تحمير الطعام

تحميص تفاحة فوجي - 32 دقيقة في 16 ثانية (فيديو)

التسمير هو عملية تحول الطعام إلى اللون البني بسبب التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخله. عملية التسمير هي إحدى التفاعلات الكيميائية التي تحدث في كيمياء الأغذية وتمثل موضوع بحث مثير للاهتمام فيما يتعلق بالصحة والتغذية وتكنولوجيا الأغذية . على الرغم من وجود العديد من الطرق المختلفة التي يتغير بها الطعام كيميائيًا بمرور الوقت، فإن التسمير على وجه الخصوص يندرج تحت فئتين رئيسيتين: عمليات التسمير الأنزيمية وغير الأنزيمية.

إن التسمير له العديد من التأثيرات المهمة على صناعة الأغذية فيما يتعلق بالتغذية والتكنولوجيا والتكلفة الاقتصادية. [1] يهتم الباحثون بشكل خاص بدراسة التحكم (التثبيط) في التسمير والطرق المختلفة التي يمكن استخدامها لتعظيم هذا التثبيط وفي النهاية إطالة العمر الافتراضي للغذاء. [2]

التسمير الأنزيمي

مثال على تفاعل عام للبوليفينولات بواسطة أوكسيديز البوليفينول (PPO) الذي يحفز التسمير الإنزيمي. يخضع إنتاج الكينونات لمزيد من التفاعلات التي تؤدي في النهاية إلى تكوين أصباغ بنية على سطح الطعام.

التسمير الأنزيمي هو أحد أهم التفاعلات التي تحدث في معظم الفواكه والخضروات وكذلك في المأكولات البحرية. [3] تؤثر هذه العمليات على طعم ولون وقيمة هذه الأطعمة. [3] بشكل عام ، هو تفاعل كيميائي يتضمن أوكسيديز البوليفينول (PPO) وأوكسيديز الكاتيكول والإنزيمات الأخرى التي تنتج الميلانين والبنزوكينون من الفينولات الطبيعية . يتطلب التسمير الأنزيمي (يسمى أيضًا أكسدة الأطعمة) التعرض للأكسجين . يبدأ بأكسدة الفينولات بواسطة أوكسيديز البوليفينول إلى كينونات ، [4] والتي تسبب حالتها القوية المحبة للإلكترونات قابلية عالية للهجوم النووي من البروتينات الأخرى. [4] ثم يتم بلمرة هذه الكينونات في سلسلة من التفاعلات، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين أصباغ بنية ( تصبغ الجلد ) على سطح الطعام. [5] ينعكس معدل التسمير الأنزيمي من خلال كمية أوكسيديز البوليفينول النشطة الموجودة في الطعام. [1] وبالتالي، فإن معظم الأبحاث حول طرق منع التسمير الأنزيمي كانت موجهة نحو تثبيط نشاط أوكسيديز البوليفينول. [1] ومع ذلك، لا تنتج كل عمليات تسمير الطعام تأثيرات سلبية. [1]

أمثلة على التسمير الأنزيمي المفيد:

أمثلة على التسمير الأنزيمي غير المفيد:

  • الفواكه والخضروات الطازجة بما في ذلك التفاح والبطاطس والموز والأفوكادو .
  • يعد أكسدة البوليفينول السبب الرئيسي لتصبغ الجلد في القشريات مثل الروبيان. [7]

التحكم في التسمير الأنزيمي

الجوافة المشعة

كان التحكم في التسمير الإنزيمي دائمًا تحديًا لصناعة الأغذية. تُستخدم مجموعة متنوعة من الأساليب لمنع أو إبطاء التسمير الإنزيمي للأطعمة، وتهدف كل طريقة إلى استهداف خطوات محددة من التفاعل الكيميائي. يمكن تصنيف الأنواع المختلفة للتحكم في التسمير الإنزيمي إلى مجموعتين كبيرتين: فيزيائية وكيميائية. عادةً، يتم استخدام طرق متعددة. تمت إعادة النظر في استخدام الكبريتيت (مواد كيميائية قوية مضادة للتسمير) بسبب المخاطر المحتملة التي تسببها جنبًا إلى جنب مع نشاطها. [8] تم إجراء الكثير من الأبحاث فيما يتعلق بالأنواع الدقيقة لآليات التحكم التي تحدث عند مواجهة العملية الأنزيمية. بالإضافة إلى الوقاية، تتضمن السيطرة على التسمير أيضًا تدابير تهدف إلى استعادة لون الطعام بعد تسميره. على سبيل المثال، يمكن استخدام الترشيح بالتبادل الأيوني أو الترشيح الفائق في صناعة النبيذ لإزالة رواسب اللون البني في المحلول. [9]

الأساليب الفيزيائية

  • المعالجة الباردةالتبريد والتجميد هما أكثر الطرق شيوعًا لتخزين الطعام، مما يمنع التعفن. ينخفض ​​نشاط إنزيمات التسمير، أي معدل التفاعل ، في درجات الحرارة المنخفضة. [14] وبالتالي، يساعد التبريد في الحفاظ على المظهر الأولي واللون والنكهة للخضروات والفواكه الطازجة. يستخدم التبريد أيضًا أثناء توزيع وتجارة التجزئة للفواكه والخضروات.

الطرق الكيميائية

نبيذ أبيض عتيق بلون بني
  • عوامل التخلّب - يتطلب إنزيم بوليفينول أوكسيديز النحاس كعامل مساعد لوظيفته، وبالتالي فإن عوامل التخلّب بالنحاس تمنع نشاط هذا الإنزيم. تمت دراسة العديد من العوامل التي تمتلك نشاطًا تخلّبيًا واستخدامها في مجالات مختلفة من صناعة الأغذية، مثل حمض الستريك وحمض السوربيك والبولي فوسفات وهينوكيتيول وحمض الكوجيك وإيديتات والبورفيرينات والأحماض المتعددة الكربوكسيلية والبروتينات المختلفة. [16] [18] كما أن لبعض هذه المركبات تأثيرات أخرى مضادة للتسمير ، مثل الحموضة أو مضادات الأكسدة. يستخدم هينوكيتيول في مواد الطلاء لتغليف الأغذية .

طرق أخرى

  • العوامل الطبيعية - من المعروف أن المنتجات الطبيعية المختلفة ومستخلصاتها، مثل البصل والأناناس والليمون والنبيذ الأبيض ، تمنع أو تبطئ تحول بعض المنتجات إلى اللون البني. [16] يُظهر البصل ومستخلصه خصائص قوية مضادة للتحول إلى اللون البني عن طريق تثبيط نشاط PPO. أظهر عصير الأناناس تأثيرًا مضادًا للتحول إلى اللون البني على التفاح والموز. يستخدم عصير الليمون في صنع العجين لجعل منتجات المعجنات تبدو أكثر إشراقًا. يمكن تفسير هذا التأثير من خلال خصائص مضادة للتحول إلى اللون البني لحمض الستريك والأسكوربيك في عصير الليمون.
  • التعديل الوراثي - تم تعديل التفاح القطبي وراثيًا لإسكات التعبير عن PPO ، وبالتالي تأخير تأثير التسمير، وتحسين جودة تناول التفاح. [21] [22]

التسمير غير الأنزيمي

قشرة خبز البريوش ، التي أصبحت ذات لون بني ذهبي بسبب تفاعل ميلارد

النوع الثاني من التسمير، التسمير غير الإنزيمي، هو عملية تنتج أيضًا تصبغًا بنيًا في الأطعمة ولكن بدون نشاط الإنزيمات. الشكلان الرئيسيان للتسمير غير الإنزيمي هما الكراميل وتفاعل ميلارد . يختلف كلاهما في معدل التفاعل كدالة لنشاط الماء (في كيمياء الأغذية، غالبًا ما يتم تعريف الحالة القياسية لنشاط الماء على أنها ضغط البخار الجزئي للمياه النقية عند نفس درجة الحرارة).

الكراميل هو عملية تتضمن تحلل السكر بالحرارة . يتم استخدامه على نطاق واسع في الطهي للحصول على النكهة الجوزية واللون البني المرغوب. أثناء حدوث العملية، يتم إطلاق مواد كيميائية متطايرة ، مما ينتج عنه نكهة الكراميل المميزة .

مثال على كراميل السكر الأبيض (السكروز) كراميل مادة ذات نكهة جوزية بنية اللون (فوران ومالتول)
نظرة عامة على آلية تفاعل ميلارد غير الإنزيمي في الأطعمة. تفقد قاعدة شيف جزيء CO2 وتضاف إلى الماء. لاحظ التفاعل بين المجموعة الأمينية للحمض الأميني (الأسباراجين هنا) وكربونيل السكر (الجلوكوز). المنتج النهائي هو الأكريلاميد . لمزيد من المعلومات، قم بزيارة تفاعل ميلارد .

التفاعل غير الأنزيمي الآخر هو تفاعل ميلارد . هذا التفاعل مسؤول عن إنتاج النكهة عند طهي الأطعمة. تشمل أمثلة الأطعمة التي تخضع لتفاعل ميلارد الخبز وشرائح اللحم والبطاطس. إنه تفاعل كيميائي يحدث بين المجموعة الأمينية للحمض الأميني الحر والمجموعة الكربونيلية للسكر المختزل ، [1] عادةً مع إضافة الحرارة. يتفاعل السكر مع الحمض الأميني، مما ينتج عنه مجموعة متنوعة من الروائح والنكهات. تفاعل ميلارد هو الأساس لإنتاج نكهات صناعية للأطعمة المصنعة في صناعة النكهة [23] حيث أن نوع الحمض الأميني المعني يحدد النكهة الناتجة.

الميلانويدات عبارة عن بوليمرات بنية اللون ذات وزن جزيئي مرتفع وغير متجانسة تتشكل عندما تتحد السكريات والأحماض الأمينية من خلال تفاعل ميلارد في درجات حرارة عالية ونشاط مائي منخفض. توجد الميلانويدات بشكل شائع في الأطعمة التي خضعت لبعض أشكال التسمير غير الإنزيمي، مثل الشعير (فيينا وميونيخ)، وقشرة الخبز، ومنتجات المخابز والقهوة. توجد أيضًا في مياه الصرف الصحي لمصافي السكر، مما يستلزم معالجتها لتجنب التلوث حول تدفق هذه المصافي.

تغير لون العنب أثناء صناعة النبيذ

مثل معظم الفواكه، يختلف العنب في عدد المركبات الفينولية التي يحتوي عليها. تُستخدم هذه الخاصية كمعيار في الحكم على جودة النبيذ. [4] تبدأ العملية العامة لصناعة النبيذ من خلال الأكسدة الأنزيمية للمركبات الفينولية بواسطة أوكسيديزات البوليفينول. [4] يؤدي الاتصال بين المركبات الفينولية في فجوة خلية العنب وإنزيم أوكسيديز البوليفينول (الموجود في السيتوبلازم ) إلى أكسدة العنب. وبالتالي، يحدث اللون البني الأولي للعنب نتيجة "تعديل التقسيم" في خلايا العنب. [4]

التأثيرات في صناعة الأغذية والتكنولوجيا

يؤثر التسمير الأنزيمي على لون الأطعمة ونكهتها وقيمتها الغذائية، مما يتسبب في خسارة اقتصادية ضخمة عند عدم بيعها للمستهلكين في الوقت المحدد. [1] وتشير التقديرات إلى أن أكثر من 50٪ من المنتجات تُفقد نتيجة للتسمير الأنزيمي. [2] دفعت الزيادة في عدد السكان والاستنزاف الناتج عن ذلك في الموارد الطبيعية العديد من الكيميائيين الحيويين ومهندسي الأغذية على حد سواء إلى إيجاد تقنيات جديدة أو محسنة للحفاظ على الطعام لفترة أطول باستخدام طرق لمنع تفاعل التسمير. وهذا يزيد بشكل فعال من العمر الافتراضي للأطعمة، ويحل هذا الجزء من مشكلة النفايات. إن الفهم الأفضل لآليات التسمير الأنزيمي، وتحديدًا فهم خصائص الإنزيمات والركائز التي تشارك في التفاعل، قد يساعد خبراء تكنولوجيا الأغذية على التحكم في مراحل معينة في الآلية وتطبيق هذه المعرفة في النهاية لمنع التسمير.

التفاح هو فاكهة يدرسها الباحثون بشكل شائع بسبب محتواها العالي من الفينول، مما يجعلها شديدة التأثر بالتسمير الإنزيمي. [3] وفقًا لنتائج أخرى تتعلق بالتفاح ونشاط التسمير، تم العثور على علاقة بين الكميات الفينولية الأعلى والنشاط الإنزيمي المتزايد في التفاح. [3] يوفر هذا هدفًا محتملاً وبالتالي أملًا لصناعات الأغذية التي ترغب في تعديل الأطعمة وراثيًا لتقليل نشاط أوكسيديز البوليفينول وبالتالي تقليل التسمير. ومن الأمثلة على هذه الإنجازات في هندسة الأغذية إنتاج تفاح القطب الشمالي . هذه التفاحات، التي هندستها شركة Okanagan Specialty Fruits Inc، هي نتيجة لتطبيق الربط الجيني ، وهي تقنية معملية سمحت بخفض أوكسيديز البوليفينول.

هناك نوع آخر من القضايا التي تمت دراستها عن كثب وهو تحول لون المأكولات البحرية إلى البني. [7] المأكولات البحرية ، وخاصة الروبيان، هي غذاء أساسي يستهلكه الناس في جميع أنحاء العالم. إن تحول لون الروبيان إلى البني، والذي يشار إليه في الواقع باسم التصبغ الجلدي ، يخلق قلقًا كبيرًا لدى مناولي الأغذية والمستهلكين. يحدث التصبغ الجلدي بشكل أساسي أثناء التعامل مع الجثث بعد الوفاة والتخزين المبرد. [7] وجدت دراسات حديثة أن مستخلصًا نباتيًا يعمل كمثبط لأكسيداز البوليفينول المضاد للميلاتونين يؤدي نفس وظيفة الكبريتيت ولكن بدون المخاطر الصحية. [7]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ abcdef كورزو مارتينيز، مارتا؛ كورزو، نيفيس؛ فيلاميل، مارس؛ ديل كاستيلو، إم دولوريس (2012/01/01). دكتوراه، بنيامين ك. سيمبسون (محرر). الكيمياء الحيوية الغذائية وتصنيع الأغذية . وايلي بلاكويل. ص 56-83. دوى :10.1002/9781118308035.ch4. رقم ISBN 9781118308035.
  2. ^ ab Kaanane, A.; Labuza, TP (1989-01-01). "تفاعل ميلارد في الأطعمة". التقدم في البحوث السريرية والبيولوجية . 304 : 301–327. ISSN  0361-7742. PMID  2675033.
  3. ^ abcd Holderbaum, Daniel (2010). "التسمير الأنزيمي، نشاط أوكسيديز البوليفينول، والبوليفينول في أربعة أصناف من التفاح: الديناميكيات أثناء نمو الثمار". HortScience . 45 (8): 1150–1154. doi : 10.21273/HORTSCI.45.8.1150 .
  4. ^ abcde Macheix, JJ; Sapis, JC; Fleuriet, A. (1991-01-01). "المركبات الفينولية والبوليفينول أوكسيديز فيما يتعلق بالتسمير في العنب والنبيذ". المراجعات النقدية في علوم الأغذية والتغذية . 30 (4): 441–486. doi :10.1080/10408399109527552. ISSN  1040-8398. PMID  1910524.
  5. ^ Nicolas, JJ; Richard-Forget, FC; Goupy, PM; Amiot, MJ; Aubert, SY (1994-01-01). "تفاعلات التسمير الأنزيمية في التفاح ومنتجات التفاح". المراجعات النقدية في علوم الأغذية والتغذية . 34 (2): 109–157. doi :10.1080/10408399409527653. ISSN  1040-8398. PMID  8011143.
  6. ^ He, Quiang (2008). "Elucidation of the mechanism of enzymatic browning inhibition by sodium chlorite". Food Chemistry . 110 (4). El Sevier: 847–51. doi :10.1016/j.foodchem.2008.02.070. PMID  26047269. مؤرشف من الأصل في 2017-01-12 . تم الاسترجاع في 2016-11-06 .
  7. ^ abcd Nirmal, Nilesh Prakash; Benjakul, Soottawat; Ahmad, Mehraj; Arfat, Yasir Ali; Panichayupakaranant, Pharkphoom (2015-01-01). "التسمير الأنزيمي غير المرغوب فيه في القشريات: التأثيرات المسببة وتثبيطها بواسطة المركبات الفينولية". المراجعات النقدية في علوم الأغذية والتغذية . 55 (14): 1992-2003. doi :10.1080/10408398.2012.755148. ISSN  1549-7852. PMID  25584522. S2CID  22348619.
  8. ^ تايلور، ستيف إل.؛ هيجلي، نانسي أ.؛ بوش، روبرت ك. (1986). "الكبريتيت في الأغذية: الاستخدامات، والأساليب التحليلية، والمخلفات، والمصير، وتقييم التعرض، والتمثيل الغذائي، والسمية، وفرط الحساسية". التقدم في أبحاث الأغذية . 30 : 1–76. doi :10.1016/s0065-2628(08)60347-x. ISBN 9780120164301. PMID  3526827.
  9. ^ Macheix, JJ; Sapis, JC; Fleuriet, A. (1991-01-01). "المركبات الفينولية والبوليفينول أوكسيديز فيما يتعلق بالتسمير في العنب والنبيذ". المراجعات النقدية في علوم الأغذية والتغذية . 30 (4): 441–486. doi :10.1080/10408399109527552. ISSN  1040-8398. PMID  1910524.
  10. ^ Macheix, Jean-Jacques; Sapis, Jean-Claude; Fleuriet, Annie; Lee, CY (January 1991). "المركبات الفينولية والبوليفينول أوكسيديز فيما يتعلق بالتسمير في العنب والنبيذ". المراجعات النقدية في علوم الغذاء والتغذية . 30 (4): 441–486. doi :10.1080/10408399109527552. PMID  1910524.
  11. ^ Xiao, Hong-Wei; Pan, Zhongli; Deng, Li-Zhen; El-Mashad, Hamed M.; Yang, Xu-Hai; Mujumdar, Arun S.; Gao, Zhen-Jiang; Zhang, Qian (يونيو 2017). "التطورات والاتجاهات الحديثة في التبييض الحراري - مراجعة شاملة". معالجة المعلومات في الزراعة . 4 (2): 101-127. Bibcode :2017IPAgr...4..101X. doi : 10.1016/j.inpa.2017.02.001 .
  12. ^ Grundy, Myriam Marie-Louise; Lapsley, Karen; Ellis, Peter Rory (2016). "مراجعة لتأثير المعالجة على إمكانية الوصول إلى العناصر الغذائية وهضم اللوز". المجلة الدولية لعلوم وتكنولوجيا الأغذية . 51 (9): 1937-1946. doi : 10.1111/ijfs.13192 . PMC 5003169. PMID  27642234 . 
  13. ^ "المركز الوطني لحفظ الأطعمة في المنزل | كيف أقوم بالتجميد؟". nchfp.uga.edu .
  14. ^ ab He, Qiang; Luo, Yaguang (1 ديسمبر 2007). "التسمير الأنزيمي والتحكم فيه في المنتجات الطازجة المقطوعة". مراجعة ما بعد الحصاد من ستيوارت . 3 (6): 1-7. doi :10.2212/spr.2007.6.3.
  15. ^ مارتينيز، م. فيكتوريا؛ ويتاكر، جون ر. (1 يونيو 1995). "الكيمياء الحيوية والتحكم في التسمير الأنزيمي". الاتجاهات في علوم وتكنولوجيا الأغذية . 6 (6): 195-200. doi :10.1016/S0924-2244(00)89054-8.
  16. ^ يلدريم، سلجوق؛ روكر، بيتينا؛ بيترسين، ماريت كفالفاج؛ نيلسن-نيغارد، جولي؛ أيهان، زهرة؛ روتكايت، راموني؛ رادوسين، تانيا؛ سومينسكا، باتريسيا؛ ماركوس، بيجونيا؛ كوما، فيرونيك (يناير 2018). "تطبيقات التغليف النشطة للأغذية: تطبيقات التغليف النشطة للأغذية...". المراجعات الشاملة في علوم الأغذية وسلامة الأغذية . 17 (1): 165-199. doi : 10.1111/1541-4337.12322 . hdl : 20.500.12327/362 .
  17. ^ ab L. Brody, Aaron; Strupinsky, EP; Kline, Lauri R. (2001). Active Packaging for Food Applications (طبعة واحدة). CRC Press. ISBN 9780367397289.
  18. ^ يوسف، بشارات؛ قادري، عويس شفيق؛ سريفاستافا، أبهايا كومار (مارس 2018). "التطورات الأخيرة في تمديد فترة صلاحية الفواكه والخضروات الطازجة المقطعة من خلال تطبيق طلاءات صالحة للأكل مختلفة: مراجعة". LWT . 89 : 198–209. doi :10.1016/j.lwt.2017.10.051.
  19. ^ "تثبيط ومكافحة التسمير". تصنيع الفاكهة . 2006. ص 183-215. doi :10.1007/978-0-387-30616-2_8. ISBN 978-0-387-30614-8.
  20. ^ "PPO silencing". Okanagan Specialty Fruits, Inc. 2019. مؤرشف من الأصل في 27 أبريل 2021. تم الاسترجاع في 14 نوفمبر 2019 .
  21. ^ "الولايات المتحدة: تفاحة القطب الشمالي غير المعدلة وراثيًا تتوسع في مجال خدمات الأغذية". بوابة الفاكهة الطازجة. 13 أغسطس 2019. تم الاسترجاع في 14 نوفمبر 2019 .
  22. ^ تامانا، ناهد (2015). "معالجة الأغذية ومنتجات تفاعل ميلارد: التأثير على صحة الإنسان والتغذية". المجلة الدولية لعلوم الأغذية . 2015 : 526762. doi : 10.1155/2015/526762 . PMC 4745522. PMID  26904661 . 
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=تحمير_الطعام&oldid=1242312574"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate