اثرات میدان های الکتریکی پالسی بر کیفیت مواد غذایی

در این مقاله به بررسی اثرات میدان های الکتریکی پالسی بر کیفیت مواد غذایی مانند لبنیات، میوه جات و سبزیجات و آبمیوه ها پرداختیم:

 

اثرات میدان های الکتریکی پالسی (PEF) بر کیفیت شیر و محصولات لبنی

در سال های اخیر با افزایش تقاضای شیر و محصولات لبنی با کیفیت، محققان زیادی بر روی افت خصوصیات حسی و فیزیکوشیمیایی شیر و محصولات لبنی، بدنبال انجام تیمار با میدان های پالس الکتریکی تحقیق نموده اند.

در خصوص اثرات میدان های الکتریکی پالسی بر فرایند پنیر و کیفیت آن، تحقیقات زیادی انجام نشده است.

Dunn در تحقیق خود نشان داد که تجزیه طعم کمتری در شیر تیمار شده با PEF اتفاق می افتد. این محقق امکان تولید محصولات لبنی مانند پنیر، کره و بستنی با استفاده از شیر تیمار شده با PEF را مطرح نمود اگرچه اطلاعات مفصل و کاملی در گزارش او ارائه نشده است.

Qin و همکاران مطالعه ای بر روی عمر ماندگاری، خصوصیات فیزیکوشیمیایی و صفات حسی شیر با چربی ۲٪ که با میدان الکتریکی با توان ۴۰ kV/cm و ۶–۷ pulses تیمار شده بود انجام دادند.

هیچ تغییر فیزیکوشیمیایی یا حسی بعد از این تیمار در مقایسه با یک نمونه ساده تیمار شده با پاستوریزاسیون حرارتی مشاهده نشد. Bendicho و همکاران تجزیه ریبوفلاوین، تیامین (محلول در آب) و توکوفرول (محلول در چربی) در شیر تیمار شده با PEF (E = 16–۳۳ kV/cm; N = 100 pulses) را مورد بررسی قرار دادند.

غلظت های ویتامین قبل و بعد از تیمار بوسیله HPLC تعیین گردید. محققان هیچ گونه اثری از تخریب شدن ویتامین ها توسط تیمار پالسی مشاهده ننمودند.

Michalac و همکاران تغییر رنگ، pH، پروتئین ها، رطوبت و اندازه ذرات شیر پلاسمای UHT شده که در معرض تیمار میدان های الکتریکی پالسی قرار گرفته بود را بررسی نمودند. محققان هیچ گونه تفاوتی را از نظر پارامترهای بررسی شده (رنگ، pH، پروتئین، رطوبت، و اندازه ذرات) قبل و بعد از تیمار مشاهده ننمودند.

داده های Yu و همکاران نشان داد که کاربرد میدان الکتریکی با شدت ۳۰ kV/cm همراه با دمای ۵۰ درجه سانتیگراد می تواند منجر به اثر کواگولاسیون مشابه با پاستوریزاسیون گرمایی شود. Fox و همکاران نشان دادند که تیمار حرارتی شیر در دماهای بالاتر از ۶۵ درجه سانتیگراد اثر معکوسی بر قابلیت کواگوله شدن با رنت دارد.

ازینرو برای تولید پنیر، دمای تیمار در شدت الکتریکی بالاتر (۳۰ kV/cm) و پالس های طولانی تر (تعداد ۱۲۰ پالس) به منظور تشکیل لخته دلخواه و مطلوب، نباید از ۵۰ درجه سانتیگراد تجاوز کند.

Perez و Pilosof اثرات PEF بر پروتئین های شیر را به پلاریزاسیون مولکول پروتئین، جدا شدن زیرواحدهای پروتئین با باندهای غیرکوالانسی موجود در ساختمان چهارم و تغییر در ترکیب پروتئین و درنتیجه در معرض واکنش قرار گرفتن گروه های سولفیدریل یا امینواسیدهای هیدروفوب نسبت دادند.

اگر دوره پالس الکتریکی به اندازه کافی طولانی باشد، فعل و انفعالات هیدروفوبی یا باندهای کوالانس اتفاق افتاده و مواد تجمع یافته ای بوجود می آیند. Floury و همکاران نیز اثر PEF بر پروتئین شیر را با تغییر بار ظاهری بعد از قرار گرفتن در معرض میدان های الکتریکی شدید و سپس تغییر فعل و انفعالات یونی میان پروتئین ها توجیه نمودند.

 

اثرات PEF بر رنگ و بافت میوه ها و سبزیجات

 

در خصوص تاثیر میدان های الکتریکی پالسی بر رنگ و بافت میوه جات و سبزیجات اطلاعات بسیار کمی منتشر شده است. Knorr و Angersbach افزایش آنزیم پلی فنل اکسیداز (PPO) از سلول های کشت داده شده ی سیب زمینی را گزارش نمودند. علت آن تخریب غشاء سلولی و تقسیم آنزیم ها می باشد.

محققان گزارش کردند که کاربرد PEF در خارج از شرایط اپتیمم (۱۵ تا ۳۰ پالس در شدت میدان های بین ۱٫۵ و ۳٫۰ kV/cm با یک عرض پالس ۵۰۰ μs) منتج به قهوه ای شدن آنزیمی سلول های کشت داده شده سیب زمینی می شود.

Arevalo یک افزایش در نرخ واکنش تغییر رنگ (تا ۲٫۵ برابر) بعد از قرارگیری اسلایس های سیب در معرض میدان الکتریکی در رنج ۰٫۷۵ تا ۱٫۵ kV/cm را مشاهده کردند. تا ۶۰ پالس موج مربعی ۱۰۰ میکروثانیه ای بکار گرفته شد.

مقاومت بافت سیب در مقابل فشار در نتیجه اعمال پالس های میدان الکتریکی به میزان ۲۱-۴۷٪ کاهش یافت(شکل ۱۶٫۶). Arevalo در یک تحقیق دیگر با استفاده از میدان های با شدت ۰٫۷۵ و ۱٫۵ kV/cm و ۵، ۳۰، یا ۱۲۰ پالس ۱۰۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ میکروثانیه ای، اثر PEF بر نرخ تغییرات رنگ اسلایس های سیب زمینی نیز افزایش یافت اما تاثیر عرض (پهنای) پالس قابل توجه نبود.

ماکزیمم مقاومت فشاری بافت سیب زمینی تحت تاثیر تیمار PEF نبود. بنابراین می توان گفت ممکن است یک نقطه اشباع وجود داشته باشد که اثر تیمار PEF در خارج از آن شرایط، قابل توجه نمی باشد.

 

اثرات PEF بر کیفیت آب میوه ها

 

آبمیوه ها مغذی و سالم بوده و حتی موادغذایی کمکی عملگر فراسودمند در برنامه غذایی به شمار می روند.

عموم مصرف کنندگان بر این عقیده اند که با نوشیدن منظم هر نوع آبمیوه، برخی ترکیبات غذایی ارزشمند ضروری برای بدن مانند ویتامین سی تامین می شوند.

مصرف کنندگان هرآبمیوه خاصی را بخاطر ترکیب منحصربفرد خصوصیات حسی آن مانند رنگ و آروما و طعم انتخاب می کنند. آب پرتقال پرمصرف ترین آبمیوه در کل دنیا می باشد درحالیکه آب سیب در جایگاه ثابتی بعد از آب پرتقال قرار دارد.

آب میوه های استوایی نیز تقاضای بالایی دارند اما تمایل بیشتر در جهت استفاده آن در مخلوط هایی از نوع کوکتل می باشد. برخی آبمیوه های دیگر مانند نکتار هلو یا انبه نیز سالم و مغذی هستند اما قابلیت دسترسی به آن ها در کل دنیا بخاطر مقیاس انبوه کوچکتر این میوه ها به عنوان مواد اولیه، محدودتر می باشد.

از لحاظ آماری، آب مرکبات محبوب ترین آبمیوه بوده بطوریکه بیش از ۵۰ درصد ظرفیت تولید صنعتی بین المللی آب میوه را به خود اختصاص می دهد.

در میان آب مرکبات، آب پرتقال تقریبا ۶۰٪ از سهم کل آبمیوه های اروپای غربی و نوشیدنی های با پایه آبمیوه و یک مقدار مشابه آن (۶۰٪) از فروش کل آبمیوه ها را در ایالات متحده امریکا را تشکیل می دهد.

از طرف دیگر ظرفیت تولید جهانی آب سیب تقریبا معادل با ۶۰٪ از تولید جهانی آب پرتقال می باشد.

با توجه به ارقام ذکر شده در بالا، آب پرتقال و سیب مهم ترین انواع آبمیوه ها بوده و لازم است به منظور گسترش بازارهای مصرف این محصولات سرمایه گذاری هایی در جهت ارتقاء سطح تحقیقات و فن آوری در این زمینه صورت پذیرد.

بنابراین منافع گسترده ای در جمع آوری گروه های تحقیقاتی و پرورش دهندگان میوه وتلاش در جهت به دست آوردن آب پرتقال و  آب سیبی با بالاترین کیفیت ممکن برای رقابت و کسب پذیرش مصرف کننده در سطح جهان وجود دارد. کیفیت حسی و تغذیه ای در تمامی تلاش های تکنولوژیکی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار می باشد زیرا آبمیوه ها محصولاتی هستند که مصرف کننده تازگی و کیفیت آن ها را بی ارتباط به هم نمی داند.

تحقیق و توسعه نیز از اهمیت بالایی برخوردار است و لازم است سطح آن برای انواع آبمیوه های دیگر ارتقاء داده شود اما به طور اجتناب ناپذیری اولویت از آن محصولات دارای سطح تقاضای بالاتر می باشد.

پاستوریزاسیون آبمیوه ها در روش سنتی با روش حرارتی یا با دمای پایین-زمان طولانی (LTLT) یا با تیمار دمای بالا-مدت زمان کم (HTST) انجام می شود. UHT نیز برای تیمار آبمیوه ها بکار گرفته می شود.

پاستوریزاسیون HTST یک پروسه پیوسته است که مزایایی را نسبت به پاستوریزاسیون بچ که روش معمول بکارگیری متد LTLT می باشد دارد. در HTST، آبمیوه تازه از داخل هولدینگ تیوب یا جریان تنظیمی عبور داده می شود و در آن جا محصول در یک دمای مشخص و برای یک مدت زمان مشخصی حرارت می بیند.

فرایند UHT که به عنوان فرایند اسپتیک نیز شناخته می شود شامل تولید یک محصول استریل بوسیله گرمادهی سریع تا دماهای بالا و بدنبال آن یک مدت زمان هولدینگ کوتاه و در پایان خنک کردن سریع می باشد. محصول فراوری شده در یک محیط استریل به داخل تانک پاستوریزاتور وارد می شود تا محصولی با عمر ماندگاری طولانی تر حاصل شود.

پاستوریزاسیون HTST پرکاربردترین تکنیک تیمار گرمایی آب سیب و پرتقال می باشد.

در مقیاس صنعتی HTST معمولا در یک مبدل حرارتی پلیتی انجام می شود که مزیت داشتن مراحل پیش گرم کردن، گرم کردن، هولدینگ و خنک کردن را در یک گذر دارا می باشد.

در صنعت آب پرتقال با روش HTST در ۹۰ تا ۹۵ درجه سانتیگراد به مدت ۱۵ تا ۳۰ ثانیه پاستوریزه می شود درحالیکه آب سیب در ۷۷ تا ۸۸ درجه سانتیگراد به مدت ۲۵ تا ۳۰ ثانیه بوسیله هملن روش تیمار می شود. فراوری اسپتیک به عنوان یک روش پاستوریزاسیون حرارتی برای هر دو آبمیوه از محبوبیت بسزایی برخوردار شده است.

دما و زمان هولدینگ در این مورد می تواند ۱۳۸ درجه سانتیگراد حداقل به مدت ۲ ثانیه برای هر دو نوع آبمیوه باشد.

فراوری اسپتیک آبمیوه هایی با عمر ماندگاری بالا و محصولات دیگری با عمر ماندگاری ۸ ماه بدون نیاز به نگه داشتن در یخچال تولید می کند. با این وجود یک طعم پختگی خاصی در آبمیوه های فراوری شده به صورت اسپتیک قابل درک می باشد.

 

ادامه مطلب

 

منبع: Food Quality and Safety Issues during Pulsed Electric Field Processing