کاربرد پلاسمای سرد در صنایع غذایی چیست؟ تاثیر پلاسمای سرد بر ترکیبات غذایی چیست؟ سلام به شما دوست عزیز علم فودی. ممنونیم که علم فود رو برای پیدا کردن پاسخ سوالتون در مورد پلاسمای سرد در صنایع غذایی انتخاب کردید. در گذشته از پلاسمای سرد در صنایع غذایی برای استرلیزاسیون مواد حساس استفاده میشد و امروزه در صنایع غذایی نیز کاربرد آن گسترش یافته است.
فرآوری با پلاسمای سرد، یک فناوری جدید است که به از بین بردن و غیر فعال کردن باکتری ها و آنزیم ها در مواد غذایی و در عین حال به حفظ کیفت آن کمک میکند. در این پست از علم فود قصد داریم درمورد پلاسمای سرد در صنایع غذایی صحبت کنیم. امیدواریم که خواندن این مقاله پاسخگوی سوالات شما در مورد پلاسمای سرد در صنایع غذایی باشد. تا پایان این مطلب با علم فود همراه باشید.
پلاسما چیست؟
مواد در زمین بیشتر در سه حالت مجزا وجود دارند(گاز ، مایع و جامد). اما حالت چهارمی نیز برای مواد در جهان عنوان شده است. بنابراین پلاسما در کنار حالت های گاز، مایع و جامد به عنوان حالت چهارم عنوان گردیده است. برای نخستین بار در سال 1221 تعریف حالت چهارم ماده یا همان پلاسما توس ایروینگ لنگموییر تحت عنوان گاز جزیی و کاملا یونیزه شده از گاز کشف و عنوان شد.
فرآیند پلاسمای سرد در صنایع غذایی
برای نخستین بار در سال 1261 استریل سازی توسط تکنیک پلاسمای سرد مورد بحث قرار گرفت. در سال 1261 ثبت اختراع شد. گزارش شد که تخریب سلول های داخلی سطح ویال ها در کمتر از 2 ثانیه با تکنیک پلاسمای آرگونی توام با پلاسمای RF اتمسفری انجام شد. براساس پژوهش دانشمندان مختلف تخلیه الکتریکی در گازهای خاص میتواند به استریل سازی کامل منجر شود.
بوچر در تحقیقات خود نقش پرتو UV بر غیر فعال سازی باکتری ها را در حین فرایند پلاسما شرح داد. او گزارش داد که فوتون UV می تواند به عمق تنها 1 میکرومتر نفوذ کند درحالی که پلاسما قادر است به عمق 10 میکرومتر نفوذ کرده که برای ازبین بردن باکتری های اسپورزا مفیدتر است.
پلاسمای سرد یک فناوری جدید پردازش مواد غذایی غیر حرارتی است که از گازهای پرانرژی و واکنشی برای غیرفعال کردن میکروب های آلوده بر روی گوشت، مرغ، میوه ها و سبزیجات استفاده می کند.
عملکرد پلاسمای سرد به گونه ای است که میتواند ویروس ها و باکتری ها را عقیم سازی کند. فیتچینگر و همکارانش گزارش کردند که تکنولوژی پلاسمای سرد در صنایع غذایی به عنوان روش جایگزین استریل کردن سطوح و ضدعفونی کردن برای ازبین بردن سلول های رویشی و اسپور در زمان حداقل مفید باشد. به آسانی میتوان فناوری پلاسمای سرد در صنایع غذایی را برای کاهش بار میکروبی محصولات تازه و افزایش عمر ماندگاریشان به کار گرفت. ( اگر دوست دارید در مورد فرایندهای نوین غیرحرارتی اطلاعات بیشتری کسب کنید، پیشنهاد میکنم مقاله فرایند فشار بالا در صنایع غذایی را نیز مطالعه کنید)
ترکیبات شیمیایی پلاسما شامل موارد زیر میباشد:
- رادیکال های آزاد
- کاتالیزور های سطح بالا
- اشعه ها
در پژوهش های میزرا و همکارانش اثبات شد که تکنولوژی پلاسمای سرد در صنایع غذایی میتواند تعداد باکتری های مزوفیبل را 12 تا 15 درصد و کپک ها را 44 تا 25 درصد در میوه توت فرنگی کاهش بدهد. در تحقیقی که توسط گرول و همکارانش بر روی شیر خام انجام شد میزان باکتری ای کولای با روش پلاسمای سرد تخریب شد. ظرف 3 دقیقه 54 دصد از این باکتری ها در شیر از بین رفت.
فرناندز و همکارانش در پژوهشی نشان دادند که فراوری با استفاده از پلاسمای سرد در صنایع غذایی در مدت زمان 15 دقیقه منجر به کاهش چشمگیر باکتری سالمونلا تیفی موریوم در محصولاتی مثل کاهو، توت فرنگی و سیب زمینی شد. اثر ازبین بردن میکروب ها به عواملی مانند سطح محصول، تجهیزات پلاسما و غلظت گاز بستگی دارد. محصولاتی مانند سیب زمینی و توت فرنگی زمان بیشتری برای استریل شدن میکروب زدایی نیاز دارند.
چرا با اینکه اسم آن پلاسما سرد است اما حرارت زیادی دارد؟
به عنوان مثال دمای الکترون‌های داخل لامپ فلورسنت در اتاق شما 20000 کلوین است، اگرچه وقتی لامپ را لمس میکنید احساس گرما نمی‌کنید. این به این دلیل است که تعداد الکترون های با دمای بالا در داخل لامپ شما در مقایسه با هوا در دمای اتاق بسیار کم است.
عملکرد پلاسمای سرد در صنایع غذایی
تاثیر پلاسما بر سلول های میکروبی
تاثیر پلاسما بر سلول های میکروبی به دلیل یون های پلاسما و تعامل با سلول هاست. غیرفعال سازی میکروب ها در روش پلاسمای سرد به طور وسیعی با اثر اکسیداتیو در لایه بیرونی سلول های میکروبی همراه است کاربرد پلاسمای سرد در صنایع غذایی در غیرفعال سازی میکروب ها مبتنی بر این واقعیت است که پلاسمای سرد قادر است دئوکسی ریبوز نوکلئیک اسید کروموزوم را نابود سازد.
پلاسمای سرد بر اساس تعامل یون های پر انرژی و گونه های فعال شده با مولکولهای بستر فعالیت می کند. تجمع شارژ باعث ایجاد نیروی الکترواستاتیک در سطح بیرونی غشاهای سلولی می شود که می تواند باعث پارگی دیواره سلولی شود همان اصولی که در میدان های الکتریکی پالس رخ می دهد به نام الکتروپروبیلاسیون نامیده می شود. (پیشنهاد میکنم مقاله میدان پالس الکتریکی در صنایع غذایی را به عنوان یکی دیگر از فرایندهای غیرحرارتی نوین در صنعت غذا مطالعه کنید)
در حین استفاده از پلاسمای سرد در صنایع غذایی در جایی که که کاتالیز میشود پاسخ بیولوژیکی پیچیده رخ می دهد و ساختار غشایی به خطر می افتد و ساختار غشایی دستخوش تغییر آنزیم ها قرار گرفته و سلول های پیچیده ای ایجاد می شوند. پلاسما را می توان نه تنها در میکروارگانیسم ها، بلکه در ترکیبات ساده بیولوژیکی مانند آنزیم ها نیز استفاده کرد. میوه ها و سبزیجات به دلیل قهوه ای شدن آنزیمی که اغلب به عنوان فقدان ثانویه در زمان برداشت و پس از برداشت، جابجایی و در حین ذخیره سازی بوجود می آید بیشتر خراب می شوند.
كاهش بار ميكروبی پسته با پلاسمای سرد
پسته ايران از گونه هاي بسيار مرغوب پسته در جهان بشمار می رود، كه از سطح بالای سم آفلاتوكسين رنج می برد. آلوده بودن پسته به قارچ آسپيرژيلوس و سم آفلاتوكسين ناشی از اين قارچ سبب عدم پذيرش پسته در بازارهای جهانی مي شود. در اين زمينه پلاسمای سرد با قابليت كار در دمای پايين و فشار اتمسفری می تواند امكان قارچ زدايی از سطح اين محصولات را فراهم آورد.
كاهش بار ميكروبی زعفران
یکی دیگر از موارد کاربرد پلاسمای سرد در صنایع غذایی، کاهش بار میکروبی محصولی مانند زعفران است. زعفران ايران نيز به علت بار ميكروبی بالا معمولاً با عدم استقبال وارد كنندگان اين محصول مواجه مي شود. با توجه به ويژگي پلاسمای سرد در به همراه داشتن عامل های فعال آنتی باكتريال اين شيوه مي تواند راه حلي مناسب در جهت رفع اين مشكل بشمار رود.
تاثیر بر گرانول های نشاسته و اصلاح آن
نشاسته های اصلاح شده برای تغییر در خواص عملکردی آن آماده شده اند تا بازده آن در چندین ماده دیگر به عنوان مواد افزودنی غذایی افزایش یابد. استحکام کششی و خواص مکانیکی در فیلم های نشاسته که با استفاده از نشاسته اصلاح شده مشاهده شده است. برای تهیه نشاسته های اصلاح شده، پلیمرهای طبیعی موجود به مواد شیمیایی به ویژه به اسیدهای قوی برای قلم زدن سطح حساس هستند. بنابراین آنها از مواد شیمیایی ضعیف برای تبدیل سطوح صاف آبگریز به سطوح آبدوست زبر استفاده میکنند.
پاشکولوا و همکارانش گزارش دادند که فن آوری پلاسمای سرد در صنایع غذایی یک روش جایگزینی برای قلم زدن خشک به منظور اصلاح سطح و تمیز کردن سطح بیوپلیمرها است. آنها همچنین از معرفی اکسیژن خبر دادند حاوی گروه هایی مانند هیدروکسیل ، کربوکسیل و کربونیل است. این گروه ها میزان آبگریز بودن سطوح را افزایش می دهند.
یکی از موارد کاربرد پلاسمای سرد در صنایع غذایی، اصلاح نشاسته است. احتمالاً اکثر نشاسته توسط دو مکانیسم اصلی استقرار و اتصال متقابل دانه های نشاسته اصلاح شده است. دپلیمر شدن دانه های نشاسته می تواند در آمیلوپکتین رخ دهد زنجیره های جانبی یا تجزیه اوراق قرضه گلیکوزید که نزدیک به زنجیرهای جانبی هستند.
مطالعات قبلی گزارش داده اند که اصلاح نشاسته ها همچنین با قرار گرفتن در معرض نشاسته در پلاسمای مختلف و شرایط مختلف فشار و زمان تهیه می شوند. میسرا و همکارانش اثر پلاسمای سرد بر روی رئولوژی خمیر آرد گندم را مطالعه کردند. آنها گزارش دادند که افزایش در ضریب چسبندگی و الاستیک آرد گندم قوی بعد از استفاده ی پلاسمای سرد در صنایع غذایی وجود دارد. با استفاده از پلاسمای سرد ساختار ثانویه پروتئین ها تحت تأثیرقرار گرفتند و تعداد ورق های بتا و مارپیچ آلفا تغییر کردند.
تأثير پلاسمای سرد بر ترکيبات فنوليک و آنتی اکسيدان
آنتی اکسیدان ها به عنوان اولین خط دفاعی در برابر رادیکال های آزاد در نظر گرفته می شوند. بنابراین مورد توجه ویژه قرار گرفته است تا تعامل اصلی گونه های پلاسما با ترکیبات فعال زیستی را روشن و درک کنیم ، به منظور جلوگیری از تخریب مواد مغذی یا هرگونه اثرات ناخواسته دیگر آنتی اکسیدان ها از سلول ها در برابر اثرات مضر ROS محافظت می کنند مانند اکسیژن منفرد و سوپر اکسید.
تحقیقات اخیر Grzegorzewski و همکارانش نشان می دهد که پلاسمای اکسیژن با فشار کم بر روی ترکیبات فنولی گوشت گوسفند و برگ کاهو اثر مطلوبی دارد. تحقیقات نشان می دهد که درمواد غذایی دارای ترکیبات فنولی بعد از اعمال پلاسمای سرد این ترکیبات بیشتر و ماده غذایی اسیدی تر می شود. فرایند پلاسمای سرد در صنایع غذایی در برخی مواد غذایی مثل گیلاس ترش به حفط طعم بهترو ترکیبات فنولی آن کمک می کند.
تاثیر پلاسمای سرد در جوانه زنی دانه ها
یکی از موارد کاربرد پلاسمای سرد در صنایع غذایی، کمک به زودتر جوانه زدن است. ذرات فعال از طریق پوشش بذر و به طور مستقیم نفوذ می کند و سلولهای داخلی را تحت تأثیر قرار می دهد. افزایش سرعت جوانه زنی با توجه به تغییراتی که در سطح ایجاد می شود باعث فرسایش و افزایش انتقال اکسیژن و رطوبت از طریق آن می شود و در جوانه زنی آن تأثیر می گذارد.
به گفته فریدمن، اثر متقابل سلولها با پلاسما ممکن است منجر به شکستگی دیواره سلولی، تحریک سیگنال طبیعی مانند تولید فاکتورهای رشد، تغییر ساختار پروتئین، تأثیر بر فعالیت آنزیمی، شکستن مرحله مرحله ای خفته بذر و افزایش در جوانه زنی بذرها شود.
تاثير بر بسته بندی
بسته بندی مواد غذایی مسئول محافظت از مواد غذایی در برابر محیط بیرونی در حین رسیدگی، حمل و نقل و توزیع می باشد. یکی دیگر از موارد کاربرد پلاسمای سرد در صنایع غذایی برای ضدعفونی کردن مواد بسته بندی است که احتمال باقی ماندن اثرات لکه ها ناچیز است زیرا پلاسما در تمام سطوح جریان پیدا می کند. پرداش پلاسما به خوبی شناخته شده است به دلیل ایجاد تغییرات در سطوح بسته بندی مواد.اصلاحات آن در رفتار های سطوح مختلف مانند پاکیزگی، روکش اتصالات، چاپ، نقاشی و اتصال چسب کاربرد دارد.
پلاسمای سرد برای چندین دهه در صنعت بسته بندی برای استریل کردن مواد بسته بندی استفاده می شود. گندزدایی پلاسمای گازی با دمای پایین اجازه می دهد که گندزدایی سریع تر و بی خطر انجام شود و باعث می شود که موادی مانند بطری های پلاستیکی، درب ها و فیلم ها بدون اینکه اثرات منفی بر روی خواص مواد یا باقی مانده آنها هنگام رها شدن داشته باشد بسته بندی شوند. پلاسما سرد در صنایع غذایی می تواند برای استریل کردن مواد بسته بندی حساس به گرما مانند پلی اتیلن، اتیلن و پلی کربنات به دلیل کم بودن درجه حرارت، مورد استفاده قرار گیرد.
مزایا پلاسمای سرد در صنايع غذايی، كشاورزی و بسته بندی
از ويژگی های پلاسمای سرد می توان به موارد زير اشاره نمود:
– ميزان اثر گذاری بالا و طولانی مدت
– سادگی در بكار گيری فرآيند
– صرفه جويی در مصرف آب و انرژی
– كاهش توليد گازهاي گلخانه ای
– دارای استاندارد زيست محيطی بسيار بالا
– امكان تيمار سطوح در فشار محيط ( اتمسفری)
– فرآيند خشک و بدون استفاده از مواد شيمايي سمی و يا آلوده كننده
پلاسمای سرد چگونه تولید می شود؟
دانشمندان با ارسال الکترون های فوق سریع از طریق گازهایی مانند هلیوم و هوا، پلاسمای سرد ایجاد می کنند. این الکترونها با انرژی زیادی به اتم‌ها و مولکول‌ها برخورد میکنند که بیرونی‌ترین الکترون‌های اتم‌ها و مولکولهای موجود در گاز را می‌کشند و مخلوطی از الکترون‌های آزاد و یون‌های آزاد ایجاد میکنند.
تفاوت پلاسما با پلاسما سرد چیست؟
در هر دو پلاسما الکترونها گرم هستند به این معنا که انرژی زیادی دارند، اما دمای یون ها در دو مورد بسیار متفاوت است. پلاسمای سرد یون های سرد دارند، یعنی یون ها انرژی زیادی ندارند، در حالی که در پلاسما یون ها داغ هستند یعنی انرژی زیادی دارند.
نتيجه گيری
پلاسما سرد در صنایع غذایی یک فناوری منحصر به فرد است که با تخریب میکروب ها و اصلاح سطح بستر مواد غذایی، به عنوان یکیاز تکنیکهای نگهداری مواد غذایی شناخته میشود. استریلیزاسیون از طریق پلاسما باعث افزایش اثر بخشی و عمرنگهداری محصول شده و محیط را سمی نمیکند.
تکنیکهای پلاسمائی از جمله تکنیکهایی هستند که در دماهای محیطی مؤثر هستند، از این رو حداقل اثرات حرارتی بر روی پارامترهای کیفیت تغذیهای و حسی مواد غذایی دارند. اگرچه هنوز کاربرد پلاسمای سرد در صنایع غذایی آنچنان وسیع نیست، اما تجهیزات باید به راحتی مقیاس پذیر و تجاری باشند. با این حال، باید تلاشهای تحقیقاتی صورت گیرد تا از نظر کیفیت، امنیت و سلامت عمومی محصولات غذایی ارزیابی شود. در آینده امیدواریم که فناوری پلاسما تبدیل به فناوری رایج در صنایع غذایی شود.
کنترل کیفیت و آزمایشگاه مواد غذایی
مجموعه علم فود به عنوان همکار آموزشی سازمان غذا و دارو، آموزش آزمایشگاه های کنترل کیفیت محصولات غذایی را به صورت عملی و تحلیلی تهیه کرده است. برای آشنایی و ثبت نام در این دوره های آموزشی بر روی مشاهده دوره ها کلیک کنید. (بعد از گذراندن این دوره ها، امکان دریافت گواهی معتبر و مورد تایید سازمان غذا و دارو با امتیاز آموزشی وجود دارد).
دوره بدو استخدام مسئولین فنی صنایع غذایی
در دوره بدو استخدام مسئولین فنی که در سایت علم فود به صورت ویدیویی ارائه شده و در بستر اپلیکشین قابل مشاهده می باشد، تمامی سرفصل های مهم غذا و دارو که مسئولین فنی صنایع غذایی در بدو ورود به کار باید بدانند آموزش داده شده است. بعد از گذراندن دوره، گواهی مورد تایید سازمان غذا و دارو با ۵ امتیاز ارائه میشود. برای آشنایی با دوره بر روی مشاهده آموزش کلیک کنید:
دوست عزیز علم فودی اگر می خوای از دوره های تخصصی که علم فود برگزار میکنه باخبر بشی و کلی مطلب علمی در زمینه صنایع غذایی یاد بگیری علم فود رو در اینستاگرام هم دنبال کن (کافیه روی عکس زیر کلیک کنی تا وارد پیج علم فود بشی):
