بررسی سینتیک اکسیداسیون و ویژگی های میکروبی گوشت سینه مرغ رفع انجماد شده تحت میدان الکترواستاتیک با ولتاژ بالا

سابقه و هدف: در فناوری میدان الکترواستاتیک با ولتاژ بالا با اعمال یک میدان الکتریکی بین دو الکترود نقطه‌ای و صفحه‌ای، جریان هوای موجود در سطح ماده غذایی یونیزه شده و جریان حجمی از هوا موسوم به باد کرونایی شکل می‌گیرد که با ایجاد اغتشاش در لایه مرزی سطح فراورده موجب افزایش انتقال حرارت می‌شود. در این فناوری، تولید اوزون به‌دنبال تخلیه کرونایی و یونیزه شدن هوا، می‌تواند موجب کاهش رشد میکروبی شود. از سوی دیگر، از آ‌نجایی که اوزون اکسنده‌ای قوی می‌باشد، خطر اکسیداسیون چربی فراورده نیز وجود دارد. هدف از این پژوهش استفاده از میدان الکترواستاتیک ولتاژ بالا به منظور رفع انجماد گوشت سینه مرغ و بررسی اثر آن بر رشد میکروبی و اکسیداسیون چربی نمونه‌های رفع انجماد شده می‌باشد. مواد و روش‌ها: ابتدا گوشت سینه مرغ تازه با قالب طراحی شده و تیغ‌های تیز به قطعات مساوی3 cm 2×2×2 قطعه‌بندی گردید و سپس در بسته‌های پلی اتیلنی بسته‌بندی شده و با استفاده از تونل انجماد 30 درجه سانتی‌گراد با سرعت هوای یک متر بر ثانیه منجمد شدند. سپس، در دمای 18 درجه سانتی‌گراد تا زمان آزمایشات نگهداری شدند. رفع انجماد قطعات منجمد تحت میدان الکترواستاتیکی در سه ولتاژ انتخابی (بین شروع جریان کرونا و تخلیه الکتریکی) و در فواصل الکترودی معین 3، 4.5 و 6 سانتی‌متر انجام شد. یک نمونه نیز به‌عنوان نمونه کنترل با استفاده از روش هوای ساکن در همان شرایط و بدون اعمال ولتاژ رفع انجماد گردید. اکسیداسیون چربی در نمونه‌های گوشت سینه مرغ با اندازه گیری شاخص مالون دی‌آلدهید طی دوره نگهداری به مدت یک هفته پس از رفع انجماد در فواصل زمانی روزهای اول، سوم، پنجم و هفتم نگهداری در دمای یخچال بررسی شد. شمارش کلی میکروارگانیسم‌ها توسط کشت پورپلیت در دمای 30 درجه سانتی‌گراد به مدت 72 ساعت طی روزهای اول، سوم و ششم نگهداری در دمای یخچال انجام شد و شمارش باکتری‌های سرمادوست توسط کشت سطحی در دمای 6.5 درجه سانتی‌گراد طی دوره نگهداری 10 روزه مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: با بررسی سینتیک واکنش اکسیداسیون چربی نمونه سینه مرغ رفع انجماد شده توسط مدل درجه صفر، ثابت سرعت واکنش در تیمارهای مختلف تعیین شد. ثابت سرعت واکنش در قدرت‌های پایین میدان (kv/cm 1.5) با نمونه کنترل اختلاف معنی‌داری نشان نداد، در حالی‌که تحت قدرت‌های بالاتر (kv/cm 2.25 و 3) این میزان افزایش یافت. به طور کلی، با افزایش ولتاژ و کاهش فاصله الکترودی، سرعت تشکیل مالون دی‌آلدهید سینه مرغ رفع انجماد شده طی نگهداری افزایش یافت. این در حالی است که در ولتاژ‌های شروع کرونا، ثابت سرعت تشکیل مالون دی‌آلدهید از نمونه‌های رفع انجماد شده در دمای محیط و بدون اعمال ولتاژ کمتر بود. نتایج بررسی رشد میکروبی نشان داد که شمارش کلی باکتری‌ها در نمونه‌های تحت ولتاژ نسبت به نمونه کنترل و گوشت تازه طی دوره نگهداری شش روزه کاهش یافت. شمارش کلی باکتری‌ها در مورد نمونه کنترل به تدریج ازcfu/g 105× 1.07 در روز اول به cfu/g 106×7.82 در روز ششم و در نمونه‌های تحت ولتاژ 8 و 10 کیلوولت، به ترتیب از cfu/g 104×5 و cfu/g 104 ×3.36 به cfu/g 106 ×1.36 و cfu/ g 106×1طی دوره نگهداری رسید. این در حالی است که شمارش کلی در نمونه گوشت تازه از cfu/g 104× 9.73 در روز اول به cfu/ g 106×6 در روز ششم افزایش یافت. از سوی دیگر نگهداری ده روزه در دمای 0c 6.5، حاکی از کاهش قابل ملاحظه (p<0.05) باکتری‌های سرمادوست در نمونه‌های تحت ولتاژ می‌باشد. نتیجه گیری: نظر به اهمیت فرایند رفع انجماد برای محصولات حساس به فساد مانند گوشت مرغ، می‌توان با به‌کارگیری قدرت میدان kv/cm 2.25 برای انجام رفع انجماد تحت میدان الکترواستاتیک، از مزایای این روش در کاهش فساد فراورده و افزایش عمر ماندگاری بهره گرفت.

Investigation of oxidation kinetics and microbial characteristics of thawed chicken breast under high voltage electrostatic field

Background and objectives: In high voltage electrostatic field technique, by applying a high voltage electric field (HVEF) in a needle plate electrode system, air at the surface of food product is ionized, and a volumetric flow known as corona wind is formed, that increases the heat transfer coefficient in food product by volumetric heat generation. In this thechnology, ozone generation followed by the corona discharge and air ionization, are capable to reducing microbial contamination; on the other hand, since ozone is a strong oxidizer, there is a risk of lipid oxidation. The aim of this paper is using high voltage electrostatic field for thawing of chicken breast, and investigating its effects on microbial count and lipid oxidation. Materials and methods: First, fresh chicken breast were cut into equal cubes (2×2×2 cm3) by a designed cast and sharp razor, then, were frozen by a freezing tunnel with forced air circulation at 30 0C and 1 m/s air velocity, after vacuum packaging in polyethylene bags. The frozen samples were kept at 180C until use. Thawing under HVEF at three different voltages (from the corona start voltage to the breakdown voltage), and specific electrode gaps were done. The control sample was subjected to no HVEF but thawed conventionally by still air method. Fat oxidation of thawed samples were investigated at first, third, fifth, and seventh days intervals during storage at refrigerator. The thawed samples were kept at refrigerator (4±10C) after packaging, and evaluated for microbiological tests (total microbial count and psychrotrophic), and the oxidation kinetics were investigated. Total microbial count during first, third and sixth days of storage at refrigerator, by pour plate at 300C for 72 hours, and psychrotrophic bacteria count during ten days storage at 6.50C by surface plate were investigated. Results: The equation resulted from TBARS time changes curve, is linear. By evaluation of zeroorder kinetic model, the kinetic rate constant was determined at different treatments. The kinetic rate constant had no significant difference with control at low electric field strength (1.5 kV/cm); while, this factor was more intense with increasing electric field strength (2.25 and 3 kV/cm). Generally, malonaldahyde formation rate of thawed chicken was increased by increasing voltage and decreasing electrode gap during storage. However, at corona start voltages, malonaldahyde formation rate constant was less than control. Results from microbial growth showed total microbial count decreased at HVEF thawed samples compared with control and fresh chicken during six days storage. Total microbial count in the case of control was 1.07×105 cfu/g at first day, that was increased to 7.82 ×106 cfu/g at sixth day, and in the case of HVEF thawed samples at 8 and 10 kV, were 5× 104 cfu/g and 3.36×104 cfu/g at first day, that were increased to 1.36×106 cfu/g and 1×106 cfu/g at sixth day, respectively. However, total microbial count of fresh chicken was increased from 9.73×104 cfu/g at first day to 6×106 cfu/g at sixth day. On the other hand, storage at 6.5 0C during 10 days, decreased the psychrotrophic microorganisms significantly at HVEF thawed samples) P<0.05). Conclusion: Due to the importance of thawing for products susceptible to spoilage, such as chicken, it is possible to benefit from HVEF thawing method to decreasing spoilage and increasing shelf life, by applying 2.25 kV/cm electric field strength.