بخشی از مقاله
چکیده:
فشار بالا - - HP=High Pressureتکنولوژی نوین غیرگرمایی است که میتوان مواد غذایی از جمله لبنیات را تحت فشار هیدرواستاتیک 100-600 مگاپاسکال قرار داد . اثر فشار بر میکرورگانیسم ها برای اولین بار توسط سرتس در سال 1983 کشف گردید و تولید اولین محصول تجاری توسط انجمن ژاپنی فشار بالا در سال 1990 صورت پذیرفت .
فشار موجب غیر فعال شدن میکروارگانیسم ها از جمله پاتوژن های عامل فساد داخل غذا و سبب افزایش یا کاهش غیرفعال شدن برخی آنزیم ها شده و عمر نگهداری مواد غذایی را افزایش میدهد. به علت کاهش دما ، رنگ ، طعم و مواد مغذی ، ویتامین ها و مواد معدنی حفظ شده و بازار پسندی محصول را تحت تاثیر قرار میدهد .
فشار بالا با تاثیر برخصوصیات فیزیکی آب مثل نقطه انجماد و حجم و پی هاش آن ، اثر بر پروتئین کازئین و سرم شیر ، افزایش یا کاهش اندازه ساختمان چربی و همچنین لیپولیز آن ، جلوگیری از ایزو مریزه و در نتیجه جلوگیری از واکنش میلارد قند لاکتوز و سایر مواد تشکیل دهنده ی شیر موجب بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی و میکروبیولوژیکی میگردد ؛ از آن جمله میتوان به بهبود بافت و افزایش ویسکوزیته ی ماست ، افزایش راندمان پنیر ، افزایش کیفیت حسی و گسترش مواد مغذی اشاره کرد .با این حال این تکنولوژی تنها در کشورهای اروپایی و آمریکایی کاربرد تجاری داشته و قیمت تمام شده ی بالای محصول از نقاط ضعف این فناوری میباشد.
مقدمه:
از بین تکنولوژی های پیشرفته در صنایع غذایی، مهم ترین آنها، تکنولوژی ای است که محصول تحت عملیات غیرحرارتی قرار میگیرد. عملیات فشار بالا - HP - 1 یکی از نویدبخش ترین روش ها برای عمل آوری غذا می باشد و در دمای اتاق انجام میشود. و یکی از بزرگترین دلایل اهمیت آن، قابلیت این روش برای دستیابی به خصوصیات عملگرایی2 می باشد . تحقیقات بر روی کاربرد فرایند HP برای نگهداری شیر توسط هیت - 1899 - انجام گرفت.
هیت اثبات کرد که مدت نگهداری شیر و سایر محصولات غذایی میتواند بوسیله ی عمل آوری فشار بالا توسعه یابد. غیرقابل دسترس بودن تجهیزات مناسب مانع کاربرد HP شد. پیشرفت های بدست آمده در صنایع سرامیک و متالوروژیکی در استفاده از تکنولوژی فشار بالا طی سال های 1970تا1980 امکان عمل آوری غذا بوسیله ی این روش در سطح صنعتی را پیش برد.اولین محصول تجاری فشار بالا برای فروش در سال 1991 در ژاپن تولید شد، تا جائیکه امروزه HP برای محصولاتی مثل آبمیوه، مربا، سس، برنج، کیک و دسرها اسنفاده میشود.
هم اکنون در اروپا، ژامبون های قطعه شده ی پخته شده و آب پرتقال در قفسه های سوپرمارکت ها موجود میباشند.در شیرHP ، میسل های کازئین تفکیک شده به ذرات کازئین با قطرهای کوچکتر، تولید میکنند و هم چنین موجب کاهش در تیرگی و روشنایی شیر و افزایش در ویسکوزیته ی شیر میگردد. بعلاوه تحریک فشار موجب تفکیک کلسیم فسفات کلوئیدی و دناتوره شده ی پروتئین های سرمی در شیر میتواند تغییر کند و یا خصوصیات تکنولوژیکی آن بهبود یابد. هم چنین برای تخریب میکروبی، تاثیرات HP بر روی ساختار پروتئین و تعادل مواد معدنی موجب ظهور تفاوت های کاربردی در محصولات لبنی شامل تثبیت میکروبیولوژیکی شیر و محصولات لبنی - بستنی، ماست و پنیر - ، فراوری شیر برای پنیر و تولید ماست، و تهیه ی محصولات لبنی با بافت جدید میگردد . - 3 -
تاثیر فشار بالا بر روی ترکیبات اصلی و خصوصیات شیر :
آب : فشار موجب کاهش نقطه ی انجماد - 4 cبه -8 cیا - 22 cبه ترتیب در فشارهای 50 به 100 یا 200مگاپاسکال می شود.آب در فشار اتمسفری تراکم ناپذیر است و در فشارهای بالاتر در حدود %4 درMPa100 یا %15 در MPa600 از حجمش کم می شود. PH آب تحت فشار کاهش می یابد، که در حدود یک واحد درMPa100 می باشد؛ که علت آن افزایش پخش شدن آب در شیر و افزایش غلظت یون هیدروژن یونیزه می باشد - 1 - .
مواد معدنی: مقادیر مواد معدنی شیر به حلالیت و حالت یونیزه شدن نمک های شیر بستگی دارد. فرایند فشار بالا بر روی توزیع مواد معدنی بین دو فاز کلوئیدی و قابل انتشار و هم چنین یونیزاسیون آنها، اثر میگذارد. اعمال فشارMPa 200 میزان کلسیم قابل انتشار را افزایش میدهد ولی ارزش عددی مشابه بین شیر تیمار نشده و شیر تحت فشارMPa600-400 مشاهده شده است.
شیر پاستوریزه در درجه حرارت بالا تحت فشار MPa 200 میزان کلسیم قابل انتشار را افزایش می دهد که به علت محلول کردن هر دو نوع کلسیم کلوئیدی ته نشین شده ی طبیعی ایجاد شده توسط حرارت می باشد. فسفات کلسیم در شرایط محیط، بعد از زمان مشخص، در سرم شیر اشباع می شود و حلالیت آن با کاهش دما و افزایش فشار، افزایش میابد. - - 1
لاکتوز: بعد از اعمال فشار MPa400-100 در دمای 25 c و به مدت 60-10 دقیقه در لاکتوز تغییر ایجاد نمی شود و واکنش میلارد و ایزومریزاسیون اتفاق نمی افتد. چربی: خامه ی عمل آوری شده با HP دارای ترکیب جامد چرب بیشتری نسبت به خامه ی عمل آوری نشده است، هم چنین در MPa200 تاثیر آن حداکثر است.هیچ تغییر مورفولوژیکی بین کریستال های چربی شیر تشکیل شده حین عمل آوری HP یا بوسیله ی کریستالیزاسیون بوسیله ی حرارت مرسوم در فشار اتمسفری مشاهده نشده است؛ و در فشارهای بالای 400MPa خامه ناپایدار است.
در فشارهای بالای MPa200 ، دمای کریستالیزاسیون و ذوب چربی شیر به ترتیب 16/3 cو 15/5 c افزایش یافته است - فرد و باچهیم. - 2000 فشارهای کمتر MPa 400هیچ تاثیری بر روی گلبول های چربی با قطر متوسط یا توزیع سایز آنها ندارد، ولی فشارهای بالاتراز MPa800-400 تشکیل و وسعت توزیع سایز چربی را افزایش داد.هم چنین فشار بالا MPa500 باعث تغییر در اندازه و تخریب گلبول های چربی در شیر می شود. فرایند فشار بالا در دمای c 50-25 باعث افزایش میزان گلبول های ریز 2-1 میکرونی میشود و دمای 4 c اثر عکس دارد. - - 7
پروتئین:
پروتئین سرمی : اعمال فشار Mpa500 در دمای 25 c بتا لاکتوگلوبولین را راحت تر از سایر پروتئین های سرمی دناتوره می کند . ولی دناتوره شدن آلفالاکتالبومین و ایمونوگلوبولین فقط در فشارهای بالاتر در دمای 50 cاتفاق می افتد.درباره ارتباط بینHP واعمال فشار بالا بیان شده است که میزان دناتوره شدن پروتئین سرمی در شیر تحت فرایند فشار بالا در PH بالاتر - - 7/1 بیشتر از زمانی است که شیر در PHپایینتر - - 6/7-6/1 تحت این فرایند قرار بگیرد و یا زمانی که شیر در PH پایین بدون اعمال فشار باشد.
- -Lg - 1 یکی از حساس ترین پروتئین ها در برابر فشار است و آلفا-لاکتالبومین - - - LA یکی از مقاوم ترین پروتئین ها در برابر فشار می باشد. در یک سیستم آب پنیر تغلیظ شده ی حرارت دیده سرم آلبومین گاوی خیلی حساس است و -Lg مقاومت بیشتری دارد. در یک سیستم شیر حرارت دیده، -Lg با کاپا-کازئین - - - CN واکنش می دهد، نه با - V2-CN - ، ولی در شیر فشار و حرارت دیده، -Lg با - CN یا V2-CN تشکیل ترکیب اضافی - محصول افزایشی - می دهد. در دو عمل آوری حرارتی، نقش -Lg ، مرکزی برای واکنش مداوم، درگیر کردن - LA و - CN در سیستم های حرارتی ولی درگیر کردن - CN و s2-CN و - LA در سیستم های پاستوریزه شده می باشد. - - 6
پروتئین کازئین : فشار بالا موجب کاهش اندازه و هم چنین تغییر شکل اجزای کروی و یا خوشه ای شکل میسل کازئین می شود. - - 1 تاثیر هموژنیزاسیون بر روی کاهش سایز میسل به این صورت است : H>TH>HT>T=C کنترل - - C ، هموژنیزاسیون در 186مگاپاسکال - - H ، حرارت در 85 c به مدت 10 دقیقه - - T ، هموژنیزاسیون و سپس حرارت - - HT ، حرارت و سپس هموژنیزاسیون - - 5 - . - TH آنزیم های شیر: غیر فعال کردن آنزیم های طبیعی در شیر به علت فرایند HP جالب توجه است ، زیرا امکان استفاده ی آن ها به عنوان نشان دقت عملیات ، مانند استفاده ی از فسفاتاز قلیایی بعنوان شاخص پاستوریزاسیون شیر است.
فسفاتاز قلیایی کاملأ در اثر فشار پایدار و مقاوم به نظر می رسد ، بدون هیچ غیر فعال شدنی در شیر خام پس از عمل آوری در MPa400 به مدت 60دقیقه در - 20 cلوپزفاندینو و همکاران - 1996، غیرفعال شدن %50 پس از 90دقیقه در MPa500 یا 10دقیقه در MPa600 و %100 غیرفعال شدن پس از 8 دقیقه در .MPa800لاکتوز پراکسیداز طبیعی شیر، فسفوهگزوایزومراز و گاما-گلوتامیل ترانسفراز هم چنین مقاومت نسبتا بالای این آنزیم ها آنها را برای استفاده به عنوان دقت عملیات HP شیر نامناسب می سازد. هم چنین مقاومت پروتئینازهای طبیعی شیر مثل پلازمین نسبت به فشار جالب توجه است.
عمل آوری شیر خام در فشار MPa400 فعالیت پلازمین با غیرفعال شدن دیرتر ، در دماهای بالاتر - مثلا - 60 c بطور مشخص تری کاهش یافت. - - 7 ترکیبات جزئی شیر :اعمال فرایند حرارتی پیوندهای کووالانت را همانند پیوندهای غیرکووالانت تغییر میدهد، اما اعمال فشار بالا در دمای اتاق و یا دمای متوسط فقط پیوندهای ضعیف مثل ؛ هیدروژنی، هیدروفوبیک و یونی را تخریب می کند. در نتیجه مولکول های کوچک مثل ویتامین ها، آمینواسیدها، قندهای ساده و ترکیبات معطر، تحت تاثیر فشار بالا قرار نمی گیرند. - - 1
