امروزه آگاهی مردم نسبت به مزایای خوراکی آبزیان و فرآوردههای حاصل از آنها به طور روزافزون در حال افزایش است. ویژگیهایی همچون پروتئین مرغوب و چربیهایی با اسید چرب غیر اشباع که با کاستن از خطر بیماریهای قلبی عروقی سبب تندرستی مصرف کننده میشوند از جمله مزایای مصرف آبزیان است. آبزیان همچنین به آسانی در دستگاه گوارش انسان هضم میشوند و منبع بسیاری از عناصر خوراکی بشمار میروند (لوند[1]، 2013). در میان آبزیان برخی به سبب برخورداری از گوشت بیشتر و کیفیت خوراکی بهتر طرفداران بیشتری جهت مصرف دارند. با توجه به اینکه ذخایر این آبزیان محدود است، از این رو برای بهرهبرداری پایدار باید صید آنها را محدود و از سایر آبزیان نیز استفاده کرد. البته سایر ماهیهای با ارزش اقتصادی کمتر، به سبب دارا بودن ویژگیهایی همچون گوشت تیره، مقادیر بالای اسیدهای چرب غیر اشباع[2] و فساد سریع، اندازه کوچک، پروتئینهای سارکوپلاسمی زیاد و مشکلات فرآوری دشواریهایی را جهت مصرف خوراکی بهدنبال دارند که از آن جمله میتوان به ماهیان کوچک سطحزی اشاره کرد. از این رو پژوهش بر روشهای فرآوری ماهیان کوچک سطحزی، که منجر به تولید محصولات خوراکی با استفاده مستقیم انسانی باشند، ضروری به نظر میرسد.
یکی از ماهیهایی که در کنار قیمت پایین و ارزش خوراکی بالا، مصرف انسانی پایینی دارد ماهی کیلکا معمولی (Clupeonella cultiventris caspia) میباشد (خوشخو[3] و همکاران، 2010). تاکنون تلاشهای بسیاری در زمینه فرآوری این ماهی با ارزش صورت گرفته است (معینی، 1381؛ معینی و همکاران، 1385) اما مصرف انسانی آن همچنان پایین است. خشک کردن پروتئین ماهی یکی از روشهایی است که در کشورهای جنوب شرق آسیا جهت کاهش هزینه جابهجایی و افزایش مدت ماندگاری پروتئین ماهی بکار گرفته شده است (پارک، 2005). روشهای مختلف استخراج پروتئین ماهی و خشک کردن آن مورد بررسی پژوهشگران قرار گرفتهاند (شویکلو[5]، 2013). هدف نخست از انجام این پروژه بررسی روشهای مختلف استخراج پروتئین و تولید پودر پروتئین از ماهی کیلکا بهمنظور ایجاد ارزش افزوده و بالا بردن مصرف انسانی آن بود. پس از دستیابی به روش بهینه تولید پودر پروتئین ماهی کیلکا هدف دوم این پروژه غنیسازی پاستا با پودر پروتئین ماهی بود.
1-2- کلیات
1-2-1- پروتئین
به برآیند خصوصیات فیزیکوشیمیایی یک پروتئین که بر شیوه فرآوری و رفتار پروتئین در سیستم خوراکی تاثیر داشته باشد، ویژگیهای کاربردی پروتئین گفته میشود. این ویژگیها از طریق خصوصیات کیفی محصول نهایی قابل اندازهگیری و سنجش است. مهمترین ویژگیهای کاربردی پروتئین ماهی قابلیت حل شدن، ویسکوزیته، توانایی تشکیل ژل، امولسیون کردن[12]، کفزایی[13]، ظرفیت اتصال آب[14] و ظرفیت نگهداری آب[15] میباشد.
1-2-2- روشهای استخراج پروتئین ماهی
روشهای متعددی بهمنظور جداسازی پروتئین از سایر اجزای گوشت ماهی وجود دارد که به برخی از آنها اشاره میشود (شویکلو، 2013):
1-2-2-1- شستشوی گوشت چرخشده
در این روش گوشت و پوست استخوانگیری شدهی ماهی با آب سرد شستشو داده میشود تا بیشتر ترکیبات محلول در آب آن خارج شده و پس از طی فرایند پالایش و آبگیریِ گوشت، پروتئینهای میوفیبریلی باقی بماند. این پروتئینها با مواد محافظت کننده سرمایی[17] آمیخته شده و سپس منجمد میگردد. این پروتئینهای میوفیبریلی را که فاقد ترکیبات محلول در آب و مواد مولد بو (آنزیم ها، پروتئینهای سارکوپلاسم، خون، املاح غیر آلی و بعضی از لیپیدها) میباشند را سوریمی[18] مینامند. سوریمی در پایان مرحله ساخت، محصولی خواهد بود بدون طعم با ظرفیت نگهداری آب و قدرت امولسیون کنندگی بالا که از آن میتوان برای تهیه انواع فرآورده های ژل مانند[19] استفاده نمود (لی، 1986؛ پارک، 2005؛ رحمانیفرح[21] و همکاران، 2013الف).
1-2-2-2- تغییر pH
در این روش با تغییر pH به اسیدی یا قلیایی در گام نخست پروتئین به حالت محلول در میآید. برای این منظور بایست گوشت را با 5 تا 10 برابر وزن، با آب مخلوط کرده و پس از همگن کردن pH را به محدوده اسیدی (حدود 3-2) و یا قلیایی (حدود 12-5/10) رساند. سپس مواد نامحلول همچون استخوان، پوست و چربی توسط فرایند سانتریفوژ از پروتئینهای محلول جدا میگردد. در ادامه با رساندن pH پروتئین محلول به نقطه ایزوالکتریک (برای گونههای مختلف ماهی متفاوت و در حدود 6 تا 5 میباشد)، پروتئینها رسوب داده شده و با سانتریفوژ جدا میشوند. پروتئین جدا شده ایزوله پروتئین ماهی نامیده شده و پس از افزودن محافظت کنندههای سرمایی قابلیت نگهداری به حالت منجمد را دارند (هالتین و کِلِهر[22]، 1999).
1-2-2-3- هیدرولیز پروتئین ماهی
از جمله فناوریهای استخراج پروتئین ماهی و تولید فرآوردههای با ارزش افزوده بالا، هیدرولیز پروتئین میباشد. شکسته شدن شیمیایی یا آنزیمی پروتئینها به پپتیدهایی با وزن مولکولی مختلف را هیدرولیز مینامند. به منظور هیدرولیز پروتئین ماهی در گام نخست بایست با استفاده از گرما آنزیمهای درونی ماهی را غیر فعال کرد و سپس شرایط دمایی و pH را با توجه به شرایط فعالیت آنزیم خارجی مورد استفاده در فرایند هیدرولیز آماده کرده و پس از افزودن آنزیم هیدرولیز ادامه مییابد. پس از پایان هیدرولیز پروتئینهای هیدرولیز شده از مواد جامد و نا محلول جدا میشود. پروتئازها مهمترین نوع آنزیمهای هیدرولیز کننده پروتئین ماهی هستند که به دو دسته پروتئینازهای درونی[24] و پپتیدازهای بیرونی[25] دستهبندی میشوند. همچنین برای تولید پروتئین هیدرولیز شدهی ماهی میتوان از فرایند اتولیتیک و آنزیمهای هضم کننده بدن ماهی استفاده نمود (کریستینسون و راسکو، 2000).
1-2-2-4- استفاده از حلالها
در این روش استخراج پروتئین از حلالهای چربی به منظور خارج کردن چربی استفاده میشود. در این راستا چربی به کمک حلال از گوشت خارج میگردد و گوشت باقیمانده خشک شده و بدینگونه پروتئین استخراج شده است. البته حلالهای مورد استفاده بیشتر از گروه الکلها بوده که اتانول، پروپانول و اتیلن کلراید از جمله حلالهای مورد استفاده میباشند و گزینش نوع حلال الکلی مورد استفاده برپایه هزینه و بهای آن میباشد (ویندسور[28]، 2001). روش استخراج پروتئین با حلالهای الکلی متشکل از دورههای مختلف شستشو با الکل و جداسازی آن است بهطوریکه عصارهی نهایی بدست آمده، پروتئینی با چربی بسیار اندک و یا فاقد چربی میباشد (سن[29]، 2005).
1-2-2-5- فرایند گرمادهی سوسپانسیون[30]
به منظور استخراج پروتئین در فرایند گرمادهی سوسپانسیون گوشت چرخ شده با نسبت برابر با آب آمیخته و همگن میشود. سوسپانسیون بدست آمده در دمای 85 درجه به مدت 60 دقیقه همزده میشود و سپس سانتریفوژ شده و فاز جامد بدست آمده جدا میشود. اساس کار این روش دناتوره کردن پروتئینهای سارکوپلاسمی و غیر فعال کردن آنزیمها همراه با خارج کردن چربیِ سوسپانسیون میباشد (ساتیول و همکاران، 2004).
1-2-3- پودر پروتئین ماهی و روشهای تولید آن
پودر پروتئین ماهی[31] محصول پایدار تولید شده از پروتئین ماهی است که میزان پروتئین آن بیش از میزان پروتئین موجود در گوشت ماهی میباشد. پودر پروتئین ماهی دارای میزان پروتئین بالا (حدود 95-60 درصد) میباشد. از جمله مزایای پودر پروتئین ماهی میتوان به قابلیت ماندگاری زیاد (بیش از 6 ماه)، سهولت فرآوری و جابجایی، هزینه کمتر توزیع و پخش، ترکیب آسانتر با سایر مواد اشاره نمود. علاوه بر این به سبب حجم کم، فضای اندکی اشغال کرده و بنابراین انبار کردن آن راحتتر است (نیکی[32] و همکاران، 1992). به طور کلی برای خشک کردن گوشت ماهی و تولید پودر پروتئینی آن از خشک کردن تصعیدی[33]، خشک کردن پاششی[34] و خشک کردن با گرمادهی[35] استفاده میشود.
1-2-3-1- خشک کردن تصعیدی
در این روش ماده در حالت انجماد خشک میشود. در طول فرایند خشک کردن تصعیدی آب موجود در ماده خوراکی از حالت جامد (یخ) به حالت گاز (بخار آب) درآمده و از آن خارج میگردد بدون آنکه هیچگونه مایعی ایجاد شود. فرایند خشک کردن تصعیدی شامل سه مرحله اصلی میباشد: مرحله انجماد سریع ماده خام (که آنرا مرحله آمادهسازی نیز مینامند)، مرحله فراهم کردن گرمای کنترل شده برای تصعید و واجذبی[36] و سرانجام مرحله خارج کردن بخار آزاد شده (رضوی شیرازی، 1380).
1-2-3-2- خشک کردن پاششی
در روش خشک کردن پاششی از یک حجم مایع نسبتا زیاد، ریز قطرهها شکل داده میشوند که سپس رطوبت ریز قطرهها گرفته میشود. برای این منظور فاز مایع به درون محفظه خشککن پاشیده شده و در محفظه گازهای داغ با رطوبت پایین با ریزقطرههای پراکنده شده آمیخته میشود و رطوبت آنها گرفته میشود. این روش خشک کردن بیشتر در صنعت لبنیات مورد استفاده قرار میگیرد (چن و موجومدار[37]، 2008). جهت خشک کردن پروتئین ماهی میبایست نخست گوشت ماهی با آب همراه با محافظت کنندههای دمایی همگن شده و به حالت مایع درآید و سپس در محفظه دستگاه خشککن پاشیده شود تا سطح ویژگیهای کاربردی پودر بدست آمده در حد قابل پذیرش باشد (شویکلو و همکاران، 2010).
1-2-3-3- خشک کردن با گرمادهی
در این روش تنها عامل خشک کردن ماده غذایی حرارت میباشد. برای این منظور ماده خوراکی گرمادهی میشود تا آرام آرام رطوبت آن تبخیر شده و خشک شود. حرارت میتواند به صورت مصنوعی توسط دستگاه گرمکن تهیه شود و یا اینکه حرارت مورد نیاز از نور خورشید تامین شود. خشک کردن ماهی با نور خورشید نخستین روش خشک کردن ماهی بشمار میرود. در روش سنتی خشک کردن زیر نور خورشید فرایند خشک کردن به سبب دمای پایین خورشید، قدری طولانی خواهد بود و همچنین از آنجاکه فضای پیرامون را نمیتوان بطور کامل کنترل کرد خطر رشد انگلها و باکتریها در ماده افزایش یافته و از نظر بهداشتی مشکلاتی ایجاد مینماید (چن و موجومدار، 2008).
1-2-4- فرآوردههای پاستا
پاستا یکی از فرآوردههایی است که پتانسیل بالایی جهت غنی شدن با پودر پروتئین ماهی را داراست. واژه پاستا یک نام عمومی برای کلیه فرآوردههایی از قبیل ماکارونی، اسپاگتی، نودل و غیره میباشد که از جمله محصولات مهم و پر مصرف غلات میباشند که در سالهای اخیر مصرف آنها افزایش یافته است. سرانه مصرف محصولات پاستا در ایران در حدود 5 کیلوگرم برآورد شده است. در حالیکه متوسط سرانه مصرف این محصولات در دنیا در حدود 12-10 کیلوگرم میباشد (پیغمبردوست و اولادغفاری، 1388). پیشرفت صنایع مربوط، سهولت تولید و نگهداری، قیمت تمام شده پایین، مقبولیت حسی بالا و در عین حال کم خطر بودن مصرف پاستا از جمله مهمترین عوامل افزایش مصرف آن میباشند (کروگر[38] و همکاران، 1996).
فرآوردههای پاستا بر اساس شکل و اندازه بسیار متغیر بوده و به امکانات و روشهای تولید و قالبگیری از کشوری به کشور دیگر متفاوت است و تقسیمبندیهای زیادی در این زمینه صورت پذیرفته است. یکی از تقسیمبندیهایی که در اروپا و نیمکره غربی معتبر است فرآوردههای پاستا را بر اساس شکل به چهار دسته دستهبندی کرده است:
اسپاگتی: فرآوردههای با قطر کوچک و رشتههای توپر
ماکارونی: فرآوردههای بلند و توخالی
نودل: فرآوردههای به شکل نوارهای پهن یا بیضوی اکسترود شده
فرآوردههای متفرقه: توسط ماشینهای برش چرخان یا تیغهدار برش داده میشوند.
همچنین فرآوردههای پاستا را بر اساس روش تولید به دو دسته اکسترود شده و فراوردههای غلطکی دستهبندی میکنند.
فرآوردههای اکستروده شده: برای تهیه این فرآوردهها، خمیر تحت فشار قرار گرفته و از قالبهای ویژهای گذر کرده و به صورت رشتهای در میآید. رشتهها پس از عبور از قالب به خشککن منتقل میشوند.
فرآوردههای غلطکی: برای تهیه این محصولات، خمیر از یک سری غلطکها عبور داده شده و بهصورت ورقهای پیوسته و یکنواخت درآمده و بتدریج از ضخامت آن کاسته میشود. در ادامه ورقه به شکل رشته در میآید و میتواند خشک یا سرخ شده و یا به صورت تازه به مصرف برسد (پیغمبردوست و اولاد غفاری، 1388).
1-2-5- غنیسازی فرآوردههای پاستا
فرآوردههای پاستا به طور رایج فرآوردههایی با مقادیر بالای کربوهیدرات (77-74 درصد) هستند. از آنجا که برخی مواد سودمند در ترکیب عمومی پاستا به مقدار کم وجود داشته و یا پاستا فاقد آنها میباشد میتوان پاستا را با افزودن مواد سودمند غنیسازی نمود. غنیسازی با سایر مواد همچنین میتواند با هدف پدید آوردن ویژگیهای دلخواه و جدید در فرآورده انجام شود. به منظور غنیسازی پاستا تاکنون ترکیبات گوناگونی همچون پروتئین سویا (شوگرن[40] و همکاران، 2006)، هیدروکلوییدها و پودر پیاز (راجسواری[41] و همکاران، 2013)، نخود فرنگی (سودها و لیلاواتی[42]، 2012)، پودر انبه (آجیلا[43] و همکاران، 2010)، لوبیا (هرکن[44] و همکاران، 2006)، سیبزمینی شیرین و مخلوط آرد گندم (یاداو[45] و همکاران، 2014)، جلبکهای دریایی (پرابهاسانکار[46] و همکاران، 2009)، نشاسته موز (آگاما[47] و همکاران، 2009)، اسیدهای چرب غیر اشباع امگا-3 (یافلیس[48] و همکاران، 2008)، گوشت چرخ شده و شسته شده ماهی قزلآلا (ستیادی[49] و همکاران، 2007) و بسیاری مواد دیگر بهکار گرفته شدهاند. مواد مورد استفاده میتوانند یا بهصورت پودر در ترکیب با آرد پاستا به فرمولاسیون آن افزوده شوند و یا به صورت تازه با مواد پاستا آمیخته شوند.
خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir
1-2-6- تاثیر آنزیم ترانس گلوتامیناز بر کیفیت پاستاهای غنی شده
1-2-7- فرضیهها
1- روش بهینهی تولید پودر پروتئین ماهی کیلکای معمولی به لحاظ اقتصادی و امکانپذیری روش حرارتدهی میباشد.
2- پروتئین استخراج شده به روش شستشو کیفیت بهتری نسبت به پروتئین استخراج شده به روش گرمادهی دارد.
3- آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی میتواند کیفیت پاستای غنیشده با پودر پروتئینی ماهی کیلکای معمولی را بهبود ببخشد.
[1] Lund
[2] HUFA (Highly unsaturated fatty acid)
[3] Khoshkhoo
[4] Park
[5] Shaviklo
[6] Solubility
[7] Functional properties
[8] Sarcoplasmic proteins
[9] Myofibrills
[10] Stroma
[11] Sathivel
[12] Emulsification
[13] Foaming
[14] Water binding capacity
[15] Water holding capacity
[16] Mince washing
[17] Lyoprotectants
[18] Surimi
[19] Jelly-like products
[20] Lee
[21] Rahmanifarah
[22] Hultin and Kelleher
[23] Fish protein hydrolysis
[24] Endoproteinase
[25] Exopeptidase
[26] Kristinsson and Rasco
[27] Solvent extraction method
[28] Windsor
[29] Sen
[30] Suspension heating treatment
[31] Fish protein powder (FPP)
[32] Niki
[33] Freeze drying
[34] Spray drying
[35] Oven drying
[36] Desorption
[37] Chen and Mujumdar
[38] Kruger
[39] Enrichment
[40] Shogren
[41] Rajeswari
[42] Sudha and Leelavathi
[43] Ajila
[44] Herken
[45] Yadav
[46] Prabhasankar
[47] Agama
[48] Iafelice
[49] Setiady
[50] Transglutaminase (TG)