Effect of ohmic treatment on quality characteristic of meat: A review

Abstract
Ohmic cooking, a well-known electro-heating technique, provides an alternative method for cooking meat products due to its ability for rapid heat generation. Ohmic heating uses the resistance of meat products to convert the electric energy into heat. The rate of heat generation depends on the voltage gradient applied and the electrical conductivity of the meat product. The advantages of ohmic cooking over conventional heating include shorter processing times, higher yields, and less power consumption while still maintaining the colour and nutritional value of meat products. In recent years, ohmic cooking has increasingly drawn interest from the meat industry as a method to ensure the quality and the safety of meat products. The present paper reviews the effects of ohmic cooking on the physical, chemical, sensory, and microbiological quality characteristics and toxicological properties of meat and meat products.

اثر روش اهمی در مشخصه کیفیت گوشت: یک بررسی

چکیده
پخت و پز اهمی، یک تکنیک الکترو حرارتی به خوبی شناخته شده است، و روشی جایگزین برای پخت و پز محصولات گوشتی به دلیل توانایی آن برای تولید گرما سریع فراهم می کند. گرمایش اهمی استفاده از مقاومت محصولات گوشتی برای تبدیل انرژی الکتریکی به گرما می باشد. نرخ تولید حرارت به گرادیان ولتاژ اعمال شده و هدایت الکتریکی محصول گوشتی بستگی دارد. مزایای استفاده از پخت و پز اهمی بیش از حرارت معمولی شامل بار کوتاه تر پردازش، بازده بالاتر و مصرف برق کمتر می باشد در حالی که هنوز هم رنگ و ارزش غذایی محصولات گوشتی را حفظ می کند. در سال های اخیر، پخت و پز اهمی به طور فزاینده تمایل صنعت گوشت به عنوان یک روش برای اطمینان از کیفیت و ایمنی محصولات گوشت نشان داده است. در مقاله حاضر به بررسی اثرات پخت و پز اهمی بر ویژگی های فیزیکی، شیمیایی، حسی، و کیفیت میکروبیولوژیکی و خواص سمی گوشت و محصولات گوشت می پردازیم.
کلیدواژه: اهمی، پخت و پز، کیفیت، میکروبیولوژی، خواص سمی

1. مقدمه
حرارت دهی روش سنتی و به طور گسترده مورد استفاده اعمال شده برای مواد غذایی است. فرآیندهای حرارت دهی معمولی مکانیسم انتقال حرارت شامل رسانایی، همرفت و تشعشع ، در هر دو عملیات حالت پایدار و ناپایدار می باشند (گولیئوکس و پین، 2005، فصل. 18). با این حال، مقاومت داخلی توسط انتقال حرارت در بخش های مختلف مواد غذایی می تواند به عملیات حرارتی ناهمگن، و در نتیجه از دست دادن قابل توجه کیفیت بافت و میکروبیولوژیکی مواد غذایی منجر شود (آیسر، 2012، فصل 11). عملیات حرارتی همگن از عوامل لازم در پیشگیری از بیماری های منتقله از راه غذا است (ICMSF، 1998). برای غلبه بر معایب حرارت دهی معمولی، و برای به دست آوردن مواد غذایی سالم، فناوری های جایگزین مانند فرکانس رادیویی، مایکروویو، و میدان الکتریکی پالسی افزایش تمایل صنعت را به دست آورده اند.

در دهه های اخیر، فن آوری هایی که از عبور جریان الکتریکی مستقیم در محصولات غذایی به عنوان یک وسیله گرمایشی استفاده می کنند تمایل صنایع غذایی را به خود جلب کرده اند. برخی از این فن آوری پخت و پز اهمی در حال حاضر در مقیاس تجاری برای پردازش طیف گسترده ای از محصولات غذایی استفاده می شود. گرمایش اهمی در طول دو دهه گذشته و برای عملیات در مقیاس تجاری برای پردازش تعدادی از محصولات مواد غذایی، به ویژه آنهایی که حاوی ذرات اند توسعه یافته است. این مبتنی بر عبور جریان الکتریکی از یک محصول مواد غذایی با داشتن مقاومت الکتریکی است (شکل 1) (آیسر و ایلیکالی، 2005؛ رسنیک، 1996؛ ساستری و سالنگکی، 1998). حرارت فورا داخل مواد غذایی تولید شده، و مقدار حرارت به طور مستقیم به گرادیان ولتاژ و رسانایی الکتریکی مربوط می شود (ساستری و لی، 1996). نتایج تولید گرمای یکنواخت در توزیع دمای یکنواخت می باشد. استفاده از روش اهمی بیش از روش های مرسوم خروج از محدود کردن ضریب انتقال حرارت و نیاز به درجه حرارت دیوار بالا می باشد. در مقایسه با حرارت معمولی، مزایای دیگر پخت و پز اهمی شامل زمان پردازش کوتاهتر و بازده بالاتر، در حالی که هنوز هم رنگ و ارزش غذایی مواد غذایی حفظ می شود (کاسترو، تیکستریا، سالنگکی ، ساستری ، ویسنته، 2004؛ آیسر و ایلیکالی ، 2005؛ لایسرسون و شیمونی، 2005، ویکرام، رامش، و پاراپولا، 2005؛ وانگ و ساستری ، 2005).

روش اهمی در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی مانند حرارت دادن، پخت و پز، سفید کردن، پاستوریزاسیون، استریلیزاسیون و استخراج مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد (آیسر و ییلدیز، بایسال، 2005. لایسرسون و شیمونی، 2005، لیما و ساستری، 1999؛ میزراهی، 1996).این تکنولوژی کاربرد زیادی در ساخت مواد، محصولات مصرفی و فرآوری مواد غذایی، و به طور بالقوه در فروش و توزیع برنامه های کاربردی مواد غذایی و آشامیدنی یافته است (هریک، ساستری، کلاید، و ودرال، 2000). از آنجا که USDA (وزارت کشاورزی ایالات متحده آمریکا) و FDA (اداره غذا و دارو) پیشنهاد استفاده از فن آوری های اهمی را برای غذاهای قابل پمپ شدن داشته است، کاربرد تجاری آن در سراسر جهان (ایالات متحده آمریکا، انگلستان، ایتالیا، ژاپن، فرانسه و مکزیک) برای پاستوریزاسیون مواد غذایی قابل پمپ شدن (آب میوه، تخم مرغ، شیر و مخلوط) و بسته بندی آسپتیک افزایش یافت است (FDA-CFSAN، 2000؛ آیسر و بوزکروت، آیسر، 2011 و ایلیکالی، 2005؛ راماسوامی، بالاسوبرامانیام ، و ساستری، 2005؛ زل، لینگ، دنیس ، کرونین، و مورگان، 2009). با توسعه فن آوری منبع تغذیه حالت جامد، در حال حاضر امکان استفاده از گرمایش اهمی در حالت پالس، برای کنترل اقتصادی اثرات الکترولیت به سطح بی ضرر وجود دارد (آیسر، 2012، فصل 11). سیستم های اهمی در حال حاضر مهندسی تر، پیچیده تر و به مراتب ارزان تر از پیشینیان خود در چهار تولید کننده برای تولید تجهیزات گرمایش اهمی می باشد (اندرسون، 2008؛ آیسر، 2012، فصل 11؛ ساستری، 2008). سیستم های گرمایش اهمی را می توان به خطوط فرآوری مواد غذایی آسپتیک اقتباس و دمای مورد نیاز برای درجه حرارت فوق العاده بالا (UHT) پردازش به دست آورد (آیسر، 2012، فصل 11؛ کیم و همکاران 1996،.). هزینه های سیستم های تجاری گرمایش اهمی، از جمله نصب و راه اندازی، می تواند بیش از 9 میلیون دلار USD باشد، که یک سرمایه گذاری پر هزینه برای ساخت تاسیسات می باشد (اندرسون، 2008). با این حال هزینه های فرایند آن با سیستم های گرمایش متعارف تجاری قابل مقایسه است (آیسر، 2012، فصل 11).

فرآورده های گوشتی یک ماتریس مواد مغذی غنی و یک محیط مناسب برای تکثیر میکروارگانیسم های عامل فساد گوشت و پاتوژن ناشی عمومی ارائه می کند (آیمریک، پیکوئت، و مونفورت، 2008). پخت و پز اهمی عامل بالقوه ای برای محصولات گوشتی امن تر به طور موثر مهار رشد میکروبی از طریق توزیع دمای یکنواخت در محصول و پخت و پز سریع تر و بلافاصله در داخل مواد غذایی ارائه می دهد (اوزکان و همکاران، 2004؛ ساستری و لی، 1996). با توجه به مشکلات مواجه شده در استفاده از روش های اهمی برای غذاهای جامد مانند گوشت و محصولات گوشتی، با این حال، این مفهوم هنوز به برنامه های کاربردی تجاری در صنعت پردازش گوشت منجر نشده است. نمونه گوشت هایی که معمولا دارای ساختار ناهمگن اند، توزیع یکنواخت گرما را تحت تأثیر قرار می دهند. ترکیبات با رسانایی ضعیف، به خصوص چربی در محصولات گوشتی، در همان میزان ماهیچه گرما تولید نکرده و در نتیجه لکه های سرد ایجاد می کند (شیرسات، لینگ، برونتون، و مک کنا، 2004). در واقع، رسانایی این محصولات در طیف S/min .01-10 محدود می شود (پایتی و همکاران، 2004). رسانایی الکتریکی چربی حیوانی (S/m 0.1) در مقایسه با نمونه گوشت پردازش آماده شده بسیار کم است (S/m 0.2-3.5) (بوزکارت و آیسر، 2010؛ پایتی و همکاران، 2004). رسانایی الکتریکی گوشت گاو چرخ شده شامل 2٪ چربی بین S/m 0.8 و S/m 1.6 در محدوده C ° 20-80 متفاوت است ( بوزکارت و آیسر، 2010).

خواص هندسی مانند اندازه تکه گوشت عامل مهمی است که استفاده از فن آوری پخت و پز اهمی در گوشت را محدود می کند (آیمریک و همکاران، 2008). استفاده از گوشت صاف بتس و حرارت بشقاب برای اطمینان از تماس خوب بین نمونه و سطح الکترود پیشنهاد شده است (اوزکان، هو، و فرید، 2004). تحقیقات گذشته نشان داده است که ویژگی هایی مانند ماهیچه جهت فیبر، محتوای چربی، و نوع گوشت بر رسانایی الکتریکی تاثیر می گذارد (بوزکارت و آیسر، 2010، سارنگ، ساستری، و کنایپ، 2008).
این بررسی بر مطالعات انجام شده بر روی پخت و پز اهمی گوشت و محصولات گوشتی تمرکز دارد. هدف اصلی فراهم کردن بینش های مفید برای استفاده از فن آوری پخت و پز اهمی در پردازش گوشت با بحث در مورد اثرات این تکنولوژی بر ویژگی های کیفیت محصولات گوشتی می باشد.

2. اثرات بر روی غیر فعال کردن میکروبها
غیرفعال کردن میکروارگانیسم با روش هایی مانند عقیم سازی گرما، اشعه ماوراء بنفش (UV)، تابش، و علاوه بر این استفاده از مواد شیمیایی در صنایع غذایی مهم است (گویاو و ال مر، 2002). روش حرارتی (به عنوان مثال بخار یا آب غوطه وری) به طور سنتی برای پاستوریزاسیون محصولات گوشتی استفاده می شود. با توجه به کاهش سرعت انتقال حرارت از طریق محصول، این روش به ویژه برای محصولات با قطر بزرگتر بسیار وقت گیر است، و ممکن است در مناطق سطح پخته به از بین رفتن کیفیت منجر شود (زل، لینگ، کرونین، و مورگان، 2010).

گرمایش اهمی یک روش جایگزین است که در آن مکانیزم اصلی غیر فعال کردن میکروبها، حرارت دهی طبیعی می باشد. با این حال، آسیب سلولی غیر حرارتی خفیف نیز در طول فرآیند گرمایش اهمی رخ می دهد (سان و همکاران، 2008). ادبیات اخیر نشان می دهد که یک مکانیسم الکتروپوریشن خفیف ممکن است در طول گرمایش اهمی رخ دهد (FDA-CFSAN، 2000). دلیل اصلی برای اثر دیگری از روش اهمی امکان فرکانس پایین آن (50-60 هرتز) می باشد، که به دیواره های سلولی برای ساخت و خلل و فرج فرم اجازه می دهد (FDA-CFSAN، 2000). الکتروپوریشن اتفاق می افتد زیرا غشای سلولی دارای یک قدرت دی الکتریک خاص است، که می تواند توسط میدان الکتریکی بیش از حد شود. قدرت دی الکتریک از غشای سلولی با مقدار چربی موجود در غشاء و فرآیندهای غشایی خود در ارتباط است. منافذ تشکیل شده می تواند از نظر اندازه بسته به قدرت میدان الکتریکی متفاوت باشد، و می تواند پس از یک دوره کوتاه زمانی انتشار یابد. قرار گرفتن در معرض بیش از حد باعث مرگ سلول در نشت اجزای داخل سلولی از طریق منافذ می شود (لی یون و، 1999). بنابراین، الکتروپوریشن برای یک سلول بسیار مخرب است و اثرات کشنده سوء استفاده های حرارتی موجود از گرمایش اهمی را افزایش می دهد (اندرسون، 2008). بدون فشار پاتوژن مقاومت منحصر به فرد به گرمایش اهمی کشف شده است (کنیرسچ، سانتوس، ویسنته، و پنا، 2010).

منحنی غیر فعال کردن میکروبها از فرآیندهای گرمایش اهمی عمدتا شبیه به منحنی حرارتی می باشد (FDA-CFSAN، 2000). سینتیک مرگ حرارتی پاتوژن ها و موجودات فساد هدف دنبال می شود. این فرایند حرارتی باید برای غیر فعال کردن پاتوژن هدف مورد نظر در محل حداقل روش کشنده کافی باشد (FDA-CFSAN، 2000). روش گرمایش سنتی و اهمی توسط برخی از محققان انجام شده است. یک آزمایش با استفاده از روش Zygosaccharomyces bailii نشان داد که هیچ تفاوتی بین اثرات عملیات حرارتی اهمی و متداول بر سینتیک مرگ وجود ندارد (پالانیاپان و ساستری، 1992). از سوی دیگر، در مطالعات اخیر، آن دریافت شد که اثر کشنده غیر حرارتی اضافی تحت گرمایش اهمی با توجه به اثر جریان الکتریکی در سلول های رویشی و اسپور باکتریایی رخ داده است. محققان مختلف از انواع مختلفی از میکروارگانیسم ها استفاده می کنند. مقدار D مشاهده شده برای غیر فعال کردن میکروبها تحت گرمایش اهمی کاهش می یابد هنگامی که به روش سنتی و حرارت مقایسه شده است (جدول 2). آزمایش دیگر شامل ساکارومیسس سرویسیه نشان داد که گرمایش اهمی نشت اجزای داخل سلولی را در مقایسه با روش های مرسوم جوشیدن در آب افزایش می دهد (لی یون و، 1999).

اگر چه مطالعات محدودی وجود دارد که اثرات گرمایش اهمی را در بار میکروبی محصولات غذایی خاص مشاهده کرده، آن دریافت شده که گرمایش اهمی یک روش جایگزین برای غیر فعال کردن آنزیم ها و میکروارگانیسم در مواد غذایی مایع می باشد (بایسال و آیسر، 2007 ؛ آیسر و ییلدیز، بایسال ، 2008؛ آیسر و همکاران، 2005؛ لیسرسون و شیمونی، 2005، پریرا، مارتینز، ماتئوس، تکسیریا، ویسنته، 2006؛ سان و همکاران، 2008؛ اومورا و ایسوب، 2003). پخت و پز اهمی یکی از برنامه های کاربردی گرمایش اهمی است که به طور بالقوه در صنایع غذایی وجود دارد. تنها چند مطالعه اثر غیر فعال کردن میکروبها از پخت و پز را در محصولات گوشتی گزارش کرده اند (جدول 3). تفاوت بین نتایج این مطالعات به عوامل بسیاری بستگی دارد. به عنوان مثال، نوع میکروارگانیسم ها مهم هستند، زیرا هر یک از گونه های میکروارگانیسم واکنش متفاوتی به گرما دارند، با توجه به اینکه مقاومت حرارتی مختلف است. افزایش شدت جریان (ولتاژ) بیشتر در میکروارگانیسم ها مؤثر است، یعنی در قالب ها، مخمرها و مسوفیل (مورنو و همکاران، 2012). این هم معروف است که ساختار مواد غذایی در غیر فعال کردن میکروبها توسط پخت و پز اهمی مهم است. در پخت و پز اهمی، رسانایی الکتریکی یکسان از ذرات مایع و جامد برای گرم کردن یکنواخت مورد نیاز است (زاریفارد، راماسوامی، تریگوئی، و مارکوتی، 2003). مواد غذایی گویچه های چربی می تواند در روند پخت و پز اهمی سخت شود، از آنجایی که به دلیل کمبود آب و نمک نارسانا می باشد (رحمان، 1999). اگر این گلبولها در یک منطقه بسیار رسانا الکتریکی باشد که امکان دور زدن آنها وجود داشته باشد، ممکن است به علت عدم رسانایی الکتریکی گرما روند پخت و پز کندتر شود. هر باکتری بیماری زا که ممکن است در این گلبولها وجود داشته باشد، ممکن است عملیات حرارتی کمتر از بقیه از این ماده دریافت کند (ساستری، 1992). به همین دلیل است که یکنواختی در توزیع دما از مواد غذایی در طول پردازش حرارتی بسیار مهم است، به ویژه زمانی که ذرات غذاهای در حال استریل و یا بطور ضد عفونی پردازش شده باشند (شیم، لی، و جون، 2010).

پخت و پز اهمی جایگزینی برای ضدعفونی کردن مداوم غذاهای حاوی ذرات مانند کوفته و سایر محصولات گوشتی ارائه می دهد. در حرارت دهی معمولی، منطقه بیرونی ممکن است سریع تر از داخل نمونه باشد، که دلیل اصلی برای رشد پاتوژن در محصول گرم است (سوماوات و همکاران، 2012). اگر چه این فن آوری پخت و پز اهمی امیدوار کننده و موثر به نظر می رسد، تحقیقات بیشتری برای درک مکانیسم های غیر فعال کردن دقیق این سیستم در محصولات گوشتی مورد نیاز است.

3. اثرات رنگ
رنگ گوشت و محصولات گوشتی یک ویژگی مهم است که کیفیت پذیرش مصرف کننده را تحت تاثیر قرار می دهد. روش اهمی استفاده شده برای پخت و پز نمونه گوشت چرخ شده، تحت شیب ولتاژ مختلف اثری بر رنگ نمونه ندارد. به هر حال، ارزش های رنگ زمینه اهمی پخته شده گوشت گاو نمونه توسط محتوای چربی اولیه از محصول تحت تاثیر قرار نمی گیرد (بوزکارت و آیسر، 2010). در یک مطالعه، نمونه گوشت چرخ شده با استفاده از شیب ولتاژ های مختلف ( V/c 20 ، 30 و 40) در فرکانس 50 هرتز اهمی تا C ° 70 حرارت داده شدند. نمونه گوشت چرخ شده اهمی پخته شده به طور قابل توجهی بالاتر از مقدار L* و پایین تر از a* بود، که نشان دهنده روشنایی، رنگ قرمز کمتر است زمانی که با نمونه معمولی پخته شده مقایسه شده است. اگر چه نمونه گوشت چرخ شده اهمی پخته شده رنگ همگن تری دارد، آنها یک لایه پوسته پخته شده در سطح آنها ندارد (بوزکارت و آیسر، 2010). این مشخص شده است که بسیاری از افراد مصرف محصولات گوشتی با یک لایه پوسته در سطح را ترجیح می دهند. بنابراین عدم وجود پوسته یک نقطه ضعف سیستم اهمی برای گوشت چرخ شده پخته شده می باشد. به طور مشابه نمونه گوشت اهمی پخته شده با دمای پایین طولانی مدت (LTLT, 72 °C/15 min) و درجه حرارت بالا زمان کوتاه (HTST, 95 °C/7 min) به طور قابل توجهی مقادیر L* بالاتر و a* پایین تر در مقایسه با نمونه گوشت گاو پخته شده معمولی (70 °C/105 min) دارد (زل و همکاران، 2009). محصول اهمی پخته شده رنگ کلی سفیدتری نشان داد، در حالی که نمونه معمول پخته سطوح مشخصه تیره تر بود. به طور مشابه، کل گوشت گاو ماهیچه پخته شده اهمی (زل و همکاران، 2010) و گوشت بوقلمون (زل، لینگ، کرونین، و مورگان، 2010) به طور قابل توجهی سطح رنگ روشنتری (pb0.05) نسبت به کنترل معمولی نشان داد. دلیل این وضعیت به زمان قرار گرفتن در معرض طولانی تر در درجه حرارت بالاتر در سطح نمونه در طول پخت و پز معمولی نسبت داده شده است (زل و همکاران، 2010). علاوه بر این، نمونه خمیر امولسیون گوشت اهمی در سریع ترین میزان پخته شده (به عنوان مثال، V cm−1 5 یا 7) به نظر می رسد که رنگ کمتر نسبت به نمونه پخته شده در بخار و یا با کمترین روش پخت و پز اهمی توسعه داده است (شیراست، بارتون، لینگ، کنار نوزاد، و اسکانل، 2004). این یافته ها نشان می دهد که میزان واکنش های توسعه رنگ وابسته به میزان حرارت است. با توجه به این مطالعات، پخت و پز اهمی به طور یکنواخت توسعه یافته، اما رنگ روشن تر و قهوه ای در گوشت و محصولات گوشتی دارد.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com