تقنيات الحفظ الجديدة (بحث مترجم )
الكثير من الأبحاث في مجال الغذاء تركز على التقنيات الجديدة للحفظ لكن تم تطبيق عدة طرق فقط في صناعة الغذاء حتى الآن .
هذه المقالة تصف الاختبارات الأكثر تركيز على طرق الحفظ و خاصة التقييدات و التي غالبا ما يعاق تطبيقها في التصنيع الغذائي .
العديد من الطرق البديلة (الغير حرارية ) تم اقتراحها مع الضغط الهدروستاتيكي و حقول النبض الكهربائية و كلتا التقنيتين سمحت بقتل الكائنات الخضرية لكنها فشلت حتى الآن عندما تطبق لوحدها لإبادة الابواغ و قدمت أنظمة تغليف جديدة مثل التغليف في الجو الغازي المعدل و أنظمة التغليف الفعالة و الأخير يملك تطبيق محدود بشكل عملي بسبب تعارضه مع الأنظمة التشريعية حيث يملك تأثير محدود و درجة حرارة محدودة على الكائنات النشطة و تم استبدال مواد الحفظ الكيميائية بالمركبات الطبيعية مثل الزيوت الأساسية و النيسين و الليبوزيم من اجل الحصول على علامة خضراء للمنتجات لكنها تتفاعل مع المركبات الطبيعية في الغذاء و تسبب تغيرات في خواص المركبات العضوية عند إضافتها للغذاء لذلك قل تطبيقها .
استخدام المبيدات الجرثومية(قاتل البكتيريا) تكون قادرة أو غير قادرة على إنتاج المركبات المضادة للمكروبات و التي هدفها منع النمو للمكروبات الغير مرغوبة بها لكن فعاليتها محدودة بسبب طيف نشاطها الضيق و تعطيلها بتفاعلها مع مكونات الغذاء او نشاط التحلل البروتيني في الطعام و كذلك انتشارها محدود في المواد الصلبة و مقاومة الكائنات المعنية لها.
المقدمة :
حفظ الغذاء هو معركة مستمرة ضد الكائنات الحية المفسدة للغذاء و التي تجعلها خطرة و من خلال تطبيق تقنيات الحفظ المتاحة فان صناعة الغذاء تبحث اكثر و اكثر عن بدائل لتقنيات الحفظ التقليدية ( حرارة, تمليح , تحميض , تجفيف , حفظ كيميائي) بواسطة تقنيات حفظ جديدة بسبب زيادة طلب المستهلكين للطعم و القيمة الغذائية و سهولة و طبيعة المنتجات الغذائية .
تقنيات الحفظ الاكثر استخدام هي تقنيات التعطيل(التثبيط) الغير حرارية مثل الضغط الهدروستاتيكي العالي HHP و حقول النبض الكهربائي PEF و أنظمة التغليف الجديدة مثل التغليف في الجو الغازي المعدل MAP و التغليف النشط و مركبات طبيعية مضادة للمكروبات و انظمة حماية .
و بالرغم من الجهود المبذولة و استثمار الأموال عدد قليل جدا من هذه الطرق تطبق في التصنيع الغذائي وهدف هذه المقالة هي عكس العوائق و إتاحة الإمكانيات لاستخدام تقنيات جديد للحفظ في مجال التصنيع الغذائي .
تقنيات الحفظ الجديدة :
1- تقنية الابادة الغير حرارية :
تقنية الابادة الغير حرارية كانت قضية بحث أساسية في العقد الأخير أدى لزيادة الطلب على المنتجات الغذائية المغذية و الطازجة ذات الجودة العالية للمواصفات الحسية و صلاحية مقبولة و من أهم هذه التقنيات: تقنية الإشعاع المتأين و HHP,PEF .الضغط العالي المتجانس , إزالة التلوث بـUV,النبض بالضوء ذو الكثافة العالية , الليزر مرتفع الكثافة, نبض الضوء الأبيض , أشعة فوق سمعية عالية , تذبذب الحقل المغناطيسي , إطلاق القوس ذو الجهد الكهربائي العالي و المصل المعروف .
HHP: تعامل فيه المنتجات على أو أعلى من 100 MPa و الأجهزة المستخدمة حاليا :المتقطعة بسعة 10 – 500 مل للمواد الصلبة و اللزجة , و الدفعات و الشبه مستمرة 1 -4 طن /ساعة للأغذية السائلة .
و الإنتاج التجاري بهذه الطريقة للطعام المضغوط بالنسبة للمربيات و الفاكهة و الجيل و الصلصات و العصائر و نبيذ الزر و الكعك .
بالنسبة لتطبيقات الألبان هذه التقنية استخدمت لتحسين صلاحية جبن الماعز و لتقليل زمن الإنضاج للجبن من 3 أيام على 250 MPa و منع التحمض للبن و زيادة صلاحيته لأكثر من 12 أسبوع على 4 م° عندما يعامل على 200 MPa لمدة 15 دقيقة على 20 م° .
اظهر بعض الباحثين إمكانية استخدام HHP لتقليل حساسية الحليب للمميهات بواسطة بيتا لاكتو غلوبولين على 250 MPa و كذلك كان لها تأثير معطل للكائنات الحية حيث يوصلها للامان المكروبي للمنتجات الغذائية .
حيث انخفض العدد الأساسي >4 لأكثر الكائنات الخضرية عند معاملتها على 400 -600 MPa و على حرارة الغرفة العادية . على أية حال المعاملة بالضغط وحده ليس كافيا لتراجع العدد الكلي للكائنات الدقيقة حيث أن بعض الابواغ تقاوم حتى 1000 MPa على حرارة 45 – 75 م° .
ووجد ان الضغط يشجع انتاش الابواغ و هذا اظهر فعالية في تراجع العدد الكلي للكائنات الحية .
الابواغ الساكنة التي تكون في الجزء الأخير من منحنى الإنبات قد تكون الاكثر مقاومة للإنبات بسبب الضغط و بالتالي HHP ليس مناسبا لتعقيم الأغذية .
و لمعالجة هذه المشكلة فان المزج مع زيادة الحرارة أعطى فعالية أعلى و العديد من الدراسات أظهرت تراجع الكائنات الحية من خلال الحرارة المعتدلة و الضغطHHP .
بالنسبة للبكتيريا المقاومة للحرارة B.STERO تمت إبادتها على 500 MPa و 70م° بمعدل 0.6 خلال 6 سلالات لمدة 5 دقائق و كذلك انخفض 0.8 من ابواغ B عند 500 MPa و 70 م° خلال 10 دورات حياة لمدة 1 دقيقة .
الحرارة المعتدلة تشجع انتاش الابواغ و بالتالي تزداد حساسيتهم للضغط لذلك التسخين ثم المعاملة بالضغط هو اكثر فعالية في تعطيل الابواغ من التسخين خلال المعاملة بالضغط .
و كذلك تم مزج الضغط مع النياسين و اللاكتوبيروكسيداز و الليزوزيم .و تثبيط اللستيريا L.innocua يتجاوز 7 عقود و لكل سلالة مع الحرارة المعتدلة على 400 MPa و 15 دقيقة و 20م° و بوجود اللاكتوبيروكسيداز حيث ان وجوده فقط يسبب تثبيط 2-5 عقود .
في نفس الدراسة سلالة الايشيرشيا كولي استخدام اللاكتوبيروكسيداز مع الضغط يزيدان من التثبيط مقارنة مع استعمال الضغط لوحده ان البيئة المركبة الفيزوكيميائية للحليب لها تأثير حامي قوي على E.coli MG1655 ضد HHP المثبط حيث يتراجع التعطيل من 7 أجيال على 400 MPa الى 3 أجيال فقط عند 700 MPa على 15 دقيقة و 20 م° .
وزيادة التاثير القاتل حدث باضافة تركيز عالي من الليبوزيم 400 UG /مل و النياسين بمعدل 400 IU /مل للحليب قبل المعاملة بالضغط و هذه الإضافة تقلل الكمية بشكل أقصى الى 3 أجيال في الحليب الفرز على 550 MPa .
إحدى المخاطر الرئيسة حول HHP هي حدوث مقاومة للبكتيريا الخضرية بعد المعاملة المتتالية للضغط .
هوبين كان قادر على اختيار الايشيرشيا كولي ذات المقاومة المتقلبة لتثبيطها بواسطة HHP على 800 MPa باضافة سلسلة متعاقبة من التعريض لـ HHPS بمجال 280-450 MPa و المعالجة بأكثر من 500 MPa سبب فقط تعطيل عدد محدد من البكتيريا المقاومة للضغط العالي في عصير الفاكهة و نتيجة لذلك سرع انخفاض الـPH المثبط خلال التخزين اللاحق .
و يجب إجراء دراسات اكثر من اجل تقييم الأخطار المحتملة المرتبطة بهذه التقنية .
1- حقول النبض الكهربائي المتذبذب PEF :
PEF هي تقنية تعتمد على قوة التذبذب الموزعة الى المنتجات بين قطبي الالكترودات لمجموعة الأقطاب الكهربائية التي تحصر فجوة المعالجة في غرف PEF و تثبيط الكائنات الدقيقة تحدث بتطبيق ضغط فولطي عالي قصير بين مجموعة الأقطاب و هو يسبب تثبيط الأغشية النسيجية للخلية الميكروبية , و فقط المنتجات القابلة للضخ تعالج بهذه الطريقة .
أجهزة PEF الصناعية نادرة و غالية و هي ذات قدرة حوالي 1800 ل/ساعة .
على أية حال العديد من المحاولات من زوايا مختلفة لزيادة توفر طاقة عالية لأجهزة PEF .
الدراسات حول تأثير PEF على منتجات الألبان أجريت على الحليب الفرز و الحليب الكامل و اللبن .
عموما الخلايا الخضرية موجبة الغرام اكثر مقاومة لـ PEF مقارنة مع البكتيريا سالبة الغرام بينما الخمائر أظهرت حساسية عالية مقارنة مع البكتيريا و أظهرت العديد من الأبحاث ان تعطيل الخلايا الخضرية بواسطة PEF و التأثير على الابواغ يكون محدود .
ابواغ B.cereus مقاومة بمعدل وقت جيلي واحد بالنسبة للـPEF المعتدل بقوة مجال كهربائي 20 KV /سم و إعداد النبض 10.4 في عصير التفاح .
بعض العلماء لم يلاحظوا أي تثبيط على ابواغ الـBacillus subtilis بالمعاملة بـ PEF على 60KV/سم و على حرارة الغرفة العادية ومن جهة اخرى اختبار اخر على Bacillus subtilis and Bacillus cereus لها مجال تثبيط كبر على 3.42 و 5 على التوالي بواسطة فولط عالي 50 KV/سم مع 50 نبضة و 25م في المحلول الملحي .
الابواغ الكونيدية للفطر أظهرت حساسية عالية للـPEF في عصير الفواكه لكن الابواغ الاسكية كانت مقاومة له و ربما عوامل أخرى مثل تحضير الابواغ و نوع الوسط حيث تجري المعاملات تؤثر بمجال كبير على تعطيل الابواغ البكتيرية و توضح الاختلاف الكبير في النتائج .
ومن المعروف ان التوصيل الكهربائي للوسط يؤثر بمعدل كبير على التاثير المعطل للـPEF و معلومات قليلة متاحة حول قابلية الكائنات الحية لتكون اكثر مقاومة للمعاملة بـPEF بعد المعاملات المتتالية .
و مثل المعاملة بـHHP التاثير المثبط للـPEF يزداد بمزجه مع عوامل أخرى مثل وجود مركبات مضادة للمكروبات مثل النياسين و الأحماض العضوية و زيادة النشاط المائي و PH و المعاملة بالحرارة المعتدلة جميعها تملك تأثير متعاون في التثبيط معPEF لكن أبحاث أخرى لفهم هذه الآلية و الاكثر خصوصية عندما يكون التاثير على الابواغ غير كامل .
2- انظمة التغليف الجديدة :
انظمة التغليف الجديدة ساهمت بشكل كبير في العقد الأخير بزيادة الصلاحية الدنيا للمنتجات الغذائية المصنعة و MAP طبقت بشكل واسع في الصناعات الغذائية و أحيانا دون المعلومات الملائمة حول آلية تأثيرها الحفظي.
و يمكن تعريف MAP:هي حبس المنتجات الغذائية في مواد حاجزة للغاز و الذي يمنع التغيرات الغازية .
بالنسبة لأعناق الزجاجات في MAP فإنها توضح جو غازي مثالي و هذا الغاز المثالي يعتمد على المؤشرات الجوهرية للمنتجات الغذائية (PH, WA ,المحتوى الدهني و نسبة الغاز /حجم المنتجات عند اختبار نمط التغليف .
و العوامل الجوهرية ستحدد حساسية المنتجات لمكروبات محددة و تفاعلات كيميائية و انزيمية .
المنتجات الحساسة للمكروبات بسبب تطور البكتيريا موجبة الغرام و الخمائر ( اللبن و الاجبان ) تغلف في جو غازي مشبع بـ CO2 بما ان نمو هذه الكائنات يثبط بشكل معنوي بوجود CO2 . و بشكل عام الأكسجين يستثنى من مزيج الغاز لإطالة صلاحية المنتجات التي تنمو فيها الفطور بسبب الابواغ الفطرية (الجبن القاسي ) او بسبب الأكسدة لذلك من الأساسي استبعاد الأكسيجين عند التغليف .
استخدام CO2 محدود بسبب انحلاليته في الماء و الدهن و هذه الانحلالية العالية تسبب انهيار الرزمة عند إضافة تركيز عالي من الـ CO2 و هذا يحدث خصوصا للأغذية التي تحوي كميات كبيرة من الدهون الغير مشبعة .
و تأثير المحتوى الدهني و PH , WA و الحرارة و نسبة الحجم / المنتجات على انحلالية CO2 حددت من قبلDevlieghere,حيث استنتج ان معدل نسبة الحجم / حجم المنتجات و الحرارة تؤثر على كمية الـCO2 المنحلة في طور الماء للأغذية المعلبة وعلاوة على ذلك التركيز المرتفع من CO2 في الجو يزيد من الخسارة بعد إزالة حالة التجمد خلال التخزين.
و يفسر ذلك بان انخفاض الـph يحدث بسبب CO2 المنحل في طور الماء للمنتجات و يسبب انخفاض قدرة الماء على تغليف البروتينات.
و فكرة تغليف الغذاء الفعالة تزود بعض الوظائف الإضافية في مقارنة بمواد التغليف التقليدية السلبية حيث تحد من حماية المنتجات الغذائية المغلفة من التأثيرات الخارجية .
مواد التغليف الفعالة تغير حالة المنتجات الغذائية لزيادة صلاحيتها و /أو زيادة سلامة الغذاء الميكروبية و/أو يحسن الخواص الحسية .
و هذا النظام الاكثر استخدام حيث يزيل الأكسجين المتبقي من الفراغ الراسي و/أو يمتص o2 المنتشر في مواد التغليف خلال التخزين .
نمط فعال أخر من التغليف هو دمج المواد المضادة للمكروبات مع مواد التغليف للتحكم بالنمو الغير مرغوب به من الكائنات الدقيقة على سطح الأغذية .
حاليا ركز الباحثون في دمج مضادات المكروبات الطبيعية او المركبات المضادة للأكسدة مثل المستخلصات النباتية او المبيدات الجرثومية .
مواضيع مشابهة:
لا تقل يا رب عندي هم كبير
قل يا هم لي رب كبير