مقدمه:
كمبود مواد غذايي از مواردي است كه دغدغه فكري تمامي دست اندركاران مربوط به امر غذا در دنيا را به خود اختصاص مي دهدد. يكي از راههاي مبارزه با كمبود مواد غذايي استفاده صحيح و بهينه از آن است تا بتواند حداكثر بهره وري را داشته باشد . يعني فر آوري غذا به شكلي صورت گيرد كه علاوه بر افزايش ماندگاري ‍،حداكثر مواد مغذي موجود در مواد غذايي اوليه حفظ گردد. اين امر مهم بدون احاطه علمي كافي و روشن به تغييرات شيميايي مختافي كه ممكن است به هر دليل در غذاهاي مختلف رخ دهد ممكن نيست واكنش قهوه اي

شدن كه به اسامي مختلف در مواد غذايي رخ مي دهد . يك سري واكگنش هاي پيچيده و مهمي است كه يك شيميست مواد غذايي بايد به آن عنايت داشته باشد. اين واكنش ها در بعضي مواقع و در برخي مواد غذايي تا حدودي مشخص قابل قبول است . لكن به دلايل مختلف ضروري است كه در صنايع غذايي به شكل جدي كنترل گردد.
كه در واقع هدف اين بررسي :

جمع آوري مطالب پراكنده اي است كه در مورد اين واكنش ها و نحوه كنترل اين واكنش ها در مقالات و كتب متفاوت بيان شده است.
فعل و انفعالات قهوه اي شدن:
واكنش قهوه اي شدن در مواد غذايي يا به واسطه واكنش اكسيد اسيوني يا غير اكسيد اسيوني است . واكنش قهوه اي شدن اكسيد اسيوني را قهوه اي شدن ي و واكنش قهوه اي شدن غير اكسيد اسيوني را غير ي مي گويند . واكنش هاي قهوه اي شدن در مواد غذايي واكنش هاي پيچيده اي است كه منجر به ايجاد رنگ زرد تا قهوه اي و يا سياه مي نمايد و از جهت اينكه تغييراتي در ظاهر ماده علاوه بر رنگ بر روي عطر طعم و ارزش غذايي ايجاد مي كند حائز اهميت مي باشد . با توجه به آداب و سنن غذايي ميزان اين واكنش ها مي تواند

در مصرف كننده ايجاد مقبوليت بيشتر و يا كمتر بنمايد. مثلا فعل و انفعالات تغيير رنگ ظاهري در قهوه ، شربت افرا )شربت شيره درخت افرا كه پس از تبخير سرانجام به شربت غليظ يا شكر تبديل مي شود، اين شربت ۵/۶۲ درصد ساكارز و ۵/۱ درصد قند انورت دارد) آبجو ‍، برشته شدن نان و كيك ،‌آجيل بو داده ،‌چيپس سيب زميني ، كارامل ، آب نبات ،‌سياه چاي ، رسيدن خرما و واكنش هاي ايجاد بو ،‌رنگ و طعم در كاكائو و شكلات و از اين قبيل تا حدودي مطلوب و موجب مرغوبيت است.

در بسياري موارد نيز به خاطر بد طعم شدن و ايجاد ظاهري بد امري نامطلوب است مثلا در ميوه ها و سبزيها غذاي منجمد و خشك شده ،‌آب پرتقال ،‌شير خشك ، پودر تخم مرغ و ازاين قبيل لازم به ذكر است واكنش قهوه اي شدن ي در آب ميوه ها يك مشكل عمده است به غير از آب سيب كه در آن قهوه اي شدن در حد خفيف از لحاظ تجاري مورد قبول است ،‌اين واكنش تا حدودي كم در كشمش ، آلو خشك ، خرما ، انجير ،‌رنگ طبيعي ايجاد مي نمايد . بنابر اين دانستن مكانيسم واكنش هاي قهوه اي شدن و راه هاي كنترل و جلوگيري از آن در مواد غذايي اهميت داشته و از طرفي قهوه اي شدن در خيلي موارد با كاهش ارزش غذايي همراه است و لازم است اين واكنش ها به خوبي شناخته شود.
بر ادلي چهار نوع از واكنش قهوه اي شدن را نشان داده كه در جدول زير به ان مي پردازيم:

جدول ۱- انواع واكنش قهوه اي شدن
انواع واكنش نياز به اكسيژن نياز به عامل آمين در ابتداي واكنش PH بهينه
ميلارد(مايارد) – + قليايي
كارامليزا سيون – – قليايي و اسيدي
اكسيداسيون اسيد آسكوربيك + – اسيدي كم
فنلاز + – اسيدي كم

واكنش هاي قهوه اي شدن ي يا اكسيد اتيو

غير از فرآيندهاي توليد چاي و قهوه كه انجام اين واكنش مطلوب است اساسا اين واكنش در گياهان نامطلوبي است واكنش ي بين اكسيژن و سوبستراي فنوليك (تركيبات پلي فنلي كه در ميوه و سبزي وجود دارد) بوده و به وسيله پلي فنل اكسيد از (P.P.O) كاتاليز مي شود. براي اثر اين به عنوان كاتاليست وجود مس و اكسيژن لازم است .
زماني اين عمل شروع مي گردد كه عمليات برش يا ضربه و يا فساد در سبزي و ميوه صورت پذيرفته باشد تا و سوبسترا به صورت راحتتر با هم تماس يابند روي فنلاز كار زيادي شده ولي هنوز مشخص شده است كه در سلول سالم و آسيب ديده چگونه است.
كاتنيك:
آنتو سيايندين و فلاونول ها مي باشد . بايد توجه شود كه يك فنلاز روي سوسبستاهاي مختلف يكسان عمل نمي كند . جدول زير اثر فنلاز به دست آمده از هلو را روي تركيبيات مختلف فنلي نشان مي دهد.

سوبسترا غلظت (بر حسب ملكول) درPH 2/6 درصد فعاليت نسبي
كاتول
اسيد كافئيك
دوپامين
اسيد كوئينيك
اسيد شيميك
اسيد فروليك
اسيد پروتوكاتكوئيك
-D كاتكين
اسيد كلروژنيك
اسيد ايزو كلروژنيك ۰۱/.
۰۱/.

۰۱/.
۰۱/.
۰۱/.
۰۱/.
۰۱/.
۰۰۳/.
۰۰۳/.

۰۰۳/.
۱۰۰
۴۱
۳۴
۵
۲
۰
۰
۲۵۰
۶۷
۰
در عمل بلا نچينگ (۹۹-۸۸ و۵-۱۵ دقيقه) و پاستوريزاسيونHTST (90-80وs) غير فعال مي گردد.
معايب اين روش:
۱- در بعضي مواقع حرارت دادن نامطلوب است چون بافق ميوه و سبزي را تغيير داده و بد طعمي گسترش مي يابد
۲- زمان فر آيند دچار مشكل مي شود

۳- پوست كندن محصولاتي مثل سيب زميني ،سيب ، گلابي ، هلو دچار مشكل مي شود.

نمودار رابطه حرارت و زمان بر فعاليت منلاز در پوره گلابي

سوبستراهاي پلي فنلي اكسيداز:تركيبات پلي فنلي موجود در گياه و اساسا خلاونوئيدها از جمله
چگونگي تبديل سوبستراها:

– استفاده از so2 و سولفيتها:
اثر باز دارنمگي اين تركيبيات به دو طريق بيان مي گردد: يكي اينكه محدود مي شود و ديگر اينكه كفنونها در اثر تبديل به فنل ها كاهش مي يابد.
مزاياي اين روش:

۱-داراي خاصيت ضدعفوني كنندگي
۲- حفظ ويتامينc
4- حفظ رنگ اصلي محصول
معايب اين روش :
۱- طعم و بوي نا مناسب

۲- سفيد كردن محصول در برخي موارد
۳- فساد تدريجي كنسروها
۴- حذف يتامين
۵- كنترل مقدار افزوده شده زيرا ممكن است با آلدئيدها و كتونها واكنش داده و براي بازدارنگي از اثر فنلاز در دسترس نباشد.
با وجود اين مخمرات به علت ارزاني و اثر قوي اين مواد در صنايع غذايي استفاده فراواني دارند.

 

نمودار اثر مقادير so2 و فعاليت فنلاز
۳- حذف اكسيژن
براي حذف اكسيژن از روشهاي مختلفي استفاده مي گردد مثل:
۱- ايجاد خلا در هنگام بسته بندي

۲- عوفله كردن در آب قبل از پختن
۳- استفاده از اسيد اسكوربيكبراي مشغول كردن o2 سطحي
معايب اين روش:
۱- ايجاد حالت بي محوازي دربافت ميوه ها و سبزي ها
۲- ايجاد قبالوليت غير طبيعي
۳- تجزيه بافت ها

۴- استفاده از كلريد سديم
يون كلراصولا فعاليت را از بين مي برد . غلظت ۲/۰ درصد كلريد سديم جهت جلوگيري از قهو.ه اي شدن سيب به كار مي رود.
معايب اين روش:
۱-براي حذف كامل عمل غلظت بالاي نمك لازم است اما به دلايل شور شدن محصول استفاده از غلظت بالاي نمك غير ممكن است

نمودار اثر غلظتهاي كلريد سديم و فعاليت فنلاز

۵- قيله كردن سوبستراي فنلاز: اگر در فرمول به جاي oh گروه __CH3 جانشين گدد. فنلاز نمي تواند بر آنها اثر نمايد.
مزاياي اين روش:

۱- تغييراتي در رنگ ‍، بو ، طعم ، بافت ايجاد نمي گردد.
۶- استفاده از اسيدها و پايين آوردن PH تا كمتر از ۷/۲ –۵/۲ :
از تركيبات زير براي اين منظور استفاده مي شود:
اسيد فسفريك، ماليك ، سيتريك ، آب ليمو(اسيد سيتريك، اسيد اسكوربيك) آب آناناس(حاوي تركيبات گوگردي و اسيد سيتريك)
مكانيسم عمل اسيد: كاهش PH – مشغول كردن CH
• -اسيد اسكوربيك

دهيدرو اسيد اسكوربيك+ارتودي فنل اسيداسكوربيك ارتو كيفون + ارتودي فنل
مزاياي اين روش:
۱- طعم محسوسي ايجاد نمي كند
۲- اثر خورندگي بر فلزات ندارد
۳- داراي ارزش ويتاميني است.
معايب اين روش:
۱- اگر در مقدار كم تر از حد كفايت به كار رود بعد از مدتي اكسيد شده و واكنش قهوه اي شدن فقط براي مدت كمي به تاخير مي افتد مگر اينكه اسيد اسكوربيك در مقدار زياد به كار رود
۷- استفاده از اسيد بوريك و بوراتها

تترا بورات سديم داراي اثر سيندژيستي براي جلوگيري از قهوه اي شدن است
نكته مهم:
طي گزارشهاي مشخص شده كه مؤثر ترين روش كنترل قهوه اي شدن كه با حفظ تمامي خواص ارگانوپيتيكمي و نداشتن اثر مواد افزوده شده همراه است استفاده از
۵/۰ درصد تترابورات
۵/۰ درصد اسيد اسكوربيك
۱۰۰PPM CO2
است.
مكانيسم اثر اين مواد ايجاد كمپلكس با ارتو دي هيدروكسي و توليد سوبستراي جديد است. كه در اين صورت ديگر نمي تواند مورد حمله فنلاز واقع شود.
واكنش هاي قهوه اي شدن غير ي

اين واكنش ها در فر ايند حرارتي مواد غذايي و در هنگام ذخيره سازي و انبار ماني (كه از ناشي نمي شود) و در خيلي از غذاها جهت طعم و رنگ .و بوي خوب كنترل نگردد وبيش از حد اعمال گردد، ارزش غذايي مواد بيش از حد كم مي شود.در نتيجه مجبوريم جلوي پيشرفت آنرا بگيريم چون در آن صورت كيفيت غذا عوض شده و غير قابل براي مصرف كننده مي گردد. اين واكنشها در بعضي موارد مثل كارامل ، چيپس، نان ، كيك ، آجيل ، سوپ و از اين قبيل موارد مطلوب است در صورتي كه در آب ميوه ها كمپوت گلابي ، پودر شير خشك ،‌پودر سفيده تخم مرغ و از اين قبيل موارد غير قابل قبول مي باشد . واكنشهاي قهوه اي شدن غير ي به ۳ مورد واكنش تقسيم مي شود(I) كارامليزاسيون(II) واكنش ميلارد(III) واكنش اكسيداسيون اسيد اسكوربيك.

MILARD
يكي از مهمترين واكنشهايي كه در جريان فر ايندها يا نگهداري ماد غذايي صورت مي گيرد واكنش قهوه اي غير ي است كه به دليل تبيين آن توسط ميلارد شيميدان فرانسوي در سال ۱۹۱۲ تحت عنوان واكنش ميلارد نيز از آن ياد مي شود . اين واكنش ميان گروههاي آمين آزاد پروتئين و گروه هيدروكسيل گلوكزيدي قندهاي احيا كننده يا تركيبات كربونيلي مثل آلدهيدها و كتون ها كه در اثر اكسيداسيون چربيها به وجود مي آيند انجام مي گيرد و در نهايت به ايجاد تركيبات رنگي و برخي مواد طعم زا در ماده غذايي منتهي مي شود .

اين واكنش در مورد بعضي از مواد غذايي مطلوب است مثل برشته شدن نان كه ايجاد رنگ خاص پوسته نان و بعضي از مواد طعم زا در آن را به همراه دارد. اما در بعضي موارد نامطلوب است مثل به وجود آمدن رنگ قهوه اي در شيرهاي تغليظ يا خشك شده و پودر سفيدخه تخم مرغ . بايد توجه شود كه علاوه بر ايجاد ظاهر نامطلوب در ماده غذايي اين واكنش مي تواند سبب كاهش ارزش تغذيه اي پروتئين نيز بشود. در اين ميان ليزين به دليل گروه آمين آزاد خاص خود به سهولت تحت اين واكنشي قرار مي گيرد و از اين طريق نابود مي شود.
آرژنين ، مميسترين ، تريپتو فان بهتر از همه در اين واكنش شركت مي كند زيرا پيوند پيتيماي آنها راحت تر با حرارت كمتر مي شكند.