بخشی از مقاله
چکیده
فرایندهای غیر حرارتی به عنوان فناوری های جدید به منظور تولید ، فرآوری ، نگهداری و بهبود کیفیت مواد غذایی در حدود دو دهه است که مورد توجه، تحقیق و بررسی بسیاری از متخصصان و محققان علوم و صنایع غذایی قرار گرفته و تلاش گسترده برای جایگزینی این فناوری ها به جای روش های سنتی و معمول که عمدتا حرارتی هستند، صورت می گیرد. مهمترین مزایای استفاده از فناوری های نو حفظ بیشتر ارزش های تغذیه ای مواد غذایی است که بر اثر استفاده از حرارت تخریب میشوند. هدف از این بررسی مروری بر سیستم های نوین مورد استفاده در صنایع غذایی می باشد.
مقدمه
روش های معمول فرآوری، کنترل و نگهداری مواد غذایی بیش از یکصد سال است که به طور صنعتی و در مقیاس وسیع مورد استفاده قرار می گیرد و توانسته است علاوه بر جلوگیری از ضایعات مواد غذایی بر اثر فساد زودرس تامین کننده بخش عمده ای از غذای مردم بر روی کره زمین باشد. به کار گیری این روش ها همچنین سبب ایجاد تنوع در عرضه مواد غذایی شده است. امروزه بیش از هزاران فراورده غذایی بر اساس ذایقه و سلیقه ملل مختلف تامین می گردد.
روش های معمول فراوری مواد غذایی به منظور جلوگیری از فساد، نابودی میکروارگانیزم ها، توقف یا کند کردن فعالیت های آنزیمی و متابولیکی مواد غذایی به طور خلاصه عبارتند از: آب گیری و خشکانیدن مواد غذایی به ویژه در تهیه خشکبار و یا کاهش آب موجود در مواد غذایی با استفاده از تغلیظ به منظور مهار فعالیت های میکروارگانیزم ها و واکنش های متابولیکی.
استفاده از گرماو پخت ، پاستوریزاسیون و استریزاسیون مواد غذایی برای از بین بردن میکروارگکانیزم ها و یا حداقل جلوگیری از فعالیت میکروب های عامل فساد و پاتوژن. استفاده از سرما به منظور کند کردن فعالیت های متابولیکی، آنزیمی و رشد و تکثیر میکروارگانیزم ها نظیر نگهداری در سردخانه و انجماد. استفاده از اتمسفر اصلاح شده به عنوان روش تلفیقی در نگهداری و بسته بندی مواد غذایی. استفاده از افزودیها و نگهدارندها و یا بازدارنده ها برای تغییر و اصلاح شرایط علیه عوامل فساد. تغییر در ویژگی های فیزیکوشیمیایی مواد غذایی، نظیر تغییر در pH ، تغییر حالت مواد غذایی از حالت مایع به حالت خمیر یا جامد و انجام عمل تبخیر به طوریکه محیط برای فعالیت عوامل فساد نامناسب گردد.
علیرغم مزایای فراوان ، روش های فوق دارای معایب اجتناب ناپذیری هم هستند که عمده ترین آنها عبارتند از: از دست رفتن ارزش های غذایی بخصوص در فرایندهای حرارتی نظیر ویتامین ها. بروز ترکیبات ناخواسته و مضر. تغییر در طعم، مزه، رنگ و ویژگی های ارگانولپتیک. کوتاه بودن عمر نگهداری بعضی مواد غذایی به علت ناکافی بودن روش یا روش های اعمال شده در کنترل فساد. استفاده از ترکیبات شیمیایی به عنوان نگهدارنده که غالبا اثرات سوء برای سلامتی دارد.
معایب فوق به همراه پیشرفت فناوری سبب شده تا پژوهش های زیادی در خصوص به کارگیری روش های نوین به خصوص روش های غیر حرارتی در حفظ و نگهداری مواد غذایی و کنترل رشد میکروب ها انجام شود که بعضا در مقیاس صنعتی و تولید انبوه نیز اعمال گردند. مهمترین این فناوری ها عبارتند از: فناوری استفاده از فشار بالا، فناوری استفاده از میدان پالس های الکتریکی با ولتاژ بالا، فناوری استفاده ازفراصوت، فناوری استفاده ازپرتوهای یونیزه، فناوری استفاده ازمواد در شرایط فوق بحرانی، فناوری استفاده ازامواج ماکروویو و فرکانس های رادیویی، فناوری استفاده از میدان های مغناطیسی نوسانی، فناوری استفاده ازپرتو ماوراء بنفش، فناوری استفاده ازتخلیه قوس الکتریکی، فناوری استفاده ازمقاومت و گرمایش مقاومتی القایی، فناوری استفاده ازتشعشع پالس های پرتو ایکس، فناوری استفاده از پالس های نوری، فناوری استفاده از سیستم فوق بحرانی و فناوری های ترکیبی.
روش هایی نظیر استفاده از فشار هیدرواستاتیک، استفاده از امواج فراصوت، میدان های الکتریکی مغناطیسی، استفاده از تشعشع، پالسهای نوری و استخراج مواد در شرایط فوق بحرانی با استفاده از CO2 مایع به صورت جدا یا تلفیقی با یکدیگر و یا با بعضی روش های سنتی سبب پیشرفت های شگرفی در اصلاح و بهبود کیفیت مواد غذایی، حفظ ارزش های تغذیه ای و طولانی شدن عمر نگهداری آنها شده است. اگر چه پژوهش های اولیه نتایج امید بخشی داشته اند.
مدتی طول خواهد کشید تا بتوان از اغلب فناوری های غیر حرارتی در مقیاس تجاری استفاده کرد، زیرا سازو کارهای غیر فعال سازی میکروارگانیزم ها ، تاثیر بر روی آنزیم ها، اثر بر خواص فیزیولوژیک ، رئولوژیک و ارگانولپتیک مواد غذایی و یا اثرات مضر احتمالی آنها هنوز به درستی شناخته نشده و لذا بیشترین موارد پژوهش را در اکثر بخش های علوم و صنایع غذایی دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی دنیا به خود اختصاص داده اند. این پژوهش با هدف بررسی روشهای نوینی که میتوانند جایگزین مناسبی برای روشهای حرارتی در صنایع غذایی باشند صورت گرفته است.
-1 فناوری استفاده از فشار بالا
تکنولوژی فشار بالا یکی از نوید بخش ترین روش های غیرحرارتی نگهداری مواد غذایی است. غیر فعال کردن میکروارگانیزم ها با اعمال فشار زیاد ، از ابتدای قرن بیستم شناخته شده است، اما محققین در دهه اخیر مطالعه در خصوص تجاری نمودن این تکنولوژی را در صنعت غذا آغاز نمودهاند. آنزیم ها و باکتریها در فشار 400 تا 2000 اتمسفر غیرفعال می شوند. اما طعم و مزه مواد غذایی تغییری نمیکند. از آنجا که فشار در درون ماده غذایی یکنواخت است، نگهداری ماده غذایی نیز بدون هیچگونه نقصانی، صورت میگیرد.
برخلاف تیمار حرارتی، اعمال فشار به نسبت زمان به جرم بستگی نداشته ، لذا زمان فرایند را کاهش می دهد. فشار بالا سبب برخی تغییرات در سیستم های بیولوژیکی، مورفولوزیکی، بیوشیمیایی و ژنتیکی و نیز تغییر در غشا و دیواره سلولی میکروارگانیزم ها می شود. فشار بالا پروتئین ها را دناتوره کرده و اندازه فسفولیپیدهای غشا سلول را کاهش می دهد. دناتوره شدن پروتئین ها از جذب اسیدهای آمینه ضروری برای رشد سلول جلوگیری می کند .
فشار بالا نفوذ پذیری غشا سلول و میزان تراوش به خارج سلول را افزایش میدهد که در این حالت سلول را از انجام وظایفش باز میدارد. اگر فشار به کار رفته پایین باشد، سلول مجددا نفوذپذیری اولیه خود را بدست میآورد. هنگامیکه فشار به کار رفته نسبتا بالا باشد، تخریب دیواره سلول برگشت ناپذیر بوده و منجر به غیر فعال شدن سلول می شود.
غیرفعال کردن اسپورها یکی دیگر از اثرات ضدمیکروبی فشار بالاست. یکی از سختترین مراحل در نگهداری مواد غذایی، غیر فعال کردن اسپورهای باکتریایی است. اگرچه امکان غیر فعال کردن اسپورها توسط فرایند حرارتی وجود دارد اما به دلیل اثرات نامطلوب حرارت بر کیفیت مواد غذایی، این روش توصیه نمی شود.
