تاثیر اولتراسوند ترکیبی بر فرآورده های شیلاتی

اولتراسوند انرژی تولید شده توسط امواج صوتی 20000 به بالا و ارتعاش ایجاد شده توسط آن در ثانیه می باشد. این روش یکی از فن آوری های نوین بوده که با شدت بالا به تنهایی قادر به تخریب دیواره سلولی میکروب بوده اما موقعی که با فرایند دمایی تلفیق می شود سرعت استریل کردن غذاها را تسریع می بخشد.مکانیسم مرگ سلولی عمدتا به نازک شدن غشاء سلول، حرارت محلی و تولید رادیکال های آزاد بر می گردد ودر فرایند مواد غذایی به منظور غیر فعال سازی میکروب ها، فراوری و نگهداری کاربرد دارد. این تکنولوژی مزیت خاصی از نظر بهره وری، بازدهی، انتخابی، با راندمان فرایند بهتر و کیفیت بالاتر، با خطرات فیزیکی وشیمیایی کمتر، دارا می باشد و از آنجایی که انتقال انرژی صوتی به محصولات غذایی، آنی و در کل حجم محصول صورت می گیرد لذا زمان انجام فرایند کمتر و مقرون به صرفه تر خواهد بود. از طرف دیگر از طریق کاهش استفاده از آب و حلال، حذف فاضلاب، کاهش مصرف انرژی فسیلی و تولید مواد خطرناک می تواند درحفظ محیط زیست مشارکت داشته باشد و از آن به عنوان دوستدار محیط زیست یاد می شود. ازآنجائیکه بسیاری از روش های فرآوری سنتی مواد غذایی با وجود کشش بازار مصرف و قوانین و مقررات سخت و محکم محیطی و غذایی، دارای حداقل کارایی هستند لذا در فرآوری های متعددی مانند غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها و آنزیم ها، پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون، استخراج و صاف کردن، دپلیمریزاسیون وامولسیفیکاسیون و .... می توان از اولتراسوند استفاده نمود. روشهای معمول فرآوری، کنترل، حفظ و نگهداری مواد غذایی بیش از یکصد سال است که به صورت صنعتی و در مقیاس وسیع مورد استفاده قرار می گیرد وتوانسته علاوه بر جلوگیری از ضایعات مواد غذایی ناشی از فساد زودرس، تأمین کننده بخش عمده ای از غذای مردم باشد،همچنین سبب ایجاد تنوع در عرضه مواد غذایی شده است اما فرآیند های غیر حرارتی به عنوان فناوری های جدید به منظور تولید، فرآوری، نگهداری و بهبود کیفیت مواد غذایی در حدود دو دهه است کهمورد توجه بسیاری از متخصصان و محققان علوم و صنایع غذایی قرار گرفته است و تلاش گسترده ای برای جایگزینی این فناوری ها به جای روشهای سنتی و معمول که عمدتاً حرارتی هستند صورت می گیرد. در غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها با اولتراسوند عواملی چون دامنه امواج اولتراسوند، زمان تماس یا در معرض قرار گرفتن، حجم ماده غذایی فراوری شده، ترکیب غذا و دمای فرایند دخالت دارند. همچنین کارایی این عوامل تحت تاثیر نوع، شکل یا قطر میکروب نیز قراردارد به طوری که مقاومت کوکسی ها بیشتر از باسیل ها، باکتری های کوچک بیشتر از باکتری های بزرگ، اسپورها بیشتر از سلول های رویشی، گرم مثبت ها بیشتر از گرم منفی ها می باشد. در بیشتر پژوهش های انجام شده در مورد اثر اولتراسوند در مرگ میکروب ها از E.coli و مخمر ساکارومایسیس سروزیه استفاده شده که دلیل انتخاب مخمر به خاطر اندازه بزرگ آن ومقاومت کمتر به امواج اولتراسوند می باشد.اثرات کشندگی اولتراسوند روی باکتریها به طور معمول بسته به ایجاد کاویتاسیون داخل سلولی است . شوکهای میکرو مکانیکی با ترکیدن حبابهای میکروسکوپی به وسیله فشار ایجاد شده تحت یک فرایند اولتراسونیک باعث پاره شدن و نخریب ساختمان سلول و ترکیبات فعال ودرنتیجه از بین رفتن سلولها میشود. برای تولید برخی مواد غذایی جهت جلوگیری از تغییرات نامطلوب درطعم، رنگ و کیفیت تغذیه ای باید آنزیم ها غیر فعال شده یا فعالیت آنها کاهش پیدا کند. غیرفعال سازی آنزیمی را می توان با عمل آوری حرارتی انجام داد منتهی در برخی موارد مقاومت حرارتی بالای آنزیم می تواند منجر به صدمه زدن به بعضی از خصوصیات ماده غذایی گردد. لذا استفاده از اولتراسوند با توان بالا می تواند به عنوان یک روش جایگزین برای غیرفعال سازی آنزیم ها مطرح باشد. معمولا ترکیب اولتراسوند با روش های عمل آوری دیگر مانند فشار و حرارت در غیر فعال سازی آنزیم های غذایی در مقایسه با اولتراسوند به تنهایی، آنزیم ها را سریع تر غیر فعال می کند. سوسپانسیون های اسپور B.subtilis به وسیله گارسیا و همکاران در سال 1989 توسط تیمار ترموسونیکاسیون در محدوده حرارنی 90-50 درجه سانتیگراد در آب مقطر، گلیسرول و شیر مورد بررسی قرار گرفت .اولتراسوند به تنهایی هیچگونه اثری نداشت اما ترمواولتراسوند جمعیت اسپورها را63 تا 73 درصد ( 1سیکل لگاریتمی در cfu/ml)در گلیسرول و 79-40 درصد در شیر کاهش داد و در آب -مقطر این میزان کاهش 99-70 در صد ( 3 سیکل لگاریتمی - cfu/ml ) بود . وقتی که حرارت به 100 درجه برسد اثر ترموسونیکاسیون به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد .درجه حرارت مناسب برای حداکثر غیرفعال شدن اسپورهای B.subtilis تحت شرایط تجربی 70درجه است مکانیزم این پدیده ناشناخته مانده است .راسو و همکاران در سال 1989 پاسخ Y.enterculitica و اسپورهای B.subtilis را به ترکیب حرارت ، فشار واولتراسوند مورد آزمایش قرار دادند Y.enterculitica همراه سلولها در بافر سیترات فسفات با( pH=7 ) قرار داشتندآنها اولتراسوند و فشار هیدرواستاتیک (مانوسونیکاسیون MS ) را به صور توام و همچنین حرارت و اولتراسوند وفشار (مانو ترموسونیکاسیون MTS ) را روی Y.enterculitica مورد استفاده قرار دادند .در فشار و درجه حرارت محیط اثر اولتراسوند روی این باکتری بی تاثیر بود و فشار ملایم 600کیلوپاسکال هیچ اثری رویY.enterculitica نداشت . حرارت و اولتراسوند تحت فشار به طور مستقل عمل می نمودند. مشخص گردید گه حرارت و اولتراسوند به طور جداگانه تحت اثر فشار مثبت به اثر کل MTS بسته به این است که اول درجه حرارت اعمال گردد. در بالای 09 درجه هیچ گونه غیر فعال شدن اضافی تحت فشار وجود نداشت . با این نتایجپیش بینی می شود که غیر فعال شدن تحت اثر سه نوع تیمار یک واکنش ساده نیست . تیمار MS سبب پارگی سلولهای باکتری می شود ارزش D مثبت شده( Y.enterculitica 1.39 دقیقه در 59 درجه در بالاترین )شرایط اعمال اولتراسوند بود ( μs 50 در 20 KHZ)و 0.28 دقیقه برای تیمار MS یا Kpa 300 و μs 150 در30 دقیقه است تیمار بعدی مشابه تیمار MTS در 63 درجه بود این محققان نیز دریافتند که 12 دقیقه تیماردر Kpa 500 و μs 117 در 20 KHZ سبب نابودی 99 درصد ( 2 سیکل لگاریتمی )سوسپانسیون اسپورهایB.subtilis در بافر سیترات فسفات ( pH=7 ) می گردد. شواهد نشان داده که پاتوژن های گرم منفی موجود درغداهای حیوانی مانند ماهیان و شیر می تواند مهمترین هدف غیر فعال سازی تحت تاثیر اولتراسوند باشد.اگاهی از میزان یخ در سیستمهای منجمد بیشترین فایده رادر کنترل و بازبینی محصولات غذایی منجمد درهنگام انبار کردن و همچنین برای جلوگیری از ایجاد فرایندهای نامطلوب در آنها هنگام انجماد دارد .از فواید اولتراسوند نسبت به روش های سنتی حرارتی در پاستوریزاسیون و استریلیزاسیون می توان به حداقل افت طعم مخصوصا در آب میوه های شیرین، یکنواختی بیشتر و صرفه جویی موثر در انرژی به خاطر این که امواج صوتی آنی و در سرتاسر حجم ماده غذایی منتقل می شوند اشاره کرد.از کاربرد های مهم این روش در فرآوری مواد غذایی می توان به فیلتراسیون اشاره کرد از آنجایی که در روش های معمولی صاف کردن رسوب ذرات جامد روی سطح غشاء یکی از مشکلات عمده می باشد لذا با استفاده از انرژی اولتراسوند می توان سرعت جریان صاف کردن را زیاد نمود. امواج اولتراسوند باعث شکستن لایه کیک و کاهش ناحیه تغلیظ قطبی روی سطح غشاء شده لذا موجب کاهش مقاومت کل و افزایش شارژ پساب یا پرمیت گردیده و از گرفتگی غشاء جلوگیری و در نتیجه کارایی صاف کردن و تغلیظ را افزایش می دهد. از طرفی به دلیل ایجاد حفره در لایه کیک و جلو گیری از گرفتگی سوراخ های غشاء عمر فیلتر را افزایش می دهداز اولتراسوند در تولید امولسیون هایی مانند آب میوه ها، مایونز و سس کچاپ، در هموژن کردن شیر و انکپسولاسیون آروماها استفاده میشود. که محصول تولیدی به جهت ریز شدن ذرات و توزیع یکنواخت آنها پایدار تر بوده و برای ثبات امولسیون نیازی به استفاده از سورفکتانت نمی باشد و انرژی مورد نیاز بسیار کمتر از روش های معمول تولید است. ازجمله کاربرد های دیگر این روش می توان به فرایند دپلیمریزاسیون نشاسته ،بهبود ویژگی های آب پنیر مانند افزایش حلالیت و توانایی ایجاد کف، کاهش ویسکوزیته مایعات پلیمری و تبدیل مواد خام بیوماس مانند کربوهیدرات های پلیمری به مولکول های مفید با وزن مولکولی پائین که از طریق ایجاد حفره یا کاویتاسیون رخ می دهد، اشاره نمود