استفاده ازن درصنعت آرد و نان

گندم (Triticum Beautivum)

یکی از مهمترین محصولات کشاورزی میباشد ، گندم باید بدون آلودگی های خطرناک تولید شود. با این حال ، تحقیقات نشان می دهد که گندم می تواند توسط آفلاتوکسینها سلامتی انسانها وحیوانات خطرناک باشد .استفاده از قدرت اکسید کننده بالای ازن باعث تخریب آفلاتوکسین B1 می شود.

كاهش درصد آفلاتوكسین B1  به ترتیب :

كاهش درصد آفلاتوكسین B1 درنمونه ها در غلظت های مختلف ازن در گندم آلوده ۱۰ میكروگرم بر كيلوگرم :

• (۲۰ ، ۴۰ دقیقه) و زمان قرار گرفتن در معرض ازن (۵ ، ۱۰ ، ۱۵ ، ۲۰ دقیقه) .

 ۸۴٫۱ و ۷۵/۸۶٪ بعد از قرار گرفتن در معرض ازن به ترتيب ۲۰ و ۴۰ ppm ازن به مدت ۲۰ دقيقه .

• و ۸۶٫۷ و ۹۶٫۶۶٪ با ۲۰ میكروگرم بر كيلوگرم پس از قرار گرفتن در معرض ۲۰ و ۴۰ ppm ازن به مدت ۲۰ دقیقه ،
• به ترتیب درصد منطقه مهار شده از Aspergillus flavus پس از ازون با استفاده از غلظت ۲۰ ppm به مدت ۵ و ۲۰ دقيقه به ترتيب ۴/۴۶ درصد تا ۸/۸۷ درصد رسيد. در حالی که با ۴۰ ppm منطقه مهار ازن به ترتیب ۶/۶۵ درصد و ۶/۹۵ درصد با ۵ دقیقه و ۲۰ دقیقه بود. قرار گرفتن در معرض کرنش تا ۲۰ ppm از مهار ازن از محصول با درصد AFB1٪ ۴۰/۴۰٪ ، ۵/۵۲٪ ، ۳۲/۵۹٪ و ۴/۶۰٪ براي زمان مواجهه ۵ ، ۱۰ ، ۱۵ و ۲۰ دقيقه. با این حال ، افزایش در مهار AFB1 با پرشدن دوز ازن تا ۴۰ پی پی ام بدست آمد که به ترتیب ۵/۵۵ ، ۶۴ درصد ، ۵/۷۴ درصد و ۲/۷۷ درصد با زمان مواجهه ۵ ، ۱۰ ، ۱۵ و ۲۰ دقیقه بدست آمد.

آفلاتوکسین B1؛Aspergillus flavus؛ گندم
آفلاتوکسین ها (AFs) گروهی از مایکوتوکسین های بسیار سرطان زا هستند که در درجه اول توسط قارچ Aspergillus flavus تولید می شوند. در گروه AF ، افلاتوکسین B1 -AFB1 سمی ترین بوده و اثرات مضریتری بر روی انسان و حیوان شناخته دارد. آلودگی AFs یک مشکل جهانی بخصوص در آب و هوای گرم میباشدبطوریکه سموم می توانند از طریق مواد غذایی آلوده و محصولات خوراکی وارد زنجیره غذایی شوند. آنها یک ماده آلاینده غیر قابل اجتناب از مواد غذایی و خوراکی محسوب می شوند .AFB1 قوی ترین از چهار AF است که به طور طبیعی میتواندکبدی سمی و سرطان زایی در بدن ایجاد کند ، این ماده آلاینده خوراک از زمان کشف تا کنون مورد توجه قرار گرفته است.
آلودگی آفات از محصولات کشاورزی موجب خسارت سالانه به کشاورزان میشود.بطوریکه تلفات پس از برداشت محصولات زراعی بیشتر از عمل کاشت وپرورش بوده (تولید اولیه)است. در آمریكا گزارش شد كه تلفات درآمدی ناشی از آلودگی AFs به طور متوسط ​​بیش از ۱۰۰ میلیون دلار در سال برای تولیدكنندگان آمریكایی هزینه می كند . قارچهای توکسوژنیک محصولات زراعی را هم در مزرعه و هم در انبار آلوده می کنند. شرایط مطلوب برای توسعه مایكوتوكسین ها در غلات قبل و بعد از برداشت برای كشورهای صادرکننده محصولات با كیفیت مهم است. در شرایط پس از برداشت ، فساد زراعی ، رشد قارچها و تشکیل مایكوتوكسین از تعامل عوامل مختلف در محیط ذخیره سازی ناشی می شود . عواملی همچون : رطوبت ، دما ، زمان ، حشرات ، آسیب رساندن به دانه ، میزان اکسیژن ، ترکیب بستر ، سطح عفونت قارچی ، شیوع انواع سموم قارچ ها و اثر متقابل میکروبیولوژیکی. درک از فعل و انفعالات درگیر پیش بینی و جلوگیری از پیشرفت مایکوتوکسین ، به ویژه در ارقام غلات تازه تولید شده است.

Aspergillus flavus و A. parasiticus ، مهم ترین.انواع درمان های شیمیایی ، فیزیکی و بیولوژیکی میباشد که به دلیل توانایی آنها در کاهش یا از بین بردن AF در خوراک و غذاهای آلوده درمقابل اوزوناسیون ، یک روش اکسیداسیون ، برای سم زدایی از AF در مواد غذایی ایجاد شده است . ازن یا اکسیژن تریاتومیک (O3) یک ماده ضد عفونی کننده و اکسید کننده قوی است . تصفیه ازن از دانه به طور کلی در سیلوها یا رگ ها اعمال می شود. قبل از استفاده ازن ، لازم است دینامیک حرکت ازن از طریق انواع مختلف دانه مشخص شود تا ژنراتور ازن برای استفاده در مخزنهای بزرگ سیلو ذخیره سازی شود. ازن مایکوتوکسین ها را کاملاً تخریب می کند وباعث تغییر در مواد شیمیایی وکاهش فعالیت بیولوژیکی آنها می شود . ازن در طول ۸ و ۹ پیوند دوگانه حلقه فوران AFB1 از طریق حمله الکتروفیلیک باعث تشکیل اوزونیدهای اولیه و به دنبال آن تغییر شکل مجدد به مشتقات مونوزونید مانند آلدهیدها ، کتونها و اسیدهای آلی می شود . روشهای زیادی برای تولید ازن وجود دارد ، مانند تخلیه الکتریکی در اکسیژن ، الکترولیز آب یا روشهای حرارتی ، فوتوشیمیایی یا رادیوشیمیایی. برای استفاده صنعتی ازن عمدتا از اکسیژن خالص یا اکسیژن جوی در فرآیند تخلیه تاج ساخته می شود در تخلیه تاج ، هوا یا اکسیژن خالص به واحدی تغذیه می شود که با استفاده از ولتاژ بالا ، اکسیژن را به ازن تبدیل می کند. جنبه جذاب ازن این است که به سرعت (نیمه عمر ۲۰-۲۰ دقیقه) به اکسیژن مولکولی تجزیه می شود بدون اینکه یک باقیمانده باقی بماند .

چندمطالعات پژوهشی برای ارزیابی اثرات ازن انجام شده است گاز در کاهش سطح AFS در محصولات کشاورزی آلوده –  گزارش داد که AFB1و AFG1 به حساس بودندازن و به راحتی با ۱٫۱ میلی گرم در لیتر ازن ظرف ۵ دقیقه در اتاق تخریب می شود. از طرف دیگر ، AFB2 نیاز به مقاومت در برابر ازن داشت۵۰-۶۰ دقیقه برای تخریب کامل آنها با ۳۴٫۳ میلی گرم درازن استفاده شد.استفاده از گازازن برای غیرفعال کردن قارچها در دانه جو با میزان ازن زنی ۰٫۰۱ میلی گرم در دقیقه ۳۹ درصد از اسپورهای قارچیپس را در عرض ۵ دقیقه از بین برد ، ۷۸٪ غیرفعال کردن با نرخmg / g / min / 0.07 و غیرفعال شدن ۹۶٪ با سرعت ۰٫۱۶ میلی گرم در دقیقه میباشد.

(Deoxynivalenol (DON

(Deoxynivalenol (DON و سایر سموم تریكوتسن ممکن است محصولات زراعی را آلوده كنند زیرا شرایط آب و هوایی در طول فصل رشد گاهی اوقات به نفع رشد و تولید سموم توسط قارچ Fusarium است. چندین روش پردازش برای کاهش DON در گندم و ذرت آلوده مورد مطالعه قرار گرفته است. اگرچه از بین بردن کامل سموم معمولاً امکان پذیر نیست ، اما روش های پردازش مانند تمیز کردن و فرز می توانند سم را تا حد قابل قبول کاهش دهند.

علاوه بر این ، بیشتر کشورها دستورالعمل یا سطح مشورتی را برای استفاده از دانه های آلوده به DON مانند گندم دارند. در سالهای اخیر ، مطالعات کمی در مورد فرآوری دانه انجام شده است ، با این حال ، تلاش مستمر برای یافتن روشی مؤثرتر یا ترکیبی از روشهای کاهش DON در غلات و محصولات دانه وجود دارد.

مکانیسم غیرفعال کردن AFs سنتز شده توسط A.flavus ،مستعمرات با استفاده از فرآیند ازون زنی. رنگدانه های آنتراکینونتولید قارچ ممکن است در ذخیره سازی تبدیل به AF ​​شود دراین چشم انداز؛ ازن می تواند از بین ببردواسطه های آنتراكینونیك  مانع ساخت AF شود.نتیجه
ازن AFB1 تخریب میکند بطورکلی تفاوت معنی داری بین زمان ازون در کاهش AFB1 و همه غلظت ها مورد استفادهقرارگرفته است و در نتیجه ، درمانازن با ۴۰ ppm به مدت ۲۰ دقيقه مي تواند يك روش مؤثر براي تخریب AFB1در دانه گندمیباشد .افلاتوکسین. P.103-143. در RP Sharma ، DK Salunkhe (ویرایش)مایکوتوکسین ها و فیتوآلکسین ها. Boca Raton FL ، CRC Press. Eaton DL ، Groopman JD 1994) DON ، یک متابولیت ثانویه است که توسط قارچ های Fusarium تولید می شود ، یک آلاینده شایع در گندم ، جو ، جو دوسر و ذرت است ، بیماری قارچی ناشی از چندین گونه Fusarium ، در طول رشد گیاه گندم در شرایط رطوبت مناسب برای رشد قارچ و آب و هوای معتدل رخ می دهد . این بیماری باعث دو شکل خسارت كشاورزی می شود: كاهش برداشت به دلیل خرد شدن دانه و تهدید برای ایمنی مواد غذایی به دلیل تجمع DON در غلات توسط چندین گونه Fusarium.

قرار گرفتن انسان و حیوان در معرض DON از طریق مصرف غذای آلوده می تواند اثرات حاد و مزمن مانند سرکوب سیستم ایمنی بدن ، سمیت عصبی ، جنینی و سمیت زایی را القا کند . آژانس بین المللی تحقیقات سرطان ، DON را به عنوان یک گروه سرطان زا گروه ۳ طبقه بندی کرده است . بنابراین ، فناوریهای ایمن ، اقتصادی و مقرون به صرفه برای کاهش رشد قارچها و حذف DON در دانه گندم باید ضمن کاهش تلفات پس از برداشت ، توسعه یابد. سم زدایی DON شامل روشهای فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی است. با این وجود ، هر تکنیک محدودیت های خاصی از قبیل از دست دادن مواد غذایی ، کاهش ویژگی های حسی ، عملکرد ناخوشایند و هزینه بالای تجهیزات را به نمایش می گذارد ، در نتیجه مانع کاربردهای عملی آنها می شود.

ازن به دلیل ظرفیت اکسید کننده بالقوه در صنایع غذایی به عنوان یک عامل ضد میکروبی موثر در سم زدایی DON مورد استفاده قرار گرفته است . استفاده ازن در فاز گازی یا آبی به عنوان ماده ضد میکروبی توسط FDA ایالات متحده طبق مقررات ثبت فدرال  و شیوه های تولید مناسب برای پردازش و ذخیره مواد غذایی ، آب بطری ، آب سیب و سرو تأیید شده است.

مزایای ازن نسبت به موادشیمیایی مضر به شرح زیر است:

•  ازن به سرعت تجزیه می شود (نیمه عمر ۲۰ تا ۵۰ دقیقه) به اکسیژن مولکولی ،
•  هیچ گونه باقیمانده ای باقی نمی گذارد ،
•  می تواند در محل ایجاد شود ،
• به هیچگونه ذخیره و دفع بعدی ظروف شیمیایی احتیاج ندارد

ازن همچنین می تواند آفات موجود در مواد غذایی را از بین ببرد و میکروب ها ، از جمله باکتری ها ، قارچ ها و ویروس ها را غیرفعال کند. از این رو ، ازن به طور گسترده ای برای کنترل رشد قارچ های مختلف در آزمایشات در مقیاس آزمایشگاهی در مواد غذایی ، مانند فلفل قرمز ، گندم ، انجیر خشک و بادام زمینی مورد استفاده قرار می گیرد . از سال ۱۹۶۰ ، مطالعات متعدد نشان می دهد که درمان ازن به طور مؤثر AFB1 ، سمی ترین ترکیب در بین قارچ های مختلف را تخریب می کند. علاوه بر این ، محصولات تخریب AFB1 پس از واکنش با ازن به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است.

درمان ازن ، یک روش سم زدایی شیمیایی ، می تواند قارچ ها را در غلات کنترل کند و ممکن است از چندین جنبه بر کیفیت گندم تأثیر بگذارد. ازن می تواند از طریق اکسیداسیون لیپیدها و نشاسته ها ، اصلاح پروتئین ، تغییر رنگ دانه ها یا تغییر در عملکرد آرد ، اکسیداسیون و یا اصلاح ترکیبات فیزیکی شیمیایی دانه ها را القا کند. ازن می تواند لیپیدها را اکسید کند ، باعث افزایش روشنایی ، کاهش رنگ زرد و افزایش ویسکوزیته های اوج و برگشت آرد می شود. ازن مي تواند به طور مؤثر ويژگي هاي فن آوري دانه گندم را اصلاح كند.تقریباً نیمی از جمعیت جهان ازمحصولات گندم در غذا استفاده میکنند ؛ به این ترتیب ، خاصیت گندم پس از درمان ازن باید برای اهداف رژیم غذایی انسان استفاده شود. یک روش قابل قبول تجاری برای سم زدایی DON باید برای کاربرد در صنایع غذایی توسعه یابد.

بررسی توزیع DON در هسته گندم و تأثیر مدت زمان قرار گرفتن در معرض ازن بر سم زدایی DON

محققان متعددی گزارش كردند كه آسیاب ، غلظت مایكوتوكسین در آرد گندم را در مقایسه با میزان موجود در دانه های تمیز ۳۰ تا ۵۰ درصد كاهش می دهد . بنابراین ، حذف لایه سبوس گندم می تواند سطح سم را کاهش دهد . اگرچه فرز فقط به عنوان یک درمان موثر برای کاهش DON از دانه گندم مورد استفاده قرار نمی گیرد ، اما این روش می تواند به طور موثری سطح DON را در آرد کاهش داد. با این حال ، میزان سموم Fusarium در غلات براساس روش فرز استفاده شود .

زمانی که DON در معرض ازن پس از ۳۰ ، ۶۰ ، یا ۹۰ دقیقه در ۷۵ میلی گرم قرارگرفت  ، میزان تخریب DON در هسته گندم به ترتیب ۴۰/۴۰ درصد ، ۱۶/۳۹ درصد و ۴۸/۵۳ درصد بود . اثر مشابه در سبوس مشاهده شد ، در حالی که میزان تخریب در بین همه بخش های آرد تفاوت معنی داری نداشت . گاز اوزون در از بین بردن DON قسمت خارجی دانه گندم را نسبت به آندوسپرم به طور معنی داری تحت تأثیر قرار داد. این نتایج نشان میدهد ، درمان ازن به طور قابل توجهی سطح DON در pericarp را در مقایسه با آن در اندوسپرم کاهش می دهد. به طور خلاصه ، سطح DON پس از آسیاب به دلیل قرار گرفتن در معرض تصفیه ازن کاهش یافته است. تخریب DON هنگامی اتفاق می افتد که مولکول های ازن تحت یک واکنش دو قطبی ۱-۳ با یک پیوند مضاعف قرار گیرند. این پدیده منجر به تشکیل اوزونیدها (۱ ، ۲ ، ۴-تریوكسولان ها) از آلكین ها و ازن با آلدهید یا اکسیدهای كتون به عنوان واسطه های تعیین کننده می شود ، كه همه اینها دارای طول عمر محدود هستند . ازن یک عامل مؤثر برای سم زدایی آفلاتوکسین ها است ، که با سمیت کمتری نسبت به نمونه های درمان نشده و عدم وجود فعالیت های جهش زا یا اثرات مضر را نشان می دهد.

اندازه گیری رنگ آرد گندم پس از تصفیه ازن

رنگ آرد گندم یک ویژگی مهم است که به شدت بر پذیرش مصرف کننده آرد و محصولات نهایی آن تأثیر می گذارد  پارامترهای رنگی (L * ، a * و b *) نمونه های آرد گندم و تحت درمان با ازن در قرارگرفتند. مقدار L * آرد گندم افزایش یافته ، در حالی که a * و b * مقادیر قابل توجهی کاهش یافت از این رو ، آرد گندم سفیدتر شد و زردی آن کاهش یافت (P <0.05) . در صورت نیاز به درمان ازن ، چنین درمانی باعث کاهش پذیرش کاربران نهایی نمی شود ، اما می تواند کیفیت آرد را بهبود بخشد. با توجه به رنگ آرد گندم ، ازن می تواند با پیوندهای دو برابر در رنگدانه های کاروتنوئیدی ، از جمله β- کاروتن ، زانتوفیل و فلاون ها واکنش نشان دهد . تغییر رنگ آرد گندم نشانه این بود که  ازن می تواند به عنوان ماده سفید كننده مورد استفاده قرار گیرد زیرا آردی كه با گاز ازن تحت درمان قرار می گیرد به میزان قابل توجهی كمتر از زرد و سفیدتر از آرد می شود . تأثیر درمان ازن را بر کیفیت آرد گندم و ماندگاری رشته فرنگی نشان داد که سفیدی آرد و ورق نودل بعد از عملیات ازن افزایش یافته است.

تجزیه و تحلیل اسیدهای آمینه
کیفیت غذایی گندم عمدتاً به میزان تعادل اسیدهای آمینه ضروری مرتبط است. با این حال ، اکسیداسیون اسیدهای آمینه توسط ازن می تواند ارزش غذایی و متابولیکی دانه ها را تغییر دهد ، محلول های آبی ، اسیدهای آمینه که به راحتی توسط ازن اکسیده می شوند شامل آنهایی است که حاوی گروه SH هستند ، و به دنبال آن تریپتوفان ، تیروزین و هیستیدین. محتوای اسیدهای آمینه ضروری (EAA) و اسیدهای آمینه کل (TAA) اندکی کاهش یافته است. با این حال ، نسبت EAA / TAA پایدار است. علاوه بر این ، تفاوت معنی داری (۰۵ / ۰P>) در تریپتوفان ، تیروزین یا هیستیدین بین گروههای تحت درمان و تیمار نشده مشاهده نشد . این نتایج نشان داد که گندمهای تحت تیمار تحت آزمایش از نظر میزان اسید آمینه پایدار بودند. به همین ترتیب ،  با ۵۰ ppm ازن به مدت ۳۰ دقيقه ، ميزان اسيد آمينه گندم هاي سخت و نرم ، سويا و ذرت را تغيير نداد. این داده ها نشان می دهد که ازن به اندازه کافی درون هسته گندم یک دانه کمتر متخلخل نفوذ نمی کند. بنابراین ، ازن ارزش غذایی آرد را کاهش نمی دهد.

تجزیه و تحلیل نشاسته
محتوای کربنیل و کربوکسیل ، که اجزای اساسی نشاسته هستند ، و کل محتوای نشاسته ، کربونیل و کربوکسیل نشاسته گندم با افزایش مدت زمان ازن تصفیه تغییر نکرد عوامل اکسید کننده می توانند گروههای هیدروکسیل را در موقعیتهای C2 ، C3 و C6 روی مولکولهای گلوکز به گروههای کربونیل و کربوکسیل اکسید کنند. معرفی گروه های کربوکسیل و کربونیل می تواند قدرت تورم را افزایش داده و خاصیت چسباندن نشاسته را تغییر دهد . افزایش قدرت تورم نشاسته اکسید شده ازن مربوط به معرفی گروههای کربوکسیلی آبدوست است . بارهای منفی گروههای کربوکسیلی یکدیگر را دفع می کنند ، در نتیجه تورم گرانول های نشاسته را هنگام گرم شدن در آب افزایش می دهد.محتوای کربونیل و کربوکسیل نشاسته برنج مومی به تدریج با افزایش مدت زمان درمان ازن افزایش می یابد. همچنین افزایش گروه های کربوکسیلیک و قدرت تورم در نشاسته گندم جدا شده (۵۰ گرم) هنگام قرار گرفتن در معرض گاز ازن به مدت ۳۰ دقیقه نشان داد. با این حال ، هیچ تغییری در نشاسته گندم ایجاد نکرده است ، که می تواند به دلیل تأثیر بیشتر درمان ازن بر روی قسمت خارجی دانه گندم باشد. به همین ترتیب ،  کربوکسیل و کربونیل نشاسته گندم پس از ۱۸۰ دقیقه فقط تحت تأثیر تیمار ازن قرار می گیرند. متغیرهای دیگر ، از جمله منشاء گیاه شناسی نشاسته ، نوع ماده اکسید کننده و شرایط واکنش ، ممکن است منجر به اختلاف در محتوای کربوکسیل نشاسته و کربونیل شود ،

نتیجه :

توزیع DON در هسته گندم ، تأثیر تیمار ازن بر تخریب DON در هسته گندم و تغییرات پروتئین ، لیپید ، کیفیت خمیر ، اسیدهای آمینه ، رنگ و نشاسته آرد گندم وغلظت سم بالا در قسمت بیرونی هسته یافت شد ، سطح DON در داخل بالاتر از آن در خارج از هسته بود. در زمان پردازش ۹۰ دقیقه و غلظت ازن ۷۵ میلی گرم در لیتر ، میزان تخریب DON به ۴۸/۵۳ درصد رسید. ازن اثر معنی داری در قسمت خارجی نسبت به آندوسپرم دانه های گندم داشته است. از نظر میزان پروتئین ، مقدار اسید چرب ، مقدار اسید آمینه ، محتوای نشاسته ، محتوای کربونیل و کربوکسیل و قدرت تورم نمونه ها پس از تیمار ازن هیچ تغییر معنی داری مشاهده نشد. سفیدی نشاسته بیشتر بود ، و کشیدگی و زردی آن کمتر از نمونه بود.

ازن از پتانسیل قابل توجهی در کاهش رشد قارچها و از بین بردن مایکوتوکسین های مختلف موجود در دانه گندم برخوردار است اما حداقل بر کیفیت گندم که به طور طبیعی با DON آلوده شده است تأثیر می گذارد.