مقاله تاثیر فرآوری با مایکروویو بر محتوای آنتی اکسیدانی و فنولی مواد غذایی

بخشی از مقاله

خلاصه

افزایش نگرانی در مورد محیط زیست و انتشار گازهای گلخانه ای موجب شده است که محققان درباره روش های تولید جایگزین در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی در سراسر جهان فکر کنند. این مساله منجر به توسعه تکنولوژی های سبز و تکنولوژی هایی با بهره وری انرژی بالا در صنایع فراوری مواد غذایی شده است. تحقق فن آوری های جدید نه تنها از هزینه های انرژی و اتلاف منابع طبیعی جلوگیری می کند، بلکه مشخص شده است که کیفیت نهایی محصول در این روش ها در مقایسه با محصولات تولید شده با استفاده از روش های معمول، به خوبی حفظ می شود.

بنابراین، استفاده از فن آوری های نوین حرارتی به ویژه مایکروویو، به دلیل مزایای هزینه تولید پایین تر و توانایی حفظ بهتر کیفیت محصول نهایی، افزایش روز افزونی دارند. یکی از مهمترین روش های استخراج ترکیبات فنولی و اسانس های گیاهی، استفاده از انرژی مایکروویو است. این مقاله به بررسی تاثیر فرآوری با مایکروویو بر محتوای آنتی اکسیدانی و فنولی مواد غذایی می پردازد.

.1 مقدمه

مایکروویو یک موج الکترومغناطیس در محدوده فرکانس 300 مگاهرتز و 300 گیگاهرتز است. انواع مایکروویو در صنعت غذا، برای یخ زدایی غذاهای منجمد، پاستوریزاسیون، خشک کردن و پیش پخت مورد استفاده قرار می گیرند. این کاربرد در درجه اول به دلیل مزایایی است که گرمایش با مایکروویو نسبت به سایر روشهای گرمایشی دارد که عبارتند از حرارت دهی موثر، زمان کمتر برای شروع، تجاری سازی آسان و تولید مواد غذایی با کیفیت تغذیه ای و حسی بهتر . در ادامه، تکنولوژی های مرسوم فرآوری مواد غذایی به کمک مایکروویو شرح داده خواهند شد.

.2 مکانیسم تولید حرارت توسط مایکروویو

تمام فرکانس های مایکروویو نمی توانند برای کاربردهای غذایی مورد استفاده قرار بگیرند. دو فرکانس خاص برای کاربردهای صنعتی - صنایع غذایی - اختصاص یافته است که 915 MHz و 2/45 GHz هستند. دو اصل اساسی در گرمایش مواد غذایی با استفاده از مایکروویو وجود دارد. اولین و مهمترین آن "چرخش دو قطبی" است و دومی قطبش یونی یا هدایت یونی است. برای رخ دادن چرخش دو قطبی حضور مولکول های قطبی بسیار مهم است. رایج ترین مولکول های قطبی موجود در غذا مولکول آب است که به صورت تصادفی در سراسر غذا وجود دارند.

در حضور یک میدان الکتریکی - مانند مایکروویو - ، مولکول تلاش می کند خود را به درستی در جهت میدان قرار دهد. در یک مایکروویو، میدان در فرکانسی بسیار بالا - 2450 MHz - متناوب بوده و زمانی که مولکول قطبی وجود داشته باشد، پس از جهت گیری در جهت میدان، برهمکنش های حاصله بین حرکت سریع - چرخش - مولکول های قطبی و دیگر مولکول ها در غذا، اصطکاک ایجاد کرده و منجر به حرارت می شود. پلاریزاسیون یونی در حضور غلظت های بالای یون در غذا اتفاق می افتد. تحت تاثیر میدان الکتریکی، یون های موجود در غذا با یکدیگر برخورد می کنند و بنابراین انرژی جنبشی شان که در برخورد به انرژی حرارتی تبدیل شده است، پراکنده می شود. در واقع، گفته شده است که با شدت بالای حرارت تولید شده در فراوری مایکروویو دمای مواد غذایی می تواند با حدود 10 درجه سانتیگراد بر ثانیه، افزایش داده شود .

.3 خشک کردن انجمادی - FD - * به کمک مایکروویو

خشک کردن انجمادی روشی شناخته شده برای حذف رطوبت از مواد غذایی حساس به حرارت است که از تخریب شیمیایی جلوگیری نموده و آبدار شدن مجدد آن را تسهیل کرده و بهبود می دهد. با این حال روشی گران است که زمان خشک کردن آن طولانی است و منجر به بهره وری کم و هزینه بالای انرژی می شود. به منظور کاهش محدودیت های FD، تابش مایکروویو می تواند با FD ترکیب شده که به آن خشک کردن انجمادی به کمک مایکروویو - MFD - می گویند. مزایای اصلی MFD زمان فرآوری کوتاهتر آن، پراکنش سریع انرژی در سراسر ماده، خشک کردن موثر در دوره نرخ نزولی، صرفه جویی بالا در انرژی و حفظ مواد فرار است .

.4 انجماد به کمک مایکروویو

در طول انجماد، آسیب برگشت ناپذیر بافت در نتیجه ی تشکیل کریستال های بزرگ یخ به دلیل تنش های مکانیکی و بیوشیمیایی بر روی ساختارهای سلولی مواد غذایی است. یکی از راه حل ها، استفاده از مایکروویو در طول انجماد است؛ به عنوان مثال اعمال مایکروویو در حین انجماد گوشت خوک سبب می شود که اندازه کریستال های یخ کاهش یابد و آسیب به میکروساختارهای گوشت نسبت به روش های مرسوم انجماد به طور قابل توجهی پایین تر است .

.5 خشک کردن در خلاء به کمک مایکروویو - MVD -

عدم وجود هوا مانع واکنش های نامطلوب مانند اکسیداسیون می شود، در نتیجه پارامترهای حسی مهم از جمله طعم، ظاهر و بافت به اندازه کافی حفظ می شوند . اما به کارگیری آن با روش های سنتی حرارت دهی می تواند منجر به کاهش بازده تولید، مشکلات فنی و افزایش هزینه های جاری شود. استفاده از MVD شامل حرارت دهی با مایکروویو و خشک کردن در خلاء است که مزایای زیر را دارد: تبخیر سریع رطوبت، که تغییرات فیزیکی و شیمیایی را در محصولات خشک شده کاهش می دهد، افزایش نرخ ماندگاری و فعالیت متابولیک پروبیوتیک ها و استارتر ها در طول دهیدراسیون افزایش زمان ماندگاری و تشدید رطوبت زدایی در طول خشک کردن در هنگام کاهش انتقال حرارت به فاز جامد .

.6 سرخ کردن در خلاء به کمک مایکروویو * - MAVF -

سرخ کردن در خلاء - VF - یکی از به روز ترین روش های سرخ کردن مورد استفاده در صنعت غذا است که مواد غذایی را تحت فشاری پایین تر از اتمسفر سرخ می کند. بنابراین نقطه جوش روغن سرخ کردنی و رطوبت موجود در غذا را کم می کند. مزایای VF شامل کاهش محتوای روغن، میزان آکریل آمید، آثار مضر بر کیفیت روغن و حفظ بهتر رنگ و طعم طبیعی محصول به دلیل میزان اکسیژن و دمای پایین تر در طول فرایند، هستند .[4] به منظور افزایش کیفیت محصولات سرخ شده، سرخ کردن در خلا به کمک مایکروویو - MVF - پس از پیش-سرخ کردن پیشنهاد شده است. این روش می تواند به طور قابل توجهی نرخ حرارت دهی را افزایش داده و زمان سرخ کردن و جذب روغن را کاهش دهد .

.7 خشک کردن متناوب به روش همرفت به کمک مایکروویو - IMCD -

خشک کردن به روش همرفت رایج ترین روش برای آب زدایی مواد غذایی است . با این حال، ضعف های آن شامل نرخ خشک شدن پایین، به ویژه در مرحله نرخ نزولی و کاهش کیفیت محصول به دلیل تخریب حرارتی است .[6] حرارت دهی با مایکروویو به طور موفقیت آمیز در خشک کردن همرفتی اما به شیوه ای پالسی - دوره های زمانی کوتاه - ادغام شد. زیرا حرارت دهی پیوسته با مایکروویو می تواند کیفیت محصولات بیولوژیکی را به دلیل گرمای بیش از حد خراب کند. از مزایای این روش می توان به کاهش حرارت دهی بیش از حد، به حداکثر رساندن بهره وری انرژی و کیفیت محصول اشاره کرد .

.8 آبگیری اسموتیک به کمک مایکروویو - MAOD -

آبگیری اسموتیک - OD - برای زدودن آب از حل شونده ای با غلظت پایین تا غلظت بالا، از طریق یک غشای نیمه نفوذپذیر است، که منجر به شرایط تعادلی در هر دو سمت می شود، مورد استفاده قرار می گیرد.