Научно и търговско е доказано, че обработката с високо налягане може да доведе до микробиологично безопасни и стабилни продукти с подобрени качествени характеристики като подобрен вкус и запазване на цвета 1. Освен приложенията за консервиране на храни, по-нови проучвания се фокусират върху ефектите от обработката с високо налягане върху здравните качества и алергенния потенциал на храните, за да се развие следващото поколение удобни храни. HPP показа окуражаващ потенциал за манипулиране на екстрахируемостта, алергенността и функционалността на микроелементите и компонентите в разнообразно разнообразие от храни 2-4 .

високо

Обикновено обработката с високо налягане включва подлагане на храната на хидростатично налягане от 300 до 700 MPa за периоди от няколко минути. Ефикасността на обработката под високо налягане се урежда от принципа на Le Chatelier, който гласи, че химическите реакции или физичните процеси, свързани с намаляване на молекулния обем, са предпочитани, докато тези, придружени от увеличаване на обема, са инхибирани. Това означава, че ковалентните връзки не се разрушават при обработка с високо налягане и поради това малки молекули с ниско молекулно тегло в храната, като ароматни съединения и витамини, рядко се засягат. От друга страна, макромолекулите, като протеини и нишестета, могат да променят своята естествена структура по време на обработка с високо налягане, отваряйки възможности за структурни модификации, които могат да доведат до нови функционалности.

Обработката с високо налягане се характеризира с три параметъра на обработка: налягане (P), температура (T) и време на излагане (t). Тези три параметъра на обработка позволяват голяма гъвкавост в дизайна на процеса и произтичащото от това въздействие върху хранителния материал. Превъзходството на обработката с високо налягане над топлинните процеси (където топлината често се предава чрез бавни проводими процеси) е, че налягането се предава моментално и равномерно в цялата система, независимо от размера и геометрията на хранителния продукт. Това може да намали времето за обработка, енергията за преработка и риска от прекомерна обработка на хранителни продукти.

Екстракция на биоактивни съединения

Интересът към възстановяването на вторични метаболити от растителни хранителни материали и странични продукти се увеличава поради техните ползи за здравето и хранителните вещества. В момента много изследвания се фокусират върху селскостопанските и промишлени отпадъци в търсенето на естествени антиоксиданти. Според Организацията за прехрана и земеделие (FAO) приблизително една трета от ядливите части от храни, произведени за консумация от човека, се губят или губят в световен мащаб 5. Това възлиза на около 1,3 милиарда тона годишно и отчита както отпадъци от преработката на храни, така и странични продукти, както и хранителни отпадъци на дребно или край на потребителите. Отпадъците от растителни материали и страничните продукти са отлични източници на вторични метаболити като каротеноиди и фенолни съединения и могат да се използват за получаване на функционални екстракти, богати на биоактивни съединения, за използване в няколко приложения (напр. Хранителни вещества, антимикробни средства, оцветители).

Бионаличността и биодостъпността на хранителните вещества силно зависи от структурата на хранителната матрица и тъй като HPP може да подобри екстрахируемостта на например каротеноиди и фенолни съединения, това може да благоприятства биодостъпността и бионаличността на хранителните вещества. Няма обаче проста и пряка връзка между индуцираното от процеса разрушаване на матрицата и екстрахируемостта и бионаличността на хранителните вещества. Всъщност досегашните проучвания показват, че въздействието на преработката, като цяло и ВЕЦ в частност, върху биодостъпността и бионаличността на хранителни вещества зависи от вида на хранителното вещество, структурата и състава на хранителната матрица и използваната техника за обработка.

Намалена алергенност

Хранителните алергии се увеличават в развитите страни и някои доказателства сочат, че те се увеличават и в развиващите се страни, въпреки че те са по-малко докладвани и изследвани. Най-често съобщаваните хранителни алергии са към говеждо мляко, яйца, ябълки, фъстъци, ракообразни, соя и пшеница. Повечето алергенни протеини, особено растителните алергени, изглежда принадлежат към ограничен брой протеини с общи характеристики, които могат да ги направят алергенни. HPP може да доведе до структурни промени в протеините и поради това се използва за промяна на конформацията и алергенния потенциал на хранителните протеини. Освен това HPP показа потенциал за намаляване на алергичните рискове на някои храни, без да елиминира самите алергенни протеини, а чрез екстракция или освобождаване на мембранно свързани алергени в околната среда, където те могат да бъдат отстранени или атакувани от хидролитични ензими. Съобщава се, че ВЕЦ намалява алергенния потенциал и риска от редица продукти, предимно ядки, плодове и зеленчуци, млечни продукти и морски дарове.

Проведени са само няколко проучвания с използване на HPP за модифициране или намаляване на алергенния риск от фъстъци и бадеми, но не са открити промени в алергенността. Много проучвания съобщават за намаляване на извлечените ябълкови алергени след HPP въз основа на тестове за имунореактивност, въпреки че някои от докладваните намаления не са статистически значими. Scheibenzuber 10 открива важни модификации в алергените и че 19 пациенти с алергия понасят HPP ябълка без симптоми на синдром на орална алергия. Освен това тестовете за убождане показаха корелация между инактивирането на алерген към ябълка и приложеното ниво на налягане. β-лактоглобулинът (β-lg) е основният алерген в говеждото мляко и HPP (200-600 MPa/20-68ºC/10 минути) на суроватка и обезмаслено мляко значително подобрява антигенната реакция на β-lg с 14 пъти, вероятно поради до отслабване на нековалентните връзки под налягане, което води до по-добра достъпност за антителата 11 .

Повишаването на антигенността може да бъде свързано с излагане на епитопи на естествената протеинова молекула, които стават достъпни за антитела след разгъване и агрегиране, предизвикано от натиск. От друга страна, индуцираните от HPP конформационни промени на млечните протеини могат да улеснят ензимното храносмилане, като по този начин повишат антигенността. Chicón и сътр. 12 успешно приложени протеолитични ензими (химотрипсин и трипсин) по време на лечение с НР (100 MPa/20 min) на β-lg разтвори и установиха намаляване на алергенния потенциал. Отново това намаляване се обяснява с увеличаване на достъпността на потенциално имуногенните хидрофобни области до ензима, като по този начин се получава подобрена хидролиза. Следователно, прилагането на HPP по време на ензимна хидролиза на суроватъчни протеини може да се използва за бързо приготвяне на хипоалергенни храни, вероятно с повишени сензорни и хранителни свойства. По подобен начин се използва HPP (450 MPa/40 ° C/55 min) за дифузия на един процент физиологичен разтвор, съдържащ папаин протеаза в месо от скариди и повишената ензимна активност успешно хидролизира алергени в месото 13. Обработката с HPP (300 MPa/40 ° C/15 мин.) Доведе до значително намаляване на алергенността на протеините от соеви кълнове, докато хранителната стойност беше запазена до голяма степен 14 .

Запазване на незаменимите мастни киселини и намаляване на солта

Обещаващото приложение на ВЕЦ за производството на здравословни хранителни продукти не се ограничава до подобрена екстракция на биоактивни съединения или намаляване на алергенността. Общата цел на ВЕЦ е да увеличи асортимента от хранителни продукти, които са безопасни и здравословни. От технологична гледна точка това може да означава получаване на минимално модифицирани съединения или съединения с променена функционалност. Промяната във функционалността може да има положително въздействие върху здравето чрез запазване на здравословни липиди и избягване на нездравословни добавки като сол и фосфати. Съобщени са различни проучвания за това как да се използва ВЕЦ за производство на здравословни хранителни продукти.

Заключение

От предходното обсъждане става ясно, че ВЕЦ има значителен потенциал за подобряване на добива на добив на биоактивни компоненти от растителни материали за употреба като съставки в храните, както и на хранителни и фармацевтични продукти. Демонстрирано е и потенциалното приложение на HPP за намаляване на алергенността на някои хранителни продукти и за производство на хранителни продукти с намалено съдържание на сол и мазнини, както и подобрен състав на мастни киселини. Смята се, че това знание ще проправи пътя за следващото поколение хранителни продукти и съставки на ВЕЦ.

Препратки

  1. Barba, F.J., Esteve, M.J., Frígola, A. (2012). Ефект от лечението под високо налягане върху физикохимичните и хранителните свойства на течните храни по време на съхранение: Преглед. Изчерпателни отзиви в науката за храните и безопасността на храните, 11 (3), 307 - 322.
  2. Sanchez-Moreno, C., De Ancos, B., Plaza, L., Elez-Martinez, P., Cano, M.P. (2009). Хранителни подходи и свързани със здравето свойства на растителните храни, преработени от електрическо поле с високо налягане и пулс. Критични отзиви в науката за храните и храненето, 49 (6), 552 - 576.
  3. Xi, J. (2013). Обработка под високо налягане като спешна технология за извличане на биоактивни съставки от растителни материали. Крит. Rev. Food Sci. Nutr. 53, 837–852.
  4. Huang, H-W., Hsu, C-P., Yang, BB., Wang, C-Y. (2014). Потенциална полезност на обработката под високо налягане за справяне с риска от опасения от хранителни алергени. Изчерпателни отзиви в науката за храните и безопасността на храните, 13, 78-90.
  5. Gustavsson, J., Cederberg, C., Sonesson, U., van Otterdijk, R., & Meybeck, A. (2011). Глобални загуби на храна и хранителни отпадъци Разширяване, причини и превенция. Рим: Организация за прехрана и земеделие на ООН. http://www.fao.org/ fi leadmin/user_upload/ags/publication/GFL_web.pdf
  6. Юни X, Deji S, Zhao S, Lu B, Li Y, Zhang R. (2009). Характеризиране на полифеноли от листа на зелен чай с помощта на екстракция с високо хидростатично налягане. Международна J. Pharm. 382 (1–2): 139-143.
  7. Seo YC, Choi WY, Kim JS, Yoon CS, Lim HW, Cho JS, Ahn JH, Lee HY. (2011). Ефект от обработката с ултра високо налягане върху имуномодулиращите дейности на плодовете на Rubus coreanus Innov Food Sci Emerg Technol 12: 207–215.
  8. Corrales M, García AF, Butz P, Tauscher B. (2009). Екстракция на антоцианини от гроздови кожи, подпомогната от високо хидростатично налягане. J Food Eng 90 (4): 415-421.
  9. Xi, J. (2006). Прилагане на обработка на храни с високо хидростатично налягане за извличане на ликопен от отпадъци от доматено пюре. Високо налягане Res. 26 (1): 33–41.
  10. Scheibenzuber M. (2003). Molekulare и klinische Auswirkungen einer Hochdruckbehandlung allergener Lebensmittel. Докторска дисертация, TU Muenchen.
  11. Kleber N, Maier S, Hinrichs J. (2007). Антигенна реакция на говежди β-лактоглобулин, повлияна от лечението с ултрависоко налягане и температурата. Innov Food Sci Emerg Technol. 8: 39–45.
  12. Chicón R, López-Fandiño R, Alonso E, Belloque J. (2008). Протеолитичен модел, антигенност и серумно свързване на имуноглобулин Е на бета-лактоглобулинови хидролизати, получени чрез лечение с пепсин и високо налягане. J Dairy Sci. 91 (3): 928-38.
  13. Xie & Hu (2013). Патент; Приготвяне на месо от скариди, чрез отстраняване на главата, опашката и чревната линия на скаридите, премахване на мембраната на повърхността на месото, смилане и въвеждане на месо в солена вода, добавяне на папаин на прах и поддържане на сместа при определена температура.
  14. Penas E, Gomez R, Frias J, Baeza ML, Vidal-Valverde C. (2011). Ефекти с високо хидростатично налягане върху имунореактивността и хранителните качества на соевите продукти. Food Chem., 125: 423–9.
  15. Yagiz Y, Kristinsson HG, Balaban MO, Welt BA, Ralata M, Marshall MR. (2009). Ефект от обработката под високо налягане и обработката при готвене върху качеството на атлантическата сьомга. Food Chem 116: 828-8356.
  16. Cruz-Romero MC, Kerry JP, Kelly AL. (2008). Мастни киселини, летливи съединения и промени в цвета на стриди, третирани с високо налягане (Crassostrea gigas). Innov Food Sci Emerg Technol 9: 54-61.
  17. Barba FJ, Esteve MJ, Frigola A. (2012). Въздействие на обработката под високо налягане върху витамин Е (α-, γ- и d-токоферол), витамин D (холекалциферол и ергокалциферол) и профилите на мастните киселини в течни храни. J Agric Food Chem 60: 3763-3768.
  18. Sikes AL, Tobin AB, Tume RK. (2009). Използване на високо налягане за намаляване на загубите на готвене и подобряване на текстурата на тестото за колбаси с ниско съдържание на сол. Innov Food Sci Emerg Technol 10: 405-412.
  19. Grossi A, Søltoft-Jensen J, Knudsen JC, Christensen M, Orlien V. (2012). Намаляване на солта в свинските колбаси чрез добавяне на морковени влакна или картофено нишесте и обработка под високо налягане. Месо Sci 92 (4): 481-489.

Относно авторите

Вибеке Орлиен има магистърска степен по математика и химия и докторска степен по химия на храните. От 2008 г. Вибеке е назначена като доцент по химия на храните в Катедрата по хранителни науки към Факултета по науки за живота на Университета в Копенхаген. От 2010 г. Вибеке е ръководител на отдела за изследване на хранителната химия в Департамента по хранителни науки. Нейната основна изследователска област е обработката на храни с високо налягане и въздействието върху хранителните компоненти и техните свойства.

Франсиско Дж. Барба притежава европейска докторска степен по наука и технологии в областта на храните от университета във Валенсия, а също така има и степени по фармация и по храните и технологиите. Той е асистент в областта на науката за храните и храненето, Фармацевтичен факултет на Университета във Валенсия. Изследователският му фокус е върху неконвенционалната обработка за съхраняване и/или извличане на биоактивни съединения от храната. Основните му области на изследване са възстановяването на биоактивни съединения чрез използване на неконвенционални методи и оценка на въздействието на нововъзникващите технологии върху хранителните и качествените параметри на течните храни.

Роман Букоу има магистърска и докторска степен по инженерство на хранителни процеси от Берлинския технологичен институт, Германия. През 2006 г. Роман се присъединява към Food Science Australia (сега CSIRO), за да завърши следдокторската си стипендия. Скоро той става ръководител на изследователска група и в момента е лидер на потока, фокусиран върху разработването на технологични платформи за подобряване на качеството и стойността на селскостопанските хранителни продукти. Изследователските интереси на Роман включват устойчиво и здравословно производство на храни чрез конвенционални и нови технологии за преработка на храни, включително обработка под високо налягане.

Netsanet Shiferaw Terefe има бакалавърска степен по химично инженерство, магистърска степен по хранително инженерство и докторска степен по биологични науки от Католическия университет в Льовен, Белгия. В момента тя е изследовател в CSIRO за животни, храни и здравеопазване (CAFH), работеща върху нововъзникващи технологии за преработка на храни като високо налягане, импулсно електрическо поле и технологии за ултразвукова обработка и извличане и разделяне за добавяне на стойност към отпадъците от преработката на храни.