نگهداری از مواد غذایی (بخش دوم)
قارچ و فساد مواد غذایی
در مطلب قبلی در رابطه با آلودگی های مربوط به مواد غذایی صحت کردیم. در این مطلب به منابع آلودگی و فساد مواد غذایی بیشتر صحبت می کنیم. در این مطلب به سراغ قارچ ها و سایر منابع و روش ها می رویم. دو نوع قارچ وجود دارد که برای فساد مواد غذایی بسیار مهم هستند؛ مخمرها و کپک‌ها. کپک‌ها قارچ‌های چندسلولی هستند که از طریق تشکیل هاگ (تک‌سلولی‌هایی که می‌توانند به قارچ‌های بالغ تبدیل شوند) تکثیر می‌شوند. هاگ‌ها به تعداد زیادی تولید می‌شوند و به راحتی در هوا پراکنده می‌شوند. زمانی که این هاگ‌ها روی غذا قرار بگیرند، در صورت مطلوب بودن شرایط می‌توانند رشد کنند و تکثیر شوند. مخمرها قارچ‌های تک‌سلولی هستند که از سلول‌های باکتریایی بسیار بزرگ‌تر هستند. آنها از طریق تقسیم سلولی (شکاف دوتایی) یا جوانه‌زنی تکثیر می‌شوند.
شرایط تأثیرگذار در رشد قارچ‌ها مشابه با شرایط تأثیرگذار بر باکتری‌ها است. هم مخمرها و هم کپک‌ها توانایی رشد در محیط اسیدی را دارند (PH کمتر از 7). دامنه‌ی PH برای رشد مخمرها از 3.5 تا 4.5 و برای کپک‌ها از 3.5 تا 8 است. به طور کلی PH پایین میوه‌ها برای رشد باکتری‌ها نامطلوب است، اما مخمرها و کپک‌ها می‌توانند میوه‌ها را فاسد کنند. کولتوتریکوم گونه‌ای قارچ است که منجر به خراب شدن موز می‌شود. مخمرها با تجزیه قند به الکل و کربن دی‌اکسید فرآیند تخمیر در میوه‌ها را تسریع می‌کنند. میزان آب موجود در محصول غذایی برای رشد قارچ نیز حیاتی و مهم است. مخمرها در فعالیت آب کمتر از 0.9 و کپک‌ها در فعالیت آب کمتر از 0.8 قادر به رشد نیستند.
کنترل آلودگی میکروبی
معمول‌ترین روش‌هایی که برای از بین بردن یا کاهش رشد میکروب‌ها استفاده می‌شود عبارتند از: اعمال گرما، حذف آب، کاهش دما در دوران ذخیره‌‌سازی، کاهش PH، کنترل غلظت اکسیژن و دی‌اکسید کربن، و حذف مواد مغذی مورد نیاز برای رشد. سازمان‌های دولتی همچون سازمان غذا و دارو ایالات متحده مقررات سفت و سختی برای استفاده از نگهدارنده‌های شیمیایی تصویب کرده است. با وجود آنکه یک ماده‌ی شیمیایی ممکن است عملکرد نگهدارندگی داشته باشد، اما قبل از هرگونه استفاده باید ایمنی آن تأیید شود. استفاده از برخی مواد نگهدارنده‌ی شیمیایی برای متوقف کردن رشد مخمرها و کپک‌ها مجاز است. اسامی تعدادی از این مواد شیمیایی نگهدارنده از قبیل بنزوئیک اسید، سدیم بنزوئیک اسید، پروپانوئیک اسید، اسید سربیک، و دی استات سدیم به عنوان ترکیبات شیمیایی مطمئن و ایمن منتشر شده است.
فساد شیمیایی
واکنش‌های آنزیمی
آنزیم‌ها مولکول‌های پروتئینی بزرگی هستند که به عنوان کاتالیزورهای بیولوژیکی عمل می‌کنند و واکنش‌های شیمیایی را بدون اینکه خودشان خیلی مصرف شوند، تسریع می‌کنند. فعالیت آنزیم‌ها مختص به گروه خاصی از بسترسازهای شیمیایی است و به PH و دما بستگی دارد. بافت‌های زنده‌ی گیاهان و حیوانات تعادل فعالیت آنزیمی را حفظ می‌کنند. این تعادل به هنگام برداشت محصول یا ذبح حیوان به هم می‌خورد. آنزیم‌ها نقش مهم و مفیدی را در بافت‌های زنده‌ی بعضی از مواد غذایی ایفا می‌کنند، ممکن است واکنش‌های فساد پس از برداشت یا ذبح را کاتالیز کنند. برای مثال، آنزیم پپسین در معده‌ی تمام حیوانات یافت شده است و در تجزیه پروتئین در فرآیند طبیعی هضم نقش دارد. با این حال پپسین بلافاصله بعد از ذبح حیوان اقدام به تجزیه‌ی پروتئین اندام‌ها می‌کند و بافت‌ها را ضعیف می‌کند، در نتیجه آنها در برابر آلودگی میکروبی حساس‌تر می‌شوند. آنزیم‌های به خصوصی وجود دارند که بعد از برداشت میوه‌ها همچنان در سلول‌های بافت زنده فعال باقی می‌مانند. این آنزیم‌ها به کاتالیز کردن فرآیندهای بیوشیمیاییِ رسیده شدن میوه ادامه می‌دهند و در نهایت ممکن است به خراب شدن میوه منجر شود. علاوه بر این، آنزیم‌های اکسایشی در میوه‌ها به انجام تنفس سلولی (فرآیند استفاده از اکسیژن برای سوخت و ساز گلوکز به منظور تولید انرژی) ادامه می‌دهند. این تنفس مداوم ماندگاری میوه‌های تازه را کاهش می‌دهد و ممکن است منجر به فساد شود. ممکن است با نگهداری میوه‌ها در یخچال یا بسته‌بندی به روش اتمسفر اصلاح‌شده بتوان این تنفس را کنترل کرد. جدول 1 فهرست تعدادی از آنزیم‌های درگیر در کاهش کیفیت غذا است.
| آنزیم‌هایی که باعث فساد مواد غذایی می‌شوند. | ||
| آنزیم | غذا | عمل فساد |
| اکسیدساز اسید اسکوربیک | سبزیجات | از بین بردن ویتامین C |
| لیپاز | غلات | تغییر رنگ |
| شیر | تندشدگی آبکافتی | |
| روغن‌ها | تندشدگی آبکافتی | |
| لیپواکسیژناز | سبزیجات | از بین بردن ویتامین A، تغییر طعم |
| آنزیم پکتیک | آب مرکبات | از بین بردن مواد پکتیک |
| مرکبات | نرم شدن بیش از اندازه | |
| پروکسیداز | مرکبات | قهوه‌ای شدن |
| پلی فنل اکسیداز | میوه‌ها و سبزیجات | قهوه‌ای شدن، تغییر مزه، از دست دادن ویتامین |
| پروتئاز | تخم‌مرغ | کاهش ماندگاری تخم‌مرغ تازه و خشک |
| خرچنگ، لابستر | بیش از حد نرم شدن | |
| آرد | از بین رفتن ساختار گلوتن | |
| تیامیناز | گوشت، ماهی | از بین بردن تیامین |
خوداکسایش
اسیدهای چرب اشباع‌نشده موجود در ساختار لیپیدهای بسیاری از غذاها وجود دارد که در صورت مواجهه با اکسیژن نسبت به تجزیه شیمیایی حساس می‌شوند. اکسایش اسیدهای چرب اشباع‌نشده یک واکنش خودکاتالیزی است؛ یعنی از طریق واکنش زنجیره‌ای رادیکال‌های آزاد انجام می‌شود. رادیکال‌های آزاد حاوی الکترون جفت‌نشده هستند (که در فرمول‌های مولکولی با نقطه نمایش داده می‌شود)، درنتیجه مولکول‌های شیمیایی بسیار واکنش‌پذیر هستند. مکانیسم‌های اساسی در واکنش زنجیره‌ای رادیکال‌های آزاد از سه مرحله‌ی شروع، تکثیر، و پایان تشکیل می‌شود. در صورت مهیا بودن شرایط، مولکول رادیکال آزاد (X .) موجود در مواد غذایی اتم هیدروژن (H)را از مولکول چربی حذف می‌کند و رادیکال لیپید(L .) تولید می‌کند. این رادیکال لیپید با اکسیژن مولکولی (O2) واکنش می‌دهد تا را رادیکال پراکسی (L00 . ) تشکیل دهد. رادیکال پراکسی اتم هیدروژن را از مولکول چربی دیگر حذف می‌کند و مجدداً واکنش را شروع می‌کند (تکثیر). مولکول‌های هیدروپراکسید (LOOH) در طول مرحله‌ی تکثیر تشکیل می‌شوند که ممکن است به رادیکال‌های آلکوکسی (LO .) و پراکسی به اضافه آب (H2O) تجزیه شوند. رادیکال‌های لیپید، آلکوکسی و پراکسی ممکن است به منظور تشکیل محصولات پایدار و غیرقابل تکثیر با یکدیگر (یا رادیکال‌های دیگر) ترکیب شوند (مرحله پایان). این محصولات علت بوی نامطبوع در مواد غذایی هستند. رادیکال‌های آزاد و پراکسیدهای تولید شده در این واکنش‌ها علاوه بر ایجاد تندشدگی ممکن است اثرات منفی دیگری نیز از قبیل از بین رفتن رنگ مواد غذایی و از بین رفتن ویتامین‌های A, C, E داشته باشند. این نوع فساد در میان‌وعده‌های سرخ‌شده، آجیل، روغن‌های پخت و پز، و مارگارین رایج است.
واکنش مایارد
یکی دیگر از واکنش‌های شیمیایی که منجر به فساد عمده‌ی مواد غذایی می‌شود، قهوه‌ای شدن غیرآنزیمی است که از آن با نام واکنش مایارد نیز یاد می‌شود. این واکنش بین قندهای احیاکننده (مونوساکاریدهای ساده که قادر به انجام واکنش‌های احیاکننده هستند) و گروه آمینه پروتئین‌ها یا آمینواسیدهای موجود در مواد غذایی صورت می‌گیرد. محصولات حاصل از واکنش مایارد منجر به تیره شدن رنگ، کاهش حل‌شدگی پروتئین، ایجاد طعم‌های تلخ و کاهش دسترسی مواد غذایی به اسیدآمینه‌های به خصوص مانند لیزین می‌شود. سرعت این واکنش تحت تأثیر فعالیت آب، دما و PH مواد غذایی است. قهوه‌ای شدن غیرآنزیمی منجر به فساد غذایی در زمان نگهداری شیرخشک، پودر تخم‌مرغ خشک‌شده، و غلات صبحانه می‌شود.
واکنش‌های ناشی از نور
برخی از واکنش‌های شیمیایی که منجر به فساد مواد غذایی می‌شود، تحت تأثیر نور هستند. این واکنش‌های تحت تأثیر نور شامل از بین رفتن کلروفیل (رنگدانه فتوسنتزی که به گیاهان رنگ سبز می‌دهد) که منجر به سفید شدن برخی از گیاهان می‌شود؛ بدرنگ شدن گوشت تازه؛ از بین رفتن ریبوفلاوین در شیر؛ اکسایش ویتامین C و رنگدانه‌های کاروتنوئید (فرآیندی که اکسایش حساس به نور خوانده می‌شود) می‌شود. استفاده از مواد غذایی بسته‌بندی که مواد غذایی را از تابش مستقیم نور در امان نگه می‌دارد، یکی از مؤثرترین ابزارها برای جلوگیری از فساد مواد شیمیایی ناشی از نور است.
