از جمله فناوری‏های استخراج پروتئین ماهی و تولید فرآورده‏های با ارزش افزوده بالا، هیدرولیز پروتئین می‏باشد. شکسته شدن شیمیایی یا آنزیمی پروتئین‏ها به پپتیدهایی با وزن مولکولی مختلف را هیدرولیز می‏نامند. به منظور هیدرولیز پروتئین ماهی در گام نخست بایست با استفاده از گرما آنزیم‏های درونی ماهی را غیر فعال کرد و سپس شرایط دمایی و pH را با توجه به شرایط فعالیت آنزیم خارجی مورد استفاده در فرایند هیدرولیز آماده کرده و پس از افزودن آنزیم هیدرولیز ادامه می‏یابد. پس از پایان هیدرولیز پروتئین‏های هیدرولیز شده از مواد جامد و نا محلول جدا می‏شود. پروتئازها مهمترین نوع آنزیم‏های هیدرولیز کننده پروتئین ماهی هستند که به دو دسته پروتئینازهای درونی[24] و پپتیدازهای بیرونی[25] دسته‏بندی می‏شوند. همچنین برای تولید پروتئین هیدرولیز شده‏ی ماهی می‏توان از فرایند اتولیتیک و آنزیم‏های هضم کننده بدن ماهی استفاده نمود (کریستینسون و راسکو، 2000).

 

 

 

1-2-2-4- استفاده از حلال‏ها

 

در این روش استخراج پروتئین از حلال‏های چربی به منظور خارج کردن چربی استفاده می‏شود. در این راستا چربی به کمک حلال از گوشت خارج می­گردد و گوشت باقیمانده خشک شده و بدین‏گونه پروتئین استخراج شده است. البته حلال‏های مورد استفاده بیشتر از گروه الکل‏ها بوده که اتانول، پروپانول و اتیلن کلراید از جمله حلال‏های مورد استفاده می‏باشند و گزینش نوع حلال الکلی مورد استفاده برپایه هزینه و بهای آن می‏باشد (ویندسور[28]، 2001). روش استخراج پروتئین با حلال‏های الکلی متشکل از دوره‏های مختلف شستشو با الکل و جداسازی آن است به‏طوریکه عصاره‏ی نهایی بدست آمده، پروتئینی با چربی بسیار اندک و یا فاقد چربی می‏باشد (سن[29]، 2005).

 

 

 

1-2-2-5- فرایند گرمادهی سوسپانسیون[30]

 

به منظور استخراج پروتئین در فرایند گرمادهی سوسپانسیون گوشت چرخ شده با نسبت برابر با آب آمیخته و همگن می‏شود. سوسپانسیون بدست آمده در دمای 85 درجه به مدت 60 دقیقه همزده می‏شود و سپس سانتریفوژ شده و فاز جامد بدست آمده جدا می‏شود. اساس کار این روش دناتوره کردن پروتئین­های سارکوپلاسمی و غیر فعال کردن آنزیم­ها همراه با خارج کردن چربیِ سوسپانسیون می­باشد (ساتیول و همکاران، 2004).

 

 

 

1-2-3- پودر پروتئین ماهی و روش­های تولید آن

 

پودر پروتئین ماهی[31] محصول پایدار تولید شده از پروتئین ماهی است که میزان پروتئین آن بیش از میزان پروتئین موجود در گوشت ماهی می‏باشد. پودر پروتئین ماهی دارای میزان پروتئین بالا (حدود 95-60 درصد) می­باشد. از جمله مزایای پودر پروتئین ماهی می­توان به قابلیت ماندگاری زیاد (بیش از 6 ماه)، سهولت فرآوری و جابجایی، هزینه کمتر توزیع و پخش، ترکیب آسان­تر با سایر مواد اشاره نمود. علاوه بر این به سبب حجم کم، فضای اندکی اشغال کرده و بنابراین انبار کردن آن راحت­تر است (نیکی[32] و همکاران، 1992). به طور کلی برای خشک کردن گوشت ماهی و تولید پودر پروتئینی آن از خشک کردن تصعیدی[33]، خشک کردن پاششی[34] و خشک کردن با گرمادهی[35] استفاده می­شود.

 

 

 

1-2-3-1- خشک کردن تصعیدی

 

در این روش ماده در حالت انجماد خشک می­شود. در طول فرایند خشک کردن تصعیدی آب موجود در ماده خوراکی از حالت جامد (یخ) به حالت گاز (بخار آب) درآمده و از آن خارج می­گردد بدون آنکه هیچگونه مایعی ایجاد شود. فرایند خشک کردن تصعیدی شامل سه مرحله اصلی می­باشد: مرحله انجماد سریع ماده خام (که آنرا مرحله آماده­سازی نیز می­نامند)، مرحله فراهم کردن گرمای کنترل شده برای تصعید و واجذبی[36] و سرانجام مرحله خارج کردن بخار آزاد شده (رضوی شیرازی، 1380).

 

 

 

1-2-3-2- خشک کردن پاششی

 

در روش خشک کردن پاششی از یک حجم مایع نسبتا زیاد، ریز قطره­ها شکل داده می­شوند که سپس رطوبت ریز قطره­ها گرفته می­شود. برای این منظور فاز مایع به درون محفظه خشک­کن پاشیده شده و در محفظه گازهای داغ با رطوبت پایین با ریزقطره­های پراکنده شده آمیخته می­شود و رطوبت آنها گرفته می­شود. این روش خشک کردن بیشتر در صنعت لبنیات مورد استفاده قرار می­گیرد (چن و موجومدار[37]، 2008). جهت خشک کردن پروتئین ماهی می­بایست نخست گوشت ماهی با آب همراه با محافظت کننده­های دمایی همگن شده و به حالت مایع درآید و سپس در محفظه دستگاه خشک­کن پاشیده شود تا سطح ویژگی­های کاربردی پودر بدست آمده در حد قابل پذیرش باشد (شویک­لو و همکاران، 2010).

 

 

 

1-2-3-3- خشک کردن با گرمادهی

 

در این روش تنها عامل خشک کردن ماده غذایی حرارت می­باشد. برای این منظور ماده خوراکی گرمادهی می­شود تا آرام آرام رطوبت آن تبخیر شده و خشک شود. حرارت می­تواند به صورت مصنوعی توسط دستگاه گرمکن تهیه شود و یا اینکه حرارت مورد نیاز از نور خورشید تامین شود. خشک کردن ماهی با نور خورشید نخستین روش خشک کردن ماهی بشمار می­رود. در روش سنتی خشک کردن زیر نور خورشید فرایند خشک کردن به سبب دمای پایین خورشید، قدری طولانی خواهد بود و همچنین از آنجاکه فضای پیرامون را نمی­توان بطور کامل کنترل کرد خطر رشد انگل­ها و باکتری­ها در ماده افزایش یافته و از نظر بهداشتی مشکلاتی ایجاد می­نماید (چن و موجومدار، 2008).

 

 

 

1-2-4- فرآورده­های پاستا

 

پاستا یکی از فرآورده‏هایی است که پتانسیل بالایی جهت غنی شدن با پودر پروتئین ماهی را داراست. واژه پاستا یک نام عمومی برای کلیه فرآورده‏هایی از قبیل ماکارونی، اسپاگتی، نودل و غیره می‏باشد که از جمله محصولات مهم و پر مصرف غلات می‏باشند که در سال‏های اخیر مصرف آنها افزایش یافته است. سرانه مصرف محصولات پاستا در ایران در حدود 5 کیلوگرم برآورد شده است. در حالیکه متوسط سرانه مصرف این محصولات در دنیا در حدود 12-10 کیلوگرم می­باشد (پیغمبردوست و اولادغفاری، 1388). پیشرفت صنایع مربوط، سهولت تولید و نگهداری، قیمت تمام شده پایین، مقبولیت حسی بالا و در عین حال کم خطر بودن مصرف پاستا از جمله مهمترین عوامل افزایش مصرف آن می‏باشند (کروگر[38] و همکاران، 1996).

 

فرآورده­های پاستا بر اساس شکل و اندازه بسیار متغیر بوده و به امکانات و روش­های تولید و قالب­گیری از کشوری به کشور دیگر متفاوت است و تقسیم­بندی­های زیادی در این زمینه صورت پذیرفته است. یکی از تقسیم­بندی­هایی که در اروپا و نیمکره غربی معتبر است فرآورده­های پاستا را بر اساس شکل به چهار دسته دسته­بندی کرده است:

 

اسپاگتی: فرآورده­های با قطر کوچک و رشته­های توپر

 

ماکارونی: فرآورده­های بلند و توخالی

 

نودل: فرآورده­های به شکل نوارهای پهن یا بیضوی اکسترود شده

 

فرآورده­های متفرقه: توسط ماشین­های برش چرخان یا تیغه­دار برش داده می­شوند.

 

همچنین فرآورده­های پاستا را بر اساس روش تولید به دو دسته اکسترود شده و فراورده­های غلطکی دسته­بندی می­کنند.

 

فرآورده­های اکستروده شده: برای تهیه این فرآورده­ها، خمیر تحت فشار قرار گرفته و از قالب­های ویژه­ای گذر کرده و به صورت رشته­ای در می­آید. رشته­ها پس از عبور از قالب به خشک­کن منتقل می­شوند.

 

فرآورده­های غلطکی: برای تهیه این محصولات، خمیر از یک سری غلطک­ها عبور داده شده و به­صورت ورقه­ای پیوسته و یکنواخت درآمده و بتدریج از ضخامت آن کاسته می­شود. در ادامه ورقه به شکل رشته در می­آید و می­تواند خشک یا سرخ شده و یا به صورت تازه به مصرف برسد (پیغمبردوست و اولاد غفاری، 1388).

 

1-2-5- غنی­سازی فرآورده­های پاستا

 

فرآورده­های پاستا به طور رایج فرآورده­هایی با مقادیر بالای کربوهیدرات (77-74 درصد) هستند. از آنجا که برخی مواد سودمند در ترکیب عمومی پاستا به مقدار کم وجود داشته و یا پاستا فاقد آنها می­باشد می­توان پاستا را با افزودن مواد سودمند غنی­سازی نمود. غنی­سازی با سایر مواد همچنین می­تواند با هدف پدید آوردن ویژگی­های دلخواه و جدید در فرآورده انجام شود. به منظور غنی­سازی پاستا تاکنون ترکیبات گوناگونی همچون پروتئین سویا (شوگرن[40] و همکاران، 2006)، هیدروکلوییدها و پودر پیاز (راجسواری[41] و همکاران، 2013)، نخود فرنگی (سودها و لیلاواتی[42]، 2012)، پودر انبه (آجیلا[43] و همکاران، 2010)، لوبیا (هرکن[44] و همکاران، 2006)، سیب­زمینی شیرین و مخلوط آرد گندم (یاداو[45] و همکاران، 2014)، جلبک­های دریایی (پرابهاسانکار[46] و همکاران، 2009)، نشاسته موز (آگاما[47] و همکاران، 2009)، اسیدهای چرب غیر اشباع امگا-3 (یافلیس[48] و همکاران، 2008)، گوشت چرخ شده و شسته شده ماهی قزل­آلا (ستیادی[49] و همکاران، 2007) و بسیاری مواد دیگر به­کار گرفته شده­اند. مواد مورد استفاده می­توانند یا به­صورت پودر در ترکیب با آرد پاستا به فرمولاسیون آن افزوده شوند و یا به صورت تازه با مواد پاستا آمیخته شوند.

 

 

 

1-2-6- تاثیر آنزیم ترانس گلوتامیناز بر کیفیت پاستاهای غنی شده

 

به‏منظور بهبود فرایند غنی‏سازی و ارتقای کیفیت فرآورده به­دست آمده می‏توان از آنزیم‏ها نیز استفاده کرد. آنزیم‏ها به عنوان بهبود دهنده‏های غذایی شناخته شده‏اند که سالم بوده و در غذاهایی که پخته می­شوند آنزیم­ها غیرفعال می­شوند. یکی از آنزیم­هایی که کاربرد گسترده در صنعت غذا دارد، آنزیم ترانس گلوتامیناز[50] می­باشد. آنزیم­ ترانس گلوتامیناز به طور صنعتی از روش ارزان کشت دادن نژادی از نوعی باکتری با نام علمی Streptomyces mobaraense به­دست می­آید که این آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی نامیده می­شود (ساکاموتو[51] و همکاران، 1995). ترانس گلوتامیناز آنزیمی است که می‏تواند پیوندهای عرضی کووالانس بین پروتئین‏ها از جمله پپتیدها و آمین‏های ابتدایی مختلف برقرار کند. در واقع ترانس گلوتامیناز واکنش میان گروه آمیدیِ پپتید متصل به گلوتامین و گروه­های آمین لیزین را کاتالیز می­کند (باوور[52] و همکاران، 2003). در پاستاهای غنی شده با پروتئین، افزودن آنزیم ترانس گلوتامیناز به پاستا می­تواند اثرات مثبتی به همراه داشته باشد. آنزیم ترانس گلوتامیناز به ویژه در زمانی که یک ماده پروتئینی با میزان اسید آمینه لیزین قابل توجه به پاستا افزوده می­شود، می­تواند اثرات چشمگیری در کیفیت نهایی آن داشته باشد.

 

 

 

 

1-2-7- فرضیه­ها

 

1- روش بهینه­ی تولید پودر پروتئین ماهی کیلکای معمولی به لحاظ اقتصادی و امکان­پذیری روش حرارت‏دهی می‏باشد.

 

2- پروتئین استخراج شده به روش شستشو کیفیت بهتری نسبت به پروتئین استخراج شده به روش گرمادهی دارد.

 

3- آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی می‏تواند کیفیت پاستای غنی­شده با پودر پروتئینی ماهی کیلکای معمولی را بهبود ببخشد.

 

[1] Lund

 

[2] HUFA (Highly unsaturated fatty acid)

 

[3] Khoshkhoo

 

[4] Park

 

[5] Shaviklo

 

[6] Solubility

 

[7] Functional properties

 

[8] Sarcoplasmic proteins

 

[9] Myofibrills

 

[10] Stroma

 

[11] Sathivel

 

[12] Emulsification

 

[13] Foaming

 

[14] Water binding capacity

 

[15] Water holding capacity

 

[16] Mince washing

 

[17] Lyoprotectants

 

[18] Surimi

 

[19] Jelly-like products

 

[20] Lee

 

[21] Rahmanifarah

 

[22] Hultin and Kelleher

 

[23] Fish protein hydrolysis

 

[24] Endoproteinase

 

[25] Exopeptidase

 

[26] Kristinsson and Rasco

 

[27] Solvent extraction method

 

[28] Windsor

 

[29] Sen

 

[30] Suspension heating treatment

 

[31] Fish protein powder (FPP)