بخشی از مقاله
چکیده
هدف: میدان الکتریکی پالسی قوی یکی از تکنولوژی های جدید نگهداری مواد غذایی است که به عنوان یکی از روشهای غیر حرارتی نگهداری مواد غذایی محسوب میشود. از میدان با پالسهای کوتاه و مقیاس زمانی بین میکروثانیه و میلی ثانیه جهت سالم سازی مواد غذایی مایع استفاده میشود. در این روش ماده غذایی ممکن است تحت شرایط محیطی و یا دماهای پایین فراوری گردند. جهت به حداقل رساندن فرایند حرارتی در روش استفاده از میدانهای الکتریکی پالسی، ماده غذایی در زمانی کوتاه و با صرف انرژی کم فراوری میگردد.
بحث و نتیجه گیری: سیستم فراوری در میدان الکتریکی پالسی قوی، سیستم الکتریکی ساده ای است که از منبع ولتاژ قوی، یک خازن ذخیره، یک کلید و یک محفظه واکنش تشکیل شده است. اجتناب از تجزیه دی الکتریک مواد غذایی در این سیستم امری مهم میباشد. آن دسته از مواد غذایی که نسبت به تجزیه دی الکتریک حساس هستند جهت فراوری در سیستم میدان الکتریکی مناسب نمیباشند. خطر تجزیه دی الکتریک یکی از عوامل محدود کننده کاربرد میدانهای الکتریکی پالسی بخصوص برای مواد غذایی مایع است. البته مواد غذایی مایع حاوی ذرات ریز جامد را میتوان با این روش فراوری نمود، ولی باید توجه داشت که اندازه ذرات بسیار کوچکتر از شکاف منطقه واکنش باشد. همچنین این سیستم جهت فراوری مواد غذایی حاوی کف مناسب نمی باشد. در این پژوهش ما به بررسی تاثیر فرایند پالسهای قوی بر روی میکروارگانیسمها ، اسپورها و آنزیمها نیز خواهیم پرداخت.
کلمات کلیدی: میدان الکتریکی پالسی، نگهداری غیر حرارتی، میکروارگانیسمها، انزیمها، غذاهای مایع
مقدمه
مطالعه اثر پالسهای الکتریکی با ولتاژ بالا بر غشای سلولها یکی از مباحث مهم در بیوفیزیک و بیوتکنولوژی شده است. با اعمال پالسهای الکتریکی،غشای سلول نسبت به مولکولهای حل شونده محیط نفوذپذیر میشوند این نفوذپذیری از طریق منافذی که در غشای سلول ایجاد میشوند صورت میپذیرد این فرایند منفذ سازی الکتریکی نامیده میشود و روشی برای انتقال پروتئینها، اسیدهای نوکلئیک و مولکولهای دیگر به داخل سلولهامیباشد هنگامیکه سلولهای سالم در سوسپانسیون در معرض یک میدان الکتریکی خارجی قرار گیرند پتانسیل الکتریکی غشای آنها افزایش میابد اگر پنانسیل الکتریکی غشا که در حالت عادی تقریبا110-60mv است به حدود 1v برسد، از هم پاشیدگی سلول رخ میدهد - . - 2-1پالسهای الکتریکی باشدت میدان متوسط فقط میتوانند سبب نفوذ پذیری آنی غشای سلول شوند که ممکن است منجر به دستکاری ژنتیکی در طیف وسیعی از انواع سلولها گردند - . - 3
ولی پالسهای الکتریکی با شدت بالا میتوانند سبب تخریب دائم غشای سلول شوند که این اساس غیر فعال سازی میکربی در پاستوریزاسیون غیر حرارتی غذاهای مایع به وسیله میدان الکتریکی است. پاستوریزاسیون تجارتی آبمیوه به وسیله گرما انجام میشود که معمول مزه و طعم پختگی در آب میوه تولید میکند و سبب از دست رفتن مواد غذایی و ویتامینها میگردد. با افزایش تقاضای مصرف کنندهها برای محصولات غذایی تازه توجه زیادی به فرایندهای غیر حرارتی نگهداری آب میوه شده است - . - 6 تکنیکهای غیر حرارتی برای نگهداری آب میوه شامل افزایش نگهدارندهها مثل اسید بنزوئیک برای کنترل رشد میکربی - - 7، تشعشع برای غیر فعل سازی میکروارگانیسمها - - 9، برداشت فیزیکی به وسیله التراسانتریفیوژ و الترافیلتراسیون برای کاهش جمعیتهای میکربی - - 11، ذخیره سازی در سرما برای کند کرن رشد میکربی و یا ترکیبی از این روشهاست اخیرا میدانهای الکتریکی پالسی با ولتاژ بالا برای غیر فعال کردن میکروارگانیسمهای آب میوه و شیر استفاده شده است . - 16-12 -
روش های غیر حرارتی نگهداری مواد غذایی
دمای ماده غذایی در طول فرآیند غیر حرارتی کمتر از دماهایی است که به طور متداول در فرآیند حرارتی استفاده می شوند. بنابراین کاهش کیفیتی که در نتیجه استفاده از دماهای بالا به وجود می آید، در فرآیندهای غیر حرارتی به حداقل می رسد. انتظار می رود که ویتامینها، مواد مغذی ضروری ومواد مولد طعم در حین فرآیندهای غیر حرارتی بدون تغییر باقی مانده یا حداقل تغییرات را متحمل شوند. علاوه بر این فرآیندهای غیر حرارتی در مقایسه با فرآیندهای حرارتی به انرژی کمتری نیاز دارند.مواد غذایی را می توان با روشهای غیر حرارتی نظیر استفاده از فشار هیدرواستاتیک بالا، میدانهای الکتریکی پالسی، پالس های نوری شدید، تشعشع، مواد شیمیایی، مواد بیوشیمیایی فراوری نمود.
میدانهای الکتریکی پالسی قوی - - - Pulsed electric fields - PEF
از میدان الکتریکی با پالسهای کوتاه و مقیاس زمانی بین میکروثانیه و میلی ثانیه جهت سالم سازی مواد غذایی مایع استفاده می شود. در این روش ماده غذایی ممکن است تحت شرایط محیطی و یا دماهای پایین - سرد شده - فرآوری گردد. جهت به حداقل رسیدن فرآیند حرارتی در روش استفاده از میدانهای الکتریکی پالسی، ماده غذایی در زمانی کوتاه و با صرف انرژی کم فرآوری می گردد.
سیستمهای فرآوری در میدانهای الکتریکی پالسی قوی
سیستم فرآوری در میدانهای الکتریکی پالسی قوی از اجزای مختلفی تشکیل شده اند که عبارتند از: منبع انرژی، خازن ذخیره سازی، کلید، محفظه واکنش، پروب ولتاژ، پروب جریان برق، پروب درجه حرارت و نیز تجهیزات بسته بندی اسپتیک. جهت شارژ نمودن خازن از یک منبع انرژی استفاده می شود . - 17 - وظیفه کلید نیز تخلیه انرژی ذخیره شده در خازن به ماده غذایی موجود در محفظه واکنش است. سیستم کلید ممکن است ایجاد جرقه و اشتعال جیوه، جرقه گاز، ویا آهنربا باشد. در این روش ممکن است ماده غذایی در یک محفظه ثابت قرار گیرد و یا از طریق یک سیستم مداوم به داخل محفظه پمپ گردد. محفظه های ثابت برای مطالعه اولیه در سطح آزمایشگاهی مناسب هستند، ولی در مقیاس پایلوت و یا تولید صنعتی استفاده از منبع مداوم توصیه می شود.
قدرت میدان الکتریکی، ولتاژ و شدت جریان نیز به کمک سیستم نمایش نوسانات اندازه گیری می شوند.در مرحله بعد ماده غذایی فرآیند شده در ظروف کوچک و یا به میزان انبوه در ظروف بزرگتر به روش اسپتیک بسته بندی می گردد. جهت افزایش زمان نگهداری توصیه می شود ماده غذایی فرآیند شده در درجه حرارتهای سرد نگهداری شود.در فرآوری مواد غذایی به کمک میدانهای مغناطیسی ممکن است حرارت نیز تولید شود. معمولا در داخل سیستم وسیله ای جهت خنک کردن محفظه واکنش تعبیه شده است. یکی از اجزای مهم و پیچیده این سیستم، محفظه واکنش است. تا به حال انواع مختلفی از محفظه های ثابت و مداوم طراحی شده اند.
در مطالعات اولیه این نوع سیستمها از محفظه های واکنش ثابت استفاده می شده است، ولی بعدها محفظه های مداوم ومتحدالمحور طراحی شده و گسترش پیدا کردند.ترتیب قرار گرفتن الکترود نیز در نابودی میکروارگانیسمها مؤثر است. از محفظه هایی با ظرفیت بالاتر می توان در مقیاس صنعتی استفاده نمود.اجتناب از تجزیه دی الکتریک مواد غذایی در این سیستم امری مهم می باشد. آن دسته از مواد غذایی که نسبت به تجزیه دی الکتریک حساس هستند جهت فرآوری در سیستم میدان الکتریکی مناسب نمی باشند. خطر تجزیه دی الکتریک یکی از عوامل محدودکننده کاربرد میدانهای الکتریکی پالسی
