تست شیمی مواد غذایی چیست و چه اهمیتی دارد؟

شیمی مواد غذایی

پیش از اینکه به سراغ بررسی تست‌های مواد غذایی برویم، لازم است ابتدا با اهمیت آن‌ها آشنا شویم.

همانطور که در قسمت مقدمه نیز گفته شد، تست شیمی مواد غذایی در واقع به بررسی سطح مواد شیمیایی در غذا می‌پردازد. پس برای بررسی سلامت یک ماده‌ غذایی اهمیت زیادی دارد.

اما یکی دیگر از جنبه‌های این تست‌ها، بهبود کیفیت محصول است. فرض کنید بخواهید بافت، طعم و بو محصول خود را با استفاده از مواد نگهدارنده و افزودنی‌ها تغییر دهید. بدون اینکه سلامت ماده غذایی به خطر بیفتد. در این شرایط انجام تست شیمی مواد غذایی بسیار حائز اهمیت است.

توجه داشته باشید که برخی از مواد شیمیایی، حتی در سطوح ایمن، ممکن است برای برخی افراد، مشکلاتی ایجاد کنند. با آزمایش مناسب می‍‌توانید این مواد شیمیایی را روی برچسب ماده غذایی چاپ کنید تا مصرف کنندگان را مطلع سازید.

تست شیمی مواد غذایی به چه دلیل انجام می‌شود؟

آزمایش شیمی مواد غذایی در موارد زیر کاربرد دارد:

• شناسایی آلودگی‌های شیمیایی مانند آنتی بیوتیک‌ها و آفت‌کش‌ها
• تعیین مقدار افزودنی‌ها و نگهدارنده‌های غذا و آلرژن‌ها
• آشکارسازی وجود مواد شیمیایی در کارخانجات تولیدی مانند روغن، گریس و مواد شوینده
• شناسایی اجسام خارجی مانند قطعات فلزی، پلاستیکی، چوبی یا شیشه‌ای در غذا
• تعیین مواد غیر مجاز (ملامین و ترکیبات مرتبط، تیوسیانات، فوروزین)
• تعیین اسیدهای آمینه بتا آگونیست (راکتوپامین توسط LC-MS/MS)
• بررسی سطح کافئین
• بررسی سطح کربوهیدرات‌ها، شکر و سایر شیرین کننده‌ها
• بررسی ویتامین‌های محلول در چربی و آب
• بررسی ویسکوزیته

آزمایشات رایج شیمی مواد غذایی

در ادامه به بررسی رایج‌ترین تست‌های شیمی مواد غذایی خواهیم پرداخت.

۱. تجزیه و تحلیل رطوبت مواد غذایی

رطوبت می‌تواند بر طعم، ماندگاری، بافت، وزن و سایر خواص فیزیکی غذا تأثیر بگذارد.

میزان رطوبت به تعداد مولکول‌های آب اشاره دارد که در یک محصول غذایی وجود دارد. رطوبت می‌تواند به روش‌های مختلفی وارد محصول شود. به عنوان مثال حین تولید محصول، از طریق رطوبت جو در منطقه تولید مواد غذایی، روش بسته بندی محصول و یا نحوه ذخیره سازی غذا

اندازه‌گیری‌ رطوبت مواد غذایی از جهات زیر حائز اهمیت است:

•  الزامات قانونی و برچسب گذاری

قوانینی در مورد برخی از محصولات غذایی وجود دارد که محدودیت‌های خاصی را در مورد میزان رطوبت موجود در محصول ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، پنیر چدار، یکی از این محصولات غذایی کنترل شده است و نباید بیش از 40 درصد رطوبت داشته باشد.

• ماندگاری و کیفیت غذا

رطوبت بر ماندگاری ماده غذایی تأثیر می‌گذارد. زیرا افزایش آب موجود در یک محصول می‌تواند بر طعم، بافت و ظاهر یک محصول تأثیر بگذارد.

• عملیات فرآوری مواد غذایی

رطوبت بیش از حد در محصولات غذایی می‌تواند منجر به خوردگی یا انسداد ماشین‎آلات شود. این امر می‌تواند تولید را کند کرده و هزینه تولید را افزایش دهد.

میزان رطوبت مواد غذایی چگونه اندازه‌ گیری می شود؟

روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری رطوبت مواد غذایی وجود دارد. رایج‌ترین این روش‌ها عبارتند از:

روش دی الکتریک

در این روش از خواص الکتریکی آب برای اندازه‌گیری میزان رطوبت استفاده می‌شود. تغییر جریان الکتریکی عبوری از یک نمونه اندازه گیری شده و بر این اساس محققین می‌توانند با استفاده از فرمول‌های موجود، میزان رطوبت ماده غذایی را بسنجند.

هیدرومتری

هیدرومتری روشی است که با اندازه گیری وزن مخصوص یک نمونه غذا، مقدار رطوبت را اندازه‌گیری می‌کند.

طیف سنجی مادون قرمز

این روش میزان رطوبت را با اندازه گیری میزان جذب تابش توسط مولکول‌های غذا تعیین می‌کند. مقدار انرژی که منعکس یا جذب می‌شود، یک شاخص کلیدی از مقدار آب در نمونه است.

رفراکتومتری

اندازه‌گیری ضریب شکست در یک نمونه غذا می‌تواند مقدار رطوبت را اندازه‌گیری کند. با این حال، این روش اغلب در تعیین غلظت قند نمونه‌های غذایی استفاده می‌شود.

۲. تست کاتالاز

آزمایش کاتالاز یکی از تست‌های رایج شیمی مواد غذایی است. این تست برای شناسایی باکتری‌های موجود در غذا طراحی شده است و گونه‌های ایمن را از گونه‌های خطرناکی مانند استافیلوکوک و باسیلوس متمایز می‌کند.

آنزیم کاتالاز انواع مختلفی دارد و برای اهداف مختلفی استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال:

• گلوکز اکسیداز برای نگهداری مواد غذایی و پردازش تخم مرغ استفاده می‌شود.
• سولفیدریل اکسیداز برای حذف گروه‌های سولفیدریل استفاده می‌شود. گروه‌های سولفیدریل در اثر القای حرارتی ایجاد می‌شوند و باعث طعم بد شیر فوق پاستوریزه می‌شوند.

آنزیم کاتالاز در بسته بندی مواد غذایی، از اکسید شدن مواد غذایی جلوگیری می‌کند.

۳. سطح pH در شیمی مواد غذایی

سطح pH در تعیین کیفیت غذا اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل یکی از تست‌های مهم در شیمی مواد غذایی محسوب می‌شود. pH در واقع میزان اسیدیته یا قلیایی بودن یک ماده غذایی است که معمولاً در مقیاس 0 تا 14 اندازه‌گیری می‌شود.

pH 7 خنثی در نظر گرفته می‌شود و مقادیر pH پایین‌تر اسیدی و بالاتر قلیایی هستند.

 به‌عنوان مثال، pH غذاهای کنسروی معمولا کمتر از 4/6 است تا از رشد باکتری‌های مضر جلوگیری شود.

با توجه به ماهیت لگاریتمی سطوح pH، حتی تغییرات کوچک در pH می‌تواند تاثیرات زیادی روی ماده غذایی داشته باشد. به عنوان مثال تفاوت بین pH 6 و pH 5 نشان دهنده افزایش ده برابری در غلظت اسید است. تغییرات pH می تواند بر طعم، قوام و ماندگاری تأثیر بگذارد.

۴.  بررسی سدیم در شیمی مواد غذایی

سطوح بالای سدیم می‌تواند خطرات زیادی را برای افراد، به‌ویژه آن‌هایی که بیماری کلیوی دارند، ایجاد کند. بنابراین ارزیابی دقیق محتوای سدیم در شیمی مواد غذایی، بسیار حیاتی است.

سدیم یک عنصر ضروری در غذاهای فرآوری شده است. اما مصرف بیش از حد آن می‌تواند برای سلامتی مضر باشد. بنابراین تعیین دقیق و کارآمد سدیم در طول فرآیندهای تولید مواد غذایی و کنترل کیفیت ضروری است.

برخی از روش‌های رایج برای آنالیز مستقیم سدیم عبارتند از:

• طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS)
• کروماتوگرافی یونی (IC)
• طیف‌سنجی جرمی پلاسما القایی (ICP-MS)

لازم به ذکر است که استفاده از این روش‌ها در صنعت مواد غذایی، نه تنها زمان‌بر هستند، بلکه به سرمایه‌گذاری قابل توجه و دانش عمیق کاربر نیز نیاز دارند. به همین دلیل روش پتانسیومتری امروزه به عنوان یک روش برای تعیین دقیق محتوای یون سدیم در محصولات غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش ساده، سریع، قابل اعتماد و اقتصادی است.

پتانسیومتری، معنای سنجش و اندازه‌گیری پتانسیل است. در این روش، در واقع دو الکترود به دلیل رقابت برای تبادل الکترون، سبب انتقال الکتریسیته می‌شوند. این جریان الکتریسیته دارای یک ولتاژ یا پتانسیل خاص است. که با دستگاه ولت‌سنج قابل اندازه‌گیری است. به کمک این ولتاژ می‌توان  تعداد آنیون‌ها و کاتیون‌ها در یک ماده را سنجید.

۵. اسیدیته قابل تیتراسیون

اسیدیته قابل تیتراسیون در شیمی مواد غذایی برای اندازه‌گیری اسیدیته نوشیدنی‌ها استفاده می‌شود. این پارامتر، اندازه‌گیری دقیق‌تری نسبت به pH ارائه می‌کند.

شاید برایتان سوال باشد که تفاوت pH با اسیدیته قابل تیتراسیون چیست؟

pH اندازه‌گیری غلظت پروتون‌های آزاد (یون H+) در یک محلول است و این پارامتر بدون واحد است. اما اسیدیته قابل تیتراسیون (TA) اندازه‌گیری اسیدیته کل به عنوان یک مقدار تقریبی است. واحد انداز‌گیری این پارامتر گرم بر لیتر (g/L) است.

pH برای ارزیابی توانایی یک میکروارگانیسم برای رشد در یک غذای خاص مهم است.  اما اسیدیته قابل تیتراسیون، پیش‌بینی‌کننده بهتری نسبت به pH برای تأثیر اسیدهای آلی موجود در طعم غذا است. اسیدیته قابل تیتراسیون با استفاده از محلول استاندارد هیدروکسید سدیم (تیترانت) تعیین می‌شود.

۶. فعالیت در آب در شیمی مواد غذایی

بررسی فعالیت آب یکی از بخش‌های مهم در شیمی مواد غذایی است.

فعالیت آب (aw) به صورت نسبت فشار بخار در یک غذا (P) به فشار بخار آب خالص (P0) بیان می شود. به عنوان مثال فعالیت آب 0/80 به این معنی است که فشار بخار 80 درصد فشار بخار آب خالص است.

aw= P/P0

بیشتر غذاها دارای فعالیت آبی بالاتر از 0/95 هستند. در نتیجه رطوبت کافی برای رشد باکتری‌ها، مخمرها و کپک‌ها را فراهم می‌کنند. مقدار رطوبت موجود را می‌توان تا حدی کاهش داد که از رشد موجودات جلوگیری کند.

سخن پایانی

در دنیای امروزی، افراد بیشتر از قبل مراقب مواد غذایی که می‌خورند هستند. هنگام خرید مواد غذایی به جذابیت بسته بندی، توجه کمتری دارند. در عوض، آنچه روی برچسب نوشته شده است را می‌خوانند.

تست شیمی مواد غذایی به تولید کنندگان کمک می‌کند تا اطلاعات صحیحی را در مورد محصولات خود ارائه دهند.

در این مطلب سعی کردیم مهم‌ترین تست‌های شیمی مواد غذایی را بیان کنیم. تا به این ترتیب تولیدکنندگان مواد غذایی بتوانند با در نظر داشتن این موارد، اطلاعات بهتری را به مشتریان خود ارائه دهند.

شما در آزمایشگاه خود از چه کدام آزمایش‌ها برای سنجش کیفیت مواد غذایی استفاده می‌کنید؟