Ուլտրաձայնը՝ ծովախեցգետինների հալեցման և կեղևազատման բարելավման համար
Աղաջրի վրա հիմնված՝ ծովախեցգետինների ավանդական հասունացումը կարող է թուլացնել կեղևի և մսի կապը, սակայն պահանջում է երկարատև թրջում և աղի պարունակության զգույշ վերահսկում՝ գույնի խամրումից, քաղցրության կորստից և հյուսվածքի որակի վատացումից խուսափելու համար։ Վերջին առաջընթացները ցույց են տալիս, որ հզոր ուլտրաձայնը կարող է փոխարինել կամ բարելավել հասունացումը՝ արագացնելով թե՛ հալեցումը, թե՛ կեղևի կապի թուլացումը՝ միաժամանակ պահպանելով ծովախեցգետինների որակը։ Ծանոթացեք գիտական տվյալներով հիմնավորված տեղեկություններին այն մասին, թե ինչպես է ուլտրաձայնային մշակումը բարելավում սառեցված ծովախեցգետինների վերամշակման արդյունավետությունն ու վերջնական արտադրանքի որակը։
Ծովախեցգետինների կեղևազատումը և դրա դժվարությունները
Ծովախեցգետինների կեղևազատումը խեցգետնակերպերի վերամշակման ծախսերը պայմանավորող ամենախոշոր գործոններից մեկն է։ Սառը ջրերում ապրող տեսակների, օրինակ՝ Pandalus borealis տեսակի մոտ մկանների և կեղևի կապը շատ ամուր է, ինչի պատճառով նոր որսված ծովախեցգետինների մեխանիկական կեղևազատումը չափազանց դժվար է։ Այս խնդիրը լուծելու համար վերամշակողներն ավանդաբար կիրառում են աղաջրում կամ սառույցի մեջ մինչև 1–3 օր տևող հասունացում՝ թույլ տալով, որ էնդոգեն ֆերմենտներն ու աղի դիֆուզիան թուլացնեն այդ կապը։ Սակայն՝
- երկարատև թրջումը կարմիր/դեղին գույնի կորստի վտանգ է առաջացնում,
- աղի չափազանց մեծ ներծծումը փոխում է համը և նվազեցնում քաղցրությունը,
- երկարատև ընթացքը մեծացնում է մանրէաբանական ռիսկը, իսկ
- սառեցման ընթացքում սառույցի բյուրեղացումը կարող է վնասել հյուսվածքը, եթե աղի կոնցենտրացիան բավարար չէ։
Ժամանակակից այլընտրանք է ուլտրաձայնային մշակումը, որն ազդում է ֆիզիկապես (կավիտացիա, միկրոշիթեր, սահքի ուժեր), այլ ոչ թե քիմիապես՝ ապահովելով և՛ արագ հալեցում, և՛ կեղևի կապի արագացված թուլացում՝ արտադրանքի նվազագույն քայքայմամբ։
Ուլտրաձայնային հալեցում՝ Hielscher Stepped Plate Sonicator սարքով
Ինչպես է ուլտրաձայնը բարելավում ծովախեցգետինների հալեցումը
Արագ ջերմափոխանցում՝ կավիտացիայի միջոցով
Ուլտրաձայնը մանրադիտակային պղպջակներ է առաջացնում ծովախեցգետիններին շրջապատող հեղուկում։ Այս պղպջակներն ընդարձակվում են և կտրուկ փլուզվում. այս երևույթը կոչվում է ակուստիկ կավիտացիա։
Ըստ Li և համահեղինակների (2024)՝
Ուլտրաձայնը հալեցման ժամանակը 87 min-ից (օդում հալեցում) և 66 min-ից (հոսող ջրում հալեցում) կրճատել է մինչև 48 min՝ ապահովելով 48,9% արագացում։
Հալեցման տարբեր եղանակներով մշակված սառեցված ծովախեցգետինների հալեցման կորերը։ (AT՝ օդում հալեցում, FWT՝ հոսքային հիդրոլիզով հալեցում, US՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ հալեցում, UST՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ SBEW միջավայրում հալեցում)
Հետազոտությունը և գրաֆիկը՝ Li և համահեղինակներ, 2024
Դա տեղի է ունենում, քանի որ փլուզվող կավիտացիոն պղպջակները՝
- առաջացնում են հարվածային ալիքներ և միկրոշիթեր,
- բարակեցնում են սննդամթերքը շրջապատող ջերմային սահմանային շերտը
- և արագացնում են ներքին սառցաբյուրեղների հալումը։
Պաշտպանություն լիպիդների/սպիտակուցների օքսիդացումից
Li և համահեղինակները (2024) ցույց են տալիս, որ ուլտրաձայնի համակցումը թույլ հիմնային էլեկտրոլիզված ջրի (SBEW) հետ կանխում է՝
- MDA ցուցանիշը (լիպիդների օքսիդացման մարկեր) ուլտրաձայն + SBEW մշակման դեպքում նվազել է մինչև 0,62 nmol/mg՝ օդում հալեցված ծովախեցգետինների 0,83 nmol/mg ցուցանիշի համեմատ։
- Կարբոնիլների մակարդակը (սպիտակուցների օքսիդացում) ամենացածրն էր ուլտրաձայնի օժանդակությամբ SBEW միջավայրում մշակված ծովախեցգետիններում (1,63 nmol/mg՝ օդում հալեցման դեպքում գրանցված 3,21 nmol/mg ցուցանիշի համեմատ)։
Մկանային կառուցվածքի և ջրի պահպանման ապահովում
Ուլտրաձայնային հալեցումը (UST)՝
- պահպանում է մկանաթելերի ամբողջականությունը. ուլտրաձայնի օժանդակությամբ SBEW միջավայրում մշակված նմուշներում թելերը դասավորված են խիտ և ուղղորդված՝ թարմ ծովախեցգետինների նման։
- ապահովում է հալեցման ընթացքում ամենացածր կորուստը (4,06%) և եփման ընթացքում ամենացածր կորուստը՝ մյուս բոլոր եղանակների համեմատ։
Հալեցման տարբեր եղանակների ազդեցությունը ծովախեցգետինների միկրոկառուցվածքային փոփոխությունների վրա
(FS՝ թարմ ծովախեցգետիններ, AT՝ օդում հալեցում, FWT՝ հոսքային հիդրոլիզով հալեցում, US՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ հալեցում, UST՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ SBEW միջավայրում հալեցում)
Հետազոտությունը և պատկերները՝ ©Li և համահեղինակներ, 2024
Մակերեսային սառույցի հեռացման և հալեցման արդյունավետ իրականացում՝ Hielscher Stepped Plate Sonicator սարքով
Ուլտրաձայնով բարելավված՝ ծովախեցգետինների կեղևազատում
-
Կավիտացիան ֆիզիկապես թուլացնում է կեղևի և մկանի սահմանային հատվածը
Dang և համահեղինակները (2018) պարզել են, որ 24 kHz հաճախականությամբ հզոր ուլտրաձայնն առաջացնում է՝
- պարուրաձև փոսիկներ կեղևի մակերեսին,
- էպիկուտիկուլայի շերտի էրոզիա,
- ծակոտկենության մեծացում,
- դեպի թաղանթային շերտը ձգվող միկրոխողովակներ։
Այս կառուցվածքային փոփոխությունները կտրուկ բարելավում են կեղևի անջատումը։
37-րդ էջի SEM պատկերներում հստակ երևում են US և US+ֆերմենտ մշակման ենթարկված ծովախեցգետինների մակերեսի փոսիկները, մինչդեռ չմշակված և միայն ֆերմենտով մշակված նմուշները մնում են հարթ։ -
Ուլտրաձայնը նվազեցնում է կեղևազատման աշխատանքը և մեծացնում ելքը
Ֆերմենտային հասունացումից առաջ կամ դրա ընթացքում կիրառվելիս՝
- Կեղևազատման աշխատանքը 7,8 mJ/g-ից (չմշակված վիճակում) նվազել է մինչև 3,9 mJ/g՝ կրճատվելով 50%-ով։
- Մսի ելքն աճել է (մինչև ~90%՝ կախված պայմաններից)։
- Ամբողջությամբ կեղևազատված ծովախեցգետինների մասնաբաժինը զգալիորեն աճել է։
Միայն ուլտրաձայնն արդեն իսկ բարելավում է կեղևազատման հեշտությունը. ուլտրաձայն + ֆերմենտ համակցությունն է՛լ ավելի հզոր է։
-
Ֆերմենտների դիֆուզիայի ուժեղացում՝ ուլտրաձայնով ստեղծված միկրոխողովակների միջոցով
Առաջարկվող մեխանիզմը հանգեցնում է հետևյալին՝
- Կավիտացիոն փոսիկները կեղևում ձևավորում են «մուտքի կետեր»։
- Այս փոսիկները միանում են ավելի խոր միկրոխողովակներին։
- Ֆերմենտները՝ լինեն էնդոգեն, թե ավելացված, ավելի արագ են ներթափանցում և հիդրոլիզում մկանն ու կեղևը կապող հատվածը։
Սա հնարավորություն է տալիս ապահովել՝
- ավելի կարճ հասունացում (ժամեր՝ 1–3 օրվա փոխարեն),
- գույնի խամրման կամ քաղցրության կորստի ավելի փոքր վտանգ,
- աղի ավելի փոքր պահանջ՝ աղաջրով մշակման համեմատ։
-
Նվազագույն ազդեցություն գույնի և հյուսվածքի վրա
Ի տարբերություն աղաջրում երկարատև թրջման՝ ուլտրաձայնային մշակումները՝
- չեն փոխել L*, a*, b* գունային պարամետրերը՝ չմշակված ծովախեցգետինների համեմատ,
- չեն վնասել հյուսվածքը (կարծրությունը, վերականգնելիությունը և ծամելիությունը մնացել են համադրելի)։
Սա ուլտրաձայնը դարձնում է շատ ավելի անվտանգ, քան աղաջրում գերհասունացումը, որը, ինչպես հայտնի է, խամրեցնում է գույնը և նվազեցնում քաղցրությունը։
Ուլտրաձայնային մշակման համեմատությունն աղաջրով մշակման հետ
Ուլտրաձայնն ապահովում է ավելի վերահսկելի, արագ և մաքուր մեխանիզմ, քան աղի դիֆուզիան։
| Պարամետր | Ավանդական հասունացում աղաջրում | Ուլտրաձայնի վրա հիմնված եղանակներ |
|---|---|---|
| Ժամանակ | 12–48h | 3–4h (US + ֆերմենտ) |
| Աղի օգտագործում | Բարձր | Ցածր կամ բացակայում է |
| Չափազանց երկար թրջման վտանգ | Բարձր | Շատ ցածր |
| Կեղևազատման աշխատանք | Չափավոր | Նվազեցված՝ մինչև 50%-ով |
| Գույնի պահպանում | Հաճախ նվազում է | Ապահովվում է |
| Քաղցրություն | Կարող է նվազել | Պահպանվում է |
| Հյուսվածք | առաձգականության կորուստ | Պահպանվում է |
| Մանրէաբանական ռիսկ | Ավելի բարձր (գործընթացի երկար տևողություն) | Ավելի ցածր (կարճ գործընթաց) |
Hielscher Stepped Plate Sonicator սարքն օդով տարածվող ուլտրաձայնի միջոցով ապահովում է ավելի արագ և հավասարաչափ հալեցում։
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
Հաճախ տրվող հարցեր
Որո՞նք են սննդարդյունաբերության մեջ ծովախեցգետինների հալեցման տարածված եղանակները։
Ծովախեցգետինների հալեցման տարածված արդյունաբերական եղանակները ներառում են օդում հալեցումը, ջրի մեջ ընկղմամբ կամ հոսող ջրում հալեցումը, սառցաջրում հալեցումը և գնալով ավելի լայն կիրառվող՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ հալեցումը։ Այս եղանակները տարբերվում են ջերմափոխանցման արդյունավետությամբ. ուլտրաձայնը զգալիորեն արագացնում է հալեցումը՝ կավիտացիայով առաջացած միկրոհոսքերի և բարելավված ջերմահաղորդականության շնորհիվ։
Հալեցման ո՞ր գործոններն են կարևոր սննդամթերքի անվտանգության համար։
Հալեցման ընթացքում սննդամթերքի անվտանգության կարևոր գործոններից են ժամանակի և ջերմաստիճանի փոփոխության պատկերը, քանի որ երկարատև հալեցումը թույլ է տալիս մանրէների աճ և արագացնում է ավտոլիտիկ ֆերմենտների ակտիվությունը, սննդանյութերով հարուստ հեղուկի կաթիլային կորստի կանխումը, որը նպաստում է մանրէների բազմացմանը, ինչպես նաև օքսիդացման գործընթացների վերահսկումը, որոնք կարող են խախտել սպիտակուցների ամբողջականությունը և առաջացնել փչացման այնպիսի մարկերներ, ինչպիսիք են TVB-N և լիպիդներից առաջացող ալդեհիդները։ Ուստի կարևոր է ապահովել արագ, հավասարաչափ հալեցում՝ մանրէների աճի կրիտիկական շեմերից ցածր պայմաններում։
Ինչի՞ց է կազմված ծովախեցգետինների կեղևը։
Ծովախեցգետնի կեղևը հիմնականում կազմված է քիտինից, որը սպիտակուցների և հանքանյութերի հետ կազմակերպված է շերտավոր կուտիկուլայի մեջ՝ ձևավորելով կոշտ արտաքին կմախք։ Ուլտրաձայնային հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ արտաքին էպիկուտիկուլան կարող է կավիտացիայի հետևանքով ենթարկվել էրոզիայի՝ առաջացնելով փոսիկներ և միկրոխողովակներ, որոնք թուլացնում են մկանի հետ կապը։
Ինչպե՞ս է հալեցումն ազդում միոֆիբրիլային սպիտակուցների բնութագրերի վրա։
Հալեցումն ազդում է միոֆիբրիլային սպիտակուցների վրա՝ նպաստելով օքսիդատիվ փոփոխությանը, կառուցվածքի բացվելուն և քայքայմանը, հատկապես դանդաղ հալեցման դեպքում։ Սովորական հալեցման ժամանակ կարբոնիլների առաջացումն աճում է, սուլֆհիդրիլային խմբերը կորչում են, α-պարույրի պարունակությունը նվազում է, իսկ անկանոն կծիկի կառուցվածքներն ավելանում են՝ վկայելով բնափոխման մասին։ Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ հալեցումը, հատկապես թույլ հիմնային էլեկտրոլիզված ջրի հետ համակցվելիս, նվազեցնում է այս ազդեցությունները և ավելի լավ պահպանում սպիտակուցների երկրորդային ու երրորդային կառուցվածքները, առաձգականությունն ու ջրապահունակությունը։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ սկսած լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։