Третман на месо во пулсирачко електрично поле - Весник на специјалисти во месната и месната индустрија
Посмртното созревање и последната нежност на месото може да се подобрат со обесување на трупот од коската за да се истегнат мускулите, механичко мекоење со употреба на сечила или игли, електрична стимулација, контрола на ладење, намалување на pH на телешки трупови, инјекција на труп со калциум хлорид кој го активира месото калпаин, инјектирање на растителни протеолитички ензими (папаин, бромелаин) или од животинско потекло (свински панкреатин). Други неодамнешни студии покажуваат нови методи за местење или забрзување на постмртното созревање на месото како што се ултразвук, висок хидростатички притисок, ударни бранови произведени со детонирање на експлозиви или генерирани електрично под вода и пулсирачко електрично поле.
Принципи на пулсирачко електрично поле
Третманот со пулсно електрично поле (ПЕФ) вклучува примена на електрични импулси, во траење од една микросекунда, на материјал лоциран помеѓу две електроди. Времетраењето помеѓу два последователни импулси е околу една секунда. Се смета за атермичен третман, иако може да се појави мало зголемување на температурата на производот.
Третманот со ПЕФ се заснова на способноста на силното електрично поле да ги инактивира и уништи микроорганизмите. Феноменот се објаснува со „теоријата на прекин на диелектриката“: пулсирачко електрично поле со висок интензитет применето на клетките генерира формирање на пори во клеточните мембрани, физички феномен наречен електропорација. Формирањето на порите може да биде реверзибилно или неповратно, во зависност од интензитетот на применетото електрично поле и се манифестира и во еукариотските и во прокариотските клетки.
Надворешното електрично поле применето на ќелија предизвикува електричен потенцијал на ниво на мембрана со акумулирање и одвојување на електричните полнежи. Се привлекуваат електрични полнежи од спротивна насока, што предизвикува компресија на клеточната мембрана и намалување на нејзината дебелина. Како што растојанието помеѓу електричните полнежи се намалува, трансмембранскиот потенцијал рапидно се зголемува.
Критична вредност
Критичката вредност на трансмембранскиот потенцијал е 0,7-2,2 V, во зависност од типот на клетката. Кога ќе се надмине критичната вредност, електрично наелектризираните молекули, на пример протеини и липиди, се преориентираат и одбиваат, формирајќи пори и канали во клеточната мембрана. При изложување на клетките на пулсирачко електрично поле, трансмембранскиот потенцијал се достигнува на помалку од една микросекунда од почетокот на пулсот, така што ќе се појави реверзибилна електропорација и зголемена пропустливост на клеточната мембрана. Ако се прекине примената на електричното поле, ќелијата се враќа во првобитната состојба. Реверзибилната електропорација е од практична важност во генетскиот инженеринг и биотехнологијата, бидејќи промената на пропустливоста на клеточната мембрана го олеснува воведувањето на ДНК и фузијата на клетките.
Електропорација на клеточната мембрана е неповратна и доведува до уништување на клетката кога порите се многубројни и нивната големина е голема во споредба со големината на клетката. Ова се случува кога е надминат одреден праг на електрично поле или времетраење на третманот.
Прагот на електричното поле и прагот на трансмембранскиот потенцијал зависат од големината, обликот и видот на микробната клетка, условите на културата (pH, спроводливост, присуство на супстанции со антимикробен ефект), електричните карактеристики на околината каде што се наоѓаат микроорганизмите подложени на PEF., форма на пулс) и температурата на која се одвива третманот.
Времетраењето на третманот го дава производот помеѓу бројот на импулси и времетраењето на пулсот што е обично една илјадити дел од секундата (една микросекунда). Значително зголемување на времетраењето на третманот може да доведе до зголемување на температурата на животната средина во која се наоѓаат микроорганизмите, што не е пожелно ако околината е храна.
Апликации на ПЕФ за преработка на храна
Во последниве децении, многу истражувачи го истражуваа влијанието на ПЕФ врз расипувањето и патогените микроорганизми инокулирани во течна храна како овошни сокови (јаболка, портокали, круши, дињи, јагоди, домати), супа од грашок, мешавина од цели јајца, обезмастено млеко, зелен чај, пијалоци сок од овошје и млеко, итн. (Елез-Мартинез и сор., 2012 година, стр. 72-74, табела 4.1). Намалувањето на микробите беше до 6,5-дневник, различно во зависност од условите за работа (јачина на електричното поле, број на импулси, времетраење на пулсот, температура на околината), третираниот производ и испитаниот микроорганизам.
Во однос на намалување на микробите, третманот со ПЕФ е исто толку ефикасен, како и термичкиот третман на пастеризација. Покрај тоа, тој има комерцијален потенцијал и во други процеси во прехранбената индустрија (зголемен принос на сок, омекнување на ткивото, екстракција на соединенија, како што е репка бетанин). Во литературата има малку информации за ПЕФ третман на месо и месни производи.
ПЕФ третмани применети на месо
Поаѓајќи од феноменот на електропорација на клеточните мембрани на микроорганизми, неколку истражувачи го проучувале третманот на ПЕФ на храна со мускулна маса (месо, живина, риба) за да откријат дали во мускулните влакна може да има ефект сличен на електропорацијата.
Така, Гудмундсон и Хафштајсон (2001) го проучувале влијанието на ПЕФ врз микроструктурата на пилешкото и забележале дека третманите со ПЕФ со мала јачина на полето (1,36 kV/cm, 40 импулси), времетраење на пулсот од 2 μs, на собна температура, предизвика намалување на големината на клетките, но нема видливи пукнатини.
Во 2006 година, Töpfl објави подобрување на карактеристиките на врзување вода кај свинско месо третирано со ПЕФ. Подобрувањето беше означено со отечената структура на ткивото, како сунѓер. Исто така, кај варената шунка третирана со PEF, забележано е интензивирање на микродифузијата на саламура и подобрување на врзувањето на водата поради интеракцијата помеѓу протеините/сол/фосфат за време на обработката, а кодот забележа порозна структура на ткивото по третманот со PEF.
Само неодамна беа објавени резултатите од третманите со ПЕФ на говедско месо. Така, О’Дауд и сор. (2013) го истражуваше влијанието на ПЕФ врз одредени карактеристики на квалитет на говедско полу-тетиво (губење на тежината, спроводливост, задржување на водата и големината на честичките). Работните параметри со PEF беа: јачина на електричното поле 1,1-2,8 kV/cm, фреквенција 5-200 Hz и број на импулси 152-300. Анализата на големината на честичките на извлечените миофибрили покажа дека PEF значително влијае на миофибрилите. Третманот со ПЕФ предизвика зголемување на температурата за 22 ° С и значително влијаеше на слабеењето на примероците по третманот што резултираше со мали промени во клеточната мембрана, со поголеми загуби на вода, но без влијание на текстурата.
Ефектот на ПЕФ врз квалитетот на мускулите
Охрабрувачки на прв поглед, овие резултати беа објаснети со малиот број примероци третирани и нивната мала големина (30 g), а истражувањето продолжи. Така, беше проучен ефектот на PEF врз квалитетот на говедско месо од лонгисимус лумбурум на еден ден постмртно и горно семимембранозен мускул на еден и три дена постмртно со комбинирање на параметрите на електричното поле, напон од 5 и 10 kV и фреквенција од 20, 50 и 90 Hz (Бехит и сор., 2014). Истражените параметри беа загуби на клеточен сок, загуби на вриење и мекост на месото (сила на смолкнување) за да се воспостават оптимални услови за третман и да се оценат економските придобивки од PEF и позитивниот ефект врз текстурата на месото. Силата на смолкнување се намали, што значи дека кревкоста е подобрена. Во примероците третирани со ПЕФ, се добиени поголеми загуби на сок од клетки и помали загуби на вриење. Нивото на подобрување на тендерзацијата на семимембранозен мускул не зависеше од постмртниот момент на месото до 3 дена, што овозможува поголема флексибилност во користењето на PEF технологијата.
Во најновата студија (Arroyo и сор., 2015), говедскиот мускул longissimus thoracis и лумбурумот беше подложен на ПЕФ третман (1,4 kV/cm, 10 Hz, 20 μs, 300 и 600 импулси) за да се проценат квалитетните карактеристики на месо (губење на тежината, боја, губење на вриење и текстура) и нивна еволуција во различни периоди за време на созревањето. Времетраењето на созревањето на месото пред и по примената на PEF не изврши никакво влијание врз губењето на тежината, бојата и загубите на вриење. Резултатите покажаа дека третманите со ПЕФ применети во различни постмртни периоди (2, 10, 18 и 26 дена) покажаа тенденција да се намали тврдоста на примероците од говедско месо, но дека примената на ПЕФ не влијае на процесот на тендери даден од самото созревање. Конечно, 60% од членовите на панелот за сензорна анализа ги оценија примероците третирани со ПЕФ како нежни (6,0 поени од 9,0), додека само 27,5% го сторија тоа за нетретираните примероци.
Како заклучок, третманот со ПЕФ може да биде ветувачка технологија што може да ја промени структурата на биолошките материјали без несакани ефекти на кои се среќаваат други методи (на пр. Тешки структурни промени и губење на вкусот) Исто така, има предност што може да се примени брзо, бидејќи времето на лекување е од редот на секунди. Така, третманот со ПЕФ може да стане независна технологија што се применува на месото во постригорозната фаза за да се подобри кревкоста со зголемување на пропустливоста на клетките и да се подобри безбедноста на производите со намалување на оптоварувањето на микробите.
Библиографија
Arroyo C., Lascorz D., O’Dowd L., Noci F., Arimi J. & Lyng J.G. 2015 година. Ефект на третманите со пулсирачко електрично поле во различни фази за време на климатизацијата врз квалитетните атрибути на мускулите на говедското месо од долгиот мускул и градниот кош. Наука за месо, 99, 52-59.
Бехит А.Е.Д., ван де Вен Р., Суванди В., Фахри Ф. и Хопкинс Д.Л. 2014 година. Ефект на третман на пулсно електрично поле врз мускули со ладна коска со различна потенцијална нежност. Храна и технологија за биопроцеси, 7(11), 3136-3146.
Елез-Мартинез П., Собрино-Лопез А., Солива-Фортуни Р. и Мартин-Белосо О. 2012 година. Пулсирачко електрично поле обработка на храна со течност. Глава 4 во Кален П.Ј., Тивари Б.К. & Валдрамидис В.П. (Ед.), Нова термичка и нетермална технологија за флуидна храна (стр. 63-108). Elsevier Inc., Лондон, Велика Британија.
Gudmundsson M. & Hafsteinsson H. 2001 година. Ефект на пулсирањата на електричното поле врз микроструктурата на мускулната храна и срната. Трендови во науката и технологијата на храна, 12(3-4), 122-128.
O’Dowd L.P., Arimi J.M., Noci F., Cronin D.A. & Линг G.Г. 2013 година. Проценка на влијанието на пулсирачките електрични полиња врз нежноста и избраните квалитетни атрибути на мускулот на говедско месо по строгост. Наука за месо, 93(2), 303-309.
Töpfl S. 2006 година. Пулсирачки електрични полиња (ПЕФ) за пропустливост на клеточните мембрани во храната и биопроцесирање - Апликации, дизајн и опрема и анализа на трошоците. (Докторска теза). Универзитет за технологија во Берлин.