12:34 ص
الكيمياء العضوية -
كتب الزراعة
كتاب : محاضرات في : كيمياء المضافات الغذائية و السموم
تُعرف ممارسة حفظ الأطعمة وتحسين خصائصها منذ آلاف السنين. ومن الأمثلة
النموذجية على ذلك السكر والملح: فالأول مُحلي شائع الاستخدام، بينما لا يعمل
الثاني على تحسين النكهة فحسب، بل يحافظ أيضًا على الطعام لفترات طويلة. وعلى
مر السنين، تم استخدام العديد من المواد الكيميائية كمضافات غذائية. من
الواضح كيف تلعب الكيمياء دورًا حاسمًا في صناعة الأغذية، مما يتيح استغلال
العديد من الوظائف المفيدة. تخدم المواد المضافة المستخدمة في الأطعمة
أغراضًا مختلفة، مثل تحسين الجودة والطعم، وتحسين القيمة الغذائية، وزيادة
القدرة على التخزين.
المواد المضافة الشائعة هي:
- المواد الحافظة - تحافظ على النضارة، وتمنع تلف الطعام والتغيرات في النكهة أو الملمس؛
- المحليات - لإضافة الحلاوة مع أو بدون سعرات حرارية إضافية؛
- الألوان - تمنع فقدان اللون بسبب التعرض للبيئة، وتعزز الألوان الطبيعية، وتوفر اللون للأطعمة عديمة اللون؛
- النكهات - تضيف نكهة معينة؛
- المغذيات - تحل محل الفيتامينات والمعادن المفقودة أثناء المعالجة، وتضيف العناصر الغذائية التي يفتقر إليها النظام الغذائي. وعلاوة على ذلك، تشمل الفئات الأخرى من المواد المضافة للأغذية الإنزيمات، ومحسنات الملمس، وعوامل التخمير. إن استخدام الأحماض والقواعد - العضوية وغير العضوية - أو عوامل التخزين المؤقت، مطلوب للحفاظ على التوازن في الأطعمة ذات النكهة الحمضية الشديدة (أي الزبادي وعصائر الفاكهة) أو النكهة القلوية للغاية، مثل بياض البيض. بعض منظمات الحموضة الأكثر استخدامًا هي حمض الستريك وحمض الخليك وحمض اللاكتيك.
الحاجة إلى المواد الحافظة ووظيفتها
يستخدم مصطلح "التلف" للإشارة إلى أي تغيير يجعل الطعام غير صالح
للاستهلاك البشري. إنها عملية تحدث بشكل طبيعي، بالإضافة إلى أنها تنطوي
على تغييرات في المظهر والملمس، يمكن أن تؤدي أيضًا إلى تلوث بيولوجي
للأطعمة. يمكن لعدة عوامل أن تؤدي إلى آليات التلف، مثل الضوء، وأكسدة
الهواء، والكائنات الحية الدقيقة، والإنزيمات الذاتية، ودرجة الحرارة.
المواد الحافظة الكيميائية أساسية في معالجة تلف الطعام. اعتمادًا على
هدفها وآلية عملها، يمكن أن تكون المواد الحافظة مضادة للبكتيريا ومضادات
الأكسدة، وبعض المواد الكيميائية تستهدف الإنزيمات الموجودة في الطعام
نفسه. ومن الأمثلة على هذه الفئة الأخيرة حمض الستريك وحمض
الأسكوربيك، اللذين يثبطان نشاط إنزيم الفينولاز عن طريق خفض درجة الحموضة،
ومنع تحول التفاح والبطاطس إلى اللون البني. يمكن لبعض المواد المخلبية
المعدنية (مثل EDTA، حمض إيثيلين ديامين رباعي الأسيتيك) إزالة العوامل
المساعدة المعدنية التي تحتاجها العديد من الإنزيمات.
تشتهر النتريتات بخواصها المضادة للبكتيريا، وخاصة نتريت الصوديوم (NaNO2)
ونتريت البوتاسيوم (KNO2)، المستخدمة في منتجات اللحوم المعالجة. كما تساهم
في الملمس والنكهة وهي مسؤولة عن لون اللحوم المعالجة المميز لأنها تتفاعل
(كأكسيد النيتريك - NO) مع بروتين العضلات الميوغلوبين لتكوين
نيتروسوميوغلوبين.
تستخدم الكبريتات بشكل شائع في تحضير النبيذ، وهي تحافظ على تلف الفواكه
والخضروات وتظهر خصائص مضادة للأكسدة. بعض الأحماض العضوية الطبيعية هي
مضادات ميكروبات جيدة، مثل حمض البروبيونيك في الفراولة والتفاح، والبنزوات
الموجودة في التوت البري.
عندما تكون الأحماض الدهنية غير المشبعة في الزيوت والدهون في وجود
الأكسجين، يمكن للجذور الحرة أن تبدأ تكوين بيروكسيد عند الروابط المزدوجة
للأحماض الدهنية. ينتشر التفاعل المتسلسل إلى روابط مزدوجة أخرى، وتتراكم
المنتجات الجانبية في النهاية لتكوين النكهة الفاسدة للطعام الفاسد. تعمل
المواد الكيميائية، مثل البيوتيل هيدروكسي تولوين (BHT)، والبيوتيل
هيدروكسي أنيسول (BHA)، والبروبيل جالات، على إيقاف التحلل الكيميائي
للطعام، وبالتالي يتم استخدامها كمضاد للأكسدة.
إن المواد المضافة إلى الأغذية تخضع لقواعد تنظيمية صارمة، وتقوم مجموعات
علمية متخصصة بإجراء تقييمات للمخاطر لتحديد ما إذا كانت تشكل مخاطر
ملموسة على المستهلكين. وعلى الرغم من الفوائد العديدة والفعالية في
وظيفتها، إلا أن هناك مخاوف بشأن بعض المواد الحافظة على كل من صحة
الإنسان والتأثير البيئي، حيث أفادت بعض الدراسات بمخاطرها على البشر
والحيوانات. وبالتالي هناك طلب متزايد على البدائل الطبيعية مع الحفاظ
على نفس المستوى من حيث سلامة الأغذية وفعاليتها.
تعبر التربينويدات والبوليفينولات عن أنشطة مضادة للميكروبات عالية وهي
مسؤولة عن الخصائص المضادة للميكروبات في الزيوت الأساسية، مما يجعلها
مرشحة مثيرة للاهتمام كمواد حافظة طبيعية في صناعة الأغذية. تشتق
التربينويدات من التربين (C5H8)n، حيث يضاف الأكسجين إلى البنية الأساسية
أو تتم إزالة مجموعة الميثيل. البوليفينولات هي مستقلبات ثانوية طبيعية،
تتميز بوحدات فينولية متعددة.
ومن المؤسف أن إمداداتها تخضع لقيود تعتمد بشكل أساسي على الاستخلاص
النباتي. ومع ذلك، فإن التخليق الحيوي الميكروبي يمكن أن يوفر بديلاً
أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة للإنتاج الضخم لهاتين المادتين
الكيميائيتين. لقد أجريت العديد من الدراسات حول إنتاج التربينويدات
والبوليفينولات عن طريق الهندسة الأيضية لخميرة S. cerevisiae واستكشاف
أنشطتها المضادة للميكروبات في الأطعمة.
إن الاتجاه نحو البحث عن نسخ طبيعية يتعلق بإضافات الأغذية بشكل عام،
وخاصة الألوان والنكهات. مؤخرًا وافقت إدارة الغذاء والدواء (FDA) على
مستخلص سبيرولينا للحلويات الزرقاء والخضراء. يحتوي المستخلص على
فيكوسيانوبيلين، وهو صبغة زرقاء مسؤولة مع الكلوروفيل عن اللون الأزرق
والأخضر للطحالب. على الرغم من أن بعض الإضافات تحدث بشكل طبيعي، مثل
نكهة الفانيليا (الفانيلين)، إلا أنه في الغالبية العظمى من الحالات لا
تزال تُنتج بالطرق الاصطناعية، حيث أن نفس المنتجات التي يتم الحصول
عليها من مصادر طبيعية لها تأثير هائل على تكاليف الإنتاج وتؤدي في
النهاية إلى زيادة أسعار المنتجات المصنعة.
-----------------
تنزيل الكتاب :
ليست هناك تعليقات: