Fooda.ir صنایع غذایی فودآ
به طور كلي در عمليات تشعشع، محصولات غذايي را در معرض تابش اشعه قرار ميدهند و به ويژه تغييراتي خاص به واسطه تابش اشعه در محصول ايجاد ميشود كه بعضي از اين تغييرات مطلوب بوده و باعث افزايش قابليت نگهداري محصول ميگردد. مهمترين اشعههايي كه در صنعت غذا مورد استفاده قرار ميگيرند بر دو نوعند: اشعه گاما و اشعه بتا. آنچه كه مسلم است براي شناخت و تجزيه و تحليل نوع و ميزان تغييرات ايجاد شده ضروري است در درجه اول به ماهيت اين اشعهها توجه بيشتري شود.
اشعه بتا ـ يك اشعه الكتروني است. يعني از ذرات الكترون با انرژي جنبشي زيادي تركيب يافته است. براي توليد اين اشعه از شيوههاي پيشرفتهاي استفاده ميشود كه تحت عنوان شتاب دهنده الكتروني مشهورند. مبناي عملكرد اين سيستمها لامپ اشعه كاتدي ميباشد يعني از يك كاتد و آندي كه در درون محفظه شيشهاي قرارداده شدهاند تشكيل يافته. اين محفظه تحت خلاء و يا با فشار گازي بسيار كم قرار دارد. كاتد فلزي است كه ملتهب شده است. بنابراين در شرايط برانگيخته خود از خودش الكترون ساتع ميكند. الكترونهاي آزاد شده در درون فضاي تحت خلاء به سمت آند شتاب ميگيرند. ميزان انرژي جنبشي اين الكترونها كه در اصل تعيين كننده ميزان انرژي تشعشعي اشعه الكترون ميباشد، به ميزان اختلاف پتانسيل اعمال شده در مدار بستگي خواهد داشت و به همين علت بر مبناي واحدي به نام الكترون ولت ev سنجيده ميشود. هر الكترون ولت انرژي معادل ژول دارد و در واقع مقدار انرژي جنبشي هر الكترون است وقتي تحت تاثير اختلاف پتانسيل 1 ولتي شتاب بگيرد. مقدار اين انرژي جنبشي بسيار كوچك است به همين علت در محاسبه عمليات تشعشع از واحد ميليون الكترون ولت استفاده ميشود. باتوجه به احتمال راديواكتيو شدن ماده غذايي در عمليات تشعشع اولين محدوديتي كه در اين عمليات براي محصولات غذايي در نظر گرفته شده است مربوط به ميزان انرژي تشعشعي پرتو تابيده شده است. بر اين اساس حداكثر انرژي تشعشعي مجاز 5 ميليون الكترون ولت ev تعيين گرديده است. اشعه ديگري كه در صنعت غذا كاربرد وسيعتري دارد اشعه گاما است. اين اشعه ماهيتي از نوع انواع الكترومغناطيس دارد يعني از جنس نور ميباشد و از فوتونهاي پر انرژي تركيب يافته است. بنابراين باتوجه به مقدار طول موج بسيار كوچكي كه دارند قدرت نفوذ زيادي در محصولات غذايي خواهند داشت. اين اشعه بطور طبيعي در تجزيههاي مكرر مواد راديواكتيو توليد ميشود ولي در صنعت معمولاً از تركيبات راديواكتيو مصنوعي كمك ميگيرند. اين تركيبات ايزوتوپهايي از عناصر طبيعي هستند كه تحت تأثير بمباران نوتروني به صورت برانگيخته و ناپايدار در آمدهاند. بنابراين قادرند تجزيه شده و به حالت پايدار خود نزديك شوند. ميزان تجزيه شدن يا تعداد دفعات تجزيه شدن در واحد زمان از نقطه نظر ميزان فعاليت راديواكتيو اين تركيبات مصنوعي حائز اهميت است به عبارت ديگر هرگونه ناپايدار شدن در عناصر موجب قابليت تجزيه شدن ميگردد. ولي هميشه به مفهوم راديواكتيو شدن نيست بلكه اگر قدرت تجزيه شدن در واحد زمان بسيار زياد باشد عنصر به عنوان عنصر رايواكتيو محسوب ميشود. به همين علت عناصري كه تحت تأثير بمباران نوتروني برانگيخته ميشوند و قدرت راديواكتيو پيدا ميكنند به نام راديو ايزوتوپ ميباشند. اين راديو ايزوتوپها قادرند در تجزيههاي مكرر خود توليد اشعه گاما با ميزان انرژي تشعشعي مشخصي را بنمايند. يكي از بيشترين انواع راديوايزوتوپها كه در صنعت غذا كاربرد وسيعي دارد، راديوايزوتوپ كبالت با عدد جرمي 60 ميباشد.
در اين لامپ فشار را كم و ولتاژ را بالا ميبريم و ميبينيم كه جرياني از طرف ـ كاتد به طرف آند + ميرود. وقتي اين اتفاق بيافتد يعني اشعه ما است چون منفي است .
Co (كبالت) 60 كه بدين ترتيب توليد ميگردد قادر است انرژي تشعشعي 2/1 تا 3/1 ميليون الكترون ولت از نوع اشعه ساتع كند. اين عنصر را در شرايط مورد لزوم از محفظه و محل نگهداري آن خارج ميكنند. در مواردي كه از آن استفاده نميشود جهت مهار نمودن اشعه ساتع شده خود به خودي در درون محفظهاي از سرب و در زير عمقي از آب نگهداري ميكنيم. بدين ترتيب اشعه گاما به محيط نفوذ نكرده و خطري را ايجاد نميكند. در صورت نياز منبع را از محل خود خارج كرده، بستههاي غذايي را بر روي نوار نقاله گرداني چيده و در معرض اشعه ساتع شده از كبالت قرار ميدهند. پايان اين عمليات را با توجه به ميزان دوز تشعشعي جذب شده تعيين ميكنند. بدين ترتيب كه با توجه به هر هدف از عمليات تشعشع حداكثر دوز تشعشعي مورد نياز به صورت استاندارد تعيين شده است و پس از آنكه مقدار اين دوز عمليات تامين شود عمليات به پايان خواهد رسيد. دوز تشعشعي جذب شده عبارتست از مقدار انرژي جذب شده را به ازاي واحد جرم ماده غذايي كه طبيعتاً بر مبناي ژول بر كيلوگرم قابل بيان است ولي واحدي كه به صورت بينالمللي براي سنجش اين فاكتور مورد استفاده قرار ميگيرد گري Gray و با علامت اختصاصي Gy خوانده ميشود هر گري معادل يك ژول بر كيلوگرم است و در عمليات كاربرد بيشتر واحد KGyميباشد. واحد قديميتري كه براي سنجش اين فاكتور مورد استفاده قرار ميگيرد RAD خوانده ميشود كه هر RAD معادل يك صدم ( 01/0 ) Gy است. براي تعيين و ارزيابي دوز تشعشعي جذب شده از شيوه دوزيمتري استفاده ميشود. در اين شيوه نوارهايي از جنس مواد پليمري در قسمتهاي مختلف بسته قرارداده ميشود. اين مواد پليمري تحت تأثير تابش اشعه تجزيه شده از خود تركيبات غيراشباعي آزاد ميكند كه اين تركيبات غيراشباع جاذب اشعه ماوراء بنفش هستند. بنابراين با قراردادن بستههايي به عنوان شاهد و قراردادن اين شناساگرها در قسمتهاي مختلف بسته ميتوان مقدار دوز تشعشعي جذب شده را در قسمت مختلف بسته تعيين نمود و طبيعتاً ميانگين آن را به عنوان معيار سنجش عمليات محاسبه نمود. با توجه به اين توضيح مقدار اشعه UV جذب شده معياري از ميزان تركيبات غيراشباع توليد شده كه در اسپكتروفتومتري UV در طول موج مشخصي قابل بررسي است. از سوي ديگر ميزان تركيبات غيراشباع مشخص كننده مقدار اشعه جذب شده در بخشهاي مختلف بسته توسط شناساگردها خواهد بود.
اين تغييرات را از سه ديدگاه مورد مطالعه قرار ميدهيم:
1ـ احتما راديواكتيو شدن محصولات غذايي
2ـ تغييراتي بر روي سلولهاي ميكروبي بوجود ميآيد.
3ـ تغييراتي كه بر تركيبات مغذي محصول روي ميدهد.
احتمال راديو اكتيو شدن محصول غذايي: به طور كلي علت اصلي تغييرات بروز كرده از عمليات پرتوهاي به اين نكته مربوط ميشود كه اشعه گاما و بتا هر دو جزو اشعههاي يونساز محسوب ميشوند. به اين مفهوم كه هنگامي كه اين اشعهها با اتمها و مولكولهاي ماده غذايي برخورد ميكنند، تغييراتي را در حد ترازهاي الكتروني در اين اتمها و مولكولها ايجاد مينمايد كه منجر به از دست دادن و يا جذب الكترون ميشود كه بدين ترتيب يونهاي مثبت يا منفي توليد ميگردد. همچنين اين اشعهها قادرند بعضي از اتصالات شيميايي را شكسته و بدين ترتيب راديكالهاي آزاد را بوجود آورند. بنابراين مجموعه تغييراتي كه بواسطه چنين عمليات تشعشعي روي ميدهد همراه با آزاد شدن يونهاي مثبت يا منفي و راديكالهاي آزاد خواهد بود كه اين مجموعه تغييرات را به نام راديوليز ميخوانند. حال اگر ميزان انرژي تشعشعي اشعههاي تابانده شده بر محصول غذايي از حد مجاز تجاوز كند، تغييرات حاصل از آن به جاي ترازهاي الكتروني مستقيماً بر هسته اتمها و مولكولهاي غذايي ايجاد خواهد شد و هرگونه تغيير در هسته اتمها احتمال راديواكتيو شدن آنها را مطرح ميكند. بر همين اساس طبق مصوبهاي كه توسط اتحاديه مشترك FAO و WHO و آژانس بينالمللي انرژي اتمي اعلام گرديده حداكثر دوز تشعشعي جذب شده مجاز در محصولات غذايي به منظور تامين هر هدف مورد نياز معادل 10 كيلوگري (HGy) تعيين شده است. به عبارت ديگر اهدافي كه در جهت نگهداري محصول نياز به دوز تشعشعي بيش از اين حد مجاز داشته باشند در اصل غير مجاز شناخته شده و در صنعت غذا كاربرد نخواهد داشت.تغييرات ناشي از تشعشع:
واكنشهاي راديوليز بخصوص بر روي متونهاي آب موجود در بافتهاي غذايي تأثير گذاشته و يكسري واكنشهاي زنجيري و پي در پي را ايجاد ميكند كه اين واكنشها منجر به توليد پروكسيد هيدروژن و راديكال هيدروپراكسيد ميگردد. هر دو عامل اخير بسيار اكسيدكننده بوده و بويژه بر روي ميكروارگانيزمها تأثير كشندهگي قوي باقي ميگذارد.
اثر تشعشع بر روي سلولهاي ميكروبي:
به طور كلي اثر تشعشع را از دو ديدگاه مورد بررسي قرار ميدهيم:
1ـ اثر مستقيم.
2ـ اثر غيرمستقيم.
در اثر مستقيم پرتوهاي تابيده شده بر هسته سلول ميكروبي يعتي اسيدهاي نوكلئونيك مورد توجه قرار ميگيرند. زيرا پرتو باعث تجزيه DNA و RNA سلول ميگردد. در اثر غير مستقيم، تأثير تركيبات ناشي از عمليات تشعشع و واكنشهاي راديوليز بر سلولهاي ميكروبي مطرح ميشود. به ويژه دو فاكتور پراكسيد هيدروژن و راديكال هيدروپراكسيد. آنچه از نظر فرآيند تشعشعي در مسير از بين بردن ميكروبها در صنعت غذا اهميت دارد، ميزان مقاومت ميكروارگانيزمها در مقابل تشعشع است. زيرا از نظر حداكثر اشعه جذب شده، طبق قوانين محدوديتهايي ذكر ميشود. حال اگر ميزان مقاومت ميكروارگانيزمهاي مختلف و عوامل موثر بر آنها مورد بررسي قرار گيرد ميتوان شرايط مناسب براي از بين بردن هر نوع ميكرو ارگانيزم آلوده كننده محصول غذايي تامين گردد.
مهمترين عوامل مؤثر بر مقاومت ميكروارگانيزمها عبارتند از:
1ـ گونه ميكروب:
ميكروبهاي گرم مثبت نسبت به ميكروبهاي گرم منفي مقاومت بيشتري دارند. به عنوان مثال مقدار Dvalue، اشريشياكلي كلي معادل 2/0 تا 5/0 كيلو گري تعيين شده در حاليكه Dvalue استرپتوكوكوس فگاليس معادل 8/2 كيلو گري ميباشد. همچنين ميكروبهاي اسپورزا نسبت به ميكروبهاي فاقد اسپور مقاومت بيشتري دارند. مثلاً گونههاي سودوموناس معادل 03/0 تا 06/0 كيلو گري و كلستريديوم معادل 4/3 تا 4 كيلو گري تعيين شده. بنابراين باتوجه به اين روند مقاومت ميكروارگانيزمها در مقابل تشعشع معادل مقاومت حرارتي آن سنجيده ميشود. درحاليكه يك مورد استثناء در اين مورد وجود دارد و آن مربوط به گونه ميكروب راديودرانس ميباشد. اين ميكروارگانيزم گرم مثبت بوده بنابراين كاتالاز مثبت است و قادر است عامل اكسيدكننده پراكسيدهيدروژن را تجزيه كند. پس تا حدي ميتواند اثر تخريبي عمليات راديوليز را كاهش دهد. از سوي ديگر نشان داده شده است اين ميكروب قادر است DNA تخريب شده خود را ترميم كند و مقاومترين ميكروارگانيزم در مقابل تشعشع شناخته شده است. بطوري كه مقدار Dvalue آن معادل 40 كيلو گري تعيين شده است.
2ـ شرايط محيطي:
شرايط محيطي به اجزاي سازنده محيط غذايي مربوط ميشود كه مورد تشعشع قرار داده شده است. آنچه مسلم است حضور پروتئينها ميتواند مقاومت ميكروارگانيزمها را در مقابل تشعشع افزايش دهد. بطوري كه در محيطهاي پروتئيني نظير گوشت Dvalue ميكروبها تا دو برابر افزايش مييابد. همچنين حضور عوامل احياءكنندهاي نظير اسيدآمينه سيستهاي و اسيدآسكوربيك يا ويتامين c مقاومت ميكروبها را افزايش ميدهد. چرا كه اين عوامل آماده اكسيدشدن هستند. پس عوامل اكسيدكننده حاصل از واكنشهاي راديوليز به جاي آنكه بر سلولهاي ميكروبي اثر تخريبي باقي گذارند موجب اكسيدشدن اين عوامل ميشوند. همچنين تغييرات PH همگام با فرآيند تشعشع ميتوانند بر مقاومت ميكروارگانيزمها موثر باشد. به عبارت ديگر ميكروبهاي اسپورزا در PH بالاتر از 5/4 مقاومت بيشتري نسبت به يك دوز تشعشعي معين نشان ميدهند.
3ـ اكسيژن:
از آنجايي كه اكسيژن در واكنشهاي راديوليز شركت داشته و موجب پيشرفت اين واكنشها ميشود ميتوان پيشبيني نمود كه حضور O2 مقاومت ميكروبها را چه هوازي و چه بيهوازي كاهش ميدهد. به عبارت ديگر حضور O2 تأثير تشعشع را تقويت ميكند. به همين دليل در مواردي كه هدف كاهش تأثير فرآيند تشعشع باشد بخصوص بر تركيبات غذايي ميتوان استفاده از بستهبنديهاي تحت خلاء را توصيه نمود.
4ـ حالت فيزيكي محصول غذايي:
خارج نمودن آب بصورت انجماد محصول يا خشك كردن آن موجب كاهش تاثير فرآيند تشعشع ميگردد. بويژه عمليات انجماد باعث ميشود قابليت تحرك راديكالهاي آزاد كاهش يافته پس اثر تخريبي تشعشع كمتر ميشود. بهمين دليل در بعضي موارد از شيوه انجماد گوشت براي كاهش تأثير تشعشع بر تركيبات سازنده گوشت استفاده ميشود. اما در ارتباط با ميكروبها، انجماد باعث مقاومت بيشتر آنها در مقابل تشعشع ميگردد و حتي در مورد ميكروارگانيزمهاي حساسي مانند E.coli موجب ميشود كه مقدار Dvalue آن از 2/0 كيلو گري به 1 كيلو گري افزايش يابد
1ـ كربوهيدراتها:
بطور كلي تشعشع باعث تجزيه كربوهيدراتها و تبديل آنها به تركيبات سبكتر ميشود. نظير منوساكاريدهاي شش كربنه كه به تركيبات چهار تا 5 كربنه تبديل ميشوند. آنچه اهميت زيادي در صنعت غذا دارد يعني تجزيه پلي ساكاريدها، سلولز، واكتين (پكتين) به اجزاي سازنده آنها است. نشاسته موجود در سيبزميني و غلات تجزيه شده و توليد گلوكز ميكنند. در نتيجه سيبزميني پر تو داده شده طعم شيريني پيدا ميكند و نسبت به واكنشهاي قهوهاي شدن حساستر ميگردد. اين موضوع در مورد غلاتي كه پرتو داده شدهاند صادق است. در مورد ميوهجات و سبزيجات تجزيه پكتين و سلولز باعث نرم شدن بافت آنها ميشود. در عين حال اين عوارض نامطلوب تشعشع تنها در شرايطي روي ميدهد كه ميزان دوز تشعشعي جذب شده در محصول از حد مجاز تعيين شده براي هر هدف تجاوز كند. يعني اگر سيبزميني براي جلوگيري از جوانهزدن آن پرتو داده شود، حد مجاز دوز تشعشعي باتوجه به اينكه امكان تجزيه شدن نشاسته وجود دارد تعيين ميگردد و اگر ميوهجات و سبزيجات به منظور به حداقل رسانيدن تغييرات مختلف پرتو داده ميشوند، حد مجاز تعيين شده باتوجه به احتمال تجزيه شدن پكتين و سلولز تعيين ميگردد. تحقيقات انجام شده نشان داده اگر دوز تشعشعي جذب شده از يك كيلو گري تجاوز كند اين تغييرات نامطلوب به حداقل خواهد رسيد. لازم به ذكر است كه تغيير پكتين و تجزيه آن در بعضي موارد مطلوب است بويژه در مورد افزايش بهرهبري استخراج آب ميوهجات و بهبود كيفيت آنها. به همين علت حد مجاز دوز تشعشع براي اين اهداف بيشتر از يك كيلو گري تعيين ميگردد.
2ـ چربيها:چربيها نسبت به عوامل اكسيدكننده بسيار حساسند. بنابراين در نتيجه فرآيند تشعشع بيشتر از ساير تركيبات تحت تأثير قرار ميگيرند. دو عامل نور و اكسيژن اين تأثير نامطلوب را تشديد ميكند. به همين علت معمولاً به نوع بستهبندي محصولات چربيداري كه تحت فرآيند تشعشع قرارداده ميشوند، توجه ويژهاي ميشود و معمولاً براي گوشت قرمز، ماهي و مرغ از بستهبندي تحت خلاء چند لايه و مجهز به آلومينيم استفاده ميگردد.
3ـ پروتئينها: پروتئينها تحت فرآيند تشعشع تجزيه ميشوند. بخصوص اسيدهاي آمينه انتهايي، اسيدهاي آمينه گوگرددار و زنجيره جانبي پروتئينها بيشتر تحت تأثير قرار ميگيرند. به همين دليل در صورتي كه دوز تشعشعي جذب شده از حدود 6 كيلو گري در محصولات گوشتي تجاوز كند ميتواند طعم نامطلوبي را به واسطه آزاد كردن تركيبات گوگردي و همينطور تركيبات كربونيلي در محصولات ايجاد نمايد. معمولاً جهت كاهش تأثيرات نامطلوب فرآيند تشعشع از انجماد بافتهاي گوشتي و بستهبندي تحت خلاء استفاده ميشود.
4ـ ويتامينها: از ميان ويتامينهاي محلول در آب ويتامين c و ويتامين B1 حساسترين ويتامينها نسبت به تشعشع ميباشند. بخصوص ويتامين c در محصولاتي نظير سيبزمين (براي جلوگيري از جوانهزدن) همينطور توت فرنگي (براي افزايش shelflife) و آب ميوهجات نظير آب پرتقال از نظر افت ويتامين c بسيار در معرض خطر هستند. و حتي در شرايط بسيار مطلوب نيز افت نسبي ويتامين c حاصلميشود.
ويتامين B1 يا تيامين در فرآوردههاي گوشتي مطرح است. چون اتصالات دوگانه دارد، پس مستعد براي اكسيد شدن ميباشد و به ميزان قابل توجهي (تا حدود 60%) در نتيجه تشعشع افت ميكند. شيوه انجماد و بستهبندي تحت خلاء جهت كاهش افت آن توصيه ميشود. از ميان ويتامينهاي محلول در چربي ويتامين A و E بسيار تحت تأثير قرار ميگيرند كه مشابه توضيحات گذشته شيوههايي جهت كاهش تخريبي تشعشع بعمل ميآيد.
تأثير تشعشع بر آنزيمها: فرآيند تشعشع بر روي آنزيمهاي مخرب غذايي به ويژه آنزيمهاي اكسيدكننده مثل پرواكسيداز و كاتالاز تأثير چنداني ندارد. يعني مقاومت آنزيمها در مقابل تشعشع بسيار زياد بوده و حداقل Dvalue آن 50 كيلو گري ارزيابي شده. بنابراين شيوه تشعشع در جهت افزايش قابليت محصول روي آنزيمها تأثيري ندارد. به همين علت توصيه ميشود محصول غذايي پيش از پرتودهي در حد بلانچينگ حرارت داده شود تا آنزيمها غيرفعال شده و سپس در دماي بالاتر يعني دماي مربوط به بلانچينگ پرتو داده شوند. در اين دماي بالاتر فرآيند تشعشع تأثير بيشتري خواهد داشت. در عين حال عكس اين شيوه توصيه نميشود چرا كه اگر ابتدا تشعشع اعمال گردد فرصت كافي براي فعاليت آنزيمهاي مقاوم وجود داشته و اثرات تخريبي آنها توسط حرارت دهي بعدي جبران نخواهد شد.
مقادير دوز تشعشعي مورد نياز براي اهداف گوناگون در صنعت غذا
گروه الف) كمتر از يك KGy:
1ـ جلوگيري از جوانهزدن: سيبزميني ـ پياز و سير. در اين موارد 1/0 تا 2/0 KGy براي ما مفيد است.
2ـ مبارزه با حشرات با انگلها: انبار كردن حبوبات و غلات و خشكبار مورد استفاده قرار ميگيرد. دوز مجاز آن 15/0 تا 5/0 كيلو گري است.
3ـ به تأخير انداختن تغييرات در ميوهجات و سبزيجات جهت بهبود و نگهداري در سردخانه 5/0 تا 1 كيلو گري.
ب) موارد دوز تشعشعي كه بالاتر از 1 كيلو گري تا 10 KGy باشد:
1ـ بهبود قابليت نگهداري محصولات فاسدشدني مثل ماهي و توت فرنگي (1 تا 3 KGy)
2ـ از بين بردن ميكروارگانيزمهاي مولد فساد مانند سالمونلا و شيگلا در فرآوردههاي گوشتي تازه و منجمد (3 تا 10 KGy).
3ـ بهبود راندمان استخراج در مورد آب ميوهجات (2 تا 7 كيلو گري دوز مجاز است) لازم به توضيح است كه اهداف ديگر بويژه استريليزاسيون محصول نياز به دوزهاي تشعشعي بسيار بالاتر داشته تا حدي كه از حد مجاز تجاوز ميكند. چون گفته شد Dvalue كلستريديوم در حدود 4 كيلو گري است، بنابراين اگر فرآيند D 12 به عنوان فرآيند استريليزاسيون مبنا در نظر گرفته شود، نياز به دوز تشعشعي در حدود 48 كيلو گري خواهد داشت كه بسيار بالاتر از حد مجاز است پس فرآيند تشعشع براي استريليزاسيون و از بين بردن آنزيمها هيچگاه مورد استفاده قرار نميگيرد.
تهیه و تنظیم : مهندس محسن طاهرسلطانی
Review Overview
بازدیدها: 3
