بخشی از مقاله
چکیده
امروزه روشهای فرآیند و نگهداری غیر سنتی به دلیل بهبود جنبههای تغذیهای و حسی، سادگی استفاده، عدم نیاز به افزودنیهای سنتزی، مصرف انرژی پایین و ایمنی زیست محیطی به سرعت در حال گسترش میباشند. به علاوه، تقاضای مصرفکننده برای غذای تازهتر، طبیعیتر و سالمتر که ایمنی بالاتری را فراهم کند، سبب افزایش علاقه به استفاده از روشهای غیرحرارتی در فرآوری مواد غذایی شده است.
پرتودهی مانند سایر روشهای نگهداری مواد غذایی، روشی است که برای ایمن ساختن ماده غذایی برای مصرفکننده و افزایش ماندگاری آن استفاده میشود. در این تحقیق برهمکنش پرتوهای یونیزه کننده با اجزای ماده غذایی و تاثیرات بیولوژیکی این فناوری در مواد گیاهی بررسی شده است. همچنین کاربردهای پرتوهای یونیزه کننده در صنایع غذایی و تاثیر بازدارندگی آن روی میکروارگانیسمها بیان شده است. بخش عمده این تحقیق به مرور مطالعاتی که اثر پرتودهی را بر ترکیبات زیست فعال مواد گیاهی مانند ترکیبات فنولی - فلاونوئیدها، آنتوسیانینها و .. - و ترکیبات مغذی دیگر بررسی کردند، میپردازد.
واژههای کلیدی: فرایندهای نگهداری غیرحرارتی، پرتودهی، ترکیبات فنولی، فعالیت ضد اکسایش
مقدمه
نگهداری ماده غذایی از آلودگیهای میکروبی، شیمیایی و فیزیکی و همچنین فعالیتهای آنزیمی برای حفظ و افزایش مدت ماندگاری ماده غذایی ضروری است. روشهای معمول فراوری و نگهداری مواد غذایی مانند استفاده از افزودنیها و نگهدارندهها و یا فرایندهای گرمایی چون پاستوریزاسیون موجب از دست رفتن ارزش غذایی، تغییر ویژگیهای حسی و اثرات سوء بر سلامتی مصرفکننده میشوند؛ بنابراین امروزه روشهای فرآیند و نگهداری غیر سنتی به سرعت در حال گسترش میباشند.
بهعلاوه، تقاضای مصرفکننده برای غذای تازهتر، طبیعیتر و سالمتر که ایمنی بالاتری را فراهم کند، سبب افزایش علاقه به استفاده از روشهای غیرحرارتی در فرآوری مواد غذایی شده است. روشهای غیرحرارتی به گروهی از فناوریها اطلاق میشود که ماده غذایی را بدون اعمال حرارت حفظ میکنند لذا از تغییر کیفیت محصول بهوسیله گرما جلوگیری میکنند. از فناوری-های غیرحرارتی نگهداری میتوان به فراوری با فشار بالا، فراوری با میدان الکتریکی پالسی، فراوری با فراصوت، فراوری با میدان مغناطیسی متناوب، پرتودهی، فراوری با مایکروویو و امواج رادیویی اشاره نمود .
پرتودهی - پاستوریزاسیون سرد - ، روش فیزیکی موثر برای فراوری غذا است که در آن ماده غذایی بسته بندی یا بدون بستهبندی را در معرض منبع امواج یا اشعه در طیف الکترومغناطیس - پرتوهای گاما، ایکس یا اشعههای الکترونی - قرار میدهند . این روش جایگزین روشهای متداول نگهداری نبوده بلکه به عنوان یک مکمل برای روشهای نگهداری دیگر استفاده میشود .مطالعه و تحقیق بر بهکارگیری بالقوه پرتوهای یونیزه کننده برای نگهداری مواد غذاییعمدتاً، بر تاثیر پرتودهی روی سلولهای زنده - رادیوبیولوژی - از سال 0491 آغاز شد.
تحقیقات بیشتر روی نگهداری مواد غذایی با پرتودهی در سالهای 0491 و 0491 - به طور عمده تحت حمایت ارتش آمریکا - انجام شد. تلاش-های اولیه برای کاربرد تجاری این فناوری از سال 0491 شروع شد و تاکنون مطالعات گستردهای بر اثرات مثبت و منفی پرتودهی بر ویژگیهای فیزیکوشیمیایی مواد غذایی مخصوصاً ترکیبات زیست فعال انجام شد .از پرتوهای مورد استفاده در صنایع غذایی میتوان به پرتوهای یونیزه کننده گاما، ایکس، پرتوهای الکترونی و پرتوهای غیر یونیزه کننده، ماوراءبنفش - UV-B, UV-C - ، مادون قرمز و امواج رادیویی اشاره کرد .
پرتو گاما، تشعشعات الکترومغناطیس است که از هستههای برانگیخته شدهی عناصری نظیر کبالت 91 - متداول - یا سزیم 031 ساطع می-شود. از آنجا که عناصر تولیدکننده این اشعه، فراورده تجزیه اتمی بوده و یا جزء ضایعات اتمی محسوب میشوند، اشعهی مذکور ارزانترین شکل اشعه جهت نگهداری مواد غذایی است و از قدرت نفوذ بسیار خوبی برخوردار است . پرتو ایکس نوعی از امواج الکترومغناطیس با طول موج حدود 01 - 1/10 آنگستروم است. پرتو UV به سه نوار تقسیم میشود که هر یک دارای انرژی و اهمیت اکولوژی مختلف میباشند.
UV-C، شامل اشعه میکروبکش لامپهای بخار جیوه با فشار کم است که گزارش شده در طول موج nm 091-091 بیشترین اثر را بر باکتری، ویروس، پروتوزوآ، قارچ و جلبک دارد. UV-B باند با کمترین طول موج و بالاترین سطح انرژی است. این نوار بهوسیله بیشتر مولکولهای بیولوژیکی، به میزان قابل توجه، کمتر از UV-C جذب میشود. UV-A بهوسیله چند ترکیب بیولوژیکی شدیداً غیراشباع جذب میشود و میتواند بعضی فرایندهای فیزیولوژیکی را تحت تاثیر قرار دهد. UV-A سلولکش قوی نیست. در برخی منابع نور UV به چهار نوار تقسیم میشود. اثر کشندگی اشعه UV بر روی باکتریها بسیار قوی است.
این اشعه غیر یونیزه کننده بوده، توسط پروتیین و اسیدهای نوکلئیک جذب میشود و تغییرات فتوشیمیایی که توسط آن ایجاد میگردند ممکن است سبب مرگ سلول شوند. مهمترین مزیت آن عدم تشکیل محصولات جانبی سمی یا غیر سمی طی فراوری است. قابلیت نفوذ کم اشعه ماوراءبنفش سبب میشود تا استفاده از آن به کاربردهای سطحی محدود گردد. همچنین ممکن است استفاده از آن سبب تغییرات اکسیداتیو شود که منجر به رنسید شدن، تغییر رنگ و واکنشهای دیگر میگردد.
پرتو مادون قرمز بخشی از طیف الکترومغناطیسی بین ناحیه مرئی و امواج رادیویی است و طول موج 1/19 تا 0111 میکرومتر را در بر میگیرد. امواج مادون قرمز به سه بخش مادون قرمز نزدیک یا امواج کوتاه ، مادون قرمز دور یا امواج بلند و مادون قرمز میانی یا امواج متوسط تقسیم میشود. یکی از کاربردهای پرتو مادون قرمز پاستوریزاسیون است که برای این منظور ساطع کنندههای مادون قرمز دور موثرترند.
پرتودهی با پرتوهای یونیزه کننده یکی از روشهای موثر برای کاهش بار میکروبی و از بین بردن پاتوژنهای مواد غذایی و گیاهان دارویی مخصوصاً مواد غذایی خشک مانند ادویهها، غلات، مغزها و میوههای خشک است. علاوه بر آن از پرتودهی جهت افزایش مدت ماندگاری، جلوگیری از تغییرات بیوشیمیایی، تاخیر در رسیدن و جوانهزنی ریشه میوهها و سبزیها - سیبزمینی، پیاز و سیر - استفاده میشود.
از انواع کاربردهای پرتودهی میتوان به راداپرتیزاسیون 91 - 01 - کیلوگری - ، رادیسیداسیون 01 - 1/9 - کیلوگری - ، رادوریزاسیون 8 - 1/0 - کیلوگری - ، کنترل رسیدن، حشره زدایی و جلوگیری از جوانهزنی اشاره کرد.
از مزایای پرتودهی به عنوان یک فناوری نگهداری میتوان به تغییر ناچیز ویژگیهای حسی، امکان تیمار مواد غذایی بسته بندی و فریز شده، اعمال نگهداریصرفاً با بهکارگیری این فناوری و بدون استفاده از نگهدارنده شیمیایی برای مواد غذایی تازه، صرفهجویی در مصرف انرژی، کنترل خودکار فرایند و هزینه کارگری پایین و از معایب پرتودهی میتوان به نیاز به سرمایهگذاری اولیه بالا، نگرانی در مورد وجود توکسین تولیدشده توسط باکتریها در ماده غذایی قبل از نابود شدن توسط پرتودهی، نگرانی در مورد احتمال حضور ریززندههای مقاوم به پرتودهی، نگرانی در مورد عدم تشخیص عاری بودن غذا از ریززندههای پاتوژن - اگر نابود نگردند - توسط مصرفکننده در صورت نابود شدن ریززندههای مولد فساد، روشهای تجزیهای ناکافی برای تشخیص مواد غذایی پرتودهی شده، مقاومت عمومی به دلیل ترس از رادیواکتیویته اشاره کرد .
ترکیبات شیمیایی فعال زیستی گیاهان
اساساً ترکیبات زیست فعال در گیاهان به عنوان متابولیتهای ثانویه تولید میشوند . این واژه به طورکلی برای ترکیبات شیمیایی که دارای اهمیت بیولوژیکی هستند اما به عنوان مواد مغذی شناخته نمیشوند، مانند ضد اکسایندهها استفاده میشود. ترکیبات زیست فعال گیاهی مانند فلاونوئیدها در میوهها و سبزیها، یکی از مهمترین عوامل موثر در حفظ سلامتی انسان و پیشگیری از بیماریها میباشند. عوامل ژنتیکی و محیطی مانند رقم، میزان رسیدگی، قرار گرفتن در معرض نور UV و روشهای نگهداری و فراوری پس از برداشت نقش مهمی در حفظ ترکیبات زیست فعال در میوهها و سبزیها ایفا میکنند. ترکیبات فنولی، کاروتنوئیدها، آسکوربیک اسید، توکوفرولها و ...از ترکیبات فعال زیستی در گیاهان محسوب میشوند.
ترکیبات فنولی یکی از مهمترین گروههای متابولیتهای ثانویه آروماتیک در گیاهان هستند که رنج وسیعی از ساختارها را نشان داده و مسئول ویژگیهای ارگانولپتیک مهم در مواد غذایی مشتق شده از گیاهان و نوشیدنیها مخصوصاً ویژگیهای رنگ و مزه است و همچنین عامل کیفیت تغذیهای میوهها و سبزیها میباشند. فعالیت ضد اکسایشی گیاهان دارویی و ادویها اساساً بهوسیله ترکیبات فنولی ایجاد میشود. ترکیبات فنولی توسط حلقهی آروماتیک حامل یک یا تعداد بیشتری گروه هیدروکسیل شناخته میشوند .
ترکیبات فنولی سادهتر شامل مونوفنلها با یک حلقه بنزن ساده مانند -3 اتیل فنل، 3،-9 دی متیل فنل که در میوهها و سبزیها یافت میشوند، گروه هیدروکسی سینامیک اسیدها، فنولی اسیدهای مشتق شده از سینامیک اسید شامل کافئیک، فرولیک اسید و فلاونوئیدها و گلیکوزیدهای دیگر که شامل کاتکین، پروآنتوسیانین، آنتوسیانیدین و فلاونولها میشوند. تاننها نیز یک گروه پیچیده از ترکیبات فنولی محلول در آب و با وزن مولکولی بالا هستند - تاننهای قابل آبکافت اساساً استرهای گلوکز گالیک اسید هستند که دو نوع شناخته شده آنها عبارتند از گالوتانین که محصول آبکافت آن فقط گالیک اسید است و الاژیتانین که محصول آبکافت آن الاژیک اسید میباشد.
یکی از جالب توجهترین زیرگروه از ترکیبات فنولی هستند که علت آن نقشهای چندگانه فلاونوئیدها در گیاهان و تاثیر آنها بر سلامتی انسان است. فلاونوئیدها متابولیتهای ثانویهی گیاهی با سامانه ساختاری C6-C3-C6 میباشند. بیشتر فلاونوئیدها دارای ساختار حلقه میباشند. اگرچه ساختارهای باز مانند چالکونها به خاطر تشابه در بیوسنتز در این گروه قرار میگیرند. ساختار شیمیایی فلاونوئیدها بر یک حلقه کرومان - حلقه - C بنا شده که در بیشتر اوقات در موقعیت 0 حلقه آروماتیک B را در بردارد. حلقه B نیز میتواند به موقعیت - 3ایزوفلاون - یا - 9نئوفلاونوئید - حلقه C متصلشود. این ترکیبات معمولاً به صورت گلیکوزید و گاهی آسیل گلیکوزید در میوهها و سبزیها وجود دارند.
سایر مشتقات فلاونوئید مانند فلاونوئیدهای آسیله و متیله و سولفات فلاونوئید نیز یافت میشوند اما کمتر و در غلظتهای پایین-تر. فلاونوئیدها با حلقه B متصل به موقعیت 0 حلقه C میتوانند طبق ویژگیهای ساختاری حلقه کرومان به زیرگروههایی مانند فلاونها، ایزوفلاونها، فلاوانونها، فلاونولها، آنتوسیانینها، چالکونها و تاننهای کندانس شده تقسیم شوند. بین این زیرگروهها فلاون و فلاونولها، عمدتاً فقط -Oگلیکوزید آنها، یکی از بزرگترین گروه از ترکیبات فلاونوئیدی با بیش از 0111 ساختار شناخته شده در گیاهان را تشکیل میدهند .
تغییرات ترکیبات زیست فعال در مواد گیاهی تحت تاثیر پرتودهی تاثیرات شیمیایی و بیولوژیکی پرتودهی ممکن است نتیجه مستقیم خود پرتودهی - تاثیر مستقیم - یا نتیجه عمل مولکولها و رادیکالهای آزاد تشکیل شده - تاثیر غیرمستقیم - باشد. به عنوان یک قانون، تخریب سلولهای میکروبی اساساً بهوسیله سازوکار اثر مستقیم ایجاد میشود درحالی که که تغییرات شیمیایی مانند تخریب ویتامینها معمولاً به اثر غیرمستقیم نسبت داده میشود .
تاثیر UV-C بر میزان ترکیبات فنولی، ظرفیت، فعالیت ضد اکسایشی و ترکیبات مغذی آب انار دارای میزان بالایی از ترکیبات فنولی چون کاتکین و الاژیتاننها است که دارای اثرات ضد سرطانی و ضد بیماریهای قلبی می-باشند. اثرات افزایشدهنده سلامتی آب انار مربوط به ظرفیت ضد اکسایشی بالای آن است. ظرفیت ضد اکسایشی آب انار سه برابر بیشتر از ظرفیت ضد اکسایشی چای سبز است. آنتوسیانینها مسئول رنگ قرمز روشن آب انار بوده و رنگ قرمز یکی از مهمترین پارامترهای کیفی آب انار است که بر پذیرش مصرفکننده تاثیر میگذارد. فراوری حرارتی که به طور معمول برای پاستوریزاسیون آب انار استفاده میشود، باعث کاهش ویژگیهای حسی و تغذیه ای محصول میگردد.
مخصوصاً رنگ آن که به دلیل حساسیت بالای آنتوسیانینها به تخریب و تشکیل پیگمانهای تقریباً بیرنگ یا به رنگ قهوهای است. لذا تکنولوژیهای غیرحرارتی چون پرتودهی با - 011 - 081 nm - UV-C به عنوان جایگزین تیمار حرارتی جهت کاهش بار میکروبی بدون تغییر ویژگیهای حسی و تغذیهای توصیه میشود . اگرچه باکوسکا و همکاران در سال 0113، یک تاثیر منفی قوی پرتودهی با UV را بر ترکیب سیانیدین--3گلوکوزید با کوپیگمان در مقایسه با تیمار حرارتی 81 درجه سانتیگراد گزارش کردند.
حضور کوپیگمان میتواند مانع از تاثیر تخریبی UV روی آنتوسیانین شود .در معرض نور UV-C قرار گرفتن آب انار برای مدت طولانی ممکن است باعث تخریب نوری آنتوسیانینها گردد. فوتونهای نور UV در 093/1nm بهوسیلهی مولکولهای آلی جذب شده و بر پیوندهای کنژوگه مانند حلقههای آروماتیک و حلقههای دوتایی و ترکیبات شامل پیوندهای دی سولفیدی اثر میگذارد و بدین ترتیب محتوای آنتوسیانینی را کاهش میدهد .
