردن زمان نگه‌داری شیر را نام برد. یکی از مهم‌ترین مشکلات در استفاده از فن‌آوری فشار بالا، ساخت لوله‌ها و دوخت‌هایی است که تحمل فشارهای بالا در حین اعمال فشار و حذف آن را داشته باشد (مرتضوی و همکاران، 1381).
این فرآیند در صنعت غذا به دو صورت سیستم مداوم و غیر مداوم انجام می گیرد. در شکل 3-2 شمایی از فرآیند فشار بالا به صورت مداوم آورده شده است (پاترسون و همکاران، 2006).
شکل 3-1- شمایی از یک فرآیند مداوم فشاربالا (اقتباس از پاترسون و همکاران، 2006)
مطالعات در مورد اثر فشار بالا روی غذا به سال 1899 برمی‌گردد. برت هیت از یک ایستگاه تحقیقات کشاورزی در ویرجینیای غربی در ایالات متحده امریکا، واحد فشار بالا را برای پاستوریزه کردن شیر و دیگر فرآورده‌های غذایی ایجاد کرد. هیت ماشین‌هایی را تولید کرد که می‌توانستند فشار بالایی حدود 6800 اتمسفر (تقریبا 700 مگاپاسکال) تامین کنند. هیت و همکارانش پتانسیل استفاده از فشار بالا را برای رنج گسترده‌ای از غذاها و نوشیدنی‌ها و به‌کار بردن فشار برای غیر فعال کردن ویروس‌ها آزمایش نمودند. در مقایسه با تجهیزات فشار بالای امروزی، سیستم‌های نمونه‌های اولیه به‌کار برده شده به‌وسیله هیت، بسیار ساده و اولیه بودند. با پیشرفت‌های صورت گرفته آنالیز استرس و تولید مواد جدید، سیستم‌های فشار با ظرفیت بالا می‌توانند برای تیمار مطمئن فرآورده‌های غذایی حتی در فشارهای بالاتر نیز به‌کار روند.
در ابتدا فن‌آوری فشار بالا در تولید انواع سرامیک، استیل و آلیاژهای خاصی مورد استفاده قرار می‌گرفت. در دهه‌های گذشته، این فن‌آوری در صنایع غذایی نیز گسترش یافت. اثر فشارهای بالا در غیر فعال کردن میکروارگانیسم‌ها از آغاز قرن بیستم شناخته شد. در دهه‌های گذشته نیز تلاش‌های زیادی در جهت امکان استفاده گسترده از این فن‌آوری در صنایع غذایی انجام گرفت. از آن‌جا که اثر فشار در تمام قسمت‌های غذا یکسان است، همه قسمت‌های آن به‌طور یکنواخت سالم سازی می‌شوند. این روش برخلاف روش حرارتی وابسته به زمان و جرم نیست. از این رو زمان لازم برای انجام فرآیند کوتاه می‌باشد.
استفاده تجاری از فرآیند فشار بالا در حال افزایش است، فرصت‌ها و امکاناتی برای کاربردهای تازه و پیشرفت‌هایی در تولید فرآورده‌های غذایی در این زمینه وجود دارد و فشار بالا می‌تواند کاربرد مولکول‌های پروتئین‌ها و کربرهیدرات‌ها را از مسیرهایی منحصر به‌فرد تحت تاثیر قرار دهد و امکان تولید محصولات غذایی نوین را فراهم سازد. در حال حاضر تعداد محصولاتی که به‌وسیله این تیمار به‌طور تجاری تولید می‌شوند کم است. اما فرصت‌های زیادی برای گسترش تولید دامنه گسترده‌ای از فرآورده‌ها‌ با این تیمار در آینده وجود دارد.
این فناوری شامل به‌کار بردن یکنواخت فشار در سراسر یک محصول است. در صنایع غذایی از تکنیک فشار ایزواستاتیک برای اعمال فشار استفاده می‌گردد. سیستم‌های اعمال فشار ایزواستاتیک، در سه شکل سیستم‌های ایزواستاتیک سرد، ایزواستاتیک گرم یا ایزواستاتیک داغ وجود دارند (مرتضوی و همکاران، 1381).
بزرگترین مشکل تیمار فشار بالا در غذاهای جامد، استفاده از فرآیندهای غیر مداوم یا نیمه مداوم و هزینه‌های بالای لوله‌های با تحمل فشار بالااست. این فرآیند سازگار با محیط زیست، تکنولوژی جدید با قابلیت صنعتی شدن که می‌تواند جایگزینی برای فرآیند معمول رنج گسترده‌ای از فرآورده‌های غذایی مختلف باشد. این روش ماندگاری و عمر انبار مانی را طولانی می‌کند. این در حالی است که همزمان با غیر فعال شدن میکروارگانیسم‌ها و آنزیم‌ها، کیفیت ارگانولپتیک حفظ می‌شود و مولکول‌های کوچکی مانند مولکول‌های عطر و طعم و ویتامین‌ها دست نخورده باقی می‌مانند.
این تکنولوژی مزایای بسیاردارد، به‌ویژه برای فرآورده‌های غذایی با ارزش افزوده بالا، هدف گذاری شده برای گروه رو به رشدی از مصرف کنندگان که تقاضای برای بالاترین میزان ایمنی و کیفیت در فرآورده‌های خریداری شده را دارند (هوگان و همکاران 2005).
تاثیر فرآیند فشار بالا در ماندگاری ویتامین‌های فرآورده‌های گیاهی
هرچند استفاده از این فرآیند در بعضی از فرآورده‌ها مانند سالادها هنوز امکان پذیر نیست اما در امریکا و اروپا یک گزینه جایگزین برای پاستوریزاسیون غذاهای آماده و سس‌ها است. فشار بالای 600 مگاپاسکال می‌تواند مخمرها، قارچ‌ها و باکتری‌های گرم مثبت (شامل پاتوژن‌ها) را غیر فعال کند، در حالی که مولکول‌های کوچک مانند ویتامین‌ها را بدون تغییر نگه‌ می‌دارد. از آنجا که سبزیجات منبعی غنی‌ از این مواد هستند، بنابراین این فرآیند به‌ویژه در این نوع مواد جهت حفظ ویتامین‌ها حایز اهمیت است (پاندرانگی و بالاسوربرامینیان، 2005)
بسیاری نویسندگان گزارش کرده‌اند که ویتامین C در فرآورده‌های تهیه شده از سبزی‌ها و میوه‌ها به‌طور معنا داری تحت تاثیر فرآیند فشار بالا قرار نمی‌گیرند.
گزارش شده است که ماندگاری آسکوربیک اسید در آب پرتقال بعد از تیمار با فشار بالا در 400 مگاپاسکال 40 درجه و مدت زمان ده دقیقه 91 درصد بوده است. اتلاف ویتامین C در نوشیدنی‌های بر پایه سبزیجات بعد از تیمار با فشار بالا (100، 200، 300 و 400 مگاپاسکال) در زمان‌های مختلف به‌کار برده شده نسبت به تیمار‌های حرارتی از مقدار اندکی تجاوز نکرده است (باربا و همکاران، 2010).
مطالعه روی آب گوجه فرنگی نشان داده است که فرآیند فشار بالا (300 تا 500 مگاپاسکال) و نگه‌داری به مدت 28 روز در دمای 4 درجه سانتی گراد می‌تواند ویتامین C را نسبت به فرآیندهای حرارتی بهتر حفظ نماید و از دست رفتن این ویتامین بعد از تیمار فشار بالا معمولا بستگی به شدت دما و زمان به‌کار برده شده در فرآیند دارد (هسو و همکاران، 2008).
مطالعات روی اثر فشار 600 مگاپاسکال در ترکیب با دماهای بالا روی ویتامین‌ها و پیگمان‌های سه نوع سبزی صورت گرفته است. بروکلی تیمار شده 600 مگاپاسکال به مدت 40 دقیقه در دمای 75 درجه سانتی گراد هیچ گونه کاهشی را در کلروفیل نوع a وb در مقایسه با نمونه‌های تیمار نشده نداشته است. همین‌طور گوجه فرنگی تیمار شده در ترکیب فشار 600 مگاپاسکال و دمای 85 درجه سانتی گراد به مدت 60 دقیقه در مقدار لیکوپن و کارتنوئید مشابه نمونه‌های تیمار شده در (95 درجه سانتی گراد و 60 دقیقه) بوده است. ماندگار بالای اسید آسکوربیک (82 درصد) در نمونه‌های تیمار شده نخود سبز با 900 مگاپاسکال فشار به مدت 5 تا 10 دقیقه در دمای 20 درجه سانتی گراد مشاهده شد (پاندرانگی و بالاسوربرامینیان، 2005).
اثر فشار بالا روی مقدار ویتامین C و ظرفیت آنتی اکسیدانی آن در لوبیای چشم بلبلی خام و جوانه زده در 300 و 500 مگاپاسکال به مدت 15 دقیقه در دمای اتاق مورد مطالعه قرار گرفت. مقدار قابل توجه ویتامین در لوبیای جوانه زده نسبت به دانه‌های خام یافت شد و مشخص شد که تیمار فشار بالای اندکی اصلاح شد، کاهش در مقدار ویتامین C در فشار کمتر از 500 مگاپاسکال و بعد از پاستوریزاسیون در این فشار مشخص نبوده است (دوبالدو و همکاران، 2007).
در مورد سینتیک تخریب ویتامین C در طول فرآیند فشار هیدرواستاتیک بالا نیز گزارش‌های بسیاری وجود دارد. فشار به‌تنهایی اثر معناداری را روی غلظت ویتامین C آب پرتقال ندارد. فقط هنگامی که دما بالای 60 درجه سانتی گراد است تخریب آسکوربیک اسید در طول این فرآیند مشاهده می‌شود. اثر فشار هیدرواستاتیک بالا روی کیفیت بعد از فرآیند آبمیوه نیز یک نکته مهم مورد مطالعه بوده است. ماندگاری آب میوه‌های مختلف می‌تواند با به‌کار بردن فشار هیدرو استاتیک بالا، نسبت به نمونه‌های غیر تیمار شده افزایش یابد. در مطالعه‌ای ماندگاری آب پرتقال بازسازی شده پاستوریزاسیون شده حرارتی معمول (80 درجه سانتی گراد و 3 ثانیه) و تیمار شده با فشار هیدرواستاتیک بالا (500 مگاپاسکال و 35 درجه سانتی گراد در 5 دقیقه) مورد بررسی قرار گرفت. میزان کاهش آسکوربیک اسید در طول نگه‌داری در 0 تا 15 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. سرعت تخریب آسکوربیک اسید در آبمیوه‌های پاستوریزه شده با فشار بالا نسبت به تیمار حرارتی کمتر بود و منجر به افزایش ماندگاری نسبت به آبمیوه‌های پاستوریزه شده با روش حرارتی معمول گردید (پولیدرا و همکاران، 2003).
گزارش شده است که در بسیاری از آبمیوه‌ها، تیمار فشار بالا نسبت به تیمار معمول حرارتی باعث ماندگاری بیشتر ویتامین C شده است. آب پرتقال‌های تیمار شده با فرآیند فشار بالا (400 مگا پاسکال در 40 درجه سانتی گراد به مدت 1 دقیقه)، نسبت به آبمیوه‌های پاستوریزه شده (70 درجه سانتی گراد، 30 دقیقه) درطول نگه داری در یخچال ویتامین C را بهتر حفظ کرده اند (پلازا و همکاران، 2006).
در یک تحقیق اثر سه سطح فشار (300 و 400 و 500 مگاپاسکال) روی خصوصیات کیفی از جمله ویتامین E و C در ژل آلوئه ورا ارزیابی شد. نتایج نشان داد که فشار هیدرواستاتیک بالا تاثیر مشخصی روی مقدار این ویتامین‌ها نداشته است. بعد از 35 روز نگه‌داری در همه نمونه‌های نگه‌داری شده و تیمار شده با فشار 500 مگاپاسکال یک کاهش در مقدار این دو ویتامین مشاهده شد (گالوز و همکاران، 2011).
در مطالعه‌ای روی خصوصیات فیزیکو شیمیایی، تغذیه‌ای و میکروبی پوره یک نوع سیب تیمار شده با سیستم فشار بالا در مقیاس صنعتی و در طول سه هفته نگه‌داری آن در یخچال نشان داده شده است که دو تیمار 400 . 600 مگاپاسکالی در 5 دقیقه و دمای 20 درجه سانتی گراد و تیمار پاستوریزاسیون ملایم در 75 درجه سانتی گراد به‌مدت 10 دقیقه با ارزش پاستوریزاسیون (5/8 =7570 (P انجام گرفت و اثر آن روی مقدار کل ویتامین و اسید آسکوربیک بررسی شد. مقدار ویتامین C و آسکوربیک اسید به‌وسیله تیمار فشار بالا 400 مگاپاسکال و تیمار پاستوریزاسیون ملایم تحت تاثیر قرار نگرفتند (لندل و همکاران، 2010).
در مطالعه‌ای دیگر، به‌کار بردن فرآیند فشار بالا (400 و 600 مگاپاسکال در یک دوره 20 دقیقه) هیچ تاثیری در مقدار کارتنوئید در هویج، بروکلی و لوبیا نداشته است (گارسیا و همکاران، 2001).
همچنین آب گوجه فرنگی تیمار شده در 5 دقیقه با 500 و 800 مگاپاسکال هیچ تاثیری را در مقدار غلظت کل لیکوپن و بتاکاروتن نداشته است (باربا و همکاران، 2010).
گزارش شده است که کارتنوئید کل به‌طور جزئی تحت تاثیر فشار بالا قرار می‌گیرد. آب سبزیجات غیر فرآیند شده تولید شده از گوجه سبز، فلفل، پیاز، هویج، لیمو و روغن زیتون، مقدار بالاتری کارتنوئید کل را نسبت به نمونه‌های تیمار شده با فشار بالا دارد. راجع به پایداری کارتنوئیدها از طریق نگه‌داری آبمیوه‌های پاستوریزه شده به‌وسیله فرآیند فشار بالا در یخچال تغییرات معناداری برای حداقل 10 روز نگه‌داری در آب پرتقال تیمار شده در 100 مگاپاسکال در 60 درجه سانتی گراد به مدت 5 دقیقه گزارش شده است. این در حالی است که کاهش قابل توجهی (56/20 و 16/9 درصد) در پایان دوره نگه‌داری نمونه‌های فرآیند شده در 350 مگاپاسکال، 30 درجه سانتی گراد، در 5/2 دقیقه و 400 دقیقه، 4 درجه سانتی گراد در 1 دقیقه مشاهده شده است (پلازا و همکاران، 2011).
گزارش شده که آب پرتقال‌های تیمار شده با فشار بالا مقدار بالاتری از کارتنوئیدها را نسبت به آبمیوه‌های پاستوریزه شده حرارتی در طول نگه‌داری در دمای 4 درجه سانتی گراد نشان داده‌اند. بنابراین، ارزش ویتامین A، افزایشی بیشتر از 40 درصد ارزش نمونه‌های غیر تیمار شده نشان داده است. غیر فعال سازی آنزیم‌هایی که باعث کاهش کارتنوئیدها در طول نگه‌داری و بهبود استخراج ایجاد شده با تیمار فشار بالا دلیلی برای توضیح نتایج به‌دست آمده دیگر محققان بوده است. تغییر در غلظت کارتنوئیدها وابسته به حضور ویتامین C می‌باشد که به‌نظر می‌رسد آن‌ها را از اکسیداسیون محافظت می‌کند (د انکوس و همکاران، 2002).
این نوشته در علمی ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.