Húskezelés lüktető elektromos mezőben - Húsipari és húsipari szakemberek folyóirata
A hús post mortem érése és végső érzékenysége javítható úgy, hogy a tetemet a farcsontról felakasztják az izmok kinyújtására, a pengék vagy tűk segítségével mechanikusan hígítják, elektromos stimulációval, hűtésszabályozással, a marhahús tetemek pH-értékének csökkentésével, hasított test injektálásával. kalcium-kloriddal, amely aktiválja a hús kalpaint, növényi proteolitikus enzimek (papain, bromelain) vagy állati eredetű (sertés pankreatin) injekcióval. Más friss tanulmányok olyan új módszereket mutatnak be a hús vágás utáni érlelésére vagy felgyorsítására, mint az ultrahang, a magas hidrosztatikus nyomás, a robbanóanyagok felrobbantásával előállított vagy víz alatt villamosan generált lökéshullámok és a pulzáló elektromos mező.
A lüktető elektromos tér alapelvei
Az impulzusos elektromos tér (PEF) kezelés magában foglalja az egy mikroszekundumig tartó elektromos impulzusok alkalmazását két elektróda között elhelyezkedő anyagon. Két egymást követő impulzus közötti időtartam körülbelül egy másodperc. Atermikus kezelésnek számít, bár a termék hőmérséklete enyhén megemelkedhet.
A PEF-kezelés azon alapul, hogy egy erős elektromos mező képes inaktiválni és elpusztítani a mikroorganizmusokat. A jelenséget a "dielektromos szakadáselmélet" magyarázza: a sejtekre alkalmazott nagy intenzitású, pulzáló elektromos mező a pórusok képződését eredményezi a sejtmembránokban, ezt a fizikai jelenséget elektroporációnak nevezik. A pórusképződés reverzibilis vagy irreverzibilis lehet, az alkalmazott elektromos tér intenzitásától függően, és eukarióta és prokarióta sejtekben egyaránt megnyilvánul.
A cellára kifejtett külső elektromos mező elektromos potenciált indukál a membrán szintjén az elektromos töltések felhalmozásával és elválasztásával. Az ellenkező irányú elektromos töltések vonzódnak, ami miatt a sejtmembrán összenyomódik és csökkenti annak vastagságát. Az elektromos töltések közötti távolság csökkenésével a transzmembrán potenciál gyorsan növekszik.
Kritikus érték
A transzmembrán potenciál kritikus értéke 0,7-2,2 V, a sejttípustól függően. A kritikus érték túllépésekor az elektromosan töltött molekulák, például fehérjék és lipidek, átirányulnak és taszítanak, pórusokat és csatornákat képezve a sejtmembránban. Ha a sejteket pulzáló elektromos mezőnek teszik ki, a transzmembrán potenciál a pulzus kezdetétől számított kevesebb, mint egy mikroszekundum alatt eléri a reverzibilis elektroporációt és a sejtmembrán fokozott permeabilitását. Ha az elektromos tér alkalmazása megszakad, a cella visszatér eredeti állapotába. A reverzibilis elektroporáció gyakorlati jelentőséggel bír a géntechnológiában és a biotechnológiában, mivel a sejtmembrán permeabilitásának megváltoztatása megkönnyíti a DNS bevezetését és a sejtek fúzióját.
A sejtmembrán elektroporációja irreverzibilis, és sejtpusztuláshoz vezet, ha a pórusok sokak, és méretük a sejt méretéhez képest nagy. Ez akkor fordul elő, amikor egy bizonyos elektromos tér küszöbértéket vagy a kezelés időtartamát túllépik.
Az elektromos mező küszöbértéke és a transzmembrán potenciál küszöbértéke függ a mikrobiális sejt méretétől, alakjától és típusától, a tenyésztési körülményektől (pH, vezetőképesség, antimikrobiális hatású anyagok jelenléte), a környezet elektromos jellemzőitől, ahol a PEF-nek kitett mikroorganizmusok megtalálhatók. impulzus alakja) és a kezelés hőmérsékletén.
A kezelés időtartamát a termék adja meg az impulzusok száma és az impulzus időtartama között, amely általában ezredmásodperc (egy mikroszekundum). A kezelés időtartamának jelentős növekedése a mikroorganizmusok környezetének hőmérsékletének emelkedéséhez vezethet, ami nem kívánatos, ha a környezet élelmiszer.
A PEF alkalmazásai az élelmiszer-feldolgozásban
Az elmúlt évtizedekben sok kutató megvizsgálta a PEF hatását a folyékony élelmiszerekbe beoltott romlásra és patogén mikroorganizmusokra, mint például gyümölcslevek (alma, narancs, körte, dinnye, eper, paradicsom), borsóleves, egész tojás keverék, sovány tej, zöld tea, gyümölcs és tejlé italok stb. (Elez-Martínez et al., 2012, 72–74. Oldal, 4.1. Táblázat). A mikrobiális redukció 6,5 log volt, a munkakörülményektől (elektromos térerősség, impulzusok száma, impulzus időtartama, környezeti hőmérséklet), a kezelt terméktől és a vizsgált mikroorganizmustól függően.
A mikrobiális redukció szempontjából a PEF-kezelés ugyanolyan hatékony, mint a pasztőrözéses hőkezelés. Ezen felül kereskedelmi potenciállal rendelkezik az élelmiszeripar egyéb folyamataiban (növekvő gyümölcslé-hozam, szövetlágyulás, vegyületek, például répabetanin extrahálása). Az irodalomban kevés információ található a hús és húskészítmények PEF-kezeléséről.
A húsra alkalmazott PEF-kezelések
A mikroorganizmusok sejtmembránjainak elektroporációjának jelenségéből kiindulva számos kutató tanulmányozta a PEF kezelését izomtömegű ételeken (hús, baromfi, hal), hogy kiderüljön, előfordulhat-e az elektroporációhoz hasonló hatás az izomrostokban.
Így Gudmundsson és Hafsteinsson (2001) tanulmányozták a PEF hatását a csirke mikrostruktúrájára, és megfigyelték, hogy alacsony térerősségű (1,36 kV/cm, 40 impulzus), 2 μs impulzus időtartamú szobahőmérsékleten a PEF kezelések, a sejtméret csökkenését okozta, de látható repedések nem voltak.
2006-ban a Töpfl a PEF-kezelt sertéshús vízkötési tulajdonságainak javulásáról számolt be. A javulást a szövet duzzadt szerkezete jelezte, mint egy szivacs. Ezenkívül a PEF-mel kezelt főtt sonkánál megfigyelték a sóoldat mikrodiffúziójának fokozódását és a vízkötés javulását a fehérjék/só/foszfát közötti kölcsönhatás miatt a feldolgozás során, és a kód porózusabb szövetszerkezetet figyelt meg a PEF-kezelés után.
Csak a közelmúltban tették közzé a marhahús PEF-kezelésének eredményeit. Így O’Dowd és mtsai. (2013) azt vizsgálta, hogy a PEF milyen hatással van a fél-ín marhahús bizonyos minőségi jellemzőire (súlycsökkenés, vezetőképesség, vízvisszatartás és részecskeméret). A PEF működési paraméterei a következők voltak: elektromos térerősség 1,1-2,8 kV/cm, frekvencia 5-200 Hz és impulzusok száma 152-300. Az extrahált miofibrillumok részecskeméret-elemzése azt mutatta, hogy a PEF jelentősen befolyásolta a miofibrileket. A PEF-kezelés 22 ° C-os hőmérséklet-emelkedést váltott ki, és jelentősen befolyásolta a minták súlyának csökkenését a kezelés után, amely enyhe változásokat okoz a sejtmembránban, nagyobb vízveszteséggel, de a textúra befolyásolása nélkül.
A PEF hatása az izomminőségre
Első látásra elbátortalanítva ezeket az eredményeket a kezelt minták kis számával és kis méretével (30 g) magyarázták, és a kutatás folytatódott. Így megvizsgálták a PEF hatását a longissimus lumborum marhahús minőségére a mortalitás egy napján és a felső semimembranosus izomzatát egy és három nappal a mortem után az elektromos mező paramétereinek, az 5 és 10 kV feszültségnek és a 20 frekvenciának a kombinálásával. 50 és 90 Hz (Bekhit et al., 2014). A vizsgált paraméterek a sejtlé veszteségek, forrásveszteségek és a hús érzékenysége (nyíróerő) voltak, hogy megállapítsák az optimális kezelési körülményeket és értékeljék a PEF gazdasági előnyeit és a hús textúrájára gyakorolt pozitív hatást. A nyíróerő csökkent, ami azt jelenti, hogy a törékenység javult. PEF-kezelt mintákban nagyobb sejtlé-veszteséget és alacsonyabb forrás-veszteséget értek el. A szemimembranosus izomzatának gyengülésének javulási szintje nem függött a hús post mortem pillanatától, legfeljebb 3 napig, ami nagyobb rugalmasságot enged a PEF technológia alkalmazásában.
A legfrissebb tanulmányban (Arroyo et al., 2015) a marhahús longissimus thoracis és a lumborum PEF-kezelésen esett át (1,4 kV/cm, 10 Hz, 20 μs, 300 és 600 impulzus) a minőségi jellemzők felmérése érdekében. hús súlya (súlycsökkenés, szín, forrási veszteség és textúra), valamint ezek fejlődése az érés során különböző időpontokban. A hús érlelésének időtartama a PEF alkalmazása előtt és után sem gyakorolt semmilyen hatást a súlycsökkenésre, a színre és a forrási veszteségekre. Az eredmények azt mutatták, hogy a különböző post-mortem időpontokban (2, 10, 18 és 26 napokban) alkalmazott PEF-kezelések tendenciát mutattak a marhahús minták keménységének csökkentésére, de a PEF alkalmazása nem befolyásolta a pályázók által biztosított pályázati eljárást. maga az érés. Végül az érzékszervi elemző panel tagjainak 60% -a a PEF-kezelt mintákat gyengédnek értékelte (≥6,0 pont a 9,0-ből), míg a kezeletlen mintáknál csak 27,5%.
Összefoglalva, a PEF-kezelés ígéretes technológia lehet, amely megváltoztathatja a biológiai anyagok szerkezetét anélkül, hogy más módszerekkel jelentkező mellékhatások lennének (pl. Súlyos szerkezeti változások és ízvesztés). Előnye, hogy gyorsan alkalmazható, mivel a kezelési idő másodperc nagyságrendű. Így a PEF-kezelés független technológiává válhat a húsra a szigorúság utáni szakaszban, hogy javítsa a törékenységet a sejtek permeabilitásának növelésével és javítsa a termékek biztonságát a mikrobiális terhelés csökkentésével.
Bibliográfia
Arroyo C., Lascorz D., O’Dowd L., Noci F., Arimi J. & Lyng J.G. 2015. A pulzáló elektromos mező kezeléseinek hatása a kondicionálás során a marhahús longissimus thoracis et lumborum izomzatának minőségi tulajdonságaira a kondicionálás során. Hústudomány, 99, 52-59.
Bekhit A.E.D., van de Ven R., Suwandy V., Fahri F. és Hopkins D.L. 2014. A pulzáló elektromos térkezelés hatása a különböző potenciális érzékenységű, hideg csontú izmokra. Élelmiszer- és bioprocessz-technológia, 7(11), 3136-3146.
Elez-Martínez P., Sobrino-López A., Soliva-Fortuny R. & Martín-Belloso O. 2012. Folyékony élelmiszerek impulzusos villamos terének feldolgozása 4. fejezet: Cullen P.J., Tiwari B.K. & Valdramidis V.P. (Szerk.), Novel Thermal and Non-Thermal Technologies for Fluid Foods (pp. 63-108). Elsevier Inc., London, Egyesült Királyság.
Gudmundsson M. és Hafsteinsson H. 2001. Az elektromos térimpulzusok hatása az izomeledelek és az ikrák mikrostruktúrájára. Élelmiszertudományi és technológiai trendek, 12.(3-4), 122-128.
O’Dowd L.P., Arimi J.M., Noci F., Cronin D.A. & Lyng J.G. 2013. A pulzáló elektromos mezők gyengédségre gyakorolt hatásának értékelése és a post rigor marhahús izomának kiválasztott minőségi tulajdonságai Hústudomány, 93(2), 303-309.
Töpfl S. 2006. Pulzáló elektromos mezők (PEF) a sejtmembránok permeabilizálására az élelmiszerekben és a bioprocesszorokban. Alkalmazások, folyamatok és berendezések tervezése és költségelemzés. (PhD tézis). Berlini Műszaki Egyetem.