چرا ازن در صنایع غذایی؟
اول برسی میکنیم که ازن چیست؟
ازن یکی از قوی ترین اکسید کننده هایی است که می تواند در غذاها کاربرد داشته باشه
ازن در برابر طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها فعال است پس استفاده از ازن می تواند ایمنی را افزایش داده و عمر مفید را با تأثیر محدود بر کیفیت محصول افزایش دهد.
در حالت گازی، ازن متراکم تر از هوا، بی رنگ در غلظت های پایین تر است و بوی مشخصی دارد.
چگونه به صورت صنعتی ازن را تولید کنیم:
ازن را می توان با استفاده از چند روش تولید کرد:
از طریق روش های فتوشیمیایی مخصوصاً اشعه ماوراء بنفش الکترولیز آب، که رایج ترین روش تخلیه الکتریکی است.
در صنایع فرآوری مواد غذایی، ازن به عنوان یک ضدعفونی کننده قوی در برابر باکتری های گرم مثبت و گرم منفی، هاگ های باکتری، قارچ ها، ویروس ها و تک یاخته ها عمل می کند.
ازن بر لیپیدهای (چربی های) غیر اشباع در غشای سلولی تأثیر می گذارد و باعث نشت اجزای سلولی می شود که می تواند منجر به مرگ سلولی شود. یعنی در واقع دیواره سلدل را پاره میکند و سلول را می کشد.
مثال های متعددی وجود دارد که نشان می دهد ازن با موفقیت در صنایع غذایی، به ویژه در بهداشت با ضد عفونی کردن تجهیزات کارخانه مواد غذایی و سطوح تماس، مواد بسته بندی، آب، هوا در سیستم های ذخیره سازی و برای مواد غذایی مانند میوه های خشک و تازه و سبزیجات استفاده شده است.
ماندگاری و کیفیت محصولات غذایی مختلف را می توان با استفاده از ازن از طریق کاهش میکروارگانیسم های فاسد کننده حفظ کرد.
کلر یا ازن؟
ازن یا اکسیژن سه اتمی (O3)، آلوتروپ ناپایدار اکسیژن است. در واقع ازن یک جایگزین موثر برای ترکیبات کلر در صنایع غذایی است. این به دلیل این مزیت است که وقتی ازن به رادیکال‌های آزاد تجزیه می‌شود، پس از تجزیه کامل، ازن هیچ جزء باقی‌مانده‌ای روی محصول غذایی باقی نمی‌گذارد و محصول اصلی اکسیژن را آزاد میکند.
ورود ازن با تماس مستقیم با محصولات غذایی:
در سال 2001، FDA رسما ازن را برای کاربرد در صنایع غذایی وتماس مستقیم با محصولات غذایی، از جمله استفاده به عنوانضد میکروبی و ضدعفونی کننده سطح در سیستم های CIP (Clean-In-Place) و درکارخانه های فرآوری ماهی، گوشتو طیور تایید کرد.
چندین کاربرد دیگر ازن در فرآوری مواد غذایی وجود دارد، مانند بهداشت گیاهان و تجهیزات در کارخانه های مواد غذایی، بهداشت سطح، تصفیه آب آشامیدنی و تصفیه برای استفاده مجدد از فاضلاب. که راجع به خیلی از این کاربرد ها می توانید در مطالب دیگر سایت مطالعه کنید.
ازن می تواند به عنوان ضدعفونی کننده روی میوه ها و سبزیجات خشک و تازه اعمال شود.در فرآوری مواد غذایی، ازن به عنوان ضدعفونی کننده در برابر طیف وسیعی از میکروب ها استفاده می شود. ازن به دلیل خواص ضد میکروبی خود دارای خواص ضد باکتریایی است که میکروارگانیسم هایی مانند ویروس ها، باکتری ها، قارچ ها و تک یاخته ها را که از عوامل بیماری های ناشی از غذا و فساد مواد غذایی هستند، از بین می برد.
مزایای استفاده از ازن:
یکی از مزایای اولیه ازن این است که فرآیندی غیر حرارتی است. این یک ضد عفونی کننده قوی و نسبتاً ایمن و قابل اعتماد برای کاربردهای فرآوری مواد غذایی است. دارای پتانسیل اکسیداسیون 2.07 ولت است که بسیار بالاتر از کلر (1.36 V) است. در حالی که هیچ باقیمانده ای روی غذا باقی نمی گذارد.
نیمه عمر ازن در آب در دمای اتاق حدود 20 دقیقه است، که به اکسیژن مولکول تجزیه می شود و نگرانی های ایمنی کمی در مورد مصرف ازن باقی مانده در یک غذای تیمار شده ایجاد می کند.
از آنجا که به سرعت به اکسیژن تجزیه می شود، هیچ اثری از ترکیبات هالوژنه سمی به عنوان باقی مانده وجود ندارد.
نبود هزینه ذخیره و انتقال:
گاز اوزون را می توان در محل تولید کرد و نیازی به ذخیره یا انتقال آن از مکان دیگری نیست. با این حال، باید در یک منطقه تهویه مناسب استفاده شود، زیرا هنگام استنشاق سمی است.
همانطور که در شکل نشان داده شده است، ازن یک اکسید کننده قوی است و میکروارگانیسم ها را با واکنش با اجزای سلولی قابل اکسیداسیون، به ویژه آنهایی که دارای پیوندهای دوگانه هستند، از بین می برد.
برای تغییر باکتری هایی که در طی ضدعفونی با ازن تحت نابودی دیواره قرار می گیرند. (a) غشای سلولی اولین محل مورد حمله است. سپس (b) ازن به گلیکوپروتئین‌ها، گلیکولیپیدها یا اسیدهای آمینه خاص حمله میکند و روی گروه‌های سولفیدریل آنزیم‌های خاص اثر می‌گذارد. (c) اثر ازن بر دیواره سلولی آشکار می شود. (d) سلول باکتری پس از تماس با ازن شروع به تجزیه شدن می کند. (e) غشای سلولی در طی این فرآیند سوراخ می شود. و در نهایت، (f) سلول متلاشی می شود یا دچار نابودی سلولی می شود.
اثر زون بر روی باکتری ها به عوامل مختلفی از جمله نوع محصول غذایی، بار میکروبی، غلظت ازن و سیستم تصفیه ازن مناسب و زمان درمان بستگی دارد. بهینه سازی این عوامل می تواند آسیب به محصولات غذایی حساس را کاهش دهد و منجر به نتایج مطلوب در اکثر کالاها شود.
تاثیر ازن بر ویروس ها:
به طور کلی، ویروس ها در مقایسه با باکتری های رویشی در برابر ازن مقاوم تر هست. مطالعات نشان داده که ازن ویروس ها را از بین می برد .
ازن در ویروس‌ها، RNA را آزاد میکند و جذب ویروس به پیلی(مویک، موهای ریز روی غشاء) میزبان را مختل میکند. علاوه بر این، ازن می تواند به طور تصادفی سر، یقه، غلاف انقباضی، الیاف انتهایی و دم را از بین ببرد و DNA را از سر آزاد کند.
در مطالعاتی که روی تصفیه فاضلاب انجام شد. دریافتند که درمان با ازن با موفقیت ویروس استوماتیت تاولی، ویروس آنسفالومیوکاردیت و ویروس GDVII را پس از 15 ثانیه استفاده غیرفعال می کند.
O’Donnell (2012) گزارش داده که ویروس هایی که حاوی احاطه چربی (جسم لیپیدی) هستند نسبت به ویروس هایی که این ویژگی را ندارند در برابر ازن مقاوم تر هستند. همچنین، وی نشان داد که ویروس هپاتیت A را هم می توان غیر فعال کرد. ازن می تواند در کنترل ویروس نوروالک موجود در آب آشامیدنی موثر باشد، ازن (0.37 پی پی ام) در pH 7 به مدت 5 دقیقه در دمای 5 درجه سانتی گراد برای این کار موثره.
تاثیر ازن روی قارچ ها:
بسیاری از قارچ ها سمومی تولید می کنند که می توانند باعث بیماری های ناشی از غذا شوند. یک جنس (سرده، Genus)، با اعضای Aspergillus flavus و Aspergillus parasiticus، آفلاتوکسین تولید می کند که می تواند باعث بیماری در انسان و حیوانات شود، در حالی که سایر قارچ ها می توانند باعث فساد غذا شوند. ازن می تواند قارچ ها را با ایجاد آسیب غیرقابل برگشت سلولی و با اکسید کردن سموم کپک غیرفعال کند.
کاربرد ازن در صنایع لبنی:
مطالعات اخیر استفاده از ازن را برای حذف بیوفیلم از تجهیزات کارخانه مواد غذایی مورد بررسی قرار داده است. بیوفیلم ها علاوه بر کاهش انتقال حرارت، منبع آلودگی میکروبی هستند. بیوفیلم اجتماعی از سلول های میکروارگانیسمی است که به یک سطح متصل شده‌اند و توسط مواد پلی‌مری خارج سلولی پوشیده شده‌اند. مراحل تشکیل بیوفیلم را میتوانید در شکل زیر مشاهده نمایید.
یکی از مشکلات رایج در کارخانه های فرآوری پنیر، رشد کپک است که هنگام رسیدن پنیر در اتاق های نگهداری اتفاق می افتد. بنابراین پنیر کپک زده و ممکن است به آفلاتوکسین M1 آلوده شود.
ازن برای کنترل رشد کپک مرتبط با اتاق های رسیدن پنیر استفاده شده است که در مطالب بعدی راجع به کاربرد ازن در صنایع لبنی بیشتر توضیح می دهیم.
کاربرد ازن در مرغ و گوشت خام:
تعداد قابل توجهی از موارد مسمومیت غذایی در انسان از طیور خام و فرآورده های گوشتی آلوده به باکتری های بیماری زا مانند L. monocytogenes، Campylobacter spp.، Salmonella spp و سایر باکتری های روده ای رخ می دهد.
آلودگی گوشت و طیور نیز ماندگاری آن محصول را تعیین می کند. طبق مطالعات انجام شده ازن برای رفع آلودگی گوشت گاو مفید است. تحقیقات نشان داده اند که ازن گازی در جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها بر روی سطوح گوشت موثر است. علاوه بر این، ازن اثر میکروبی و ایمنی را هنگام شستشوی لاشه طیور نشان داده است.
یکی دیگر از کاربردهای ازن، کنترل سالمونلا انتریکا در تخم‌های پوسته‌ای است، جایی که ازن می‌تواند در دماهای پایین و تحت فشار ملایم برای درمان‌های ضدعفونی سرد استفاده شود. تحقیقات خاطرنشان کردند که درمان سالمونلا در تخم مرغ با ازن گازی به مدت 10 دقیقه در دمای 22-25 درجه سانتی گراد و psi 15 منجر به کاهش رشد جمعیت سالمونلا می شودکه در مطالب بعدی راجع به کاربرد ازن در مرغ و گوشت خام بیشتر توضیح می دهیم.
کاربرد ازن در سبزیجات:
سبزیجات قبل از برداشت می توانند به دلایل مختلفی از جمله قرار گرفتن در معرض آب آبیاری کثیف، عدم رعایت بهداشت کارکنان، حمل و نقل نامناسب و ذخیره سازی پس از برداشت، استفاده از آب آلوده هنگام شستشو یا تمیز کردن، کثیف بودن تجهیزات پردازش، آلوده شوند.
علاوه بر این، هنگام برش سبزیجات تازه، از دست دادن یکپارچگی سطح می تواند منجر به نفوذ و رشد سریع میکروارگانیسم ها در بافت گیاه شود.
استفاده از ازن برای ضدعفونی کردن محصولات تازه بسیار خوب شناخته شده است. در یک مطالعه بر روی آلاینده‌های کاهوی تازه در معرض ازن قرار گرفته (1.3 میلی مولار) تعداد باکتری‌های مزوفیل و سایکروتروف به ترتیب 3.9 و 4.6 واحد لگاریتم در طول 5 دقیقه استفاده از ازن کاهش یافت. استفاده از ازن در جوانه های یونجه به مدت 5 دقیقه بار میکروبی آنها را 1.2 واحد لگاریتم کاهش داد که در مطالب بعدی راجع به کاربرد ازن در سبزیجات بیشتر توضیح می دهیم.
اکنون توجه بیشتری به ازن به عنوان یک ضدعفونی کننده قوی معطوف شده است که ممکن است انتظارات صنایع غذایی را برآورده کند.ثابت شده است که ازن یک ضد عفونی کننده و عامل ضد میکروبی قوی است که با مواد هسته ای آنزیم های داخل سلولی و پوشش سلولی آن واکنش نشان می دهد. برای کاربرد در صنایع غذایی، جایی که به صورت گازی یا آبی استفاده شده است، مناسب است.
صنعت غذا در حال حاضر به فناوری های نوآورانه پردازش نیاز دارد تا بتواند تقاضای مصرف کنندگان برای محصولات تازه تر و ایمن را برآورده کند.ازن ممکن است به عنوان یک فناوری جایگزین نوظهور یا در دسترس در نگهداری مواد غذایی و در تمیز کردن و ضد عفونی کردن تجهیزات بسته در صنعت شیر و نوشیدنی غذایی در نظر گرفته شود.نمونه هایی از استفاده از ازن در صنایع غذایی عبارتند از استفاده از ازن به عنوان ضدعفونی کننده برای گوشت، سبزیجات، میوه ها و آب آشامیدنی و برای استفاده از آن در نگهداری مواد غذایی در مخازن برای چندین سال، همچنین در استفاده مجدد از تصفیه فاضلاب و کاهش تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی(BOD) و اکسیژن شیمیایی (COD) استفاده شده است.مطالعات اخیر همچنین استفاده از ازن را برای حذف بیوفیلم از تجهیزات کارخانه مواد غذایی مورد بررسی قرار داده است