دانلود مقاله صنایع غذایی

مقدمه: کمبود مواد غذایی از مواردی است که دغدغه فکری تمامی دست اندرکاران مربوط به امر غذا در دنیا را به خود اختصاص می دهدد.

یکی از راههای مبارزه با کمبود مواد غذایی استفاده صحیح و بهینه از آن است تا بتواند حداکثر بهره وری را داشته باشد .

یعنی فر آوری غذا به شکلی صورت گیرد که علاوه بر افزایش ماندگاری ‍،حداکثر مواد مغذی موجود در مواد غذایی اولیه حفظ گردد.

این امر مهم بدون احاطه علمی کافی و روشن به تغییرات شیمیایی مختافی که ممکن است به هر دلیل در غذاهای مختلف رخ دهد ممکن نیست واکنش قهوه ای شدن که به اسامی مختلف در مواد غذایی رخ می دهد .

یک سری واکگنش های پیچیده و مهمی است که یک شیمیست مواد غذایی باید به آن عنایت داشته باشد.

این واکنش ها در بعضی مواقع و در برخی مواد غذایی تا حدودی مشخص قابل قبول است .

لکن به دلایل مختلف ضروری است که در صنایع غذایی به شکل جدی کنترل گردد.

که در واقع هدف این بررسی : جمع آوری مطالب پراکنده ای است که در مورد این واکنش ها و نحوه کنترل این واکنش ها در مقالات و کتب متفاوت بیان شده است.

فعل و انفعالات قهوه ای شدن:[1] واکنش قهوه ای شدن در مواد غذایی یا به واسطه واکنش اکسید اسیونی یا غیر اکسید اسیونی است .

واکنش قهوه ای شدن اکسید اسیونی را قهوه ای شدن ی [2]و واکنش قهوه ای شدن غیر اکسید اسیونی را غیر ی[3] می گویند .

واکنش های قهوه ای شدن در مواد غذایی واکنش های پیچیده ای است که منجر به ایجاد رنگ زرد تا قهوه ای و یا سیاه می نماید و از جهت اینکه تغییراتی در ظاهر ماده علاوه بر رنگ بر روی عطر طعم و ارزش غذایی ایجاد می کند حائز اهمیت می باشد .

با توجه به آداب و سنن غذایی میزان این واکنش ها می تواند در مصرف کننده ایجاد مقبولیت بیشتر و یا کمتر بنماید.

مثلا فعل و انفعالات تغییر رنگ ظاهری در قهوه ، شربت افرا[4] )شربت شیره درخت افرا که پس از تبخیر سرانجام به شربت غلیظ یا شکر تبدیل می شود، این شربت 5/62 درصد ساکارز و 5/1 درصد قند انورت دارد) آبجو ‍، برشته شدن نان و کیک ،‌آجیل بو داده ،‌چیپس سیب زمینی ، کارامل ، آب نبات ،‌سیاه چای ، رسیدن خرما و واکنش های ایجاد بو ،‌رنگ و طعم در کاکائو و شکلات و از این قبیل تا حدودی مطلوب و موجب مرغوبیت است.

در بسیاری موارد نیز به خاطر بد طعم شدن و ایجاد ظاهری بد امری نامطلوب است مثلا در میوه ها و سبزیها غذای منجمد و خشک شده ،‌آب پرتقال ،‌شیر خشک ، پودر تخم مرغ و ازاین قبیل لازم به ذکر است واکنش قهوه ای شدن ی در آب میوه ها یک مشکل عمده است به غیر از آب سیب که در آن قهوه ای شدن در حد خفیف از لحاظ تجاری مورد قبول است ،‌این واکنش تا حدودی کم در کشمش ، آلو خشک ، خرما ، انجیر ،‌رنگ طبیعی ایجاد می نماید .

بنابر این دانستن مکانیسم واکنش های قهوه ای شدن و راه های کنترل و جلوگیری از آن در مواد غذایی اهمیت داشته و از طرفی قهوه ای شدن در خیلی موارد با کاهش ارزش غذایی همراه است و لازم است این واکنش ها به خوبی شناخته شود.

بر ادلی چهار نوع از واکنش قهوه ای شدن را نشان داده که در جدول زیر به ان می پردازیم: جدول 1- انواع واکنش قهوه ای شدن واکنش های قهوه ای شدن ی یا اکسید اتیو غیر از فرآیندهای تولید چای و قهوه که انجام این واکنش مطلوب است اساسا این واکنش در گیاهان نامطلوبی است واکنش ی بین اکسیژن و سوبسترای فنولیک (ترکیبات پلی فنلی که در میوه و سبزی وجود دارد) بوده و به وسیله پلی فنل اکسید از (P.P.O) کاتالیز می شود.

برای اثر این به عنوان کاتالیست وجود مس و اکسیژن لازم است .

زمانی این عمل شروع می گردد که عملیات برش یا ضربه و یا فساد در سبزی و میوه صورت پذیرفته باشد تا و سوبسترا به صورت راحتتر با هم تماس یابند روی فنلاز کار زیادی شده ولی هنوز مشخص شده است که در سلول سالم و آسیب دیده چگونه است.

کاتنیک: آنتو سیایندین و فلاونول ها می باشد .

باید توجه شود که یک فنلاز روی سوسبستاهای مختلف یکسان عمل نمی کند .

جدول زیر اثر فنلاز به دست آمده از هلو را روی ترکیبیات مختلف فنلی نشان می دهد.

در عمل بلا نچینگ (99-88 و5-15 دقیقه) و پاستوریزاسیونHTST (90-80وs) غیر فعال می گردد.

معایب این روش: در بعضی مواقع حرارت دادن نامطلوب است چون بافق میوه و سبزی را تغییر داده و بد طعمی گسترش می یابد زمان فر آیند دچار مشکل می شود پوست کندن محصولاتی مثل سیب زمینی ،سیب ، گلابی ، هلو دچار مشکل می شود.

نمودار رابطه حرارت و زمان بر فعالیت منلاز در پوره گلابی سوبستراهای پلی فنلی اکسیداز:ترکیبات پلی فنلی موجود در گیاه و اساسا خلاونوئیدها از جمله چگونگی تبدیل سوبستراها: - استفاده از so2 و سولفیتها: اثر باز دارنمگی این ترکیبیات به دو طریق بیان می گردد: یکی اینکه محدود می شود و دیگر اینکه کفنونها در اثر تبدیل به فنل ها کاهش می یابد.

مزایای این روش: 1-دارای خاصیت ضدعفونی کنندگی 2- حفظ ویتامینc حفظ رنگ اصلی محصول معایب این روش : طعم و بوی نا مناسب سفید کردن محصول در برخی موارد فساد تدریجی کنسروها حذف یتامین کنترل مقدار افزوده شده زیرا ممکن است با آلدئیدها و کتونها واکنش داده و برای بازدارنگی از اثر فنلاز در دسترس نباشد.

با وجود این مخمرات به علت ارزانی و اثر قوی این مواد در صنایع غذایی استفاده فراوانی دارند.

نمودار اثر مقادیر so2 و فعالیت فنلاز 3- حذف اکسیژن برای حذف اکسیژن از روشهای مختلفی استفاده می گردد مثل: ایجاد خلا در هنگام بسته بندی عوفله کردن در آب قبل از پختن استفاده از اسید اسکوربیکبرای مشغول کردن o2 سطحی معایب این روش: ایجاد حالت بی محوازی دربافت میوه ها و سبزی ها ایجاد قبالولیت غیر طبیعی تجزیه بافت ها استفاده از کلرید سدیم یون کلراصولا فعالیت را از بین می برد .

غلظت 2/0 درصد کلرید سدیم جهت جلوگیری از قهو.ه ای شدن سیب به کار می رود.

معایب این روش: 1-برای حذف کامل عمل غلظت بالای نمک لازم است اما به دلایل شور شدن محصول استفاده از غلظت بالای نمک غیر ممکن است نمودار اثر غلظتهای کلرید سدیم و فعالیت فنلاز قیله کردن سوبسترای فنلاز: اگر در فرمول به جای oh گروه __CH3 جانشین گدد.

فنلاز نمی تواند بر آنها اثر نماید.

مزایای این روش: تغییراتی در رنگ ‍، بو ، طعم ، بافت ایجاد نمی گردد.

استفاده از اسیدها و پایین آوردن PH تا کمتر از 7/2 –5/2 : از ترکیبات زیر برای این منظور استفاده می شود: اسید فسفریک، مالیک ، سیتریک ، آب لیمو(اسید سیتریک، اسید اسکوربیک) آب آناناس(حاوی ترکیبات گوگردی و اسید سیتریک) مکانیسم عمل اسید: کاهش PH – مشغول کردن CH -اسید اسکوربیک دهیدرو اسید اسکوربیک+ارتودی فنل اسیداسکوربیک ارتو کیفون + ارتودی فنل مزایای این روش: طعم محسوسی ایجاد نمی کند اثر خورندگی بر فلزات ندارد دارای ارزش ویتامینی است.

معایب این روش: اگر در مقدار کم تر از حد کفایت به کار رود بعد از مدتی اکسید شده و واکنش قهوه ای شدن فقط برای مدت کمی به تاخیر می افتد مگر اینکه اسید اسکوربیک در مقدار زیاد به کار رود استفاده از اسید بوریک و بوراتها تترا بورات سدیم دارای اثر سیندژیستی برای جلوگیری از قهوه ای شدن است نکته مهم: طی گزارشهای مشخص شده که مؤثر ترین روش کنترل قهوه ای شدن که با حفظ تمامی خواص ارگانوپیتیکمی و نداشتن اثر مواد افزوده شده همراه است استفاده از 5/0 درصد تترابورات 5/0 درصد اسید اسکوربیک 100PPM CO2 است.

مکانیسم اثر این مواد ایجاد کمپلکس با ارتو دی هیدروکسی و تولید سوبسترای جدید است.

که در این صورت دیگر نمی تواند مورد حمله فنلاز واقع شود.

واکنش های قهوه ای شدن غیر ی این واکنش ها در فر ایند حرارتی مواد غذایی و در هنگام ذخیره سازی و انبار مانی (که از ناشی نمی شود) و در خیلی از غذاها جهت طعم و رنگ .و بوی خوب کنترل نگردد وبیش از حد اعمال گردد، ارزش غذایی مواد بیش از حد کم می شود.در نتیجه مجبوریم جلوی پیشرفت آنرا بگیریم چون در آن صورت کیفیت غذا عوض شده و غیر قابل برای مصرف کننده می گردد.

این واکنشها در بعضی موارد مثل کارامل ، چیپس، نان ، کیک ، آجیل ، سوپ و از این قبیل موارد مطلوب است در صورتی که در آب میوه ها کمپوت گلابی ، پودر شیر خشک ،‌پودر سفیده تخم مرغ و از این قبیل موارد غیر قابل قبول می باشد .

واکنشهای قهوه ای شدن غیر ی به 3 مورد واکنش تقسیم می شود(I) کاراملیزاسیون(II) واکنش میلارد(III) واکنش اکسیداسیون اسید اسکوربیک.

MILARD یکی از مهمترین واکنشهایی که در جریان فر ایندها یا نگهداری ماد غذایی صورت می گیرد واکنش قهوه ای غیر ی است که به دلیل تبیین آن توسط میلارد شیمیدان فرانسوی در سال 1912 تحت عنوان واکنش میلارد نیز از آن یاد می شود .

این واکنش میان گروههای آمین آزاد پروتئین و گروه هیدروکسیل گلوکزیدی قندهای احیا کننده یا ترکیبات کربونیلی مثل آلدهیدها و کتون ها که در اثر اکسیداسیون چربیها به وجود می آیند انجام می گیرد و در نهایت به ایجاد ترکیبات رنگی و برخی مواد طعم زا در ماده غذایی منتهی می شود .

این واکنش در مورد بعضی از مواد غذایی مطلوب است مثل برشته شدن نان که ایجاد رنگ خاص پوسته نان و بعضی از مواد طعم زا در آن را به همراه دارد.

اما در بعضی موارد نامطلوب است مثل به وجود آمدن رنگ قهوه ای در شیرهای تغلیظ یا خشک شده و پودر سفیدخه تخم مرغ .

باید توجه شود که علاوه بر ایجاد ظاهر نامطلوب در ماده غذایی این واکنش می تواند سبب کاهش ارزش تغذیه ای پروتئین نیز بشود.

در این میان لیزین به دلیل گروه آمین آزاد خاص خود به سهولت تحت این واکنشی قرار می گیرد و از این طریق نابود می شود.

آرژنین ، ممیسترین ، تریپتو فان بهتر از همه در این واکنش شرکت می کند زیرا پیوند پیتیمای آنها راحت تر با حرارت کمتر می شکند.

در اثر میلارد تولید مواد سمی وعوامل ایجاد کننده جهش در سیستم بیولوژیک در جریان انجام واکنش محتمل است مراحل انجام واکنش میلارد اگر قند شرکت کننده در واکنش یک آلدوز باشد واکنش به صورت زیر است: اگر قند شرکت کننده یک کتوز باشد ترکیبات تولید شده از این دو واکنش پس از طی یک سری واکنش به تعدادی ترکیبات دارای یک یا چند عامل کربونیلی تبدیل می گردد .

این ترکیبات در تشکیل مواد دیگری از جمله هیدروکسی قیلا فورافورال که شاخص مهمی برای میلارد است نقش دارند.

رنگ قهوه ای تا سیاه در واکنش میلارد ناشی از تشکیل فلانوئیدها است .

برای تشکیل این مواد رنگی دو مکانیزم پیشنهاد شده : 1-تجمع و پلیمر شدن ترکیبات چد کربونیلی غیر اشباع تولید شده در جریان میلارد پلیمر شدن ترکیبات فورانی تشکیل شده طی این واکنش اهمیت کنترل واکنش های قهوه ای شدن: کنترل واکنش قهوه ای شدن میلارد به سه دلیل حائز اهمیت است: اول :این واکنش در خیلی از غذاها انجام می شود و ممکن است مطلوب و یا غیر مطلوب باشد زیرا رنگ سیاه رنگی قوی و طعم توسعه یافته ای دارد.

دوم: جلوگیری از قهوه ای شدن در این جهت که مانع اثر ضد تغذیه ای خصوصا کاهش اسیدهای آمینه ضروری مثل لیزین می شود، حائز اهمیت است.

این کاهش در غذاهایی که محدود به لیزین هستند مانند غلات ، حالت وخیمی دارد مثلا وقتی سویا آرد می شود لیزین آن کاهش می یابد و یا ایزوله می شود و یا در اثر حررت با –D گلوکز واکنش نشان داده ومقدارش کاهش می یابد و یا در هنگام پختن نان و یا پختن دانه لوبیای آن نیز اتفاق می افتد.

سوم: در گزارشها آمده است که بعضی از محصولات .واکنش میلارد جهش زا است .

پوری و کاور کرز ثابت کرده اند موتاسیون در بعضی محصولات واکنش –D گلوکز یا D فروکتوز با L گلوتامیک اسید .

شرایط انجام و باز دارندگی واکنش قهوه ای شدن غیر ی PH و محیط بافر: این واکنش هم در محیط اسیدی و هم در محیط بازی رخ می دهد.

PH قلیلیی (11-8/7 ) برای انجام این واکنش بهتر است و در PH های 6 و کم تر سرعت این واکنش کم می شود زیرا در PH پایین گروه آمین پروتون شده و از تشکییل کربونیل جلوگیری می شود.

در طی واکنش چون گروه های آمین وارد واکنش شده و از بین می روند PH کالهش یافته و به این ترتیب پیشرفت فر آیند نوعی اثر جلوگیری کننده دارد.

وجود بافرها این واکنش را تسریع می کنند زیرا از تغییرات PH در حین فر آیند جلوگیری می شود برخی بافرهایی که به کار می روند عبارتند از : سیتلاتها- فسفات سدیم- استاتها نتیجه: راه های جلوگیری از واکنش: کاهش PH به زیر 6 راه حل های ترقیب انجام واکنش: پختن افزودن جوش شیرین جهت افزایش PH و ایجاد محیط قلیایی کاربرد بافرها 2-حرارت افزایش درجه حرارت به شکل مشخصی سبب تسریع واکنش میلارد می شود.

اثر درجه حرارت منحصر به افزایش سرعت واکنش نیست .

بلکه بر نوع واکنشهای انجام شده تاثیر می گذارد و مثلا سبب ایجاد شدت رنگ بیشتر می گردد.

در واقع افزایش میزان قهوه ای شدن را 2-3 برابر می کند نتیجه: در فر آیندهایی که انجام این واکنش نامطلوب است تا حد ممکن باید حرارت پایین نگه داشته شود در فرایندهایی که انجام این واکنش مطلوب است حرارت حتی تا بالا می رود.

رطوبت کنترل رطوبت و اندازه گیری مستمر آب در مواد غذایی و رطوبت نسبی محیط ضروری است .

یعنی لازم است رزطوبت نه زیادونه کم باشد .

طبث بررسی های انجام شده روی سیستام D گزیلوز وگلیسین حداکثر سرعت در میزان متوسطی از آب اتفاق می افتد و وقتی واکنشی نامطلوب باشد با کاهش رطوبت به کم ترین حد می توان جلوی آنرا گرفت حداکثر قهوه ای شدن در (رطوبت برابر 20-40 درصد) صورت می گیرد در مقادیر رطوبت کم چون تحرک مواد شرکت کنده در واکنش کم و احتمال تماس آنها کم است لذا میلارد می یابد .

در مقادیر زیاد به دلیل رقت مواد واکنش دهنده میزان میلارد می یابد .

نتیجه: با حفظ40%-20 می توان در شرایط مطلوب این واکنش را داشتهباشیم و در شرایط نامطلوب می توان با کاهش یا افزایش رطوبت جلوی واکنش را گرفت.

قندها: قندها به عنوان جز ضروری برای انجام این واکنش ها هستند.

قندهای مختلف دارای قابالیت متفاوتی از نظر واکنش میلارد هستند که بستگی به ثبات ساختمان و یا مقدار قند دارای زنجیره باز در محیط است.

به طور کلی پنتوزها نسبت به هگزوزها و هگزوزا نسبت به دی سا کارید ها ی احیا کننده با سهولت بیشتری دارد واکنش می شوند.

میزان آمادگی بعضی قند ها به قرار زیر است: ریبوزگزیلوز آرابینوزمانوزفروکتوزگلوکز نتیجه: با حذف قند می توان جلوی این واکنش را گرفت مثلا حذف گلوکز از طریق گلوکز اکسیداز اسیدگلوکونیک Dگلوکز ترکیب قندی مواد می تواند روی سرعت واکنش تاثیر گذارد 5-یون فلزی وجود یونهای فلزی مثل آهن و مس و آنیونهای مثل فسفات به این واکنش کمک می کند .

اثر آهن III بیشتر از آهن II گزارش شده مکانیسم:یونهای فلزی که آخرین مرحله واکنش میلارد را کاتالیست می کنند.

احتمالاتا در تشکیل پلگمان و یا در واکنش اکسیداسیون شرکت دارند.

نتیجه: برای جلوگیری از واکنش می توان در مواردی که با خطرفلزات روبرو هستیم می توانیم از کمپلکس فلزات استفاده کنیم برای تسریع واکنش می توان از کاربرد فلزات کمک گرفت 6-اشعه های یونیزاسیون حضور این اشعه موجی کاتالیزاین واکنش می گردند.

نوع اسد آمینه: در حضور اسیدهای آمینه ای مثل لیزین، تریپوخان، آرژنین، اسید گلوتامیک ، پرولین ، واکنش فوق بهتر انجام می شود.

در واقع این عامل به عنوان یک عامل طبیعی تقریبا غیر قابل کنترل است 8- اکسیداسیون چربی ها با تامین ترکیبات کربونیلی به انجام واکنش کمک می کند نتیجه: با حذف می توان خطر اکسیداسیون حضور ترکیبات کربونیلی را داد با حضور می توان احتمال بروز میلارد را داد.

این فاکتور به منظوئر جلوگیری از بروز واکنش در موارد نامطلوب مطرح می شود.

راه متداول برای کاهش قهوه ای شدن استفاده از بازدارنده های شیمیایی از قبیل ، سولفیتها، بی سولفیتها، تیولها و اخیرا نمکهای کلسیم می باشد که در طی فر آوری و نگه داری بکار می رود.

مکانیسم : بی سولفیتها عامل کربونیل را مشغول کرده و مانع ترکیب کربونیل و آمین می شود.

معایب این روش : اثر سوء بر نابودی یتامین است .

انواع واکنشنیاز به اکسیژننیاز به عامل آمین در ابتدای واکنشPH بهینهمیلارد(مایارد)-+قلیاییکاراملیزا سیون--قلیایی و اسیدیاکسیداسیون اسید آسکوربیک+-اسیدی کمفنلاز+-اسیدی کم سوبستراغلظت (بر حسب ملکول) درPH 2/6درصد فعالیت نسبیکاتول اسید کافئیک دوپامین اسید کوئینیک اسید شیمیک اسید فرولیک اسید پروتوکاتکوئیک -D کاتکین اسید کلروژنیک اسید ایزو کلروژنیک01/.

01/.

003/.

003/.100 41 34 5 2 0 0 250 67 0 محصولدرجه(حرارت)زمانL- لیزین از بین رفته(%)شیر تازه100چند دقیقه5شیر تغلیظ شده--20ش خشک بدون چربی150چند دقیقه40شیر خشک بدون چربی1503 ساعت80