השחמת מזון – הבדלי גרסאות
הוספת ערך על השחמת מזון |
(אין הבדלים)
|
גרסה מ־17:12, 24 בינואר 2022
השחמת מזון
השחמה היא תהליך של שינוי הדרגתי בצבע של מוצר מזון לחום או חום כהה. ההשחמה יכולה להשפיע על הטעם ועל איכות המזון באופן חיובי או שלילי. תגובת ההשחמה נחשבת ללא רצויה עבור רוב מוצרי הפירות והירקות אך חשובה ליצור צבע וטעם יחודיים עבור מזונות שונים כגון לחם, קפה ועוד. תגובת ההשחמה במוצרי מזון מחולקת לשני חלקים: השחמה אנזימטית והשחמה בלתי אנזימטית.[1]
השחמה אינזימטית:
השחמה אנזימטית הינה תגובת חמצון הגורמת לשינוי בצבע וטעם של מוצר המזון. בתגובה זו משתתף אנזים הנקרא פוליפנול אוקסידאז. תגובה זו אופיינית לסוגים שונים של פירות וירקות.[2] כאשר מזון מסויים נחשף לאוויר (למשל בעת חיתוך תפוח), פני השטח הופכים להיות זמינים לתגובת חמצון של פנולים (אשר ממלאים תפקיד חשוב בהתפתחות הצמח וסינטיזת צבע לצמח),[3] וכתוצאה מתגובה זו נוצר מילנין בעל צבע כהה[4] שתורם להשחמת המזון.[2]
האנזים פולפינול אוקסידאז ותהליך היצירה של מלנין:
האתר הפעיל של האנזים מורכב משני אטומי נחושת. מנגנון הפעולה של אנזים זה מבוסס על יכולתו לחמצן פנולים. כאשר הרקמה נפצעת (מתבצע חיתוך של הצמח), הפנולים זמינים לקישור עם האנזים ובכך מתחליה תגובה בעלת שני חלקים. בחלק הראשון של התגובה האנזים פועל כמונופנולאז (monophenolase activity) כך שהוא מחמצן את המונו-פנול (monophenol) ובחלק השני האנזים פועל כדיפנולאז (diphenolase activity) כך שהוא מחמצן את האו-די פנול (o-diphenol) לאו-קווינונים (o-quinones). אחרי תגובה זו מתרחש פילמור לא אנזימתי לקווינונים (quinones) המביא ליצירת המילנינים.[5]
השחמה לא אנזימתית:
השחמה שמתרחשת בעקבות תהליכים כימיים במזון ואינה מתווכת ע"י אנזימים .אחת התגובות הכימיות שגורמות להשחמת מזון היא תגובת מייארד שמתרחשת בין סוכרים מחזרים וחומצות אמינו בנוכחות חום, ונוצר בעקבותה פיגמנטים הנקראים מלנואידים. דרגת וזמן החימום משנה את המולקולות שמייצרות את הטעמים והארומות[6]. תגובה כימית נוספת שגורמת להשחמה היא קרמליזציה, תהליך שינוי סוכר או תכולת הסוכר של מזון לקרמל ע"י חימום הסוכר בטמפרטורה גבוהה כך שהמים יסולקו והסוכר יתפרק, ובכך נוצרות מולקולות בעלות טעם אגוזי או חמאתי וצבע זהוב-חום עד חום כהה.[7]
השפעת השחמה על תעשיית המזון
השחמה אנזימטית היא הגורם השני בגודלו לאובדן איכות במזון ורלוונטית במיוחד עבור פירות, ירקות ומשקאות. שינוי הצבע הנגרם מההשחמה משפיע על המאפיינים האורגנולפטיים (טעם, ריח, צבע וכו') והתזונתיים של המזון ובכך מוביל לשינויים באיכות מוצרי המזון. ככלל, איכות המזון מוערכת על ידי הצרכנים על סמך ארבעה מאפיינים: מראה, טעם, מרקם וערך תזונתי. החשוב ביותר מבינהם הוא המראה שמושפע רבות מצבע המזון. פיגמנטים המופיעים במוצרי המזון באופן טבעי כגון כלורופילים, קרוטנואידים ואנתוציאנינים, כמו גם פיגמנטים אחרים הנוצרים בתגובות אנזימטיות ולא אנזימטיות כאחד, אחראים לצבע המזון.[8]
לפירות וירקות יש יתרונות בריאותיים לצרכנים, בשל תכולת סיבים, ויטמינים ותרכובות נוגדות חמצון. עם זאת, עבור תרכובות נוגדי החמצון מתרחשים שינויים רבים במהלך הקטיף, ההכנה (עבור פירות חתוכים טריים) ואחסון. שינויים אלו גורמים לאובדן בולט של תכונות נוגדות החמצון. לפיכך, שימור מפני חמצון במזון במהלך העיבוד והאחסון הפך לעדיפות גוברת בתעשיית המזון. למעשה, חמצון הוא הגורם השני בחשיבותו להידרדרות המזון אחרי זה שנגרם על ידי זיהום מיקרוביולוגי.[9]
גורמים המשפיעים על השחמה אנזימתית:
השחמה אנזימתית תלויה בארבעה גורמים עיקריים:
1. האקטיביות של האנזים: רמת האנזים פוליפנול אוקסידאז בקטיף והשונות שלו במהלך אחסון הפירות קובעות את רגישות התוצר להשחמה. פוליפנול אוקסידאז הוא האנזים העיקרי האחראי על השחמה. ככל שהאנזים יותר אקטיבי והתנאים מתאימים יותר לעבודתו, הרגישות לחמצון המזון תעלה.[8]
2. ריכוז הפנולים: השחמת מזון (המופיעה בגלל פציעה מכנית כגון חיתוך או פגיעה פיזית) היא תוצאה של חמצון פנולי. הרס של תרכובות בתאים מקרב את האנזים (פוליפנול אוקסידאז) והסובסטרט (פנולים). עם זאת, קצב ודרגת ההשחמה מושפעים מהריכוז והפעילות של תרכובות הפוליפנול שהם סובסטרט של האנזים אוקסידאז. נמצא שיש קשר בין זמן הקטיף ובשלות הפרי לריכוז הפנולים, לכן יש צורך בבחירת זמן קטיף ודרגת בשלות על בסיס פוטנציאל השחמה נמוך.[8]
3. תנאים סביבתיים – טמפרטורה וחומציות: באופן כללי, חשיפה של האנזים פוליפנול אוקסידאז לטמפרטורות גבוהות של 70-90 מעלות צלזיוס הורסת את הפעילות האנזימטית שלו. pH אופטימלי לפעילות האנזים פוליפנול אוקסידאז נע בין 5 ל-7.5 וערכים נמוכים יותר מעכבים פעילות אנזימטית.[10]
4. זמינות של חמצן: השחמה אנזימטית מתחילה בחמצון של פנולים על ידי פוליפנול אוקסידאז. היא נגרמת מחוסר איזון בין תהליכי חמצון ותהליכים רדוקטיביים עקב נוכחות חמצן, ולכן חמצון פוליפנול פרופורציונלי לריכוז החמצן.[11]
דרכים למניעת השחמה אנזימתית:
הגישה למניעת השחמה אנזימטית מחולקת לשיטות פיזיקליות וכימיות. שיטות פיזיקליות לוויסות השחמה אנזימטית כוללות טיפול תרמי, מניעת חשיפה לחמצן, שימוש בטמפרטורה נמוכה והקרנה. טיפול בחום הוא השיטה הנפוצה ביותר לייצוב מזון בגלל יכולתו להפחית עומס מיקרוביאלי ובאותה עת לעכב פעילות אנזימטית. חליטה היא השיטה הנפוצה ביותר לפגיעה בפעילות אנזימים צמחיים. עם זאת, חליטה גורמת במקביל גם להרס רכיבים תזונתיים הרגישים לחום (כמו ויטמינים).[10] לפיכך, חליטה משמשת לעתים רחוקות עבור פירות קפואים הנצרכים ללא בישול. כאשר לא ניתן להשתמש בחליטה, ניתן לדכא את תגובת ההשחמה על ידי סילוק החמצן. ניתן להחליף את האוויר באריזה בגז אינרטי כמו חנקן (N2) או פחמן דו-חמצני (CO2), שימוש בסרטי אריזה אטומים לחמצן או ציפוי אכיל, טבילה של מזון בתמיסת סוכר או מלח בריכוז מסוים כדי למנוע מגע עם חמצן. יתר על כן, הורדת הטמפרטורה על ידי קירור מוקדם, קירור והקפאה, ושימוש באולטרה סגול C וקירנת גמא הן טכניקות פוטנציאליות לדיכוי השחמה אנזימטית.[12]
חומרים חומציים, במיוחד אלה המופיעים באופן טבעי ברקמות, נמצאים בשימוש נרחב גם כחומרים נגד השחמה, ואלה כוללים חומצות אסקורבית, מאליות, לימון וזרחתיות. בדרך כלל, האנזים פוליפנול אוקסידאז פעיל ב- pH6-7, אך לא פעיל מתחת ל-3. חומצות מורידות את ה-pH, ובכך מפחיתות את הפעילות האנזימטית של הפוליפנול אוקסידאז. חומרי ההחמצה מטופלים לעתים קרובות עם חומרים נוגדי השחמה אחרים, כגון נוגדי חמצון, חומרים קלאטים (לוכדי מתכות) ומעכבי אנזימים. [13] [14]
הערות שוליים
- ^ Kyoung Mi Moon, Eun-Bin Kwon, Bonggi Lee, Choon Young Kim, Recent Trends in Controlling the Enzymatic Browning of Fruit and Vegetable Products, Molecules 25, 2020-01, עמ' 2754 doi: 10.3390/molecules25122754
- ^ 1 2 Daniel Ferreira Holderbaum, Tomoyuki Kon, Tsuyoshi Kudo, Miguel Pedro Guerra, Enzymatic Browning, Polyphenol Oxidase Activity, and Polyphenols in Four Apple Cultivars: Dynamics during Fruit Development, HortScience 45, 2010-08, עמ' 1150–1154 doi: 10.21273/hortsci.45.8.1150
- ^ AMITA BHATTACHARYA, PRIYANKA SOOD, VITALY CITOVSKY, The roles of plant phenolics in defence and communication during Agrobacterium and Rhizobium infection, Molecular Plant Pathology, 2010-05, עמ' no–no doi: 10.1111/j.1364-3703.2010.00625.x
- ^ Anastasiia Y. Glagoleva, Olesya Y. Shoeva, Elena K. Khlestkina, Melanin Pigment in Plants: Current Knowledge and Future Perspectives, Frontiers in Plant Science 11, 2020-06-23 doi: 10.3389/fpls.2020.00770
- ^ Christiane Queiroz, Maria Lúcia Mendes Lopes, Eliane Fialho, Vera Lúcia Valente-Mesquita, Polyphenol Oxidase: Characteristics and Mechanisms of Browning Control, Food Reviews International 24, 2008-09-16, עמ' 361–375 doi: 10.1080/87559120802089332
- ^ Beckett, S. T., Physico-chemical aspects of food processing, Blackie Academic & Professional, 1995, ISBN 0-7514-0240-0
- ^ Miller, Dennis D., Food chemistry : a laboratory manual, Wiley, 1998, ISBN 0-471-17543-9
- ^ 1 2 3 X. Zhang, X. Shao, Characterisation of polyphenol oxidase and peroxidase and the role in browning of loquat fruit, Czech Journal of Food Sciences 33, 2016-06-03, עמ' 109–117 doi: 10.17221/384/2014-cjfs
- ^ Lilly Vámos-Vigyázó, Prevention of Enzymatic Browning in Fruits and Vegetables, Washington, DC: American Chemical Society, 1995-05-05, עמ' 49–62
- ^ 1 2 Christiane Queiroz, Maria Lúcia Mendes Lopes, Eliane Fialho, Vera Lúcia Valente-Mesquita, Polyphenol Oxidase: Characteristics and Mechanisms of Browning Control, Food Reviews International 24, 2008-09-16, עמ' 361–375 doi: 10.1080/87559120802089332
- ^ Jianjun Deng, Haixia Yang, Esra Capanoglu, Hui Cao, Technological aspects and stability of polyphenols, Elsevier, 2018, עמ' 295–323
- ^ Kyoung Mi Moon, Eun-Bin Kwon, Bonggi Lee, Choon Young Kim, Recent Trends in Controlling the Enzymatic Browning of Fruit and Vegetable Products, Molecules 25, 2020-06-15, עמ' 2754 doi: 10.3390/molecules25122754
- ^ Gavirangappa Hithamani, Harshini Medappa, Arugakeerthy Chakkaravarthi, Kulathooran Ramalakshmi, Effect of adsorbent and acidulants on enzymatic browning of sugarcane juice, Journal of Food Science and Technology 55, 2018-07-31, עמ' 4356–4362 doi: 10.1007/s13197-018-3350-4
- ^ Omar Y. AL-abbasy ., Wathba I. Ali ., Nashwan. I. A. Al-lehebe, Inhibition of enzymatic browning in fruit and vegetable, review, Samarra Journal of Pure and Applied Science 3, 2021-09-24, עמ' 56–73 doi: 10.54153/sjpas.2021.v3i1.242