نگهداری موادغذایی با استفاده از روش غیرحرارتی اشعه گاما

مقدمه
پرتودهی مواد غذایی عبارت است از قرار دادن ماده غذایی در مقابل مقدار مشخصی از پرتو گاما، به منظور جلوگیری از جوانه زنی بعضی محثولات غذایی مانند پیاز و سیب زمینی و همچنین کنترل آفات انبارداری، کاهش با میکروبی و قارچی بعضی از محصولات مانند زعفران و ادویه‌ها و تاًخیر در رسیدن بعضی میوه‌ها به منظور افزایش زمان نگهداری آنها. در کودها مطالعات مربوط به تغذیه گیاهی نیز از این روش استفاده میشود مانند نحوه جذب کودها و عناصر که با استفاده از تکنیک پرتوتابی هسته‌ای میتوان تغییرات ژنتیکی مورد نظر را برای اصالح محصول در توده‌های گیاهی به کار برد. لذا استفاده از روش‌هاي نوين نگهداري مواد غذايي نظير پرتودهي به عنوان يك روش ايمن و موثر در فراوري مواد غذايي مورد توجه محققين بهداشت و مواد غذايي قرار گرفت. 

 انواع پرتوهای مورد استفاده
پرتو ماوراء بنفش:
تابشهای بتا:

 پرتوهای گاما:
پرتوهای ایکس:
مایکروویو:

تاريخچه استفاده از پرتودهي گاما در ايران
پرتودهي مواد غذايي در ايران با احاث سامانه پرتودهي گاما ir-136 در سال 1364 در محل سازمان انرژي اتمي كه توسط يك شركت كانادايي با توجه به نيزها و تكنولوژي ان زمان طراحي و ساخته شد،‌ شروع شد. شركت شار پرتو ايرانيان به عنوان اولين سرمايه‌گذار بخش خصوصي با عنوان طرح كلان ملي فناوري سامانه پرتودهي گاما در سال 1389 مسئوليت ساخت مركز پرتودهي گاما- سايت شهيد شهرياري در منطقه ويژه اقتصادي چهارمحال بختياري را بر عهده گرفت. 

پرتودهي گاما در مواد غذايي
مواد غذایی معمولأ با پرتو گاما وازطریق یک منبع رادیوایزوتوپ ، الکترونها ویا اشعه ایکس تولید شده از طریق یک شتابدهنده الکترونی اشعه دهی می شوند.
مزیت استفاده از پرتو گامااین است که کبالت 60 وسزیم 137 دوفراورده طبیعی نسبتأ ارزان قیمت حاصل ازتجزیه اتمی می باشند.دراتاقکهای پرتودهی که از این عناصر استفاده می شود ، ماده را دیواکتیو درقسمت فوقانی یک بالابرنده قرار می گیردبه طوری که موقع استفاده می تواند به سمت بالا حرکت کندودرمواقعی که استفاده نمی شود به سمت هدایت شده درزیرآب برده شود.

مزاياي پرتودهي مواد غذايي با استفاده از اشعه گاما
عدم تغيير در طعم، رنگ و رايحه محصولات پس از پرتودهي
كنترل و نابودي حشرات و آفات محصولات كشاورزي
توقف جوانه‌زني محصولات كشاورزي مثل سيب‌زميني و پياز
به تأخير انداختن زمان رسيدن ميوه‌جات
از بين بردن تقريبا تمامي ميكروارگانيزم‌ها و عوامل بيماريزاي ناشي از مواد غذايي
عدم ايجاد پسماند بعد از عمليات پرتودهي (برخلاف اتيلن اكسايد و...)

- انتخاب مواد غذایی:
     مواد غذایی به منظور پرتودهی بایستی از لحاظ تازگی و کیفیت عمومی به دقت انتخاب شوند، به ویژه بایداز انتخاب مواد غذایی که در مراحل اولیه ی فساد هستند، اجتناب کرد.
- تمیز کردن مواد غذایی:
لازم است تمام ذرات و ناخالصی‌های قابل رؤیت خارج گردند. این عمل تعداد میکروارگانیسمهایی که باید طی عمل پرتودهی تخریب شوند را کاهش می دهد.
- بسته بندي:
آن دسته از مواد غذایی که می بایستی در معرض اشعه قرار گیرند، باید در ظروفی بسته بندی گردندکه از آنها دربرابر آلودگی ثانویه محافظت نمایند.ظروف شیشه ای شفاف هنگامی که درمعرض اشعه با دوزتقریبی10 کیلو گری قرار می گیرند، د چار تغییرات رنگی قرار می شوند و ممکن است رنگ حاصل نامطلوب باشد.

- آنزیم بری یا فرایند حرارتی:
     دزهای استرلیزه کننده اشعه جهت تخریب آنزیمهای طبیعی مواد غذایی کافی نیستند. به منظور جلوگیری ازتغییرات نامطلوب پس از تاباندن اشعه، لازم است که این آنزیم ها قبلأ از بین بروند.بهترین روش، استفاده از فرایندحرارتی قبل از عمل تشعشع می باشد، نظیرآنزیم بری سبزیها و یا حرارت دادن ملایم به گوشت .

كاربردهاي تجارتي اشعه دهي
  -    اشعه دهی توت فرنگی با دوز 25-2 کیلوگری  به منظور حفظ سفتی و تازگی  و تأخیر  در  فساد
  - پرتو دهی پودر ادویه های هندی که به طور تجاری بسته بندی شده اند با دوز 10 کیلوگری ،جهت غیر فعال كردن  میکروبهای آن 
- با استفاده توأم از پرتودهی با دوز پایین 3-2 کیلوگری و سرد کردن تا دمای 3-0 درجه سانتی گراد فراورده های حیوانی به این ترتیب می توان عمر انباری این فراورده ها را تا هنگام فروش به مقدار کافی افزایش داد. طبق تحقیقات صورت گرفته استفاده از این تیمارهای ترکیبی به جای انجماد سبب سود اقتصادی نیز می گردد و علاوه بر آن عمرانباری کالا را نیز مطابق نیاز بازار می کند.

- دوز پایین پرتودر محدوده (0.15– 0.05 کیلوگری) در جلو گیری از جوانه زنی پیازها و غده های نگهداری شده نظیر سیب زمینی و سیر مؤثرند. 
- دوزهای جذب شده در محدوده (0.5 – 0.15 کیلوگری) برای ضدعفونی کردن محصولاتی نظیر غلات ،فراورده های غله ای و میوه های تازه و خشک به کار می روند.نوع تیمار با توجه به اینکه حشرات با دوزهای نسبتاً پایین (1-0.01 کیلوگری ) اشعه یونیزه از بین می روند انتخاب می شود. دوزهای مصرفی هیچ اثر منفی بر کیفیت دانه های غلات ندارد. فراورده هایی نظیر جو ، برنج ، ذرت ، سورگوم ، حبوبات ،آرد ذرت ، قهوه کاکائو و سویا نیز به کمک پرتو ضدعفونی می شوند.

 علامت مواد غذایی پرتو دیده 
عمل برچسب زنی برای هماهنگ شدن فراورده های اشعه دیده مسئله مهمی است . در برخی کشورها عمل برچسب زنی غذاهای اشعه دیده با علامت سبز رادورا  و عباراتی نظیر” اشعه دیده “، “تیمار با اشعه “، ًً” رادورا “، “محافظت شده با یونیزاسیون “و”تیمار شده با اشعه “الزامی است. تعداد دیگری از کشورها فقط ازعلامت رادورا استفاده می کنند و هیچ کلمه توصیفی دیگری به کار نمی برند.بعضی از کشورها هم هیچ برچسب خاصی برای این مورد ندارند.

اثر پرتودهی برروی میکروارگانیسمها
هنگام بررسی اثرپرتو برروی میکروارگانیسمها ،چندفاکتوربایددر نظرقرارگیرد که عبارتنداز:
1- نوع میکروارگانیسمها:
2- تعداد میکروارگانیسمها:  
3- ترکیب محلول های سوسپانسیون(موادغذایی):
4- حضور یا عدم حضور اکسیژن:
5- حالت فیزیکی ماده غذایی:
6- سن میکروارگانیسمها:

        اثرات پرتودهی برکیفیت برخی مواد غذایی  :

                               تولید طعم اشعه ای در برخی از مواد غذایی به خصوص گوشت 

                               آزاد شدن ترکیبات مولد بو نظیر ترکیبات گوگرد دار ،  کربونیل و تركيبات الكلي  
                                در دزهای بیش از 3 کیلوگری اتلاف تیامین درگوشت گاو ، گوسفند

                                ویتامین هاي E    و B1  حساس ترین ویتامینها در برابر پرتو می باشند 

                   نرم شدن فراورده هایی مثل میوه ها وسبزیها به علت تغییر ساختار پکتین و سلولزبیشترین دوز اشعه که اغلب میوه ها و سبزیها  بدون کاهش نرمی ، اختلالات رسیدگی، تغییر طعم و... تحمل می کنند 25/2کیلوگری است.
.
 

-

تحقيقات انجام شده 

به منظور برسي پايداري دو رقم انگور در سوريه در در سال ١٩٩٨ به ترتيب بلدي و هلواني تحقيقي انجام شد. هدف از پرتودهي بررسي تأثير اشعه گاما روي پايداري اين دو رقم بود. در سال اول هر دو رقم در دز حدود ٠/٥، ١ و ١/٥ kGy ميوه ها پرتودهي شدند و در سال دوم با دز حدود ٢ و ٢/٥ kGy و ١ و ٢/٥ kGy به ترتيب براي رقم هاي بلدي و هلواني اشعه دهي گرديدند. بعد از اشعه دهي در حدود ٢ هفته رقم بلدي و در حدود ٤ هفته رقم هلواني مورد بررسي قرار گرفتند. اشعه دهي پايداري هر دو رقم و زمان ذخيره سازي را افزايش داد. بعد از آنجام پرتودهي و آزمايشات دز متعادل براي بلدي در حدود ٠/٥ و ١ kGy و براي رقم هلواني در حدود ٥/١ و ٢ kGy در نظر گرفته شد (١٩٩٨,Bachir). 

در کره در سال ٢٠٠٩ به منظور بررسي تأثير اشعه گاما روي کيفيت ميوه کيوي انجام گرديد. ميزان دز مورد نظر براي اين منظور در حدود ٣ kGy در نظر گرفته شد. بعد از فرآيند اشعه دهي فعاليت آنزيم هاي Botrytiscinere،Diaportheactinidia  و Botryosphaeriadothidea از بين رفت .  کيوي پرتودهي شده نسبت به نوع پرتودهينشده نرم تر بود. مقدار رنگ و اسيد ارگانيک تحت تأثير واقع شد. با افزايش دز پرتودهي درصد جامد محلول کاهش يافت . اين مقدار دز تأثير منفي روي مقدار ويتأمين C و آتنتي اکسيدان داشت ولي شاخص هاي حسي را افزايش داد (٢٠٠٩,Kim and Yook). 
آزمايشي در چين در سال ٢٠٠٥ به منظور بررسي تأثير اشعه گاما روي برنج خيس و روي کيفيت اين محصول صورت گرفت . ميزان دز براي اين منظور در حدود ١ kGy و حتي بيشتر نيز در نظر گرفته شد. بعد از اشعه دهي برنج را در دماي ٣٠-٥٠ درجه سانتي گراد خشک کرده و مقدار رطوبت موجود در آن در حدود ٢٠-٣٠% بود. اشعه دهي باعث افزايش کنترل آلودگي بيشتر و جلوگيري از لانه گزيني حشرات در هنگام انبارداري گرديد و شاخص هاي کيفي در طي خشک کردن افزايش يافت (٢٠٠٥,Yu and Wnag). 

). تأثير اشعه گاما بر روي بسته بندي خرما و کيفيت ميکروبي آن انجام گرفت . ميزان دز پرتودهي در حدود ١ kGy در نظر گرفته شد. با اين ميزان دز پرتودهي لانه گزيني حشرات در هنگام انبارداري بسته ها کاهش يافت . تأثير اشعه گاما بر روي کيفيت گياه پياز انجام شد. ميزان دز در حدود ٠/١٥ kGy در نظر گرفته شد. اشعه گاما از جوانه زدن ميوه در انبارداري جلوگيري کرد. تحقيقي در چين در سال ٢٠٠٢ به منظور بررسي تأثير اشعه گاما روي کيفيت سيب زميني خشک شده انجام گرفت . ميزان دز در حدود ٠/١٥ kGy در نظر گرفته شد. اشعه دهي باعث افزايش خشک شدن و جلوگيري از جوانه زدن در هنگام انبارش گشت . در دزهاي پايين از بين رفتن درصد ويتأمين C کمتر صورت گرفت (٢٠٠٢ ,Wang and Chao). تأثير اشعه گاما روي کيفيت غلات در هنگام انبارداري بررسي شد. ميزان دز مورد نظر براي اين منظور در حدود ١ kGy در نظر گرفته شد. اشعه دهي باعث کنترل آلودگي و جلوگيري از لانه گزيني حشرات گرديد.
نتيجه‌گيري
با توجه به تنوع مواد غذايي و تنوع در روش هاي نگهداري آن ها، پرتودهي مواد غذايي يکي از بهترين روش ها در حال حاضر است . با فرآوري مواد غذايي به روش پرتودهي و نگهداري محصولات با اشعه دهي آن ها در حد مطلوب ، کيفيت مواد غذايي تا مدت زمان هاي مختلف ثابت مانده و با کنترل ميکروارگانيسم ها عوامل فساد نيز کنترل ميگردد. مواد غذايي عاري از وجود باکتريهاي بيماريزا، مخمرها، کپک ها و حشرات شده و رسيدگي، پيري و جوانه زني ميوه ها و سبزيها را کنترل ميکند. ترکيبات شيميايي مواد غذايي در جهت بهبود کيفيت مواد غذايي تغيير پيداکرده و در نهايت بعد از اعمال پرتو هيچگونه سمي در مواد غذايي باقي نميماند. در کنار اين مزايا فزايش دز پرتودهي براي مواد غذايي تأثيرات غير مفيد روي آن دارد و بهترين دز براي اکثر مواد غذايي در حدود ٤ kGy معرفي شده است . پرتودهي در سبزيجات باعث افزايش ماندگاري، در فرآورده هاي شيلاتي باعث حفظ کيفيت و افزايش ماندگاري و خواص تغذيه اي و حسي را حفظ مي کند. 

منابع
جیمز، ام ، جی . مترجمین(مرتضوی،علی).(معتمدزادگان،علی).(اعلمی،مهران)و(نایب زاده،کوشان).(1376).میکروب شناسی غذایی مدرن،جلد دوم.انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.ص:67-68.
Allende , A., Artes , F.(2003). Uv-c radiation as a novel technique for keeping quality of fresh processed “Lollo Rosso” lettuce . Food research international , 36 , 739-746 .
Benedo, J., Carcel, J., Clemente, G., and Mulet, A, “Dairy Foods Cheese   Maturity Assessment using Ultrasonics”, J.Dairy Science, vol. 83, No.2, 2000.
Bachir, M. 1198. Effect of gamma irradiation on storability of two cultivars of Syrian grapes. Radiation Physics and Chemistry. 81-85.
Coupland,J.N., “Low Intensity Ultrasound”, J. Food Research International,Vol.37, 537-543, 2004.                                   
De la Fuente, S., Riera, E., Gallego, J.A., Gomez, T.E., Acosta,V.M.and Vazquez, F., “Parametric Study of Ultrasonic Dehydration        process”, Paris, pp.7-10, 2003.
Garkal,G.S., “Handbook of Ultrasound”, 1992, Medical Publishers(P)LTD, New        Delhi.
Gerner , R.E.(1979) . Ultraviolet purification to the cheese and food industries . Marschall Italian & specialty cheese seminsrs . 
Go¨lge, E., and GOva. 2007. The effects of food irradiation on quality of pine nut kernels. Radiation Physics and Chemistry. 365-369.
Jae-Seoun, Hur,. Soon-Ok, Oh,. Young, Jin Koh., (2005), Novel effects of TiO2 photocatalytic ozonation on control of postharvest fungal spoilage of kiwifruit, Postharvest Biology and Technology, 35, 1, pp: 109- 113.
http://www.marschall.com/marschall/proceed/pdf/79-55.pdf .