مقاله فرآیند پرتودهی و کاربرد آن در صنایع غذایی

بخشی از مقاله

چکیده

مصرف کنندگان در حال حاضر خواهان انجام حداقل فرآیندها روی مواد غذایی هستند و تاکید ویژه ای بر حفظ کیفیت و خصوصیات ارگانولپتیکی مواد غذایی دارند. به همین دلیل روش های غیر حرارتی پردازش و نگهداری مواد غذایی اهمیت زیادی دارند. شناسایی روش های بالقوه نگهداری مواد غذایی در جهت بهبود سلامت میکروبی، حفظ کیفیت ارگانولپتیکی و افزایش مدت ماندگاری مواد غذایی امری ضروری می باشد.

پرتودهی یکی از ارزان ترین فرآیندهای نگهداری مواد غذایی است. امروزه با وجود پیشرفت های قابل توجه در فرآیند مواد غذایی هنوز م سمومیت های نا شی از مواد غذاییکاملاً کنترل ن شده اند. از جمله مزایای این روش عدم ایجاد حرارت در ماده غذایی بالاخص در مواد غذایی حساس به حرارت، استفاده از آن پس از بسته بندی و کاهش خطر آلودگی های ثانویه، زمان کوتاه فرآوری در حد چند ثانیه و استفاده از این روش برای فرآوری حجم های بزرگ ماده غذایی - پالت های بسته بندی شده - می باشد.

.1 مقدمه

استفاده از پرتو در مواد غذایی، بعد از جنگ جهانی دوم متداول شد. با توسعه تولید رادیو ایزوتوپ ها و اکسلاتورهای با انرژی زیاد تحقیقات پیگیرتری انجام گرفته است. در مدت بسیار کوتاهی بعد از جنگ جهانی دوم، پرتو دادن مواد غذایی به سرعت در مقایسه با سایر روش های نگهداری مواد غذایی گسترش یافته است. بیشتر این تحقیقات در زمینه ایمنی و سلامت ماده غذایی پرتو داده شده بوده است.

پرتودهی مواد غذایی نوعی فرآیند سرد نگهداری محسوب می شود که طی 45 سال گذشته بسیار مورد توجه قرار گرفته است. براساس اتفاق نظر اعضای سازمان غذا و کشاورزی و مجمع کدکس در سال 1983، اشعه دهی مواد غذایی به عنوان نوعی فناوری سالم و موثر برای نگهداری غذا پذیرفته شده است.

به طور کلی در عملیات تشعشع، محصولات غذایی را در معرض تابش اشعه قرار میدهند و به واسطه تابش اشعه تغییراتی خاص در محصول ایجاد میشود که باعث افزایش قابلیت نگهداری محصول میگردد

.2 انواع پرتوهای مورد استفاده در صنعت:

تشعشعات مورد استفاده در صنایع غذایی به دو دسته تقسیم می شوند. دسته اول شامل تشعشعاتی با فرکانس پایین و انرژی کمتر مانند اشعه ماوراء بنفش است که مقدار انرژی آن به اندازه ای است که فقط می تواند مولکول ها را تحریک کند. دسته دوم تشعشعاتی با فرکانس بالاتر هستند که مقدار انرژی زیادی دارند و قادرند مولکول ها را به یون ها تجزیه کنند و از این رو تشعشعات یونیزه نامیده می شوند.

تابش های بتا: یک اشعه الکترونی است. یعنی از ذرات الکترون با انرژی جنبشی زیادی ترکیب یافته است. برای تولید این اشعه از شیوههای پیشرفتهای استفاده میشود که تحت عنوان شتاب دهنده الکترونی مشهورند. مبنای عملکرد این سیستمها لامپ اشعه کاتدی میباشد. باتوجه به احتمال رادیواکتیو شدن ماده غذایی در عملیات تشعشع اولین محدودیتی که در این عملیات برای محصولات غذایی در نظر گرفته شده است، مربوط به میزان انرژی تشعشعی پرتو تابیده شده است. بر این اساس حداکثر انرژی تشعشعی مجاز 5 میلیون الکترون ولت ev تعیین گردیده است.

پرتوهای گاما: این اشعه ماهیتی از نوع الکترومغناطیس دارد یعنی از جنس نور میباشد و از فوتونهای پر انرژی ترکیب یافته است. بنابراین با توجه به مقدار طول موج بسیار کوچکی که دارند قدرت نفوذ زیادی در محصولات غذایی خواهند داشت.

پرتوهای ایکس: این تابش ها از طریق بمباران فلزات سنگین توسط الکترون هایی با سرعت زیاد در یک لوله خلأ تولید می شود. در حال حاضر استفاده از این اشعه در صنایع غذایی اقتصادی نیست. بزرگترین مشکل استفاده از این اشعه در نگهداری مواد غذایی کارایی پایین و هزینه بالای تولید آن است.

مایکروویو: طول موج امواج مایکروویو بین امواج مادون قرمز و امواج رادیویی قرار دارد. برشته شدن سطحی در این روش حرارت دادن به وجود نمیآید. در تولید نان، طبخ گوشت و مواد غذایی مشابه که کیفیت آنها با سوخاری و قهوهای شدن مقبولیت بیشتری پیدا میکند، در روش حرارت دادن با امواج مایکروویو، این حالت به بوجود نمیآید. در فرآیندهایی که نیاز به پوسته و قهوه ای شدن داشته باشند، بعد از استفاده از مایکرو ویو از یک روش توام دیگر نیز استفاده میشود.

فرابنفش: شامل اشعه خورشید با طول موج های بین 400-100 نانومتر. اشعه فرابنفش اثری روی رطوبت و دمای ماده غذایی ندارد و کاربرد آ ن نیز اقتصادی بوده و نیازی به محافظت اضافی برای کاربران نبوده و حتی در سطوح بالای پرتودهی باقی مانده رادیو اکتیو به جا نمی ماند. پرتودهی باکتری ها، ویروس ها و اسپورها با uv پیوندهای داخل DNA و RNA را تغییر داده و باعث جهش یا مرگ سلول می شود. قابلیت نفوذ کم پرتوها موجب استفاده آن در کارهای سطحی می شود. این اشعه در هوا، محیط های مایع و کاربردهای سطحی موثر است و معمولاً در ضدعفونی کردن سطوح به کار می رود

-2-1 دوز پرتودهی:

دوز پرتودهی میزان جذب انرژی پرتو در واحد ماده غذایی است. واحد استاندارد بین المللی برای دوز پرتودهی گری Gy می باشد. یک گری معادل یک ژول انرژی جذب شده در یک کیلوگرم ماده غذایی می باشد. یک کیلو گری معادل 1000 گری می باشد. این میزان برای مواد غذایی مختلف، متفاوت است

-2-2 علامت مواد غذایی پرتو دیده::

عمل برچسب زنی برای هماهنگ شدن فرآورده های اشعه دیده مسئله مهمی است. در برخی کشورها عمل برچسب زنی غذاهای اشعه دیده با علامت سبز رادورا و عباراتی نظیر” اشعه دیده “، “تیمار با اشعه “ ،” رادورا “، “ محافظت شده با یونیزاسیون “و”تیمار شده با اشعه “ الزامی است. تعداد دیگری از کشورها فقط از علامت رادورا استفاده می کنند و هیچ کلمه توصیفی دیگری به کار نمی برند. بعضی از کشورها هم هیچ برچسب خاصی برای این مورد ندارند

.3 مکانیسم پرتودهی بر مواد غذایی:

ابتدایی ترین تاثیر پرتودهی خارج کردن الکترون از اوربیتال خود و تبدیل مولکول یا اتم خنثی به یون مثبت است. یون های تشکیل شده پایدار نبوده و وارد یک سری واکنش های زنجیره ای شده و بنابراین رادیکال های آزاد، یون های دیگر ونهایتاً مولکول های پایدار دیگر تشکیل می شوند. الکترون خارج شده با اجزاء دیگر شیمیایی وارد یک سری واکنش های زنجیره ای می شود.

اثرات شیمیایی و بیولوژیکی پرتودهی ممکن است پیامد منطقی خود یونیزاسیون باشد - اثرات مستقیم - یا نتیجه فعالیت مولکول ها یا رادیکال های آزاد تشکیل شده - اثرات غیرمستقیم - باشد. به طورمثال پرتودهی ممکن است منجربه یک سری واکنش هایی نظیر اکسیداسیون، احیاء، پلیمریزاسیون، دپلیمریزاسیون، پیوندهای عرضی، هیدرولیز وغیره شود. تغییرات سینتیکی اثرات مستقیم به ترکیبات، دما و شرایط فیزیکی محیط وابسته نبوده در حالی که این عوامل بر روی اثرات غیر مستقیم موثرند. در حقیقت عقیده بر این است که نابودی میکروارگانیسم ها درنتیجه اثرات مستقیم و تغییرات شیمیایی نظیرتخریب ویتامین ها درنتیجه اثرات - غیر مستقیم - می باشند

.4اثر تشعشع بر روی سلولهای میکروبی:

    اثر مستقیم.
    اثر غیرمستقیم.

در اثر مستقیم پرتوهای تابیده شده بر هسته سلول میکروبی یعنی اسیدهای نوکلئونیک مورد توجه قرار میگیرند . زیرا پرتو باعث تجزیه DNA و RNA سلول میگردد. در اثر غیر مستقیم، تأثیر ترکیبات ناشی از عملیات تشعشع و واکنشهای رادیولیز بر سلولهای میکروبی مطرح میشود . به ویژه دو فاکتور پراکسید هیدروژن و رادیکال هیدروپراکسید. آنچه از نظر فرآیند تشعشعی در مسیر از بین بردن میکروبها در صنعت غذا اهمیت دارد، میزان مقاومت میکروارگانیزمها در مقابل تشعشع است . زیرا از نظر حداکثر اشعه جذب شده، طبق قوانین محدودیتهایی ذکر میشود . حال اگر میزان مقاومت میکروارگانیسمهای مختلف و عوامل موثر بر آنها مورد بررسی قرار گیرد میتوان شرایط مناسب برای از بین بردن هر نوع میکروارگانیسم آلوده کننده محصول غذایی تامین گردد . - 2 -

.5 کاربرد پرتودهی در مواد غذایی مختلف:

-5-1 گوشت قرمز:

پرتودهی گوشت قرمزخصوصاً گوشت همبرگر با هدف کاهش میزان باکتریE .coli 0157: H 7 و دیگر باکتری های مسموم کننده صورت می گیرد. دوزهای 5/4 کیلوگری برای گوشت تازه و 7 کیلوگری برای گوشت های منجمد توصیه شده است. تاثیر پرتودهی بر روی گوشت قرمز 25 کیلوگری، میزان نیتریت مورد نیاز برای افزایش مدت زمان نگهداری و رساندن گوشت را کاهش می دهد.

-5-2 ادویه جات و گیاهان خشک شده:

روش خشک کردن ملایم که برای نگهداری این مواد استفاده می شود، نمی تواند میکروب های موجود در آن ها را کاهش دهد. پرتودهی ادویجات با دوزهای بالاتر از 10 کیلوگری توصیه شده است. این میزان اشعه تاثیری بر پیگمان های رنگی فلفل قرمز و زرد چوبه ایجاد نمی کند. در فلفل زرد و سیاه، دوز 5 کیلوگری میزانE .coli 0157:H 7 و سالمونلا تایفی موریوم را کاهش می دهد ولی بر مقدار ترکیبات فنولیک تاثیری ندارد.

-5-3 تولید پنیرهای مختلف:

استفاده از شیر پاستوریزه در تولید برخی پنیرها موجب افزایش زمان انعقاد، ضعیف شدن لخته، تاخیر خروج آب پنیر از لخته، افزایش زمان رسیدگی و کاهش طعم تیپیک آن ها می شود. بنابراین تحقیقاتی برای استفاده از روش های غیر حرارتی درسالم سازی شیر پنیرزنی انجام گرفته که یکی از آن ها استفاده از اشعه گاما می باشد.

در تحقیقی که توسط باکی و همکاران صورت گرفت، شیر پنیر زنی برای تولید نوعی پنیر مصری - - Rascheese در معرض اشعه گاما با دوز 0/5 مگاراد قرارگرفت.کیفیت و رسیدگی پنیر تهیه شده از شیر پرتودهی شده با پنیر تهیه شده از شیر حرارت داده شده مورد مقایسه قرار گرفت، گاما موجب حذف کلی فرم ها و پاتوژن ها و کاهش توتال کانت باکتریایی به میزان 98/98 درصد و کاهش باکتری های اسپورزا به میزان 95/77 درصد گردید.این فرایند موجب افزایش کمی در اسیدیته، اندیس پراکسید چربی شیر و زمان انعقاد شیر گردید. گرچه در پنیر تازه و یک ماهه تهیه شده از شیر پرتودهی شده کمی طعم اکسیدی ظاهر شد، اما در انتهای دوره رسیدگی این پنیر در مقایسه با پنیر تهیه شده از شیرحرارت دیده قوام و طعم بهتری داشت 

پرتودهی اثر تحریک کنندگی بر باکتری های پروتئولیتیک و لیپولیتیک در طی زمان رسیدگی دارد. پتانسیل آلودگی پنیر پیتزا و پنیر ورقه ای به لیستریا منوسیتوژنز و استافیلوکوک طلایی بالاست. تحقیقات هون جو و همکاران - 2010 - نشان داده است، پرتودهی پنیر پیتزا به میزان 3 کیلو گری و پنیر ورقه ای به میزان 1 کیلو گری موجب کاهش قابل ملاحظه پاتوژن های غذایی می شود

پنیر سفید آب نمکی - فتا - مستعد آلودگی به لیستریا منوسیتوژنز است. مطالعات نشان می دهد، پنیر آلوده به لیستریا تا سطح cfu/g 103 در بسته بندی وکیوم، در صورتی که در معرض اشعه گاما با دوز 2/5 یا 4/7 کیلوگری قرار گیرد، میزان آلودگی آن به مقدار کمتر از حد قابل تشخیص کاهش می یابد. این دوز اشعه تاثیری بر بافت پنیر نداشته و فقط قرمزی آن را افزایش و زردی آن را کاهش می دهد. پرتو دهی با دوز 4/7 کیلو گری موجب تغییر موقتی خواص حسی پنیر شده که پس از یک ماه نگهداری در آب نمک این تغییرات به حال اولیه برخواهد گشت

-5-4 تولید دوغ و ماست با سبزیجات و ادویه جات:

آلودگی میکروبی ادویه جات بسیار بالا بوده و شمارش باکتریایی آن ها در حد 104 تا 107 پرگنه در گرم می باشد.این امر موجب افزایش ریسک آلودگی فرآورده های لبنی می گردد.