-          مقدمه

با تلاش محققان برای توسعه روش های جدید جهت حفظ و نگهداری مواد غذایی به طوری که باعث جلوگیری از صدمه و حفظ ظاهر و ویژگیهای غذاها شود سبب ایجاد انگیزه برای تحقیق بر روی روش های جدید شده است . تابش اشعه به غذا یکی از این روش ها ست که مدت هاست شناخته شده است اما به طور کلی مورد پذیرش عمومی واقع نشده است بهر حال در چند دهه اخیر روش های جدید دیگری نیز یافت شده اند از جمله این روشها شامل فرآوری تحت فشار بالا , استفاده از میدان های الکتریکی با جریان بالا و سایر روش هایی است که کمتر روی آنها تحقیق شده مثل استفاده از میدان مغناطیسی با جریان بالا و استفاده از شوک های نور برای استریل کردن مواد غذایی می باشند .

-          پتانسیل کاربرد فشار بالا

فرآوری غذا با فشار بالا یکی از آخرین روش های نگهداری مواد غذایی است که اگر چه هنوز در مرحله توسعه و تحقیق است. غذا های فرآوری شده با فشار بالا نوید بخش می باشند زیرا آنها دارای ظاهر , مزه و طعم طبیعی می باشند . اگر چه فرآوری تحت فشار بالا از نظر تجاری برای فرآورده مثل آب میوه ها و مرباجات استفاده می شود , ولی هنوز برای فرآورده های دریایی بصورت تجاری استفاده نشده است. اثر فشار بالا بر غذا های دریایی بصورت محدودی مورد تحقیق قرار گرفته است. این تحقیق ها بر روی انواع مختلف ماهی , گوشت چرخ شده ماهی , سوریمی و اثر های آن بر پروتئین ماهی متمرکز شده است.

-          تاثیربررشد میکروبی

تحقیقات زیادی روی چگونگی تاثیر فشار بالا در کاهش رشد میکروبی و استریل نمودن غذا و آشامیدنی ها صورت گرفته است . در این تحقیقات به این نتیجه رسیدند که غیر فعال کردن میکروارگانیسم ها به وسیله فشار بالا بستگی به میزان فشار و مدت زمان آن به منظور کاهش رشد باکتری ها در بسیاری از غذا ها مثل شیر , گوشت, میوه   و آب میوه ها دارد . مکانیسم غیر فعال سازی شامل ماهیت پروتئین ها( Denaturation) مثل باز شدن مولکول پروتئین, جمع شدن مولکول و تشکیل ژل است که باعث جلوگیری از فعالیت های آنزیمی(ATPase) و تخریب فعالیت های درون سلولی که برای میکرو ارگانیسم ها امری حیاتی می باشد.

فشار بالا همچنین می تواند روی ساختار غشا و واکنش های شیمیایی و آزاد سازی ترکیبات درون سلولی نقش داشته باشد که این عوامل در نهایت باعث غیر فعال سازی میکروب می شوند. میزان غیر فعال سازی بستگی به نوع میکروارگانیسم , وضعیت رشد میکروبها (مرحله رشد, مرحله سکون یا اسپور) مقدار فشار , زمان و درجه حرارت و ترکیب محیط کشت میکروب دارد.

PH محیط کشت ظاهرا تاثیر کمی روی حفاظت از میکروب ها دارد اما نمک, شکر و مقدار کم آب به نظر می رسد تاثیر حفاظتی قوی در مقابل فشار دارند. در بیشتر موارد و در درجه حرارت محیطی باید از میزان فشار 200 مگاپاسکال به منظور شروع غیر فعال نمودن میکرواورگانیسم های در فاز رویشی باید استفاده نمود. بعضی از میکروب های بیماریزا مثل Yersinia enterocolitica و دیگر میکروب ها برای غیر فعال نمودن آنها نیاز به فشار 275 مگاپاسکال به مدت 30- 15  دقیقه در درجه حرارت  20  درجه سانتی گراد دارند, اما گونه های مثل Staphylococcus aurreus, Salmonella enteritis برای غیر فعال شدن نیاز به 700 مگاپاسکال فشار دارند. مطالعات کمی به صورت مشخص بر روی تاثیر فشار بالا در غیر فعال سازی میکروب ها در غذا های دریایی انجام شده است. تاثیر فشار بالا روی شمارش کل باکتریها در ماهی تن و اسکوئید که تحت فشار 450 مگاپایکال به مدت 15 دقیقه در 25درجه سانتی گراد قرار گرفته بودند نشان داد که تعداد آنها به اندازه یک تا دو سیکل لگاریتمی کاهش یافت. این روش کاهش کمی در تعداد باکتریها برای جلوگیری از فساد یا استریل نمودن نمونه ها فراهم کرده است .شاید بکار بردن ترکیبی از فشار متوسط و گرما به منظور جلوگیری یا غیر فعال کردن باکتری های رویشی مناسب باشد. ترکیب از دادن حرات, از صفر درجه سانتی گراد تا 60 درجه سانتی گراد و فشار بالا تا 400  مگاپاسکال روی باکتریهای Lactobacillus casei,E.coliنشان داد که استفاده از درجه حرارت پایین صفر درجه و فشار بالا موثرتر از تیمار های دیگر در غیر فعال سازی میکروب ها می باشد .

-          تاثیر برکیفیت غذا های دریایی   

طعم, مزه وبافت فاکتورهای کیفی مهم غذاهای دریایی برای انتخاب آنها از سوی مصرف کننده گان مواد غذایی دریایی می باشند. این فاکتور های کیفی طی نگهداری فرآورده در انبار توسط فاکتورهای زیادی تحت تاثیر قرا میگیرند که می توانند تازگی فرآورده را کاهش داده یا باعث فساد آن شوند. این فاکتور ها ممکن است شامل تغییر در ماهیت پروتئین (دناتوره), فعالیت های آنزیم هایی که باعث تولید طعم و مزه ناخوشایند را میکنند یا اکسیداسیون چربی ها باشد. این تغییرات باعث تولید آب چک(Drip) از عضله ماهی می شوند که در نهایت منجر به خشک شدن و سفت شدن بافت, تند شدن و تغییر طعم می گردند. استفاده از فشار بالا روی این فاکتورها تاثیر خواهد گذاشت به نحوی که در بعضی مواقع باعث بهینه شدن این ویژگی ها در مقایسه با روش های دیگر نگهداری خواهد شد و در مواقع دیگر باعث کاهش این تغییرات نامناسب در بافت در مقایسه با فرآورده های تازه می گردد.

-          تاثیر بر روی فعالیت آنزیمی

جمود نعشی پس از مرگ ماهی زمانی شروع می شود که مقدار ATP در عضله ماهی پس از مرگ کاهش می یابد .ATP توسط آنزیم های دفسفریلاز موجود در عضله ها به ترکیبات دیگری تجزیه می شود. بعضی از اینها ترکیبات واسطه ای هستند اما ترکیبات دیگری هستند که طی نگهداری ماهی در سردخانه می توانند در ماهی تجمع یابند. مقدار این ترکیبات برای ارزیابی تازگی ماهی مورد استفاده قرار می گیرند . وقتی که عضله ماهی کپور تحت فشار های 200,350و 500 مگاپاسکال قرار داده شد و سپس در 5 درجه سانتی گراد انبار شد , کاهش بیشتر در مقدار اینوزین 5 منوفسفات (ترکیب واسطه ای) در 350 و 500 مگاپاسکال مشاهده شد. نتایج بدست آمده نشاندهنده این مطلب می باشند که پروتئین آنزیم های موثر در تجزیه ATP در زمانی که تحت تاثیر فشار بالا قرار میگیرند باعث تغییر ماهیت پروتئین می شوند و در نتیجه غیر فعال میشوند از سوی دیگر, حرارت باعث سرعت بخشیدن به تجزیه ATP  در ماهی حتی در ماهیان خیلی  تازه می گردد. اختلافی بین غیر فعال کردن فعالیت ATPase به وسیله گرما و فشار بالا وجود دارد. غیر فعال سازی فعالیت ATPase به وسیله گرما یک فرآیند کنیتکی درجه یک(First order Kinetics) است. ازطرف دیگر فعالیت ATPase در میوفیبریل های ماهی کپور که تحت فشار 125, 150 مگاپاسکال قرار گرفتند, تغییرات خطی مستقیمی را با زمان نشان می دهند. بعد از گذشت مدت زمانی خاص,یک نقطه شکست مشخص در رابطه زمان- فشار و فعالیت آنزیمی مشاهده می شود و فعالیت آنزیمی با سرعت کمتری کاهش می یابد . این فرآیند پیشنهاد  می کند که مکانیسم دناتوره شدن پروتئین به وسیله گرما بنحوی از مکانیسم دناتوره شدن پروتئن ها به وسیله فشار بالا متفاوت است. این موضوع با تحقیق بر روی 7 گونه ماهی تایید شد. ISO et al., 1994  آنها تاثیر گرما و فشار را (200 مگاپاسکال در 13 ساعت) روی دناتوره شدن پروتئینم های میوفیبریل را به وسیله رنگ سنجی (DSC) اندازه گیری کردند. منحنی حرارتی پروتئین های حرارت داده شده در DSC سه پیک مختلف را نشان داد که این امر نشان دهنده تغییر دناتوره شدن پروتئین  دو رنجیره متفاوت از میوزین در 44 درجه , 51 درجه و اکتین در 71 درجه سانتی گراد می باشد. در هر صورت پروتئین های تحت فشار ماهی وقتی که حرارت داده شدند در آنها فقط دو پیک را نشان دادند که یک پیک کوچک برای میوزین و یک پیک پهن و بزرگتر برای اکتین بود. پروتئین های تحت فشار بالا در ماهی به نظر میرسد که به صورت جزئی دناتوره شده بودند . میوزین و اکتین هر دو به صورت جزئی به وسیله فشار بالا در زمانهای مشابه دناتوره شده بودند .

-          تاثیر بر ظاهر و رنگ

فشار بالا می تواند در فراوری غذا به کار رود اگر چه موجب تغییر ماهیت پروتئین ها شده ولی میکرو ارگانیسم ها را غیر فعال می سازد بدون اینکه تغییری در طعم , رنگ, ویتامین ها و مزه ایجاد کند تنها تغییر رنگ قابل توجه در ماهی های سفید مثل کاد و ماکرل , از بین رفتن حالت شفافی در ماهی و کدر شدن گوشت آن به علت تغییر ماهیت پروتئین هاست و گوشت ماهی ظاهری شبیه گوشت ماهی پخته شده پیدا میکند .این تغییرات در فشارهای بین 100-200 مگا پاسکال در ماهی کاد رخ می دهد.

-          کاربرد های دیگر فشار بالا و پیش بینی برای آینده

همانطور که گفته شد فشار بالا را میتوان برای تولید ژل های سوریمی و دیگر فرآورده های ماهی برای ایجاد کیفیت بهتر مورد استفاده قرار داد. می توان از فشار بالا در زیر صفر درجه برای تولید کریستال های کوچک یخ در فرآورده استفاده نمود که کمتر در ساختار میکروسکوپی و بافت فرآورده در مقایسه با انجماد به روش سنتی تاثیر منفی ایجاد میکند.

این موضوع می تواند در تولید فرآورده های منجمد ماهی خیلی مفید باشد. کاربرد دیگر آن در انجماد زدایی فرآورده های منجمد در درجه حرارت های بین 0-20 درجه سانتی گراد می باشد چون آب در این محدوده حرارتی در فشار 210 مگاپاسکال منجمد نمی شود . بنابراین ممکن است که فرآورده های منجمد شده را در برودت زیر صفر درجه سانتی گراد با کمک فشار بالا انجماد زدایی نمود.

استفاده از تیمار فشار بالا برای تولید کامابوکو نشان داده که باعث تولید کامابوکوی با سطحی ظریف و تولید پلی با ویژیگیهای مناسب گردیده است. ژل ای ماهی تولید شده در تحت فشار باعث نوآوری های جدید در فرآورده های ماهی یا دیگر فرآورده های دریایی گردیده که با استفاده از روشهای سنتی تولید شده و از نظر ظاهر و بافت کاملا متفاوت می باشد.

منابع :

1- بریمنر, اچ. آلن.1390. امنیت و مسائل مربوط به کنترل کیفیت در فرآوری آبزیان, موسسه تحقیقات شیلات ایران ,ص 392-411.

2. ANGSUPANICH K and LEDWARD D A (1998), High pressure treatment effects on cod (Gadus morhua) muscle, Food chemistry, 63(1), 39-50.

3. CHEFTEL J C (1995), Review: High pressur, microbial inactivation and food preservation Food Science and Technology International, 1, 75-90.

4. CARLEZ A, ROSEC J P, RICHARD N and CHEFTEL J C (1994), Bacterial growth during chilled storage of high pressure – treated minced meat Lebensm Wiss Techno, 27, 48-54.

5. CHEFTEL J C (1995), Review: High pressure, microbial inactivation and food preservation Food Science and Technology International, 1, 75-90.

6. CHEAH P B and LEDWARD D E (1997), Catalytic mechanism of lipid oxidation following high pressure treatment of pork fat and meat  Journal of food Science, 62, 1135-8,1141.

7. CHEFTEL J C (1995), Review: High pressure, microbial inactivation and food preservation Food Science and Technology International, 1, 75-90.

8. HAYSHI R (1993), High pressure bioscience and food science, Kyoto, San- Ei Suppan.

9. JOHNSON F H and ZOBELL C E (1949), J Bacterial, 57, 353-8.

10. KARINO S, HANE H and MAKITA T (1994), Behavior of water and ice at low temperature and high pressure In Hayashi R, High pressure bioscience, Kyoto, San- Ei Suppan Co, 54-65.

11. KALICHEVSKI M T, KNORR D and LILLFORD P J (1995), the effect of high pressur on water and potential food application, Trends in Food Science and Technology, 6, 253-9.

12. LEDWARD D A (1998), High pressure processing of meat and fish, in Autio K, Fresh Novel Food by High Pressure, Espoo, VTT Symposium 186, 165-176.

13. OHSHIMA T, USHIO H and KOIZUMI C (1993), High- pressure processing of fish and fish products, Trends in Food Science and Technology, 4, 370-75.

14. OKAMATO M, KAWAMURA Y and HAYASHI R (1990), Application of high pressure to food processing: Textural comparison of pressur- and heat – induced gels of food proteins Agaric Boil Chem, 54(1), 183-9.

15.OHSHIMA T , USHIO H and  KOIZUMI C (1992), Effect of high hydrostatic pressure on the enzymatic degradation of phospholipid in fish muscle during storage, in Blight , E G, Seafood Science and Technology, Oxford, Fishing News Books, 64-75.

16. PATTERSON M F, QUINN M, SIMPSON R and GILMOUR M (1995), the sensitivity of vegetative pathogens to high hydrostatic pressure treatment in phosphate buffer saline and food, J Food Protect, 58, 524-9.

17.SHOJI T and SAEKI H (1989), Processing and preservation of fish meat by pressurization in Hayashi R, Use of High Pressure in Food , Kyoto, SanEi Publications, 75-87.

18. SONOIK K, SETAYMA T, KUMA Y and KOBAYASHI S (1992), Effects of pressure and temperature on the death rate of Lactobacillus casei and E. coli, in Balny C,

19.SHOJI T , SAEKI H , WAKAMEDA  A , NAKAMURA M and NONAKA M(1990), Galation of salted paste of Alaska Pollack by high hydrostatic  pressure and change in myofibrillar protein in it Nippon Suisan Gakkaishi, 56(12), 2069-76.

20.SHOJI T and SAEKI H (1989), Processing and preservation of fish meat by pressurization in Hayashi R,Use of High Pressure in Food , Kyoto , San- Ei PUBLICATIONS , 75-87

21. SHOJI T and SAEKI H (1989), Processing and preservation of fish meat by pressurization in Hayashi R, Use of High pressure in Food , Kyoto, San- Ei publication, 75-87.

22. YUKIZAKI  C,  KAWANO  M,  JO  N  and KAWANO  K  (1994), High  pressure sterilization and processing of sea urchin eggs, in Hayashi R, Kunagi S, Shimada  S  and Suzuki  a, HIGH Pressure Bioscience, Kyoto, San-Ei Suppan Co, 248-58.