د محمد الأسيوطي يكتب: أهمية المياه المعالجة كهربائيا في صناعة اللحوم
باحث أول صحة و سلامة الاغذية – معهد بحوث الصحة الحيوانية – فرع دمنهور – مركز البحوث الزراعية – مصر
تعتبر اللحوم احدي المصادر الرئيسية للعديد من العناصر الغذائية في غذاء الانسان وخاصة البروتين، وفي الوقت نفسه تعتبر وسطا” خصباً لتكاثر الكائنات الحية الدقيقة مما يجعلها احدي اسباب التسممات الغذائية. تعتمد الوقاية من مسببات الامراض المنقولة بالغذاء على مراعاة كل قواعد النظافة والتطهير والالتزام بها في جميع مراحل الإنتاج ووصولها إلى المستهلك.
تفسد اللحوم إذا لم يتم حفظها بشكل صحيح, وعادة ما تفسد بسبب التلوث الناتج عن الآفات والكائنات الحيّة الدقيقة أو الأحياء المجهرية. وتشمل الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفُطُريات والخمائر. كما تَفْسُد عندما يتضاعف عدد هذه الكائنات الحية الدقيقة بسرعة كبيرة بحيث تُسَبِّب تغيرًا في خواصها الحسية كاللون و الطعم و الرائحة , كما انها تنتج غازات وبعض الموادّ الكيميائية الأخرى. وبعض هذه المواد قد يكون سام للإنسان اذا تناوله.
هنالك عدة طرق لحفظ اللحوم وهي وان اختلفت الا أنها تستهدف تهيئة الظروف غير الملائمة لنمو الاحياء المجهرية وتزنخ الدهون و تحلل البروتين وبالتالي التقليل من فساد اللحم .
معايير طرق حفظ اللحوم:-
1 -تأثير الطريقة المستخدمة على نوعية المنتج و خصائصة
2 -مشاكل التوزيع والتسويق و الحفظ و التداول
3 -الضرر الصحي للمستهلك الناتج عن تواجد تلك الاحياء المجهرية و كذلك الضرر الاقتصادي الناتج عن الفساد
4 -فترة الحفظ الممكنة لكل منتج طبقا” لما أقرتة المواصفات القياسية المحلية و الدولية.
ماهي المياه المعالجة كهربائيا؟
تعرف علي انها مياه تظهر وظائف متخصصه و هناك الكثير من الطرق لتفعيلها مثل التحليل الكهربائي أو المعاملة مع مجال مغناطيسي و تبين هذه المياه فاعلية تعقيم عالية و يرجع ذلك أساسا” الى حامض الهيبوكلوروس و ايونات الهيبوكلوريت و غاز الكلور و الاوزون. يتم إنتاج الماء المؤكسد كهربائيا عن طريق تمرير محلول ملح مخفف من خلال خلية إلكتروليتية ، تحتوي على أقطاب كهربائية ( أنود – كاثود ). حيث يتم فصل الأنود والكاثود بواسطة غشاء ثنائي القطب. الأيونات السالبة الشحنة – كلوريد وهيدروكسيد في محلول الملح المخفف ينتقل إلى الأنود للتخلي عن الإلكترونات ويصبح غازًا (O2 ، Cl2) وحمض هيبوكلوروس وهذا الماء لديه احتمالية اختزال من +700 إلى +800 مللي فولت مع الأس الهيدروجيني 6.0. لديها قدرة أكسدة قوية ونقص في الإلكترونات مما يمنحها القدرة على الأكسدة والتعقيم . هذا الماء المحلل كهربائيًا يستخدم في صناعة اللحوم حيث يتم تعقيم اللحوم و منتجاتها (sanitization)
آلية عمل جهاز تحليل المياه كهربائيا:
ان آلية عمل الجهاز تقوم علي تحليل الماء بالكهرباء, حيث يتم إنتاج الهيدروجين والأكسجين في وقت التحليل الكهربائي عند الكاثود ، يستمر تفاعل الاختزال ويتولد الهيدروجين ويتولد الماء القلوي المتأين ، وفي الوقت نفسه ، في جانب الأنود ، يتولد الأكسجين ويتولد الماء الحمضي المتأين. بمعنى آخر ، هذه المياه القلوية المتأينة والمياه المتأينة الحمضية التي يتم توليدها عن طريق التحليل الكهربائي للماء هي ماء محلل كهربائيا.
ما هي أنواع المياه المعالجة كهربائيا …وكيف يمكن الحصول عليها؟
الماء المعالج كهربائيا هو ماء يمكن أن يكون حمضي أو قلوي أو متعادل ينتج عن طريق تمرير محلول مائي مضاف إليه ملح الطعام أو حمض الهيدروكلوريك من خلال خلية الكتروليتية تحتوي على أقطاب كهربائية سالبة (كاثود) و موجبة (أنود) ويفصل بينهما غشاء ثنائي القطب.
- المياه الحمضية
هو الماء الناتج عن التحليل الكهربائي ويحتوي الماء الحمضي علي حمض الهيبوكلورس (HOCL) الذي يتكون عند الأنود ويتكون هيدروكسيد الصوديوم (الماء القلوى) عند الكاثود والماء المتعادل في الوسط.
- المياه القلوية
هي مياه ناتجة عن التحليل الكهربائي قيمة درجة الحموضة (PH) لها عالية وتحتوي على معادن مؤينة مثل الكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم ,حيث يحدث تفاعل بين قطبين كهربائيين في محلول يتكون من الماء والإلكتروليت السائل. عندما يتم تطبيق التيار على خلية قلوية ، تتحرك أيونات الهيدروكسيد (OH-) عبر محاليل الإلكتروليت من القطب السالب (الكاثود) إلى القطب الموجب (الأنود).
- المياه المتعادلة او(المحايدة) المعالجة كهربائيًا
هي مياه طبيعية وعضوية غير سامة وغير مهيجة وصديقة للبيئة ذات تأثير تعقيمي وتطهيري آمن. يتم إنتاجه من التفاعل الكهروكيميائي للماء والملح والكهرباء.
إستخدامات المياه المعالجة كهربائيا في صناعة اللحوم
إستخدمت المياه المعالجة كهربائيا بشكل كبير في السنوات الاخيرة كمطهر أو معقم آمن في مجال صناعة اللحوم وذلك لتحسين جودتها وسلامتها حيث يمكن استخدامها كبديل آمن للمطهرات الكيميائية لاطالة فترة الصلاحية وذلك لاستخدامها في تنظيف و تطهير الاواني و الادوات الملامسة للغذاء داخل مجازر اللحوم و الدواجن وفى المنازل .
وعزز التحليل الكهربائي خصائص مفيدة للمياه من خلال الزيادة في المعادن مثل الماغنسيوم و الكالسيوم و البوتاسيوم و كذلك فإن المياه المحلله كهربائيا تزيد من تأثير مضادات الاكسدة للماء و تجعله غنيا” بالاوكسجين و يصبح سريع الامتصاص بالخلايا و للمياه المحلله كهربائيا دور في القضاء علي انواع عديدة من البكتيريا الضارة .
و من الجدير بالذكر ان هيئة الغذاء والدواء الامريكية FDA قد أصدرت بيان رقم 1811 الذي ينص علي أنه يمكن استخدام المياه المحلله كهربائيا (حمض هيبوكلوروس) HOCL في مُنشآت المُعالجة بتركيز حتى 60 جزء في المليون للاستخدام في مُعالجة المياه أو الثلج الذي يُلامس الغذاء كرذاذ. ماء الغسل، الشطف، الغمس، والماء المُبرد للحوم أو الدواجن الكاملة أو المُقطعة، والتي تشمل الأجزاء والأعضاء. في ماء المُعالجة، الثلج أو المحلول الملحي المُستخدم في غسل، شطف أو تبريد مُنتجات اللحوم والدواجن المُعالجة .
و يعتمد تركيز حمض هيبوكلوروس في الماء على الأس الهيدروجيني للماء، ومقدار المواد العضوية ، وإلى حد ما درجة حرارة الماء. إذا لم يتم الحفاظ على تركيز حمض هيبوكلوروس عند زيادة المواد العضوية، فسيفقد المُركب المُقاوم للبكتيريا كفاءته , لذا ينصح بمُتابعة تركيز الكلور الحر أو حمض هيبوكلوروس في الماء المُعالج.
كما سمحت إدارة الغذاء والدواء باستخدام حمض هيبوكلوروسHOCL على انسجة اللحوم، الدواجن، الأسماك والمأكولات البحرية، الفواكه والخضراوات والبيض كمطهر لا يحتاج للشطف.
كما أصدرت الهيئة قانون FCN 1811 خاص بالأسطح المُلامسة للغذاء((Food Contact Surfaces لاستخدام حمض هيبوكلوروس الذي تم إنتاجه عبر التحليل الكهربائي كمُركب مُقاوم للميكروبات في محلول مائي يتم استخدامه فى تطهير الاسطح الملامسة للغذاء .
من جانبها أصدرت وزارة الزراعة الأمريكية – البرنامج الوطني العضوي مذكرة توضح أن المياه المؤكسدة كهربائيا (حمض هيبوكلوروس) هو نوع من مواد الكلور التي يُسمح باستخدامها في الإنتاج والمُعالجة العضوية وفي 9 يونيو 2014،
نشر البرنامج الوطني العضوي (NOP) مُذكرة (PM 14-3) بشأن حالة المياه المؤكسدة كهربائيا بموجب اللوائح العضوية لوزارة الزراعة الأمريكية يُسمح باستخدام مواد الكلور في الإنتاج والمُعالجة العضوية.
مميزات إستخدام المياه المعالجة كهربائيا في صناعة اللحوم
يعتبرتحليل الماء كهربائيا” هو أحد الاتجاهات الحديثة و التى استخدمت في البداية فى اليابان و الذين وصفوها بالمضاد القوى للميكروبات و لها مميزات كثيرة في حفظ اللحوم . الميزة الاكبر لاستخدام المياه المتحللة كهربائيا” هي تثبيط نشاط المسببات المرضية و كونه اقل تأثير علي البيئة و المستخدمين بسبب خلوه من المواد الكيماوية و استخدام المياه المتعادلة كهربائيا” لحفظ اللحوم و الاسماك تعتبر طريقة جديدة للمعاملة لما لها من تأثير مفيد علي الحالة الصحية .كما تعتبر مؤكسد قوي جداً يقتل جميع أنواع الجراثيم .
كيفية عمل المياه المعالجة كهربائيا في قتل الجراثيم و تحسين جودة اللحوم :
تعمل المياه المحلله كهربائيا علي تحسين جودة و صلاحية اللحوم من خلال عملية التثبيط الميكروبي و تعتبر مضاد قوي للاكسدة حيث تعمل علي احداث خللاً في عمليات التمثيل الغذائي للخلايا البكتيرية ومن ثم قتل و ازالة الجراثيم.
الماء المؤكسد كهربائيا هو حامض قوي له قدرة كبيرة علي إزالة التلوث من الاغذية. ولذا فقد تم استعماله كمطهر في صناعة حفظ اللحوم وبديلا” عن المواد المطهرة كيميائية المنشأ كما يعمل حمض هيبوكلوروس HOCl علي احداث اضرار بجدار غشاء الخلية والحمض النووي والميتوكوندريا وإنزيمات الخلايا الميكروبية ، مما يؤدي فى النهاية إلى القضاء على الخلية الميكروبية.
إن قدرة المياه المحلله كهربائيا علي تثبيط الميكروبات تحدث من خلال السماح بتسريب عنصر البوتاسيوم داخل الخلايا البكتيرية و من ثم تتسبب في تثبيط النشاط الميكروبي وتعطيل البنية التحتية للخلية البكتيرية كما أكد الباحثون أن تركيز الكلور المتاح يعتبر العامل الرئيسي في تثبيط الجراثيم.
العوامل التي تؤثر على فاعلية الماء المحلل كهربائيا ؟
- نسبة تركيز الملح المستخدم، فكلما زاد تركيز الملح كلما زادت قوة وفاعلية الماء الناتج
- سرعة تدفق الماء ، كلما قلت سرعة تدفق الماء كلما زادت نسبة الكلور الحر وزادت فاعلية الماء الناتج
- نسبة عسر المياه ، كلما زاد عسر الماء المستخدم كلما زادت قوته بسبب توصيله الجيد للكهرباء وزيادة إنتاج الكلور الحر
- شدة التيار المستخدم ، كلما زادت شدة التيار المستخدم زادت قوة الماء الناتج
- نسبة الكلور الحر ، فكلما زادت نسبة الكلور الحر زادت قوة وفاعلية الماء الناتج
- مدة التخزين ،كلما زادت مدة التخزين كلما ضعفت قوة وفاعلية هذا الماء
خصائص الماء الناتج عن التحليل الكهربي:
يتميز الماء الناتج من التحليل الكهربي بالتالي:
- له قوة أكسدة واختزال (ORP) تتراوح بين 700 إلى 1100 مللي فولت
- يحتوي على حمض HCL و حمض الهيبوكلورس (HOCL) ويتراوح الكلور الحر بين 10- 90 جزء من المليون
- يختلف الأس الهيدروجيني PH باختلاف نوع المياه المحلله كهربائيا الناتجه
- فعال وسهل الاستخدام ، كما أنه يعتبر آمن على المستهلك وصديق للبيئة
- المياه المحلله كهربائيا لا تؤثر على مكونات الغذاء
عيوب الماء المحلل كهربائيا:
- عند تخزينه لفترات طويلة يقل تركيز الكلور بمرور الوقت وتقل كفاءته وفاعليته المضادة للجراثيم .
- رائحة الكلور التي يمكن أن تنبعث منه خاصة عندما يكون الأس الهيدروجيني قليل (الماء المؤكسد بدرجة تركيز هيدروجيني تتراوح من 2-3 ) والذي قد يسبب في بعض الأحيان حساسية بالجلد خاصةً أثناء التفاعل الناتج
كفاءة المياه المحللة كهربائيا تعتمد على الآتى:
- قياس نسبة الأس الهيدروجيني PH و ذلك باستخدام مقياس الأس الهيدروجيني (PH meter)
- تحديد نسبة الكلور الحر باستخدام مقياس الكلور
- قياس قوة أكسدة واختزال الماء [Oxidation Reduction Potential (ORP)]
مجالات تطبيقات المياه المحللة كهربائيا في صناعة اللحوم :-
تعتبر صناعة حفظ اللحوم عملية تُتَّخذ لإبطاء الفساد الميكروبي للحوم، وهناك عدة طرق لذلك، تتراوح ما بين التبريد البسيط للحوم وحفظ اللحوم بالإشعاع ، إلا أنه قد تمَّ استحداث طرق جديدة لحفظ اللحوم نتيجة للتقدم العلمي الحديث.
ومع تنامي الطلب المتزايد على اللحوم الطازجة والمحسنة الجودة لذلك ، تم تطوير تكنولوجيا المياه المتعادلة المحلله كهربائيا NEW لازالة التلوث الناتج عن العمليات التي تمر بها اللحوم وفيما بعد تم تطوير طرق أخري مثل استخدام المياه المحلله كهربائيا جنبا الي جنب مع تقنيات إزالة التلوث الأخرى للحصول علي غذاء صحي آمن إلى جانب تعزيز فترة الصلاحية ومن أمثلتها استخدام الموجات فوق الصوتية ضد مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء.
بينما اظهرت المياه القلوية المحلله كهربائيا بمفردها اوبالاقتران مع تقنيات أخرى نتائج رائعة في التحكم في نمو الميكروبات في اللحوم وتحسين جودتها ومن المعروف أن AEW يقلل بشكل كبير من عدد الميكروبات في اللحوم ويعتبر مؤثرا” للغاية بالمقارنة مع التقنيات الأخرى.
الخلاصة:
تؤكد كافة الدراسات البحثية ان استخدام المياه المحلله كهربائيا EW بمفردها أو بالاقتران مع تقنيات أخرى أظهرت نتائج واعدة في التحكم في نمو الميكروبات في اللحوم وتحسين جودتها حيث تقلل بشكل كبير من عدد الميكروبات.
لذا ينصح بإستخدم المياه المحلله كهربائيا كبديل آمن للمطهرات بشكل موسع وفعال في مجال صناعة اللحوم من أجل تحسين جودتها وسلامتها وإطالة فترة صلاحيتها ومن ثم الحفاظ علي صحة وسلامة المستهلك .
كما يمكن أن تعزز المياه المحلله كهربائيا بالاتحاد مع الأحماض العضوية في القضاء على شريحة كبيرة من الميكروبات أو تثبيطها باستخدام آليات مختلفة. كما يمكن تطبيق المياه المحلله كهربائيا EW بشكل أساسي في بداية معالجة اللحوم، على طول سلسلة معالجة الأغذية.
أيضا يمكن استخدام التبريد والمواد الحافظة في السلسلة الغذائية لمنع أو قتل الميكروبات الموجودة بعد المعالجة الأولية باستخدام المياه المحلله كهربائيا للحفاظ على جودة و صلاحية اللحوم و حماية المستهلك و تعزيز الصحة العامة.
المراجع:
Federico T, Marta P, Elisabetta M, Federica S, Raffaele S, Federica G, Luna L, Marco T, Sean, C, Silvia Pandrea S. 2021. Effective-ness of alkaline electrolyzed water in reducing bacterial load on surfaces intended to come into contact with food. Italian J. of Food Safety. (10):9988-9992.
-بيان إدارة الغذاء والدواء الامريكية FDA – مُلامسة الغذاء 1811
FDA – FCN No. 1811: Inventory of Effective Food Contact Substance (FCS) Notifications. https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/fdcc/index.cfm?set=FCN&id=1811
Patricia, J. R.; Héctor E. R. ; Juan C. R. ; Patricia S. and José A. C.( 2023): Neutral Electrolyzed Water in Chicken Breast—A Preservative Option in Poultry Industry. Foods 2023, 12, 1970. https://doi.org/10.3390/foods12101970.
Hricova D, Stephan R, Zweifel C. (2008)، “Electrolyzed water and its application in the food industry.”، Journal of Food Protection، 71 (9): 19–26، PMID 18810883.
Rahman SME Park J, Song KB, Al-Harbi NA, Oh DH. 2012. Effects of Slightly Acidic Low Concentration Electrolyzed Water on Micro biological, Physicochemical, and Sensory Quality of Fresh Chicken Fillet Meat. J. of Food Sci. 77(1):M35-41. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2011.02454.x.
Shimizu, Y. and Hurusawa, T.(1992): Antiviral antibacterial, and antifungal actions of electrolyzed oxidizing water through electrolysis. Dental Journal. 37: 1055-1062.
Shimamura Y, Shinke M, Hiraishi M, Tsuchiya Y, Masuda S. 2016. The application of alkaline and acidic electrolyzed water in the sterilization of chicken fillets and beef liver. Food Sci. Nutr., (4): 431–440
-مذكرة وزارة الزراعة الأمريكية – البرنامج الوطني العضوي – بشأن المياه المؤكسدة كهربائيا (حمض هيبوكلوروس)
United States Department of Agriculture Policy Memorandum, Agricultural Marketing Service, National Organic Program, 1400 Independence Avenue SW. Room 2648 South Building, Washington, DC 20250 ,Policy Memo 15-4, Page 1 of 2 . September 11, 2015 https://www.ams.usda.gov/sites/default/files/NOP-PM-15-4-ElectrolyzedWater.pdf
