مقاله کاربرد پرتودهی در صنایع غذایی

بخشی از مقاله

چکیده:

با توجه به معایب استفاده از روشهای حرارتی فراوری مواد غذایی اعم از افت خواص حسی و تغذیهای و هزینه بالا، امروزه تمایل به استفاده از روش-های غیر حرارتی افزایش یافته است. پرتودهی مواد غذایی به عنوان یک روش غیر حرارتی کاربرد گستردهای در صنعت غذا پیدا کرده است. در این مقاله، کاربرد اشعههای مختلف، تأثیر آنها بر مواد غذایی مختلف نظیر آبمیوههای مختلف، ماهی دودی، قارچ خوراکی و...، مزایا و محدودیتهای استفاده از این تکنولوژی و مواردی از این قبیل بررسی شده است.

این روش در اکثر موارد نتایج مطلوبی به همراه دارد. عدم ایجاد ترکیبات سمی، عدم ایجاد آلودگی ثانویه، کاهش بار میکروبی مواد غذایی، تأخیر در رسیدن میوهجات و سبزیجات، بهبود خواص حسی و تغذیه ای و در نهایت، افزایش زمان نگهداری مواد غذایی و کاهش هزینهها به دلیل کاهش مصرف انرژی و کاهش ضایعات، از جمله نتایج به دست آمده است.

مقدمه:

در راستای هدف افزایش ماندگاری مواد غذایی، پژوهشهای کاربردی بسیاری انجام شده است. استفاده از ترکیبات شیمیایی، استفاده از دماهای پائین و بالا، فشار بالا، فشار هیدرواستاتیک بالا، تخمیر، استفاده از بستهبندیهای تحت اتمسفر اصلاح شده و کنترل شده و... از روشهای نگهداری مواد غذایی محسوب می شود.

هر کدام از این موارد مزایا و معایبی دارند. پرتودهی به عنوان روشی نوین در صنعت غذا و در کارهای پژوهشی موفقیت زیادی داشته است. کاهش هزینه فراوری، حفظ کیفیت موادغذایی در حد مطلوب، کاهش ضایعات محصول و... از مواردی است که در استفاده از یک تکنولوژی بایستی مد نظر قرار گیرد. طبق تحقیقات انجام شده پرتودهی می تواند پاسخگوی این نیازها باشد. در این مقاله تأثیر پرتودهی با دوزهای مختلف بر مواد غذایی نظیر قارچ خوراکی، نودل تازه، آبمیوهها و ماهی دودی بررسی شده است.

تحقیقات در زمینه استفاده از اشعه یونیزه بلافاصله بعد از جنگ جهانی دوم آغاز گردید. در آن زمان تصور میشد که اشعه میتواند تکنیک بسیار مناسبی برای حفاظت از مواد غذایی باشد. متأسفانه امیدها به طور کامل برآورده نگردید و امروزه تعداد محدودی از فرآوردههای غذایی وجود دارند که برای افزایش عمر نگهداری آنها، از اشعه استفاده میشود. از جمله ایراداتی که این روش دارد آن است که بعضی از محصولات که در معرض تابش اشعه قرار میگیرند نوعی طعم نامطبوع پیدا میکنند. که برای مصرف کنندگان غیر قابل قبول است.

درحال حاضر این روش در 35 کشور جهان مجاز شناخته شده که جهت از بین بردن انگلها و سالمونلا در مواد غذایی مثل گوشت، میگو و تخم مرغ و نیز زدودن آلودگی ادویهجات و سبزیجات به کار میرود. انگلها در مقایسه با باکتریها نسبت به اشعه حساستر هستند و دوزهای پایین آنها را غیر فعال میکند. در دوزهای پایین شکل رویشی باکتریها از بین میرود و تغییر قابل ملاحظهای نیز در ماده غذایی ایجاد نمیشود.

علامت "رادورا" ویژه مواد غذایی پرتودیده

❖ شرایط فرآوری مواد غذایی به منظور پرتودهی:

- انتخاب ماده غذایی:

مواد غذایی به منظور پرتودهی بایستی از لحاظ تازگی و کیفیت عمومی به دقت انتخاب شوند، به ویژه باید از انتخاب مواد غذایی که در مراحل اولیهی فساد هستند، اجتناب کرد.

- تمیز کردن مواد غذایی:

لازم است تمام ذرات و ناخالصیهای قابل رؤیت خارج گردند. این عمل تعداد میکروارگانیسمهایی را که باید طی عمل پرتودهی تخریب شوند کاهش میدهد.

- بسته بندی:

آن دسته از مواد غذایی که میبایستی در معرض اشعه قرار گیرند، باید در ظروفی بستهبندی گردندکه از آنها دربرابر آلودگی ثانویه محافظت نماید. ظروف شیشهای شفاف هنگامی که درمعرض اشعه با دوزتقریبی10 کیلوگری قرار میگیرند، دچار تغییرات رنگی میشوند و ممکن است رنگ حاصل نامطلوب باشد.

❖ اثر پرتودهی برروی میکروارگانیسمها:

هنگام بررسی اثر پرتو برروی میکروارگانیسمها ، چند فاکتور باید در نظر قرار گیرد که عبارتند از :

-1 نوع میکروارگانیسمها:

باکتریهای گرم مثبت نسبت به باکتریهای گرم منفی درمقابل اشعه مقاومتر میباشند. در بین باکتریهای گرم منفی ” کوکوباسیل موراکسلا و اسینتوباکتر” مقاومترین باکتریهای گرم منفی هستند . حساسترین باکتریها نسبت به اشعه یونیزه کننده سودوموناسها هستند.

به طور کلی باکتریهای اسپورزا مقاومتر از باکتریهای بدون اسپور هستند. درمیان باکتریهای اسپورزا به نظر میرسد که” باسیلوس لاروا” نسبت به اکثر اسپورزاهای هوازی مقاومتر باشد. اسپورهای کلستروم بوتولینوم نوع A از تمام اسپورهای کلسترودیومی دیگر مقاومترند. مقاوم ترین باکتریهای اسپورزایی که تاکنون مشخص شدهاند شامل چهارگونه از جنس”دینوکوکوس“و یک گونه از هر یک از جنسهای ”دینوباکتر و رابروباکتر و اسینتوباکتر” میباشند. از بین آنها دینوکوکوسرادیوفیلوس مقاومترین میکروارگانیسمها در مقابل اشعه میباشد. در بین مخمرها وکپکها، مخمرها نسبت به اشعه مقاومتر هستند و باکتریهای گرم مثبت از مخمرها و کپکها آسیب پذیرتر میباشند.

-2 تعداد میکروارگانیسمها: به طور کلی با افزایش تعداد سلولها اثر پرتودهی کاهش مییابد.

-3 ترکیب محلولهای سوسپانسیون - موادغذایی - :

به طورکلی وقتی میکروارگانیسمها به صورت سوسپانسیون در محلولهای بافر قرار بگیرند در مقایسه با حالتی که در محیط حاوی پروتئین قرار داشته باشند نسبت به اشعه حساستر خواهند بود، پروتئینها اثر محافظت کنندگی در مقابل اشعه دارند که مانند اثر محافظت کنندگی آنها در مقابل حرارت و ترکیبات شیمیایی ضدمیکروبی میباشد. عدهای از محققین بر این عقیدهاند که حضور نیتریتها ، آندوسپورهای باکتریایی را نسبت به اشعه حساستر میسازد.

-4 حضور یا عدم حضور اکسیژن:

مقاومت میکروارگانیسمها نسبت به اشعه در غیاب اکسیژن بیشتر از حالتی است که اکسیژن حضور داشته باشد. به طور معمول افزودن مواد احیا کننده نظیر ترکیبات سولفیدریل اثر مشابهی در افزایش مقاومت سلول نسبت به اشعه در یک محیط بیهوازی دارد.

-5 حالت فیزیکی ماده غذایی:

به طورکلی مقاومت سلولهای خشک نسبت به اشعه بیشتر از سلولهای مرطوب میباشد، همچنین مقاومت سلولهای منجمد در مقابل اشعه بیشتر از سلولهای منجمد نشده میباشد.

-6 سن میکروارگانیسمها:

میکروارگانیسمها درفاز تأخیر ودقیقاً قبل از تقسیم سلولی بیشترین مقاومت را نسبت به اشعه از خود نشان میدهند. حساسیت سلولها با ورود آنها به فاز لگاریتمی افزایش مییابد و در انتهای این فاز مقاومت آنها به حداقل میرسد.

❖ مکانیسم عمل تشعشع:

هنگامی که مواد غذایی تحت تابش اشعه رادیواکتیو قرار بگیرند مقداری از اتم های آن که در مسیر تابش قرار گرفته، یونیزه می شوند. این امر باعث نابودی باکتریها و دیگر موجودات میکروسکوپی می شود ولی هیچگونه اثر مضری به مواد غذایی گذاشته نمی شود و آنها را رادیواکتیو نمی کند و فقط مقداری از ویتامین های آنها را از بین می برد، البته این مقدار کمتر از میزانی است که در اثرکنسرو و یا انجماد یا خشک کردن تلف می شود.

❖ آنزیم بری یا فرایند حرارتی:

دوزهای استرلیزه کننده اشعه جهت تخریب آنزیمهای طبیعی مواد غذایی کافی نیستند. به منظور جلوگیری از تغییرات نامطلوب پس از تاباندن اشعه، لازم است که این آنزیمها قبلأ از بین بروند. بهترین روش، استفاده از فرایند حرارتی قبل از عمل تشعشع میباشد، نظیرآنزیمبری سبزیها و یا حرارت دادن ملایم به گوشت. در زیر به چند نمونه از کارهای تحقیقاتی که بر روی مواد غذایی انجام گرفته است، اشاره میشود:

کاهو یک محصول بسیار فسادپذیر است که در بهترین شرایط انبار داری حدود 10 روز ماندگاری دارد و با توجه به مطرود بودن تیمارهای شیمیایی نگهدارنده، به کاربردن روش جایگزین ضروری است. روش مطلوب، ترکیب تیمارهای سرد کردن و اشعه غیر یونیزه کننده فرابنفش است. احتمالاً این پرتوها باعث تجمع ترکیبات ضد قارچی در گیاه میشود. این اشعه در بخشهای مختلف یک کارخانه فراوری سبزیجات مثل سطوح در تماس با سبزی، آب شستشو و هوای محیط بکار میرود. استفاده از اشعه فرابنفش شدت تنفس کاهو را افزایش داده و مطابق انتظار در بستها غلظت گاز اکسیِژن کمتر و دیاکسیدکربن بیشتر شده است که باعث ایجاد تنش در بافتهای گیاه میشود.

تیمار با این پرتوها اثر کاهشی روی رشد باکتریهای سایکروتروف، کلی فرمها، مخمرها وکپکها دارد. با ارزیابی کیفی محصولات، تفاوتهای محسوسی بین نمونههای شاهد تیمار نشده و تیمار شده با مقادیر متفاوت اشعه رویت میشود. بهترین نتایج با کاربرد 4/06- 8/14 KJ/m2 حاصل میشود و دراین حالت کاهو احتمالاً به دلیل لیگنینه شدن درخشانتر و سفتتر میشود. نتایج حاصل، این فرضیه را که استفاده از UV-C بر تأخیر پیری و خرابی سبزیجات تازه و فراوری شده و حفظ کیفیت آنها از طریق کاهش بار میکروبی موثر است را تایید میکند

در مطالعه ای که بر روی تأثیر همزمان aw و پرتودهی بر ماندگاری نودلهای تازه انجام شده است حاکی از این است که پرتودهی میتواند کاربرد موفقیت آمیزی در صنعت ماکارونی داشته باشد. ماندگاری نودلهای تازه به دلیل aw بالا در صورت عدم نگهداری در یخچال خیلی کم است، و این مهمترین عامل افزایش ضایعات این فراورده است. استفاده از مواد شیمیایی مثل سوربات، سدیم دهیدرواستات و کلسیم پروپیونات و... سبب افزایش ماندگاری میشوند ولی چندان مطلوب نیستند.

در نودلهای تازه کاهش aw با استفاده از گلیسرول، پروپیلن گلیکول، ترکیبات فسفات و نمک از 0/979 به 0/900، سبب افزایش ماندگاری تا 7 برابر شد. در دوز پرتودهی 4 کیلوگری و بیشتر هیچگونه رشد میکروبی مشاهده نشده بود و در این شدت، محصول بهترین pH و پایداری خواص حسی را طی دوره انبارداری داشت. همچنین بین مرطوب کنندهها و پرتودهی در خصوص توقف رشد میکروارگانیسمها و افزایش طول عمر انبارداری اثر سینرژیستی مشاهده شد

در مطالعهای دیگر، کنترل فساد باکتریایی ماهی دودی و لیستریا مونوسیتوژنز به عنوان عامل خطرناک بیماریزا، با استفاده از پرتودهی با اشعه X بررسی شد. فیله ماهی دودی به طور مصنوعی با میکروب تلقیح شده و با دوزهای مختلف اشعه X تیمار شدند و پس از فواصل زمانی معین، از نظر بار میکروبی تحت ارزیابی قرار گرفتند. در این تحقیق مواردی نظیر اثر اشعه X روی غیر فعال کردن لیستریا مونوسیتوژنز ، قابلیت تکثیر این باکتری روی محصول و ماندگاری محصول معمولی و تیمار شده با اشعه X تعیین شد. در نمونه ماهی دودی تیمار شده با 2 کیلوگری اشعه X جمعیت باکتریایی سایکروتروف و مزوفیل را به کمتر از سطح قابل تشخیص - کمتر از - CFU/g1 کاهش داد و همچنین خطر لیستریوزیس به طور معنی داری کاهش یافت

اثر پرتو الکترونی و گاما بر خواص تغذیهای و فیز یکی- شیمیایی قارچ خوراکی بررسی شده است. ماندگاری کوتاه قارچها 3-1 - روز در دمای اتاق - در توزیع و فروش این فراورده اختلال ایجاد میکند. به همین دلیل لزوم یافتن تکنولوژی مناسبی جهت افزایش ماندگاری آن احساس میشود. اهداف این تحقیق شامل بررسی تأثیر پرتودهی روی خواص فیزیکی- شیمیایی نظیر وزن، رنگ، بافت،pH ، ترکیباتی مثل مواد مغذی - قند، پروتئین و... - و مواد غیر مغذی - فنولها، ترکیبات عطر و طعمی - ، ویژگیهای بیوشیمیایی نظیر فعالیت آنزیمی است. برای این منظور از اشعه گاما و پرتو الکترونی استفاده شد و نتایج مطلوبی را به دنبال داشت.

در بررسی اثر پرتودهی روی خواص تغذیهای و فیزیکی- شیمیایی قارچ خوراکی مشاهده شد که اشعه گاما از قهوه ای شدن و باز شدن کلاهک جلوگیری کرده و سبب کاهش تعداد میکروارگانیسمها میشود و ماندگاری، از طریق کاهش از دست دادن رطوبت و بهبود رنگ و ظاهر افزایش مییابد. پرتو الکترونی نیز ضمن کاهش باکترهای مضر، سبب حفظ مزه و آروما، بافت و محتوای تغذیهای و تازگی محصول میشود. اشعه ماورای بنفش سبب ضد عفونی شدن سطوح مواد غذایی شده و با کاهش بار میکروبی و کاهش سرعت تنفسی، موجب به تأخیر افتادن رسیدگی شده و ماندگاری افزایش مییابد. همچنین مشاهده شده است که توانایی تبدیل ارگوسترول به ویتامینD 2 را دارد

در مطالعه ای دیگر، کاربرد UV به عنوان روشی غیرحرارتی کاهش بار میکروبی در آبمیوههای مختلف مناسب ارزیابی شده است. طول موج استفاده شده 254 نانومتر بوده است که این طول موج قویترین خاصیت میکروب کشی را دارد.