تشعيع الأغذية الحيوانية والتغيرات الحادثة في تركيبها

إعداد: أ.د.مصطفى محمد محمد إبراهيم

رئيس بحوث بقسم بحوث تكنولوجيا اللحوم والأسماك بمعهد بحوث تكنولوجيا الأغذية – مركز البحوث الزراعية

لقد زاد الاهتمام عالميا بمعاملة الاغذية بالاشعاع بعد ان ثبت ان نسبة كبيرة من المحصول الغذائى العالمى يفقد لإسباب كثيرة – ومن الممكن إستغلال الاشعاع فى خفض هذه النسبة وإطالة فترة خزن الاغذية. يتضمن تشعيع الأغذية تسليط اشعاعات كهرومغناطيسية مثل الاشعة السينية واشعة جاما او حزم الكترونات علبي الأغذية للحفاظ علي جودتها وقتل البكتريا الضارة ومكافحة الحشرات ولا يقتصر علي تقليل خطر التسمم الغذائي بل يطيل أيضا مدة صلاحية المنتجات الغذائية.

وعموما تعانى الدول النامية نقصا مستمرا فى البروتين الحيوانى بأنواعه وهذا يرجع بصفة أساسية الى زيادة الطلب على هذا النوع من الغذاء بمعدلات تفوق إنتاجها بكثير مما قد يؤدى الى التضخم فى إسعار اللحوم الحمراء وغيرها من المنتجات الحيوانية. وقد يكون من المتوقع ان يزيد الطلب على البروتين الحيوانى مستقبلا بمعدلات اعلى من العدلات الحالية وذلك لزيادة الدخل الحقيقى للفرد, وزيادة عدد السكان فى الدول النامية, فضلا عن إمتداد التنمية الى مجالات متعددة سيرفع دخل الطبقات الدنيا ذات المرونة الاستهلاكية المرتفعة لإستهلاك البروتين الحيوانى كما أن إزدياد سكان المدن سيكون له آثار كبيرة على زيادة إستهلاك هذا النوع من الغذاء. وليس هذا الاتجاه قاصرا على الدول النامية فقط بل انه ظاهرة عالمية وخاصة إذا ما اخذ فى الاعتبار ان الغذاء البروتينى من الاغذية الاساسية للارتقاء بمستوى التغذية للانسان.

وهذا يتطلب منا الاستفادة الكاملة من مصادر البروتين المتاحة والمحافظة عليها من الفساد بقدر الامكان بإستحدام الطرق المختلفة لحفظ الاغذية وايضا التحسين من خواصها التكنولوجية بأستخدام طرق التصنيع الحديثة لإنتاج منتجات غذائية متوازنة ذات صفات غذائية مناسبة وإطالة مدة صلاحيتها.

وتعتبر مصر من أهم الدول الافريقية فى إنتاج المنتجات الزراعية … حيث تنتج أنواع مختلفة من المحاصيل والخضراوات والفاكهه لكل من الاستهلاك المحلى أو بغرض التصدير لدول مختلفة سواء دول عربية أو دول أوروبية أو دول أمريكية وتمتلك مصر ثروة سمكية هائلة وذلك لوجود البحر الابيض المتوسط فى الشمال  والبحر الاحمر فى الشرق ونهر النيل وبحيرة ناصر (وهى تعتبر من أكبر بحيرات المياه العذبة فى العالم) بالاضافة الى وجود عديد من البحيرات فى مناطق مختلفة, وكذا إنتشار المزارع السمكية فى مناطق عديدة مما يتيح مسطحات مائية غنية بالثروة السمكية.

يعانى إنتاج الغذاء فى مصر وفى معظم الدول النامية فقدا سنويا يقدر بحوالى 25% وذلك بسبب الطقس الحار وضعف امكانيات السعة التبريدية اللازمة لذلك , والدولة تسعى جاهدا لتقليل هذا الفقد السنوى الى أقل حد ممكن ويحدث بعض الفقد فى طزاجة ورائحة الغذاء فى طرق الحفظ التقليدية ( تعليب ) وعموما تحتاج عمليات التبريد والتجميد الى تكاليف باهظة بالاضافة الى المعارضة الحالية والتخوف الواضح من استخدام مضافات الاغذية كل هذا يؤدى الى إستخدام الاشعاع  الايونى لحل مثل هذه المشكلات.

وعلى هذا توجد دراسات مختلفة فى هذا المجال ( الاشعاع الايونى )فى حفظ اللحوم والدواجن ومنتجاتهما, وكذلك الاسماك والاغذية البحرية ومنتجاتهما – وخاصة فى القضاء على الطفيليات والكائنات التى تسبب الامراض والتسمم الغذائى للانسان وتركز  الدراسات على استخدام الجرعات الاشعاعية المناسبة للمحافظة على هذه الاغذية ومنتجاتها وتقليل التغيرات الكيميائية والحسية والفيزيائية, هذا بالاضافة الى التأثير الفعال لهذه الاشعاعات على الكائنات الحية الدقيقة للمحافظة على سلامة الغذاء.

ويمكن إستخدام:

يمكن إستعمال الاشعة الفوق بنفسجية لأطالة مدة تخزين اللحوم فهى تسبب تثبيط نشاط الاحياء الدقيقة حيث تستعمل للتعقيم السطحى للحوم, كما لا تحدث تغيرات كبيرة فى مكونات اللحوم وتؤدى الى تكوين الاوزون الذى يساعد فى القضاء على الميكروبات ويكفى تعرض اللحوم لمدة ساعة واحدة كل يوم  لهذه الاشعة داخل الثلاجات ونظرا لكون الاشعة سطحيا, فمن الضرورى استعمال اللحوم بسرعة عند إخراجها من الثلاجات حتى لا تنشط الميكروبات من جديد. إن هذا النوع من الاشعاع من اجل حفظ اللحوم يسيطر على التلف السطحى أثناء التعتيق للحوم

استعمال الاشعاع من أجل حفظ اللحوم يكون بواسطة أشعة بيتا أو جاما والتى تعمل على القضاء على الاحياء الدقيقة المسببة لتلف الغذاء. وأشعة بيتا لها القابلية على إختراق المادة الغذائية فى مجال محدود وتعتبر مناسبة لقطع اللحوم غير السميكة أو فى حالة تشعيع السطح الخارجى, بينما تستخدم أشعة جاما بصورة رئيسية فى تشعيع منتجات اللحوم نتيجة لزيادة معدل تخللها داخل الانسجة.

وبصفة عامة تنقسم طرق المعاملة بالاشعاع الى طريقتين رئيسيتين

الاول: تعرف بأسم البسترة بالاشعاع, وتجرى هذه بإستخدام الجرعات المنخفضة من الاشعاع الذرى.

الثانية: تعرف بأسم التعقيم, وهذه تتطلب إستخدام جرعات مرتفعة.

وتتحدد صفات الغذاء نفسه ومدى التأثير المطلوب الوصول اليه من كمية الاشعاع التى تستخدم – فإذا كان الهدف المطلوب هو:

1- إطالة فترة التخزين الطازج الذى يستخدم هو جرعة البسترة وهذه تتراوح فى اللحوم 50.000 – 250.000 راد وفى بعض الاحيان تصل الى 500.000 راد حيث يتوقف هذا على مدة التخزين ولا تعتبر البسترة طريقة مستقلة اذ لابد من توفير ظروف التخزين بالتبريد, حيث تزيد البسترة من إستمرارية تخزين اللحوم بمقدار3-4 مرات

2- أما اذا كان الغرض هو تعقيم الغذاء لإطالة فترة تخزينه دون الاستعانة بالثلاجات, فإن الجرعة المناسبة لذلك تتراوح بين (2- 4.5) مليون راد (ميجا راد) والتى ادت الى إمكان حفظ هذه المنتجات لمدة عام على درجة حرارة الغرفة.

وتحدث بعض المشاكل بسبب التشعيع منها …. تغيرات مباشرة فى النكهه وتكون ناتجة عن الاشعاع فقط أو تغيرات فى النكهة والبناء أثناء التخزين … فالحالة الاولى يمكن التغلب عليها بالتشعيع فى حالة خفض درجة الحرارة, أما الثانية… والتى تحدث بسبب نشاط الانزيمات … يمكن التخلص منها بالقضاء على الانزيمات قبل التشعيع أو بعده. حيث يعتبر التسخين من أحسن الطرق لتثبيط نشاط الانزيمات التى تحدث بعض التغيرات بسبب إستخدام الاشعاع فى حفظ اللحوم.

أما بالنسبة للإحياء الدقيقة التى تسبب فساد اللحوم… يعتبر (botulinum) كلوستريدم بوتيلنيوم من اخطر الانواع المقاومة للحرارة وإن سبورات هذه البكتيريا مقاومة للإشعاع, وعليه فإن الجرعة اللازمة للتعقيم يجب ان تكون عالية بحيث تمنع بقاء السبورات وعادة تكون فى حدود (4.5) مليون راد (Megarad).

وتعتبر الاحياء الدقيقة المسببة للتلف من المجموعة البكتيرية الحساسة جدا للإشعاع مثل Pseudomonas, حيث جرعات قليلة من الاشعاع (50-100 ألف راد) تكون مؤثرة جدا لتثبيط نشاط الميكروبات المسببة للتلف.

أما البكتريا المسببة للتسمم الغذائى فإنه يستلزم القضاء على بكتريا Salmonella  ويلزم جرعة مقدارها ( 0.5 – 1 مليون راد).

وعموما التخلص من الطفيليات فى اللحوم (القضاء على دودة التريخينا) يستخدم جرعه قدرها 0.01 مليون راد

(واحد راد = 0.1 جول /كجم = 100 Erg/جم)

الرادRad  كمية الطاقة المتأينة التي تنتج عنها امتصاص 100Erg/ جم للمادة المعرضة للاشعاع

التغيرات التى تحدث فى اللحوم بعد إستخدام الاشعاع  

التغيرات فى اللون:

عند تشعيع اللحوم يمكن ان يتغير اللون , ويكون هذا التغيير طفيفا فى الجرعات المنخفضة ومن الصعوبة إكتشافه , بينما الجرعات العالية وعلى مستوى التعقيم تكون تغيرات اللون واضحة . ويتغير لون اللحوم الطازجة عادة الى اللون البنى عند الاشعاع . وتغير اللون فى لحوم الابقار المشععة ناتج من تحولات الميوجلوبين الى اوكسى ميوجلوبين أو الى مت ميوجلوبين  met myoglobin وفى بعض الاحيان يظهر فى اللحوم المشععة اللون البنى المائل الى الرمادى وهذا يكون مرتبط بتكوين الاصباغ الخضراء وهى سلف ميوجلوبين, كذلك يكون تفاعل ميلارد كبيرا جدا عند تخزين اللحوم المشععة بسبب تكوين مجموعة الكربونيل.

التغيرات فى النكهه والرائحة:

فعند التشعيع الى 4 مليون راد تظهر رائحة الكبريت ومن 4-10 مليون راد تظهر الرائحة التى توصف wet dog hai  أو wet grain  إن درجة النكهه المكونة بسبب التشعيع تختلف بإختلاف اللحوم . فلحوم الخنزير والدواجن يظهر فيها قليل من النكهه حتى فى الجرعات العالية نسبيا … بينما لحوم الابقار تتكون فيها نكهه قوية , اما لحوم الاغنام والعجول نكهتها تكون متوسطة .. ولما كانت اللحوم تحتوى تحتوى على إنزيمات موجودة بصورة طبيعية , فإنها تستطيع أن تغير فى النكهه والبناء مع مرور الزمن , وعليه فاللحوم التى تعامل بالاشعاع من أجل تخزينها لفترة طويلة يجب تعامل بمواد تبثيط هذه الانزيمات وهذا يمكن إنجازه كما ذكرنا سابقا بإستخدام الحرارة الى حوالى 71 ^°م.

وقد امكن تقليل تغيرات الرائحة والنكهه والقوام واللون بصورة جزئية أو منعها بمعاملة اللحوم بالاشعاع تحت درجات منخفضة جدا وإستخدام مواد تميز الروائح. هذا بالاضافة الى إستخدام التوابل.

التغيرات فى المواد البروتنية:

تعتبر المواد البروتونية من أكثر المواد فى تركيب اللحوم ومقاومة الاشعاع , ويكون التأثير على اللحوم أقل من بقية الاغذية, وذلك لان الماء الموجود يكون مرتبطا, لذا فإن التفاعلات الثانوية تكون محدودة. كما يحدث تغيير بسيط فى الحوامض (الامينية) حيث يحدث فيها Deamination وتتكون حوامض كيتونية والديهدات وكذلك يتكون كبريتيد الهيدروجين من الحوامض الامينية التى يحتوى فى تركيبها على الكبريت ,ويظهر عند إستعمال 5 مليون راد تغير واضح فى قابلية الاحتفاظ بالماء.

ومن التغيرات المهمة عند التخزين التى تتكون بسبب نشاط الاينزيمات المحللة للبروتين, حيث يحدث دنترة البروتينات عند التشعيع , وتزداد الدفنرة أثناء التخزين وخاصة فى درجات الحرارة العالية, والنتيجة فقدان قابلية الاحتفاظ بالماء.

التغيرات فى الدهون:

الدهون تعتبر اكثر حساسية للإشعاع حيث تتلف مضادات الاكسدة الموجودة طبيعيا فيها, وتحدث تغيرات الاكسدة وتتكون البيروكسيدات والمواد الكربونيلية وهذه تزداد بزيادة الجرعات, كما أن درجة تأكسد الدهون تزداد بزيادة جرعات الاشعاع وتتوقف على وجود الاكسجين.. حيث يحدث التلف فى الدهون المشععة والمخزنة بالتلامس مع الهواء ويكون هذا التلف ناتجا من التأكسد وبقوة اكثر من الدهون غير المشععة.

التغيرات فى الكربوهيدرات:

الكربوهيدرات فى اللحوم تتأكسد وتكون حمض الجلوكنيك gluconic acid  والدهيدات, وتتحطم جزئيتها العالية فى وزنها الجزئى الى مركبات ابسط كما هو الحال فى السليلوز والبكتين.

التغيرات فى الفيتامينات:

يعتبر الثيامين من أكثر الفيتامينات حساسية للاشعاع بالرغم من انه يقاوم بشكل أفضل فى حالة التعليب. كذلك يسبب الاشعاع الايونى هدما جزئيا لفيتامين C , k  ,B₁₂ , اما تأثيره على تلف الربيوفلافين والكاروتين فقليل, ويعتبر النياسين مقاوما للإشعاع.

وعلى ذلك فإستخدام الاشعاع يؤثر على الخصائص الظاهرية , ولهذا عند تشعيع اللحوم وتخزينها بعد ذلك , تستخدم طرق مختلفة لإيقاف التفاعلات الكيميائية غير المرغوبة وخاصة تأين الماء بالاشعاع.

الطرق المستخدمة للحد من تأثير الاشعاع فى اللحوم

• اللحوم تشعع فى حالة جامدة وهذا يؤدى الى الحصول على منتج ذى نوعية عالية.
• تشعع اللحوم تحت التفريغ مما يسبب الحصول على منتج بأقل تغيرات نتيجة للآكسدة.

جـ – استخدام الحرارة مثل التسخين الابتدائى او القلى او المعاملة بالمضادات الحيوية ومن ثم التشعيع يؤدى الى خفض جرعة التشعيع وبنفس الوقت التخلص من التغيرات فى الخصائص الظاهرية للمنتج.

د- يمكن معاملة لحوم الارانب فى محلول بإجراء عملية النقع مكون من:

0.2% حمض ستريك +0.5% بيروفوسفات الصوديوم + 0.5% الجينات الصوديوم قبل التشعيع – ادى ذلك الى تقليل الفقد فى الرطوبة وتقليل أكسدة الدهن وتقليل الفقد فى ذوبان البروتين وايضا القدرة على مسك الماء وادى ذلك الى طول فترة التخزين للعينات المنقوعة فى هذا المحلول الى 42 يوم وأما العينة الغير معاملة بالاشعاع (والمنقع فى المحلول السابق فسدت بعد 7 أيام فقط وذلك فى تخزينهما معا مع درجة 4^°م (بحث تطبيقى).

 إستخدام الأشعة فى حفظ الدواجن ومنتجاتها 

طرق تهذيب وتداول أجسام الدواجن المذبوحة يؤدى الى حدوث تلوث بأنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة وبالتالى يؤدى الى تقليل مدة صلاحية الدواجن للاستهلاك, هذا بالاضافة الى الميكروبات التى تسبب التسمم الغذائى لهذه الاغذية. أثبتت الدراسات ان 46% من الدجاج المحلى و42% من البط البكينى بهما تلوث بالسالمونيلا … ومعظم الابحاث أثبتت بوجود كل من: Staphylococcus aureus Staphylococcus feacalis and E.Coli

إستخدام الجرعات الاشعاعية من 3 الى 5 كيلو جراى (KGY) لها تأثير فعال على الكائنات الحية, حيث ان 3 كيلو جراى تؤثر على الكائنات الممرضة فى الدجاج المبرد والمجمد وان جرعة 5 كيلو جراى لها نفس الثأثير على البط البكينى, وان هذه الجرعات تقضى على السلمونيلا وتزيد من مدة صلاحية الدجاج والبط لمدة تزيد 3 مرات على الغير معامل بالاشعاع, وايضا ان جرعة 3 كيلو جراى تقضى على الكائنات الحية الدقيقة لمنتجات الدواجن مثل الفرانكفورتر واللانشون ولحوم الدواجن المدخنة

إستخدام الاشعة فى حفظ الاسماك والاغذية البحرية ومنتجاتها:  

عملية نقل الاسماك من مناطق صيدها الى مناطق إستهلاكها المختلفة تحتاج الى عدة أيام

وايضا حرارة الطقس والنقص الى حد ما فى إمكانيات التبريد والتجميد يؤديان الى سرعة نمو الاحياء الدقيقة وحدوث الفساد لهذه الاغذية.

أجريت دراسة على اسماك الماء العذبة او من بحيرة ناصر …  وجد ان الجرعات المستخدمة وهى الماء( 1 ) (2.5) ,(3) كيلو جراى  تحفظ الاسماك المخزنة على درجة حرارة (2- 5 ^°م) لمدد تتراوح بين 17 ,21 ,28 يوم بالترتيب على حسب الجرعة المستخدمة ونجد فى الاسماك غير المعاملة بالاشعاع والمخزنة على نفس الدرجة مدة حفظها لا تزيد عن 6 أيام فقط [ ^°م تعنى درجة مئوية].

وايضا الاسماك الشبه جافة (48% رطوبة) وجد ان الجرعات 1 , 2.5 ,3 كيلو جراى تزيد مدة صلاحيتها لتصل الى 3 ,4, 7 اسابيع بالترتيب مقارنة بالاسماك الغير معاملة والتى  لا تزيد على اسبوع واحد فقط , هذا بالاضافة الى ان جرعة 3- 5 كيلو جراى تزيد مدة صلاحية الاسماك المدخنة للقضاء على الميكروبات الممرضة.

لحم الجمبرى والذى تم سلقه على درجة 80 ^°م لمدة 2 دقيقة وعوامل الاشعاع 2 كيلو جراى وخزن على درجة (2-5 ^°م) تزيد مدة صلاحيته الى 29 يوم , ونفس الجرعة تؤثر على الجمبرى المقشر بتأثيرها على الميكروبات الممرضة وتزيد مدة صلاحيته الى 120 يوم أثناء تخزينه على درجة( – 18 ^° م) أما إستخدام جرعة 1 كيلو جراى من الاشعة تقضى على مراحل نمو الحشرات فى الاسماك المجففة وجرعة 2 كيلو جراى تقضى على الطفيليات الممرضة فى سمك البلطى.

🔹 تابعونا على قناة الفلاح اليوم لمزيد من الأخبار والتقارير الزراعية.
🔹 لمتابعة آخر المستجدات، زوروا صفحة الفلاح اليوم على فيسبوك.