چکیده:

هدف: هدف از این مقاله بررسی اصول پلاسمای سرد شامل تعریف، چگونگی تولید، چگونگی تاثیر آن برروی میکروارگانیسم های موادغذایی، کاربرد و مزایای آن در صنایع غذایی می باشد. پلاسما به حالتی از ماده بعد از حالت های جامد، مایع و گاز گفته می شود. استفاده از پلاسما همچنین می تواند جایگزین مناسبی برای سایر روش های شیمیایی(مانند تیمار با کلرین) یا روش های فیزیکی (فرایند فشار بالا، پالس های الکتریکی، اشعه یونیزه شده) باشد. مهم ترین مزیت این بسته بندی اقتصادی بودن آن و کاربرد به عنوان روش خشک استریلیزاسیون می باشد. این فرایند برای غذاهای حساس به حرارت کاربرد دارد زیرا روش های مرسوم استرلیزاسیون حرارتی برای غذاهایی مانند: میوه و سبزی و گوشت و تخم مرغ مناسب نیست. نتایج تحقیقات توانایی بالقوه ی پلاسما در مهار یا غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها را نشان داده است.

نتیجه گیری: پلاسمای سرد یک تکنولوژی غیرحرارتی است که می تواند لوگ میکروبی را درسطح غذاهای خام کشاورزی و فراوری شده و سطوح مواد را کاهش دهد .فعالیت های پلاسما تغییراتی را در دیواره سلولی و مورفولوژی میکروارگانیسم ها ایجاد می کند و باعث مرگ آنها می شود. همچنین این نکته برای یادآوری مهم است که چون پلاسما در غذا نفوذ نمی کند لذا تغییر در اجزاء غذا فقط در سطح غذا صورت می گیرد.

واژه های کلیدی: پلاسما، استریلیزاسیون، صنایع غذایی، میکروارگانیسم

مقدمه:

پلاسما به حالتی از ماده بعد از حالت های جامد، مایع و گاز گفته می شود که برای تشکیل آن باید دمای گاز افزایش یابد؛ که این امر موجب افزایش انرژی مولکولی و تغییر حالت ماده می شود؛ و گازی از اتم ها شکل می گیرد که ذرات باردار، الکترون ها، یون های مثبت و ذرات خنثی آزادانه حرکت می کنند این حالت از ماده را حالت پلاسما می گویند.((۱ پلاسما در علم فیزیک کاربردهای بسیار زیاد و متنوعی دارد اما در چند دهه ی اخیر کاربرد پلاسمای سرد در آلودگی زدایی(باکتری کشی) مورد توجه قرار گرفته و تحقیقاتی روی آن انجام شده است. در این تحقیقات بیشتر به جنبه های میکربیولوژیکی و کشندگی پلاسما توجه شده و جنبه های غذایی آن بیشتر در یک دهه ی اخیر مورد توجه قرار گرفته است که هنوز جای کار فراوان دارد. از آن جمله می توان به کارهای انجام شده توسط کیم و همکاران روی سترون سازی محصولات گوشت، ( (۲ رادو همکاران در آلودگی زدایی از برش های گوشت آماده، گورول و همکاران در آلودگی زدایی از شیر، (۳) دنگ و همکاران در آلودگی زدایی از بادام، نوریگا و همکاران روی آلودگی زدایی از پوست و ماهیچه مرغ، سونگ و همکاران در بهبود ایمنی غذایی برش های پنیر و همبرگر آلوده شده به لیستریا،کریتزر و همکاران و همچنین پرنی و همکاران در آلودگی زدایی از میوه های سیب، طالبی، و همچنین کاهو به وسیله ی پلاسمای سرد اشاره نمود.

پلاسما یک روش پاستوریزاسیون غیرحرارتی است که اخیرا در فراوری موادغذایی مورد استفاده قرارمی گیرد. زمانی که گازهای مورد استفاده در پلاسما (نیتروژن دی اکسیدکربن و هوا) در معرض میدان الکترومغناطیسی فرکانس بالا قرار گیرند الکترون ها از اتم ها جدا و مخلوطی از الکترون های آزاد و یون ها ایجاد می شوند که این شرایط مواد پلاسما نامیده می شود. این روش از طریق ایجاد رادیکال های آزاد و یون های واکنش پذیر اثر آنتی باکتریال خود را اعمال کرده و موجب حذف سلول میکروبی می گردد. این روش اثرات جانبی نامطلوبی بر سطح ماده غذایی باقی نمی گذارد.(.(۴

امروزه تیمار پلاسما در محیط با فشار اتمسفریک جایگزین شرایط تحت خلا شده است که موجب کاهش هزینه ها و افزایش سرعت تیمار و کاربردهای تجاری می شود. دمای گاز در چنین پلاسمایی نسبتا پایین است بنابراین برای موادغذایی حساس به حرارت مناسب می باشد. (۵)پلاسمای اتمسفری حاوی مقدار زیادی مولکول های ضدباکتریایی(ازن اکسید نیتریک پراکسید و غیره ) است که با حداقل انرژی در دمای اتاق در مدت چند ثانیه تا چند دقیقه با بدون فرایند حرارتی تولید می شوند.(.(۶ در مطالعه ای اثر پلاسمای فشار اتمسفری با دو ترکیب گازی بر باکتری های تلقیح شده روی گوشت مورد بررسی قرار گرفت. برای تولید پلاسما از گاز هلیوم و مخلوط هلیوم/اکسیژن استفاده و تیمار نمونه ها با انرژی ورودی ۷۵، ۱۰۰، ۱۲۵ وات به مدت ۹۰-۶۰ ثانیه انجام شد. نتایج نشان می دهد که مخلوط گازها در نابودی باکتری ها موثرتر می باشد.(.(۷

×

نتایج و بحث:

تولید پلاسما:

پلاسما به روش انتقال انتخابی مولد الکترون های پلاسما در برابر فرکانس بالا یا پالس تولید می شود. پلاسما توسط محدوده وسیعی از فشارو دما تولید می شود که این انرژی توسط مکانیکی حرارتی هسته ای تابشی و مغناطیسی تامین می شود اما بهترین روش برای یونیزاسیون روش الکتریکی و مغناطیسی می باشد. به عنوان مثال شعله به عنوان منبع انرژی حرارتی می باشد که از واکنش های گرمازای شیمیایی در مولکول ها به عنوان منبع انرژی استفاده می شود.

وقتی الکترون ها و پروتون ها با انرژی کافی با اتم ها و مولکول های گازی برخورد می کنند توسط یونیزاسیون با از دست دادن الکترون از هر اتم گازی پلاسما تولید می شود.((۸

شکل:۱ تولیدپلاسما

×

مزایای پلاسما

کاهش دادن اثرات مخرب کاربرد در استرلیزاسیون توانایی غیرفعالسازی
حرارتی به علت انجام دادن دوستدارمحیط زیست روشی سریع
سطوح به علت عدم نفوذ میکروارگانیسم ها
فرایند در فشار و دمای محیط

نمودار :۱ مزایای پلاسما

تقسیم بندی پلاسما:

به طورکلی پلاسما را به دو دسته سرد و گرم تقسیم می کنند که پلاسمای گرم با دمای بالا شامل: یون ها، الکترون ها و اجزای خنثی است که در فاز تعادل حرارتی هستند.

پلاسمای سرد به دو دسته ی: non local thermodynamicquilibrium (NTP) و(Local thermodynamic equilibrium (LTE تقسیم می شود.

پلاسمای گرم توسط شعله و جرقه و میکروویو تولید می شود در صورتی که پلاسمای سرد از حرکت حرارتی یون ها و نیروی مغناطیسی صرف نظر کرده و دما در حد دمای اتاق باقی می ماند(.(۹

تکنولوژی پلاسما باعث سه نوع فرایند زیر بر روی مواد می شود:

(۱ تخریب توکسین و مواد مضر (۲ تیمار سطحی مواد موجود (۳ ایجاد مواد جدید

از پلاسمای سرد می توان در اصلاح سطوح مانند: تغییرات ساده و تغییرات در پوشش ها و سطوح شیمیایی که به طور کامل با حجم ماده متفاوت باشد استفاده نمود.((۱۰

کاربردهای پلاسما:

(۱غیرفعال سازی میکروبی

مکانیسم غیرفعال سازی میکروارگانیسم توسط پلاسما:

یکی از عوامل کشتن میکروب ها حمله مستقیم گونه های آنتی میکروبی است. تجمع ذرات باردار پلاسما بر روی سطح غشای سلولی میکروب باعث تخریب دیواره و کشته شدن آن ها می گردد. از طرفی اکسیداسیون لیپیدها، آمینواسیدها و اسیدهای نوکلئیک توسط اکسیژن و نیتروژن فعال، باعث تغییراتی در غشای سلولی و جراحت و مرگ می شود. همچنین گونه های فعال فوتون های فرابنفش ماده ژنتیکی میکروارگانیسم ها را به گونه ای تغییر می دهند که در تقسیم سلولی تداخل ایجاد می کنند و سبب مرگ سلول می شوند.((۱۱

مکانیسم عمل به ویژگی های پلاسمای بکار رفته و نوع میکروب بستگی دارد که ویژگی پلاسما به ولتاژ مورد استفاده در تولید پلاسما گاز مورد استفاده و رطوبت نسبی محیط مورد استفاده فاصله میکروب ها از جرقه پلاسما بستگی دارد. همچنین نوع میکروب به گرم مثبت و گرم منفی بودن و وجود اسپورها بستگی دارد.((۱۲

شرایط رشد و ذخیره سازی

رشد فازی
سطوح عوامل موثر بر
مقاومت میکربی
PH و اسیدیته در مقابل پلاسمای
سرد
لیپید
بار میکربی

نمودار :۲ عوامل موثر بر مقاومت میکربی در مقابل پلاسمای سرد

(۲استریلیزاسیون توسط پلاسما:

اخیرا کاربرد استریلیزاسیون سطوح و وسایل پزشکی به کمک پلاسمای سرد آرگونی مورد توجه قرارگرفته است. از همراه با لوله پیرکس به عنوان دی الکتریک استفاده می شود. پلاسما گاهی سبب آبدوستی سطوح می شود که به خاطر افزایش ظرفیت جذب آب باعث رشد باکتری می شود. مقداری H2O2 در حد هزاران ppb تولید می شود که باعث استریلیزاسیون می شود همچنین مقداری اکسیژن و هیدروژن تولید می شود.(۹و