استریلیزاسیون و پاستوریزاسیون

1-1-1-

در فرایند پاستوریزاسیون، مواد غذایی تحت یک دمای بالای کافی برای تخریب همه میکروارگانیسم‌های موجود قرار می‌گیرند. برخلاف روش استریلیزاسیون در روش پاستوریزاسیون، برخی میکروارگانیسم‌های غیر پاتوژن زنده می‌مانند. این یک اصل است که در دمای بالاتر و زمان فرآیند کوتاه‌تر مواد مغذی بیشتری باقی می‌مانند. روش‌های مورد پذیرش برای پاستوریزاسیون شیر شامل روش‌های غیر مداوم و حرارت دادن شیر به‌مدت 30 دقیقه در دمای 62.8 درجه سانتی گراد و در 71.7 درجه سانتی گراد به مدت 15 ثانیه است. آبمیوه‌هایی که به‌صورت تجاری پاستوریزه می‌شوند، با دمای 95 درجه سانتی گراد به مدت 15 ثانیه یا در 90 درجه سانتی گراد به مدت 1 دقیقه حرارت داده می‌شوند، سریع سرد می‌شوند و سپس در یک بطری یا جعبه استریل بسته بندی می‌شوند و به فروش می‌رسند.

جدا از 20 تا 25 درصد کاهش در مقدار ویتامین C، پاستوریزاسیون شیر اثر کمی روی ویتامین‌های محلول در آب دارد.

استریلیزاسیون گرمایی باعث کاهش مخرب ویتامین‌های ناپایدار در برابر حرارت می‌شود. مقدار اتلاف بستگی به شرایط دما- زمان و سرعت انتقال حرارت به فرآورده دارد. در مورد گوشت خوک عمل آوری شده کنسرو شده، ماندگاری تیامین و اسید پانتوتنیک بعد از فرآیند در یک دیگ بخار با دمای بالا در مدت زمانی کوتاه نسبت به یک فرآیند با همان ارزش استریلیزاسیون در دمای پاییین‌تر و دوره زمانی طولانی‌تر بیشتر بوده است. انتقال حرارت در یک کنسرو (نیمه جامد) تقریبا 55 ٪ مقدار ویتامین را نگه می‌دارد، در حالی که گوجه فرنگی‌های کنسرو شده (یک فرآورده بیشتر مایع) درصد بیشتر از همان ویتامین را نگه می‌دارد.

اتلاف ویتامین C با ورد اکسیژن در طول کنسرو کردن افزایش می‌یابد. همچنین نگه‌داری در دمای پایین ماندگاری ویتامین‌ها را در غذاهای کنسرو شده بهبود می‌دهد (بال، 2005).

 

1-2-  خشک کردن

کاهش بیولوژیکی آب فعال از غذاها از طریق آبگیری، رشد میکروارگانیسم‌ها را متوقف می‌کند، ضمن اینکه سرعت فعالیت آنزیم‌ها و واکنش‌های شیمیایی را نیز کاهش می‌دهد. تند شدن[1] ترکیبات لیپیدی غذاهای خشک شده اگر آب ساختاری محافظت کننده دست نخورده باقی بماند، کاهش می‌یابد. میوه‌ها و سبزیجات، آبمیوه‌ها، گوشت‌ها، ماهی، شیر و تخم مرغ در بین مواد غذایی معمولا تحت فرایند خشک شدن قرار می‌گیرند.

روش‌های زیادی جهت خشک کردن مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. خشک کردن خورشیدی یکی از قدیمی‌ترین روش‌ها است که هنوز هم درخشک کردن میوه، ماهی،‌گوشت و دانه‌ها در بخش‌های مختلفی از جهان از اهمیت خاصی برخوردار است. در خشک کردن تونلی میوه‌ها و سبزیجات، محصولات را روی سینی یا نوار نقاله پخش می‌کنند و یک جریان هوا با سرعت بالا و دمایی در دامنه 60 تا 93 درجه سانتی گراد از روی آن‌ها عبور داده می‌شود. خشک کردن پاششی یک فرآیند بسیار کارا برای خشک کردن شیر، تخم مرغ و قهوه است. در این نوع خشک کردن مایعات به صورت قطرات ریز پراکنده شده و بعد از برخورد با یک جریان هوای گرم به پودر تبدیل می‌شوند. موادی که می‌توانند به صورت خمیر  مانند (مانند پوره سیب زمینی، پوره گوجه فرنگی) را می‌توان با پراکنده کردن یک لایه نازک از آن‌ها روی یک استوانه چرخان با بخار گرم خشک کرد. در این مورد به‌دلیل اینکه فراورده در تماس مستقیم با استوانه داغ است، انتظار می‌رود که اتلاف ویتامین بیشتر از خشک کن تونلی و خشک کن‌های پاششی باشد. در خشک کردن انجمادی تجاری، مواد غذایی منجمدشده در یک محفظه تحت خلا قرار داده می‌شوند و سپس حرارت داده می‌شوند. از آنجا که فشار پایین است، یخ ذوب نمی‌شود بلکه مستقیم به بخار تبدیل می‌شود. این فرآیند معمولا برای گوشت به‌کاربرده می‌شود و تغییرات در خصوصیات فیزیکی آن حداقل است و کاهش مقدار ویتامین‌ها نیز حداقل است.

به‌جز خشک کردن در آفتاب، فرآیندهای خشک کردن باعث اتلاف عمده ویتامین‌ها نمی‌شوند. ماندگاری اسید آسکوربیک در خشک کردن سریع با درجه حرارت بالا نسبت به خشک کردن کند در دمای پایین، بیشتر است. در روش‌هایی از خشک کردن که غذا در معرض هوا قرار می‌گیرد، کاهش ویتامین‌های A، بتاکاروتن و ویتامین C به‌دلیل اکسیداسیون اتفاق می‌افتد. بنابراین خشک کردن انجمادی که در عدم حضور هوا انجام می‌گیرد، باعث کاهش ویتامین C نخواهد شد (بال، 2005).

در مطالعه‌ای سینتیک خشک کردن کیوی به‌طور تجربی بررسی شده است وتحت شرایط مختلف خشک کردن قرار گرفته است. در این آزمایش از هوایی با دماهای 35، 45، 55 و 65 درجه سانتی گراد و سرعت‌های متوسط 3/0، 6/0 و 9/0 متر بر ثانیه و رطوبت‌های نسبی 40، 55، 70 و 85 درصد استفاده شده است. در ابتدا نمودار جذب ایزوترم ورقه‌های خشک شده کیوی در دماها و رطوبت‌های نسبی تعادلی مختلف تعیین شد. ارزش نفوذ رطوبت[2] از مدل فیک[3] به‌دست آمد. اثر پارامترهای خشک کردن روی مقدار ویتامین C همچنین روی زمان کل خشک کردن بررسی شده است. داده‌های به‌دست آمده با بعضی از مدل‌های موجود در منابع، عمدتا مدل‌های هندسون و پابیس، مدل لوییس و مدل‌های توان دوم هماهنگی دارد. همچنین مشخص شده است که افزایش دمای هوای خشک کردن باعث کاهش بیشتر مقدار ویتامین C در کیوی می‌شود در حالی که با افزایش رطوبت نسبی، اتلاف ویتامین C کاهش می‌یابد (کایا و همکاران، 2010).

ورقه‌های آناناس به‌وسیله تکنیک خشک کردن با هوای گرم به شکل همرفت در دمای ثابت (45، 60 و 75 درجه سانتی گراد) و سرعت 5/1 متر بر ثانیه خشک شدند. اثر شرایط خشک کردن (زمان خشک کردن و دمای هوا) روی کیفیت آناناس بررسی شد. یکی از موارد بررسی کیفیت آناناس‌های دهیدراته شده با معیار آسکوربیک اسید بود. نمونه‌های آناناس خشک شده در 45 درجه سانتی گراد ماندگاری آسکوربیک اسید بیشتری نسبت به نمونه‌های خشک شده با هوای 75 درجه سانتی گراد داشته است.

مطالعه در مورد اتلاف ویتامین C در طول خشک کردن گوجه فرنگی در 80 و 100 درجه سانتی گراد نشان دهنده این بوده است که اتلاف مواد مغذی تحت تاثیر دمای فرآیند قرار می‌گیرند (رامالو و همکاران، 2012).

پایداری ویتامین D3  در شیری که در معرض روش خشک کردن پاششی قرار گرفته است بررسی شد. اتلاف اندازه گیری اندازه گیری شده توسط روش پاستوریزاسیون، فشار بالا، تبخیر و فرآیندهای خشک کردن به صورت آماری بی معنی نشان داده شده است (ایندیک و همکاران، 1996).

در تحقیقی که روی خشک کردن تکه‌های سیب زمینی انجام گرفته است، مشاهده شد که ویتامین C به‌صورت نمایی در طول خشک کردن تخریب می‌شود و به یک معادله تجربی نیز دست یافتند که تخریب ویتامین C را در طول خشک کردن در محدوده دمایی 30 تا 60 درجه سانتی گراد توصیف می‌کند (مک لاگولین و همکاران، 1998).

فرآيند خشك كردن براي محصولات فصلي مانند ريواس كه در سال فقط چند ماه در دسترس مصرف كننده قرار مي گيرند، اهميت زيادي دارد چون با اعمال اين فرآيند علاوه بر جلوگيري از فساد، امكان استفاده ازاين محصول در تمام سال فراهم مي شود. در تحقیقی بعد از خشک کردن ساقه ریواس شاخص هاي كيفي از جمله ويتامين C در سه نمونه اي كه در دماهاي 50، 60 و 70 درجه سانتی گراد و توسط خشك كن سيني‌دار آزمايشگاهي خشك شده بود و هم چنين در نمونه اي كه به‌صورت سنتی تهيه شده بود، اندازه گيري شد.

نتايج بيانگر اين بود كه افزايش دما تخريب ويتامين C را تشديد مي كند (شکل 2-1). در اين تحقيق ، كم ترين مقدار ویتامین C در نمونه ي تهیه‌شده به روش سنتي ديده شد (زیر جانی و توکلی پور، 1389).

شکل 2-1- تغييرات ويتامين C بر حسب دما در پودرهای حاصل از خشک کردن ریواس

 

 

در تحقيقی سيب زميني به صورت آب پز (با پوست،‌ بدون پوست،‌ قاچ شده)، سرخ کردن سطحي و عميق، پخت تحت فشار با ديگ زودپز (با پوست، بدون پوست، قاچ شده)، و مايکروويو) با پوست و قاچ شده(، پياز به صورت آب پز (کامل و قاچ شده)، و مايکروويو (کامل و قاچ شده)، و سبزي هاي برگي تره، برگ چغندر، جعفري، گشنيز، شويد و مخلوط اين سبزي‌ها به‌صورت آب پز و آب پز سرخ شده جهت تعيين ميزان ويتامين C باقیمانده در آن‌ها مورد آزمايش قرار گرفتند و با ويتامين C موجود در ماده خام مقايسه گرديدند. نتایج نشان داد که بيشترين کاهش ويتامين C در سيب زميني و پياز در روش آب پز، قاچ شده (بدون پوست) و سرخ کردن سطحي و در سبزي‌هاي برگي بيشترين نقصان ويتامين C در آب پز سرخ شده مشاهده گرديد. ميزان کاهش ويتامين C در سيب زميني و پياز با استفاده از روش مايکروويو اندک و تقريباً ميزان ويتامين C موجود در آنها مشابه ماده خام بود و بيشترين ماندگاري ويتامين C در سيب زميني و پياز به ترتيب با روش‌هاي مايکروويو به‌صورت کامل (با پوست و قاچ نشده) به‌دست آمد (ویسی و محمدی، 1390).

1-2-1- انجماد

دمای پایین رشد میکروبی را مهار و سرعت واکنش‌های آنزیمی و شیمیایی را کند می‌کند. فرآیند انجماد تجاری شامل پیش تیمار انجماد، نگه‌داری در حالت انجماد و خروج از انجماد[4] است. در این فرآیند کاهش ویتامین‌ها عمدتا در مرحله پیش تیمارها (مانند بلنچینگ، شست و شو، پوست کنی و آسیاب کردن) اتفاق می‌افتد. مرحله واقعی انجماد ویتامین‌ها را تخریب نمی‌کند. استفاده از بسته بندی و شرایط نگه داری مناسب کاهش ویتامین‌ها (به‌جز فولات) در طول فرآیند انجماد ناچیز و اندک است. شرایط مناسب انجماد در ماندگاری ویتامین‌ها بسیار مهم است. غذاها باید به‌سرعت منجمد شوند و در یک دمای پایین ثابت بماند (18- درجه سانتی گراد یا کمتر)، در غیر اینصورت فرآورده وقتی از حالت انجماد خارج می‌شود، افت شیرابه‌ای[5] بیشتری نسبت به حالت معمولی دارد و در نتیجه اتلاف ویتاین‌های محلول در آب بیشتر خواهد بود. اگر غذا در اثر یک بسته بندی ناکارآمد در معرض هوا قرار گیرد، اکسیداسیون تدریجی ویتامین A، C و E در طول نگه‌داری در حالت انجماد رخ می‌دهد.

آسیب به ساختار سلول گیاهی در حالت انجماد از طریق انبساط مایع داخل سلولی وشکل گیری کریستال‌های یخ است. در حالت تئوری انجاد آهسته باعث آسیب بیشتر به ساختار سلول نسبت به انجماد سریع در دماهای پایین‌تر می‌شود زیرا کریستال‌های ریز و بیشتری در این حالت ایجاد می‌شود. شکستن غشاهای سلولی به‌وسیله انجماد فولات داخلی را در معرض پلی گلوتامیل فولات قرار می‌دهد که تبدیل به مونوگلوتامیل فولات می‌شود که در طول فرآیند آنزیم بری راحت‌تر از بافت گیاه خارج می‌شود (بال، 2005).

 

1-3-  اثر نگه‌داری در ماندگاری ویتامین‌ها

اکسیژن باقی مانده در محصولات کنسرو شده، اصولا برای اکسیده کردن ویتامین C مصرف می‌شود، اما برای انجام اکسیداسیون، اکسیژن به‌تنهایی کافی نیست. ویتامین‌ها در غذای هیدراته شده پایدارند و بسته‌بندی مناسب از دستیابی به رطوبت و اکسیژن جلوگیری می‌کند. ویتامین‌های A و C در فرآورده‌های پف کرده در طول نگه‌داری به‌سرعت اکسیده‌ می‌شوند که این امر به‌دلیل وجود اکسیژن در ساختار منبسط شده این فرآورده‌ها است. مهمترین فاکتور تاثیر گذار روی اتلاف ویتامین‌ها در غذاهای منجمد، نفوذپذیری اکسیژن و خصوصیات انتقال نور در ماده بسته بندی است.  دمای پایین‌تر از نقطه انجماد[6] روی ماندگاری ویتامین‌ها در غذاهای منجمد شده نگه داری شده دارد. در طول نگه‌داری در حالت انجماد، سبزیجات در دمای بین 25- تا20- درجه سانتی گراد اتلاف 10درصد ویتامین C ممکن است در یک دوره یک ساله اتفاق بیفتد. در دماهای 30- 25- درجه سانتی گراد و زیر آن، اتلاف ویتامین C عملا در حد صفر است. با این وجود در دماهای حدود 10- درجه سانتی گراد، اتلاف ویتامین C می‌تواند 90 -80 درصد بعد از نگه‌داری به مدت یک سال باشد (سلمان، 1994).

اثر برش و نگه داری در هوا، بسته بندی اتمسفر تغییر یافته[7] و انجماد عمیق[8] روی مقدار ویتامین   Cدر گونه‌های مختلفی از سیب زمینی بررسی شد. در ابتدا مقدار آسکوربیک اسید در سیب زمینی‌هایی از چهار گونه که در مدت زمان طولانی نگه‌داری شدند تعیین شد. سیب زمینی‌های تازه برش خورده به‌مدت شش روز در دمای 4 درجه سانتی گراد نگه داری شدند، در حالی که سیب زمینی‌های منجمد شده به‌صورت عمیق بعد از پنج هفته نگه‌داری در دمای 22- درجه سانتی گراد بررسی شدند. همه نمونه‌های تازه برش خورده در نگه داری در هوا یک افزایش را در مقدار آسکوربیک اسید (16 تا 108 درصد) بعد از 2 تا 4 روز نگه‌داری نشان دادند و در همه آن‌ها به‌جز یک گونه که 26 درصد کاهش داشت، مقدار ویتامین C بیشتر از غلظت اولیه آن بوده است. شرایط بسته بندی اتمسفر تغییر یافته در وضعیت پایدار، دو روز نگه داری با غلظت 8/9 -2/8 کیلو پاسکال دی اکسید کربن و 8/3 -1/3 کیلو پاسکال اکسیژن، در بسته بندی‌های حاصل شد. مقدار آسکوربیک اسید در این سیب زمینی‌ها حدود 34 -14 درصد نسبت به نمونه‌های نگه‌داری شده در هوا کاهش یافت. نگه‌داری در حالت انجماد 23 درصد کاهش در مقدار ویتامین را در یکی از نمونه‌ها نشان داد، در حالی که در نمونه‌های دیگر تغییری حاصل نشد. نتیجه کلی نشان داد که در بسته‌بندی اتمسفر تغییر یافته و انجماد عمیق در 22- درجه سانتی گراد مقدار ویتامین کاهش یافته است.

در مورد بسته بندی اتمسفر تغییر یافته عاملی که باعث کاهش مقدار ویتامین C شده است، حضور دی اکسید کربن در اتمسفر بسته بندی است که باعث ترشیدگی و اسیدیته شدن پلاسما و در نتیجه اختلال در عملکرد میتوکندری و به تبع آن آسیب‌های اکسیداتیو می‌شود. دلیل این امر این است که برای غلبه بر این تغییرات تولید آنزیم آسکوربیک اسید پراکسیداز تحریک می‌شود و مقدار ویتامین C کاهش می‌یابد (تودلا و همکاران، 2002).

در تحقیقی در ایران پایداری ویتامین A در شرایط مختلف نگه‌داری و بسته بندی روغن‌ها در ایران و در طی فرآیندهای پختن و سرخ کردن، مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق مقدارمشخصی ویتامین A به ازای هر گرم روغن اضافه شد و پس از بسته بندی روغن، نمونه‌های روغن جامد در حرارت‌های 25 و 45 درجه سانتی گراد و نمونه‌های روغن مایع نیز در همین خرارتها همراه با شرایط تاریکی و نور به مدت 6 ماه نگه‌داری شدند. در زمان‌های 0، 2، 4 و 6 ماه از نظر میزان پایداری ویتامین مورد بررسی قرار گرفت و همچنین در هر یک از نمونه‌ها فرآیندهای پختن (برنج) و سرخ کردن (سیب زمینی) برای بررسی اثرات فرآیندهای مذکور بر میزان پایداری ویتامین A انجام شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان پایداری ویتامین A در روغن جامد نگه‌داری شده درجه حرارت محیط در درجه حرارت محیط (25 درجه سانتی گراد) است که پس از 6 ماه معادل 95 درصد بود و کمترین میزان پایداری در روغن مایع نگه‌داری شده در نور و حرارت محیط مشاهده شد که پس از 6 ماه 50 درصد بود. همچنین فرآیندهای پختن و سرخ کردن به ترتیب منجر به منجر به کاهش 5 و 10 درصد ویتامین A شد و در روغن جامد نگه‌داری شده در درجه حرارت محیط پس از 6 ماه،‌ مقادیربه ترتیب 91 و 87 درصد بود. از آنجا که نور عامل اصلی در کاهش پایداری ویتامین A به‌حساب می‌آید، غنی سازی روغن‌های نباتی مایع و جامد با ویتامین A و با استفاده از بسته بندی مناسب برای رفع کمبود این ویتامین در رژیم غذایی افراد به‌عنوان یک روش عملی و موثر پیشنهاد شد (نیکوپور و فرهنگ، 1381).

[1].Rancidity

[2] Deff

[3] Fick model

[4] Thawing

[5] Drip loss

[6] Subfreezing

[7] MAP (modified atmosphere packaging)

[8] DF (deep freezing)