झींगों के बेहतर विगलन और छिलका उतारने के लिए अल्ट्रासोनिक्स
नमकीन घोल पर आधारित झींगों की पारंपरिक परिपक्वन प्रक्रिया छिलके और मांस के बीच के जुड़ाव को ढीला कर सकती है, लेकिन रंग फीका पड़ने, मिठास घटने और बनावट बिगड़ने से बचाने के लिए लंबे समय तक भिगोने और नमक के सावधानीपूर्वक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। हालिया प्रगति दर्शाती है कि उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड झींगों की गुणवत्ता बनाए रखते हुए विगलन और छिलका ढीला होने, दोनों प्रक्रियाओं को तेज करके परिपक्वन की जगह ले सकता है या उसे बेहतर बना सकता है। जानें कि सोनिकेशन किस प्रकार जमे हुए झींगों की प्रसंस्करण दक्षता और अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार करता है – वैज्ञानिक प्रमाणों पर आधारित जानकारी के साथ।
झींगों का छिलका उतारना और इसकी चुनौतियाँ
क्रस्टेशियन प्रसंस्करण में झींगों का छिलका उतारना लागत बढ़ाने वाले सबसे बड़े कारकों में से एक है। Pandalus borealis जैसी ठंडे पानी की प्रजातियों में मांसपेशी और छिलके के बीच बहुत मजबूत जुड़ाव होता है, जिससे ताज़ा पकड़े गए झींगों का छिलका यांत्रिक रूप से उतारना अत्यंत कठिन हो जाता है। इसे हल करने के लिए, प्रसंस्करणकर्ता पारंपरिक रूप से 1–3 दिनों तक नमकीन घोल में या बर्फ में परिपक्वन करते हैं, जिससे अंतर्जात एंजाइम और नमक का विसरण इस जुड़ाव को कमजोर कर सकें। हालाँकि:
- लंबे समय तक भिगोने से लाल/पीला रंग खोने का जोखिम रहता है,
- अत्यधिक नमक अवशोषण स्वाद बदल देता है और मिठास घटाता है,
- अधिक समय लगने से सूक्ष्मजीवी जोखिम बढ़ता है, और
- नमक की पर्याप्त सांद्रता के अभाव में जमाने के दौरान बर्फ का क्रिस्टलीकरण ऊतक को नुकसान पहुँचा सकता है।
एक आधुनिक विकल्प सोनिकेशन है, जो रासायनिक क्रिया के बजाय भौतिक क्रिया (कैविटेशन, सूक्ष्म जेट, अपरूपण बल) द्वारा काम करता है और उत्पाद को न्यूनतम क्षति पहुँचाते हुए तेज विगलन तथा छिलके को तेजी से ढीला करने, दोनों में सहायता करता है।
Hielscher Stepped Plate Sonicator के साथ अल्ट्रासोनिक विगलन
अल्ट्रासाउंड झींगों के विगलन को कैसे बेहतर बनाता है
कैविटेशन के माध्यम से तीव्र ऊष्मा स्थानांतरण
अल्ट्रासाउंड झींगों के आसपास के द्रव में सूक्ष्म बुलबुले उत्पन्न करता है। ये बुलबुले फैलते हैं और तीव्रता से ढहते हैं – इस परिघटना को ध्वनिक कैविटेशन कहा जाता है।
Li et al. (2024) के अनुसार:
अल्ट्रासाउंड ने विगलन का समय 87 min (वायु में विगलन) और 66 min (बहते पानी में विगलन) से घटाकर 48 min कर दिया, जो 48.9% की तेजी दर्शाता है।
विभिन्न विगलन विधियों से उपचारित जमे हुए झींगों के विगलन वक्र। (AT: वायु में विगलन, FWT: प्रवाह जल-अपघटन द्वारा विगलन, US: अल्ट्रासाउंड-सहायित विगलन, UST: अल्ट्रासाउंड-सहायित SBEW विगलन)
अध्ययन और ग्राफ: Li et al., 2024
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि ढहते हुए कैविटेशन बुलबुले:
- आघात तरंगें और सूक्ष्म जेट उत्पन्न करते हैं,
- खाद्य पदार्थ के आसपास की ऊष्मीय सीमा परत को पतला करते हैं,
- और अंदर मौजूद बर्फ के क्रिस्टलों के पिघलने की गति बढ़ाते हैं।
लिपिड/प्रोटीन ऑक्सीकरण से सुरक्षा
Li et al. (2024) दर्शाते हैं कि अल्ट्रासाउंड को हल्के क्षारीय विद्युत-अपघटित जल (SBEW) के साथ मिलाने से रोकथाम होती है:
- अल्ट्रासाउंड + SBEW में MDA (लिपिड ऑक्सीकरण का संकेतक) घटकर 0.62 nmol/mg हो गया, जबकि वायु में विगलित झींगों में यह 0.83 nmol/mg था।
- अल्ट्रासाउंड-सहायित SBEW से उपचारित झींगों में कार्बोनिल (प्रोटीन ऑक्सीकरण) सबसे कम थे (1.63 nmol/mg, जबकि वायु में विगलन के लिए 3.21 nmol/mg)।
मांसपेशी संरचना और जल धारण का संरक्षण
अल्ट्रासाउंड द्वारा विगलन (UST):
- मांसपेशी तंतुओं की अखंडता बनाए रखता है, जहाँ अल्ट्रासाउंड-सहायित SBEW से उपचारित नमूनों में ताज़े झींगों के समान सघन रूप से संरेखित तंतु दिखाई देते हैं।
- अन्य सभी विधियों की तुलना में सबसे कम विगलन हानि (4.06%) और सबसे कम पकाने की हानि उत्पन्न करता है।
झींगों में सूक्ष्मसंरचनात्मक परिवर्तनों पर विभिन्न विगलन विधियों के प्रभाव
(FS: ताज़े झींगे, AT: वायु में विगलन, FWT: प्रवाह जल-अपघटन द्वारा विगलन, US: अल्ट्रासाउंड-सहायित विगलन, UST: अल्ट्रासाउंड-सहायित SBEW विगलन)
अध्ययन और चित्र: ©Li et al., 2024
Hielscher Stepped Plate Sonicator के साथ दक्षतापूर्वक बर्फ हटाना और विगलन
अल्ट्रासोनिक विधि से झींगों का छिलका उतारने में सुधार
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कैविटेशन छिलके और मांसपेशी के बीच के अंतरापृष्ठ को भौतिक रूप से कमजोर करता है
Dang et al. (2018) ने पाया कि 24 kHz पर उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड उत्पन्न करता है:
- छिलके की सतह पर सर्पिल गर्त,
- एपिक्यूटिकल परत का क्षरण,
- बढ़ी हुई सरंध्रता,
- झिल्लीदार परत की ओर विस्तृत सूक्ष्म चैनल।
ये संरचनात्मक परिवर्तन छिलके के अलग होने में बहुत अधिक सुधार करते हैं।
पृष्ठ 37 पर दिए गए SEM चित्रों में US से उपचारित और US+एंजाइम से उपचारित झींगों पर गर्त स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं, जबकि कच्चे और केवल एंजाइम से उपचारित नमूने चिकने बने रहते हैं। -
अल्ट्रासाउंड छिलका उतारने में लगने वाला कार्य घटाता है और प्राप्ति बढ़ाता है
एंजाइम द्वारा परिपक्वन से पहले या उसके दौरान उपयोग किए जाने पर:
- छिलका उतारने में लगने वाला कार्य 7.8 mJ/g (कच्चे झींगे) से घटकर 3.9 mJ/g हो गया, अर्थात 50% की कमी हुई।
- मांस की प्राप्ति बढ़ी (स्थिति के आधार पर ~90% तक)।
- पूरी तरह छिलका उतरे हुए झींगों का अनुपात उल्लेखनीय रूप से बढ़ा।
अकेले अल्ट्रासाउंड से भी छिलका उतारना आसान हो जाता है; अल्ट्रासाउंड + एंजाइम का संयुक्त उपयोग और भी अधिक प्रभावशाली है।
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अल्ट्रासोनिक सूक्ष्म चैनलों के माध्यम से एंजाइम विसरण में वृद्धि
प्रस्तावित क्रियाविधि के परिणामस्वरूप:
- कैविटेशन से बने गर्त छिलके में “प्रवेश बिंदु” बनाते हैं।
- ये गर्त अधिक गहरे सूक्ष्म चैनलों से जुड़ते हैं।
- एंजाइम – चाहे अंतर्जात हों या बाहर से मिलाए गए हों – तेजी से भीतर प्रवेश करते हैं और मांसपेशी तथा छिलके के बीच के जुड़ाव का जल-अपघटन करते हैं।
इससे संभव होता है:
- कम समय में परिपक्वन (1–3 दिनों के बजाय कुछ घंटों में),
- रंग फीका पड़ने या मिठास घटने का कम जोखिम,
- नमकीन घोल में भिगोने की तुलना में नमक की कम आवश्यकता।
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रंग और बनावट पर न्यूनतम प्रभाव
नमकीन घोल में लंबे समय तक भिगोने के विपरीत, अल्ट्रासाउंड उपचारों ने:
- कच्चे झींगों की तुलना में L*, a*, b* रंग मापदंडों को नहीं बदला,
- बनावट को नुकसान नहीं पहुँचाया (कठोरता, दबाव के बाद आकार पुनः प्राप्त करने की क्षमता और चबाने में लगने वाला प्रयास तुलनीय बने रहे)।
इससे अल्ट्रासाउंड नमकीन घोल में अत्यधिक परिपक्वन की तुलना में कहीं अधिक सुरक्षित बनता है, जिसके बारे में ज्ञात है कि वह रंग फीका करता है और मिठास घटाता है।
नमकीन घोल में भिगोने की तुलना में सोनिकेशन
अल्ट्रासाउंड नमक के विसरण की तुलना में अधिक नियंत्रित, तेज और स्वच्छ क्रियाविधि प्रदान करता है।
| मापदंड | नमकीन घोल में पारंपरिक परिपक्वन | अल्ट्रासाउंड-आधारित विधियाँ |
|---|---|---|
| समय | 12–48h | 3–4h (US + एंजाइम) |
| नमक का उपयोग | अधिक | कम या बिल्कुल नहीं |
| अत्यधिक भिगोने का जोखिम | अधिक | बहुत कम |
| छिलका उतारने में लगने वाला कार्य | मध्यम | 50% तक कम |
| रंग का संरक्षण | अक्सर कम | बरकरार |
| मिठास | घट सकती है | बरकरार |
| बनावट | लचक का ह्रास | संरक्षित |
| सूक्ष्मजीवी जोखिम | अधिक (प्रक्रिया में लंबा समय) | कम (कम समय की प्रक्रिया) |
Hielscher Stepped Plate Sonicator वायु-संचारित अल्ट्रासाउंड के साथ अधिक तेज और अधिक समान विगलन सुनिश्चित करता है।
साहित्य / संदर्भ
- Tem Thi Dang, Nina Gringer, Flemming Jessen, Karsten Olsen, Niels Bøknæs, Pia Louise Nielsen, Vibeke Orlien (2018): Facilitating shrimp (Pandalus borealis) peeling by power ultrasound and proteolytic enzyme. Innovative Food Science and Emerging Technologies 2018.
- Yufeng Li, Jinsong Wang, Qiao-Hui Zeng, Langhong Wang, Jing Jing Wang, Shaojie Li, Jiahui Zhu, Xin-An Zeng (2024): Novel thawing method of ultrasound-assisted slightly basic electrolyzed water improves the processing quality of frozen shrimp compared with traditional thawing approaches. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 107, 2024.
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
खाद्य उद्योग में झींगों के विगलन की सामान्य विधियाँ क्या हैं?
झींगों के विगलन की सामान्य औद्योगिक विधियों में वायु में विगलन, पानी में डुबोकर या बहते पानी में विगलन, बर्फ मिले पानी में विगलन और बढ़ते उपयोग के साथ अल्ट्रासाउंड-सहायित विगलन शामिल हैं। इन विधियों की ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता अलग-अलग होती है; अल्ट्रासाउंड कैविटेशन से उत्पन्न सूक्ष्म प्रवाह और बेहतर ऊष्मीय चालकता के माध्यम से विगलन को काफी तेज करता है।
खाद्य सुरक्षा के संबंध में विगलन के महत्वपूर्ण कारक क्या हैं?
विगलन के दौरान खाद्य सुरक्षा के महत्वपूर्ण कारकों में समय–तापमान प्रोफ़ाइल शामिल है, क्योंकि लंबे समय तक विगलन से सूक्ष्मजीवों को बढ़ने का अवसर मिलता है और स्वलयकारी एंजाइमों की सक्रियता बढ़ती है; पोषक तत्वों से भरपूर टपकते द्रव की हानि को रोकना शामिल है, जो सूक्ष्मजीवों के प्रसार को बढ़ावा देती है; और ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं का नियंत्रण शामिल है, जो प्रोटीन की अखंडता को प्रभावित कर सकती हैं तथा TVB-N और लिपिड से व्युत्पन्न ऐल्डिहाइड जैसे खराब होने के संकेतक उत्पन्न कर सकती हैं। इसलिए सूक्ष्मजीवी वृद्धि की क्रांतिक सीमाओं से नीचे तेज और समान विगलन सुनिश्चित करना आवश्यक है।
झींगों का छिलका किससे बना होता है?
झींगों का छिलका मुख्य रूप से काइटिन से बना होता है, जो प्रोटीन और खनिजों के साथ परतदार क्यूटिकल में व्यवस्थित होकर एक कठोर बाह्यकंकाल बनाता है। अल्ट्रासाउंड संबंधी अध्ययन दर्शाते हैं कि कैविटेशन से इसकी बाहरी एपिक्यूटिकल का क्षरण हो सकता है, जिससे ऐसे गर्त और सूक्ष्म चैनल बनते हैं जो मांसपेशी से इसके जुड़ाव को कमजोर करते हैं।
विगलन मायोफाइब्रिलर प्रोटीन के गुणों को कैसे प्रभावित करता है?
विगलन ऑक्सीकरणीय संशोधन, संरचना के खुलने और अपघटन को बढ़ावा देकर मायोफाइब्रिलर प्रोटीन को प्रभावित करता है, विशेष रूप से जब विगलन धीमा हो। पारंपरिक विगलन में कार्बोनिल निर्माण बढ़ता है, सल्फहाइड्रिल समूह नष्ट होते हैं, α-हेलिक्स की मात्रा घटती है और यादृच्छिक कुंडल संरचनाएँ बढ़ती हैं, जो विकृतीकरण का संकेत देती हैं। अल्ट्रासाउंड-सहायित विगलन, विशेष रूप से हल्के क्षारीय विद्युत-अपघटित जल के साथ संयुक्त उपयोग में, इन प्रभावों को कम करता है और प्रोटीन की द्वितीयक तथा तृतीयक संरचनाओं, प्रत्यास्थता और जल धारण क्षमता को बेहतर बनाए रखता है।
Hielscher Ultrasonics उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र का निर्माण करता है, जिनका आकार प्रयोगशाला स्तर से औद्योगिक स्तर तक होता है।