بخشی از مقاله
چکیده
اگر چه امواج فراصوت ثابت کرده است که روشی جدید و بسیار موثر در فرایند مواد غذایی بوده است، و در بسیاری از فرایندها به عنوان مثال در امولسیون، تبلور، همگن کردن، برش، هیدرولیز، استخراج و غیر فعال کردن آنزیمی و میکروبی در محصولات کاربردی بوده است، اما باید این نکته را هم در نظر بگیریم که امواج فراصوت به تنهایی نمی تواند برای جلوگیری از فاسد شدن و غیر فعال کردن آنزیم های مضر موجود در مواد غذایی کافی باشد و همراه با عملیات حرارتی خفیف یا فشار، می تواند پتانسیل خود را برای غیرفعال کردن آنزیم ها و میکروب ها نشان دهد، ولی با این حال از بین روش های دیگر، امواج فراصوت ترجیح داده می شود واگر چه این روش مزایای بیشماری ارائه داده است، اما به نظر می رسد برخی از محصولات غذایی پس از قرار گرفتن در معرض امواج فراصوت دچار بعضی تغییرات می شوند وچون کیفیت استفاده از امواج فراصوت بالا و رضایتمند بوده است اثرات احتمالی و ضررهای آن اغلب نادیده گرفته شده است .
در این مقاله مروری، به طور کلی برخی از اثرات ناشی از امواج فراصوت بر روی محصولات غذایی و به طور خاص برروی مواد غذایی حاوی چربی بالا ارائه داده شده است که دال بر تخریب برخی از ترکیبات و تغییرات در پارامترهای فیزیکوشیمیایی محصولات غذایی شده است، و به بعضی از جزئیات در مورد فن آوری امواج فراصوت و اقدامات احتیاطی اشاره شده است.
مقدمه
طی چند سال اخیر، با اعمال اصلاحاتی در تکنیک های فراوی، افزایش تقاضا برای مواد غذایی از نظر کیفیت یا کمیت دیده می شود. برخی از روش های فراوری نمونه تحت شرایط سختی انجام می شوند که ممکن است سبب افزایش تغییرات فیزیکی و شیمیایی شود که به خواص ارگانولپتیک آسیب می زنند و مقدار یا موجودیت برخی مواد مغذی را کاهش می دهند. از اینرو، صنعت غذایی دائما در حال تحقیق در مورد فناروی های متعادل تری برای فراوری است که قادر به حفظ خواص شیمیایی و فیزیکی شیمیایی همراه با کیفیت حسی و تغذیه ای به عنوان فعالیت زیستی مواد تشکیل دهنده خاص می باشند.
هرچند فراصوت قادر به ایجاد اصلاحات سودمند در پارامترهای کیفیت مواد غذایی می باشد - برای مثال، ویسکوزیته و هموژن بودن - ، اثرات فیزیکی شیمیایی عملیات فراصوت نیز می تواند منجر به اختلالات کیفیتی محصولات غذایی با پیدایش طعم های غیرعادی، اصلاحاتی در پارامترهای فیزیکی و تجزیه ترکیبات اصلی و فرعی شود. به دلیل شرایط دما و فشار بحرانی، که به تشکیل رادیکال ها در حین حفره سازی کمک می کند، تغییراتی در مواد غذایی در حین عملیات فراصوت گزارش شده است.
حفره سازی صوتی می تواند رادیکال هایی را در محیط مایع و مولکول هایی مثل OH تولید کند و رادیکال های H در سطح حباب حفره سازی تجمع می یابند که می تواند مسئول آغاز تشکیل محصولات تجزیه ای شود که به نوبه خود می توانند واکنش های زنجیره رادیکالی را راه اندازی کنند و کیفیت این محصولات را کاهش دهند
در میان تغییرات گزارش شده در محصولات غذایی که در معرض فراصوت قرار گرفته اند، به نظر می رسد تغییرات رنگ یکی از مورد مطالعه ترین اصلاحات همراه با فعالیت آنتی اکسیدان و خصوصیات فیزیکی شیمیایی مثل ویسکوزیته، در میان سایر خواص باشد. از آنجائیکه مواد غذایی، مخلوط پیچیده ای از مواد تشکیل دهنده است، تحقیقات اساسی در مورد مولکول های ایزوله شده در این زمینه و در توسعه فناوری های جدید، بسیار کم است؛ محققان با آنالیز خصوصیات اصلی این محصول در آسیب به اصلاحات مواد تشکیل دهنده، بر افزایش بازدهی و کاهش زمان و مصرف انرژی تمرکز دارند.
گزارشات فزاینده ای در مورد این حوزه، به اصلاحات موجود در چربی های موجود در محصولات غذایی مربوط می باشند. فساد چربی، در تولید چربی موجود در محصولات غذایی از اهمیت اقتصادی زیادی برخوردار است. اکسیداسیون چربی های غیراشباع نه تنها طعم ها و بوهای ناخوشایندی تولید می کند بلکه می تواند ایمنی و کیفیت مواد غذایی را نیز با تشکیل محصولات واکنش های ثانویه در غذاها کاهش دهد. در محصولات غذایی، اکسیداسیون خودبخود چربی اغلب به ترشیدگی بازمی گردد که طعم های غیرعادی کورکننده اشتها را توصیح می دهد که با ارزیابی ارگانولپتیک غیرعینی محصول بدست می آید.
اکسیداسیون روغن نیز می تواند اسیدهای چرب ضروری را از بین ببرد و پلیمرهای اکسید شده و ترکیبات سمی ایجاد کند - . - Choe & Min, 2006 پدیده اکسیداسیون لیپید به چند مکانیسم واکنش های پیچیده بستگی دارد که به ساختار چربی و شرایط محیط کشت مرتبط می باشند که لیپیدها در آن حضور دارند. برخی از متغییرهای تعیین کننده برای پایداری اکسایشی چربی ها، تعداد و ماهیت غیراشباعیت موجود، نوع فعل و انفعال بین چربی ها و اکسیژن، قرار گرفتن در معرض نور و گرما و وجود پروآنتی اکسیدان ها می باشد.
نظریه فراصوت
فراصوت به محیط الاستیکی نیاز دارد که بتواند در آن پخش شود و تحت فرکانس هایی از 20 کیلوهرتز تا 10 مگاهرتز کار می کند. اثرات اصلی فراصوت در محیط مایع، به پدیده های حفره سازی نسبت داده می شود که از فرایندهای فیزیکی ناشی می شوند که سبب ایجاد، افزایش حجم و ترکیدن حباب های ریز گازهای نامحلول در مایع با فشرده سازی و عدم فشرده سازی مولکول های تشکیل دهنده آن محیط می شوند - . - McClements, 1995 فروپاشی حباب حفره سازی، یک نقطه داغ گذار با فشار و دمای بالا ایجاد می کند که تا 5000 اتمسفر و 5000 کلوین براورد شده است که می تواند عدم فعالیت شیمیایی در آن محیط را به طور چشمگیری سرعت ببخشد.
این پدیده کاربردهای زیادی در صنایع غذایی دارد، مثل فراوری، عصاره گیری، امولسیون سازی، حفظ و نگهداری، هموژنیزه کردن و غیره
-1 تاثیر فراصوت بر محصولات غذایی
مطالعات تغییراتی را در پارامترهای کیفیت محصولات غذایی فراوری شده با فراصوت نشان می دهند که می تواند منجر به افزایش ایمنی یا کاهش مقبولیت محصول نهایی با پیدایش طعم های غیرعادی کور کننده اشتها، تغییر رنگ، کاهش مقدار شکر و یا اصلاح ترکیبات اصلی شود.
-1-1 اصلاح رنگ
محققان زیادی تاثیر فراصوت بر رنگ محصولات غذایی جامد و مایع را بیان کرده اند. قهوه ای شدن غیرآنزیمی در سیستم های مدل محصولات خاص با رنگدانه های قهوه ای در شیر فراوری شده با فراصوت در مقایسه با شیر فراوری شده با حرارت مداوم مورد مطالعه قرار گرفته است که این شیر احتمالا حاصل واکنش میلارد بود
قهوه ای شدن و تغییرات رنگ در آب میوه های فراصوت دهی شده و نیز در آب سیب همراه با کاهش قابل توجه در تیرگی نیز مشاهده شده است گذشته از تیره کردن نمونه های فراصوت دهی شده شده، طعم های غیرعادی کورکننده اشتها در آب سیب و زغال اخته ای که با فراصوت فراوری شده اند، همراه با کاهش مقدار آنتوسیانین دیده شد که منجر به عدم پذیرش این محصولات در بازار می شود.
رنگ های تیره تر در تهیه شکلات با کمک فراصوت در مقایسه با طرز تهیه قراردادی آنها به دلیل توزیع یکنواخت گلبول های چرب نیز مشاهده شده است. سونیکیت کردن آب گوجه فرنگی، اصلاح رنگ را در پی دارد که نویسندگان این مقاله آن را به کاهش رنگدانه های کاروتنوئید با ایزمریزاسیون مرتبط می دانند. تغییرات رنگ با تجزیه رنگدانه های کارتنوئید و قهوه ای شدن غیرآنزیمی در آب زغال اخته، انگور، آناناس سونیکیت شده تحت عملیات ضربه ای و مداوم سونیکاسیون حرارتی در مقایسه با شیوه قراردادی نیز شرح داده شده است
-2-1 اصلاحات آنتی اکسیدان ها
گذشته از تغییرات در خواص ارگانولپتیی محصولات غذایی، برخی از اجزای اصلی تحت تاثیر عملیات فراصوت قرار می گیرند و ممکن است منجر به کاهش مقبولیت محصول توسط مشتری یا از بین رفتن کیفیت شود. برخی مطالعات، از بین رفتن آنتی اکسیدان های موجود در محصولات غذایی را پس از فراصوت دهی شدن نشان می دهد. تجزیه لیکوپن حاصل از گرفتن عصاره گوجه فرنگی با کمک فراصوت نیز مشاهده شده است
تجزیه لیکوپن در آب هندوانه ای که با فراصوت فراوری شده بود و تشخیص ترکیبات اکسیداسیون مثل استون، متیل هپتانول، گلوکسال و الدهید لائونیلیک مشاهده شد. همچنین، تجزیه اسید آسکوربیک و کاهش مقدار کلی فنولیک در همان نمونه ها دیده شد و مکانیسم های پیشنهادی برای این واکنش ها با رادیکال های OH تشکیل شده توسط حفره سازی، اکسیداسیون و پیرولیز بودند
استفاده از فراصوت در فراوری خمیر گوجه فرنگی، اصلاح ساختار و عملکرد محصول را با کاهش موجودیت زیستی لیکوپن همراه با تغییرات ویسکوزیته سبب می شود
آزاد شدن آنتاکونین و فنولیک برای توت فرنگی های فراوری شده با دهیدراسیون اسمزی به کمک فراصوت، در مقایسه با نمونه های فراوری شده با دهیدراسیون، فراوری شد. پیشنهاد شده که سطح تخریب سلول در اثر حفره سازی ممکن است در آزاد شدن فنولیک و آنتاکونین در این نمونه ها نقش داشته باشد. مطالعات، تجزیه فلاونول هایی مثل آنتاکونین و اسید اسکوربیک مشاهده شده پس از سوناکسیون را نشان می دهد
-3-1 اصلاحات پلی ساکارید
تغییرات ویسکوزیته و تشکیل ساختارهای غیراشباع جدید پس از فراصوت دهی پوست غلات محلول در آب دیده شد و این طور مطرح کردند که تغییرات موجود در خواص مکانیکی نمونه ها، به دلیل ترکیب مجدد رادیکال های تشکیل شده در اجزای آروماتیک و ساکاریدی القا شده توسط سوناکسیون پلی ساکاریدهاست. تغییرات ویسکوزیته در تهیه شکلات به کمک فراصوت نیز دیده شد.
تجزیه سونوشیمیایی در کیتوزان و نشاسته در محلول آبی با تشکیل رادیکال های OH دیده می شود - که هیدروژن ها را از مولکول اصلی در ترکیب با اثرات مکانیکی شیمیایی می کاهد
-2 تاثیر فراصوت به روی لیپید فراوردههای غذایی :
برخی مطالعات علاوه بر افت ترکیبات جزیی، تغییرات در رنگ و خواص فیزیکی و شیمیایی فراوردههای غذایی فراصوت دهی شده دیده شده است البته در فراوردههای غذا یی با لیپید بالا ظهور طعم های غیر دلخواه و تجزیه چربی به هنگام فراوری با فراصوت دیده شده است.
-1-2 امولسیون سازی / کریستالیزه کردن
اقدامات امولسیون سازی با استفاده از فراصوت یکی از ابتداییترین کاربردهای این تکنیک در صنعت مواد غذایی میباشد، ترکیدن درونی حباب های خلا بین دو مایه مخلوط نشدنی باعث مخلوط موثر دو لایه می شود، که ذرات معلقه پایدارتری را در مقایسه با تکنیکهای معمول ایجاد میکند، در بین مزیت های امولسیون سازی تحت فراصوت در مقایسه با اقدامات مرسوم، امکان کاهش اندزه گلبول های چربی با توزیع همگن در زمان، کاهش یافته به چشم میخورد
سورفاکتانت در سطح تلاقی حباب خلا انباشته می شوند و ممکن است توسط رادیکال های تولید شده از تجزیه آب که در حباب شکل می گیرند دچار افت شوند. در محصولات لبنیاتی مانند شیر، کاهش همگن اندازه قطرههای چربی در امولسین سازی از بالا رفتن چربیها به سطح مایه مانند یه لایه ی متمایز جلوگیری میکند، و همچنین باعث خنثی کردن میکرو ارگانیزم ها می شود. با وجود روش های متعدد هموژنیزه سازی و امولسین سازی، استفاده از تکنولوژی فراصوت به طور فزاینده ای در این صنعت مورد استفاده قرار گرفته که نتایج خوبی را نیز به همراه داشته است. استفاده از فراصوت به دلیل نیاز به افزایش نوآوری در خطوط تولید بوده است. مایونز فرآوری شده توسط فراصوت، در مقایسه با تکنیکهای مرسوم رنگ سفیده فوقالعاده ای را نمایان میکند. با این وجود، در حین اموسلیون سازی و فرآوری روغن های گیاهی بوی نا مطبوع ماندگی و فلز مانندی آشکار شد که مربوط به روغن غذا می شد.
