. در جستجو برای روش‌های فرآیندی نوین، به‌ خصوص برای فرآورده‌های ویژه، کاربرد فرایند فشار بالا، پتانسیل قابل توجهی را به‌عنوان یک تکنولوژی برای تیمارهای حرارتی، برحسب اطمینان از کیفیت و توجه به ویژگی‌های کیفی در فرآورده‌های غذایی حداقل فرایند شده است. تقاضای مصرف کننده برای فراورده‌های غذایی با فرایند حداقل، در حال حاضر یک چالش برای فرایند کنندگان مواد غذایی است (هوگان و همکاران ۲۰۰۵).

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

در حالی که ایمنی غذا و ماندگاری اغلب وابسته به کیفیت میکروبی است دیگر پدیده‌ها مانند واکنش آنزیمی و تغییرات ساختاری می‌توانند به‌طور معنا‌داری روی کیفیت مورد نظر مصرف کننده اثر بگذارند. فرآیندهای مرسوم حرارتی شامل شامل نفوذ حرارتی کند گسترش یافته تا مرکز (نقطه سرد) فراورده و سرد کردن بعد از آن است. این فرایند حرارتی شامل تغییراتی در کیفیت به طور گسترده وابسته به فراورده تیمار شده و دماهای به‌کار برده شده است. این تغییرات شامل تولید بوی نامطبوع، نرمی بافت و هم چنین نابودی ویتامین‌ها و رنگ است. بر خلاف حرارت، استفاده از تیمار با فشار متوسط روی خصوصیات حسی و کیفی غذا تغییری ایجاد نمی‌کند. بنابراین این فرایند در صنعت غذا تکنولوژی است که می‌تواند خصوصیات ایمنی تیمار شده حرارتی را ایجاد کند، در ضمن اینکه تقاضای مصرف کننده برای غذاهایی با مزه تازه‌تر را نیز حفظ می‌کند.
فرایند فشار بالا بعضی اوقات تحت عنوان فشار هیدرواستاتیک بالا^[۵۰] یکی از فرآیندهای غیر حرارتی نسبتا جدید است که روی غذاهای جامد یا مایع ، همراه یا بدون بسته بندی، تحت فشاری بین ۵۰ تا ۱۰۰۰ مگاپاسکال قرا می‌گیرند. تحقیقات گسترده‌ای دررابطه با فواید بالقوه فرایند فشار بالا به‌عنوان یک گزینه جایگزین برای فرآیندهای حرارتی در حال انجام است. این فواید در زمینه‌های مختلف فرایند غذا مانند غیر فعال سازی میکروارگانیسم‌ها و آنزیم‌ها، دناتوراسیون پروتئین‌های کاربردی و تغییرات ساختاری برای مواد غذایی است (هوگان و همکاران ۲۰۰۵).
از فشار هیدرواستاتیک بالا به منظور غیر فعال کردن میکروارگانیسم‌ها، برخی آنزیم‌ها و نیز افزایش عمر انبارمانی مواد غذایی استفاده می‌شود. در فشار بالا جوانه زدن اسپورها تشدید می‌شود ولی درجه حرارت بالا اسپورهای جوانه زده را غیر فعال می‌سازد. از کاربردهای فن‌آوری فشار بالا می‌توان به اصلاح خصوصیات بافتی و حسی موادغذایی، ترد کردن گوشت گاو قبل از جمود نعشی، ژله‌ای کردن سوریمی، تولید پوره مربا و ژله از توت فرنگی، تولید مارمالاد از پرتقال و طولانی کردن زمان نگه‌داری شیر را نام برد. یکی از مهم‌ترین مشکلات در استفاده از فن‌آوری فشار بالا، ساخت لوله‌ها و دوخت‌هایی است که تحمل فشارهای بالا در حین اعمال فشار و حذف آن را داشته باشد (مرتضوی و همکاران، ۱۳۸۱).
این فرایند در صنعت غذا به دو صورت سیستم مداوم و غیر مداوم انجام می گیرد. در شکل ۳-۲ شمایی از فرایند فشار بالا به صورت مداوم آورده شده است (پاترسون و همکاران، ۲۰۰۶).
شکل ۳-۱- شمایی از یک فرایند مداوم فشاربالا (اقتباس از پاترسون و همکاران، ۲۰۰۶)
مطالعات در مورد اثر فشار بالا روی غذا به سال ۱۸۹۹ برمی‌گردد. برت هیت از یک ایستگاه تحقیقات کشاورزی در ویرجینیای غربی در ایالات متحده امریکا، واحد فشار بالا را برای پاستوریزه کردن شیر و دیگر فرآورده‌های غذایی ایجاد کرد. هیت ماشین‌هایی را تولید کرد که می‌توانستند فشار بالایی حدود ۶۸۰۰ اتمسفر (تقریبا ۷۰۰ مگاپاسکال) تامین کنند. هیت و همکارانش پتانسیل استفاده از فشار بالا را برای رنج گسترده‌ای از غذاها و نوشیدنی‌ها و به‌کار بردن فشار برای غیر فعال کردن ویروس‌ها آزمایش نمودند. در مقایسه با تجهیزات فشار بالای امروزی، سیستم‌های نمونه‌های اولیه به‌کار برده شده به‌وسیله هیت، بسیار ساده و اولیه بودند. با پیشرفت‌های صورت گرفته آنالیز استرس و تولید مواد جدید، سیستم‌های فشار با ظرفیت بالا می‌توانند برای تیمار مطمئن فرآورده‌های غذایی حتی در فشارهای بالاتر نیز به‌کار روند.
در ابتدا فن‌آوری فشار بالا در تولید انواع سرامیک، استیل و آلیاژهای خاصی مورد استفاده قرار می‌گرفت. در دهه‌ های گذشته، این فن‌آوری در صنایع غذایی نیز گسترش یافت. اثر فشارهای بالا در غیر فعال کردن میکروارگانیسم‌ها از آغاز قرن بیستم شناخته شد. در دهه‌ های گذشته نیز تلاش‌های زیادی در جهت امکان استفاده گسترده از این فن‌آوری در صنایع غذایی انجام گرفت. از آن‌جا که اثر فشار در تمام قسمت‌های غذا یکسان است، همه قسمت‌های آن به‌طور یکنواخت سالم سازی می‌شوند. این روش برخلاف روش حرارتی وابسته به زمان و جرم نیست. از این رو زمان لازم برای انجام فرایند کوتاه می‌باشد.
استفاده تجاری از فرایند فشار بالا در حال افزایش است، فرصت‌ها و امکاناتی برای کاربردهای تازه و پیشرفت‌هایی در تولید فرآورده‌های غذایی در این زمینه وجود دارد و فشار بالا می‌تواند کاربرد مولکول‌های پروتئین‌ها و کربرهیدرات‌ها را از مسیرهایی منحصر به‌فرد تحت تاثیر قرار دهد و امکان تولید محصولات غذایی نوین را فراهم سازد. در حال حاضر تعداد محصولاتی که به‌وسیله این تیمار به‌طور تجاری تولید می‌شوند کم است. اما فرصت‌های زیادی برای گسترش تولید دامنه گسترده‌ای از فرآورده‌ها‌ با این تیمار در آینده وجود دارد.
این فناوری شامل به‌کار بردن یکنواخت فشار در سراسر یک محصول است. در صنایع غذایی از تکنیک فشار ایزواستاتیک برای اعمال فشار استفاده می‌گردد. سیستم‌های اعمال فشار ایزواستاتیک، در سه شکل سیستم‌های ایزواستاتیک سرد، ایزواستاتیک گرم یا ایزواستاتیک داغ وجود دارند (مرتضوی و همکاران، ۱۳۸۱).
بزرگترین مشکل تیمار فشار بالا در غذاهای جامد، استفاده از فرآیندهای غیر مداوم یا نیمه مداوم و هزینه‌های بالای لوله‌های با تحمل فشار بالااست. این فرایند سازگار با محیط زیست، تکنولوژی جدید با قابلیت صنعتی شدن که می‌تواند جایگزینی برای فرایند معمول رنج گسترده‌ای از فرآورده‌های غذایی مختلف باشد. این روش ماندگاری و عمر انبار مانی را طولانی می‌کند. این در حالی است که همزمان با غیر فعال شدن میکروارگانیسم‌ها و آنزیم‌ها، کیفیت ارگانولپتیک حفظ می‌شود و مولکول‌های کوچکی مانند مولکول‌های عطر و طعم و ویتامین‌ها دست نخورده باقی می‌مانند.
این تکنولوژی مزایای بسیاردارد، به‌ویژه برای فرآورده‌های غذایی با ارزش افزوده بالا، هدف گذاری شده برای گروه رو به رشدی از مصرف کنندگان که تقاضای برای بالاترین میزان ایمنی و کیفیت در فرآورده‌های خریداری شده را دارند (هوگان و همکاران ۲۰۰۵).

تاثیر فرایند فشار بالا در ماندگاری ویتامین‌های فرآورده‌های گیاهی

هرچند استفاده از این فرایند در بعضی از فرآورده‌ها مانند سالادها هنوز امکان پذیر نیست اما در امریکا و اروپا یک گزینه جایگزین برای پاستوریزاسیون غذاهای آماده و سس‌ها است. فشار بالای ۶۰۰ مگاپاسکال می‌تواند مخمرها، قارچ‌ها و باکتری‌های گرم مثبت (شامل پاتوژن‌ها) را غیر فعال کند، در حالی که مولکول‌های کوچک مانند ویتامین‌ها را بدون تغییر نگه‌ می‌دارد. از آنجا که سبزیجات منبعی غنی‌ از این مواد هستند، بنابراین این فرایند به‌ویژه در این نوع مواد جهت حفظ ویتامین‌ها حایز اهمیت است (پاندرانگی و بالاسوربرامینیان، ۲۰۰۵)
بسیاری نویسندگان گزارش کرده‌اند که ویتامین C در فرآورده‌های تهیه شده از سبزی‌ها و میوه‌ها به‌طور معنا داری تحت تاثیر فرایند فشار بالا قرار نمی‌گیرند.
گزارش شده است که ماندگاری آسکوربیک اسید در آب پرتقال بعد از تیمار با فشار بالا در ۴۰۰ مگاپاسکال ۴۰ درجه و مدت زمان ده دقیقه ۹۱ درصد بوده است. اتلاف ویتامین C در نوشیدنی‌های بر پایه سبزیجات بعد از تیمار با فشار بالا (۱۰۰، ۲۰۰، ۳۰۰ و ۴۰۰ مگاپاسکال) در زمان‌های مختلف به‌کار برده شده نسبت به تیمار‌های حرارتی از مقدار اندکی تجاوز نکرده است (باربا و همکاران، ۲۰۱۰).
مطالعه روی آب گوجه فرنگی نشان داده است که فرایند فشار بالا (۳۰۰ تا ۵۰۰ مگاپاسکال) و نگه‌داری به مدت ۲۸ روز در دمای ۴ درجه سانتی گراد می‌تواند ویتامین C را نسبت به فرآیندهای حرارتی بهتر حفظ نماید و از دست رفتن این ویتامین بعد از تیمار فشار بالا معمولا بستگی به شدت دما و زمان به‌کار برده شده در فرایند دارد (هسو و همکاران، ۲۰۰۸).
مطالعات روی اثر فشار ۶۰۰ مگاپاسکال در ترکیب با دماهای بالا روی ویتامین‌ها و پیگمان‌های سه نوع سبزی صورت گرفته است. بروکلی تیمار شده ۶۰۰ مگاپاسکال به مدت ۴۰ دقیقه در دمای ۷۵ درجه سانتی گراد هیچ گونه کاهشی را در کلروفیل نوع a وb در مقایسه با نمونه‌های تیمار نشده نداشته است. همین‌طور گوجه فرنگی تیمار شده در ترکیب فشار ۶۰۰ مگاپاسکال و دمای ۸۵ درجه سانتی گراد به مدت ۶۰ دقیقه در مقدار لیکوپن و کارتنوئید مشابه نمونه‌های تیمار شده در (۹۵ درجه سانتی گراد و ۶۰ دقیقه) بوده است. ماندگار بالای اسید آسکوربیک (۸۲ درصد) در نمونه‌های تیمار شده نخود سبز با ۹۰۰ مگاپاسکال فشار به مدت ۵ تا ۱۰ دقیقه در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد مشاهده شد (پاندرانگی و بالاسوربرامینیان، ۲۰۰۵).
اثر فشار بالا روی مقدار ویتامین C و ظرفیت آنتی اکسیدانی آن در لوبیای چشم بلبلی خام و جوانه زده در ۳۰۰ و ۵۰۰ مگاپاسکال به مدت ۱۵ دقیقه در دمای اتاق مورد مطالعه قرار گرفت. مقدار قابل توجه ویتامین در لوبیای جوانه زده نسبت به دانه‌های خام یافت شد و مشخص شد که تیمار فشار بالای اندکی اصلاح شد، کاهش در مقدار ویتامین C در فشار کمتر از ۵۰۰ مگاپاسکال و بعد از پاستوریزاسیون در این فشار مشخص نبوده است (دوبالدو و همکاران، ۲۰۰۷).
در مورد سینتیک تخریب ویتامین C در طول فرایند فشار هیدرواستاتیک بالا نیز گزارش‌های بسیاری وجود دارد. فشار به‌تنهایی اثر معناداری را روی غلظت ویتامین C آب پرتقال ندارد. فقط هنگامی که دما بالای ۶۰ درجه سانتی گراد است تخریب آسکوربیک اسید در طول این فرایند مشاهده می‌شود. اثر فشار هیدرواستاتیک بالا روی کیفیت بعد از فرایند آبمیوه نیز یک نکته مهم مورد مطالعه بوده است. ماندگاری آب میوه‌های مختلف می‌تواند با به‌کار بردن فشار هیدرو استاتیک بالا، نسبت به نمونه‌های غیر تیمار شده افزایش یابد. در مطالعه‌ای ماندگاری آب پرتقال بازسازی شده پاستوریزاسیون شده حرارتی معمول (۸۰ درجه سانتی گراد و ۳ ثانیه) و تیمار شده با فشار هیدرواستاتیک بالا (۵۰۰ مگاپاسکال و ۳۵ درجه سانتی گراد در ۵ دقیقه) مورد بررسی قرار گرفت. میزان کاهش آسکوربیک اسید در طول نگه‌داری در ۰ تا ۱۵ درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. سرعت تخریب آسکوربیک اسید در آبمیوه‌های پاستوریزه شده با فشار بالا نسبت به تیمار حرارتی کمتر بود و منجر به افزایش ماندگاری نسبت به آبمیوه‌های پاستوریزه شده با روش حرارتی معمول گردید (پولیدرا و همکاران، ۲۰۰۳).
گزارش شده است که در بسیاری از آبمیوه‌ها، تیمار فشار بالا نسبت به تیمار معمول حرارتی باعث ماندگاری بیشتر ویتامین C شده است. آب پرتقال‌های تیمار شده با فرایند فشار بالا (۴۰۰ مگا پاسکال در ۴۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱ دقیقه)، نسبت به آبمیوه‌های پاستوریزه شده (۷۰ درجه سانتی گراد، ۳۰ دقیقه) درطول نگه داری در یخچال ویتامین C را بهتر حفظ کرده اند (پلازا و همکاران، ۲۰۰۶).
در یک تحقیق اثر سه سطح فشار (۳۰۰ و ۴۰۰ و ۵۰۰ مگاپاسکال) روی خصوصیات کیفی از جمله ویتامین E و C در ژل آلوئه ورا ارزیابی شد. نتایج نشان داد که فشار هیدرواستاتیک بالا تاثیر مشخصی روی مقدار این ویتامین‌ها نداشته است. بعد از ۳۵ روز نگه‌داری در همه نمونه‌های نگه‌داری شده و تیمار شده با فشار ۵۰۰ مگاپاسکال یک کاهش در مقدار این دو ویتامین مشاهده شد (گالوز و همکاران، ۲۰۱۱).
در مطالعه‌ای روی خصوصیات فیزیکو شیمیایی، تغذیه‌ای و میکروبی پوره یک نوع سیب تیمار شده با سیستم فشار بالا در مقیاس صنعتی و در طول سه هفته نگه‌داری آن در یخچال نشان داده شده است که دو تیمار ۴۰۰ . ۶۰۰ مگاپاسکالی در ۵ دقیقه و دمای ۲۰ درجه سانتی گراد و تیمار پاستوریزاسیون ملایم در ۷۵ درجه سانتی گراد به‌مدت ۱۰ دقیقه با ارزش پاستوریزاسیون (۵/۸ =^۷۵_۷۰ (P انجام گرفت و اثر آن روی مقدار کل ویتامین و اسید آسکوربیک بررسی شد. مقدار ویتامین C و آسکوربیک اسید به‌وسیله تیمار فشار بالا ۴۰۰ مگاپاسکال و تیمار پاستوریزاسیون ملایم تحت تاثیر قرار نگرفتند (لندل و همکاران، ۲۰۱۰).
در مطالعه‌ای دیگر، به‌کار بردن فرایند فشار بالا (۴۰۰ و ۶۰۰ مگاپاسکال در یک دوره ۲۰ دقیقه) هیچ تاثیری در مقدار کارتنوئید در هویج، بروکلی و لوبیا نداشته است (گارسیا و همکاران، ۲۰۰۱).
همچنین آب گوجه فرنگی تیمار شده در ۵ دقیقه با ۵۰۰ و ۸۰۰ مگاپاسکال هیچ تاثیری را در مقدار غلظت کل لیکوپن و بتاکاروتن نداشته است (باربا و همکاران، ۲۰۱۰).
گزارش شده است که کارتنوئید کل به‌طور جزئی تحت تاثیر فشار بالا قرار می‌گیرد. آب سبزیجات غیر فرایند شده تولید شده از گوجه سبز، فلفل، پیاز، هویج، لیمو و روغن زیتون، مقدار بالاتری کارتنوئید کل را نسبت به نمونه‌های تیمار شده با فشار بالا دارد. راجع به پایداری کارتنوئیدها از طریق نگه‌داری آبمیوه‌های پاستوریزه شده به‌وسیله فرایند فشار بالا در یخچال تغییرات معناداری برای حداقل ۱۰ روز نگه‌داری در آب پرتقال تیمار شده در ۱۰۰ مگاپاسکال در ۶۰ درجه سانتی گراد به مدت ۵ دقیقه گزارش شده است. این در حالی است که کاهش قابل توجهی (۵۶/۲۰ و ۱۶/۹ درصد) در پایان دوره نگه‌داری نمونه‌های فرایند شده در ۳۵۰ مگاپاسکال، ۳۰ درجه سانتی گراد، در ۵/۲ دقیقه و ۴۰۰ دقیقه، ۴ درجه سانتی گراد در ۱ دقیقه مشاهده شده است (پلازا و همکاران، ۲۰۱۱).
گزارش شده که آب پرتقال‌های تیمار شده با فشار بالا مقدار بالاتری از کارتنوئیدها را نسبت به آبمیوه‌های پاستوریزه شده حرارتی در طول نگه‌داری در دمای ۴ درجه سانتی گراد نشان داده‌اند. بنابراین، ارزش ویتامین A، افزایشی بیشتر از ۴۰ درصد ارزش نمونه‌های غیر تیمار شده نشان داده است. غیر فعال سازی آنزیم‌هایی که باعث کاهش کارتنوئیدها در طول نگه‌داری و بهبود استخراج ایجاد شده با تیمار فشار بالا دلیلی برای توضیح نتایج به‌دست آمده دیگر محققان بوده است. تغییر در غلظت کارتنوئیدها وابسته به حضور ویتامین C می‌باشد که به‌نظر می‌رسد آن‌ها را از اکسیداسیون محافظت می‌کند (د انکوس و همکاران، ۲۰۰۲).

تاثیر فرایند فشار بالا در ماندگاری ویتامین‌های فرآورده‌های حیوانی

تمایل به استفاده از فشار بالا در شیر و محصولات لبنی نیز به تازگی در حال رشد است. فشار بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ مگاپاسکال یک روش موثر برای غیر فعال کردن میکروارگانیسم‌ها شامل بیشتر پاتوژن‌های غذایی است. به‌علاوه برای تخریب میکروبی گزارش شده است که فشار بالا رنت یا کوآگولاسیون اسیدی شیر را بدون اثر تخریبی روی خصوصیات کیفی مهم مانند مزه و طعم و ویتامین‌ها بهبود می‌بخشد (تروجیلو و همکاران، ۲۰۰۲).
برخلاف تیمارهای حرارتی که پیوندهای کووالانس و غیر کووالانس را تحت تاثیر قرار می‌دهند، تیمار فشار بالا در دمای اتاق یا دماهای ملایم فقط باندهای شیمیایی ضعیف مانند پیوند هیدروژنی، پیوندهای هیدروفوبی و پیوندهای یونی را از می‌گسلد. بنابراین مولکول‌های کوچکی مانند ویتامین‌ها و اسیدهای آمینه و ترکیبات طعمی توسط این تیمار بدون تغییر باقی می‌مانند. تیمار فشار بالا در ۴۰۰ مگاپاسکال به‌مدت ۳۰ دقیقه در ۲۵ درجه سانتی گراد و با سرعت ۵/۲ مگاپاسکال بر ثانیه هیچ کاهش معناداری را در ویتامین‌های B₆ و B₁ شیر ایجاد نکرد (تروجیلو و همکاران، ۲۰۰۲).
سیستم‌های مولتی ویتامین شامل سطوح مختلفی از ویتامین‌های محلول در آب مانند آسکوربیک اسید، تیامین و ویتامین B₆ (پریدوکسال) و سیستم‌های غذایی (زرده تخم مرغ) شامل سطوح طبیعی از ویتامینC در معرض فشار در رنج بین ۲۰۰ تا ۶۰۰ مگاپاسکال به مدت ۳۰ دقیقه برای تعیین اثر این فرایند روی ویتامین‌ها مورد مطالعه قرار گرفتند. در سیستم مدل از دست رفتن و کاهش ویتامین C حدود ۱۲درصد بود در حالی که در مدل غذایی این کاهش معنا دار نبود. در مقایسه با فرایند استریلیزاسیون معمول، تیمارهای فشار بالا ویتامین‌ها را بهتر نگه می‌دارند. تیامین و پریدوکسال در سیستم مدل تحت تاثیر فشار بالا قرار نگرفتند. این تحقیق در واقع تاییدی بر این حقیقت است که فرایند فشار بالا کمترین اثر را روی مواد مغذی از جمله ویتامین‌ها دارد (سانچو و همکاران، ۱۹۹۹).

میدان‌های الکتریکی پالسی قوی

میدان‌های الکتریکی پالسی (PEF)^[51] یکی از تکنولوژی‌های جدیدی است که می‌تواند به‌عنوان یک گزینه جایگزین در غیر‌فعال سازی میکروارگانیسم‌ها و آنزیم‌ها در غذاهای مایعی همچون شیر مور استفاده قرار گیرد. در مقایسه با فرآیندهای حرارتی بازه انرژی بهتری دارد. در این تکنولوژی میدان الکتریکی در بازده زمانی کوتاه روی جریان غذاهای مایع که بین دو الکترود قرار گرفته‌اند، به‌کار برده می‌شود. از سال ۱۹۹۰ مطالعات گسترده‌ای روی پیشرفت این فرایند در صنعت غذا انجام گرفته است (شمسی و همکاران، ۲۰۰۹).
کاربرد فرایند میدان‌های الکتریکی پالسی قوی به‌عنوان یک تکنیک نفوذپذیری غشایی در طول دهه‌ های اخیر در فرایند غذایی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در بین تکنولوژی‌های جدید کاربردآن یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های فرایند است. دمای پایین فرایند و زمان کوتاه می‌تواند باعث غیر فعال سازی موثر میکروارگانیسم‌ها شود و همزمان کیفیت فرآورده را نیز حفظ کند. توانایی برای نفوذپذیری بافت سلولی در زمان کوتاه می‌تواند به‌عنوان جایگزین انرژی و زمان طولانی در روش‌های معمول، روش‌های مکانیکی یا فرآیندهای آنزیمی به‌کار برده شود. افزایش تقاضای مصرف کنندگان برای غذاهایی با ارزش تغذیه‌ای بالا و طعم مشابه غذاهای تازه منجر به پیشرفت فرآیندهای ملایم و جایگزین‌هایی برای تکنیک‌های معمول مانند تیمارهای حرارتی محافظت از غذا شده است
استفاده از یک میدان الکتریکی خارجی در مدت زمانی در حد میکروثانیه، تغییرات موضعی و ساختاری یک تجزیه سریع غشای سلول را باعث می‌شود. این پدیده الکتروپوریشن^[۵۲] نامیده می‌شود.
استفاده از شدت بالای میدان‌های الکتریکی پالسی می‌تواند برای غیر فعال سازی میکروارگانیسم‌ها به‌وسیله یک تخریب غیر قابل برگشت دیواره سلولی به‌کار برده شود. در صنایع غذایی این تشکیل غیر قابل برگشت منافذ دیواره سلولی می‌توان برای غیر فعال سازی میکروارگانیسم‌ها به‌کار برده شود. این فرایند غیر قابل برگشت می‌تواند به‌عنوان یک تکنیک محافظت کننده ملایم برای غذاهای مایع و همچنین به‌عنوان جایگزین برای روش‌های تجزیه سلولی معمول مانند آسیاب کردن یا تیمار آنزیمی به‌عنوان یک پیش تیمار برای بهبود انتقال قبل از خشک کردن، استخراج با فشار به‌کار برده شود.
اثر ضد باکتری یک جریان الکتریکی در پایان قرن ۱۹ بررسی شد. اثرات کشندگی به‌وسیله به‌کار بردن جریان مستقیم یا متناوب با فرکانس پایین از تاثیرات حرارتی و الکتروشیمیایی ناشی می‌شود. در سال ۱۹۲۰ یک فرایند که الکتروپور^[۵۳] نامیده شد در اروپا و امریکا معرفی گردید. یکی از نخستین کاربردهای استفاده از الکتریسیته در صنایع غذایی در پاستوریزاسیون شیر بود. این کار به‌وسیله به‌کار بردن یک (غیر پالسی) جریان متناوب ۲۲۰ ولتی با محفظه تیمار الکترود کربن انجام شد.
غیر فعال شدن میکروارگانیسم‌ها توسط میدان‌های الکتریکی پالسی به چند عامل بستگی دارد که مهمترین آن‌ها شدت جریان میدان الکتریکی، زمان فرایند، درجه حرارت ماده غذایی و نوع میکروارگانیسم می‌باشند. سرعت غیر فعال شدن میکروارگانیسم‌ها با افزایش شدت میدان الکتریکی، زمان تماس و درجه حرارت ماده غذایی افزایش می‌یابد. البته بهتر است که با درنظرگرفتن یک سیستم سرمایش، درجه حرارت در زیر ۳۰ تا ۴۰ درجه سانتی‌گراد حفظ شود باکتری‌های مختلف حساسیت‌های متفاوتی نسبت به میدان الکتریکی دارند. به‌طور کلی باکتری‌های گرم مثبت و مخمرها نسبت به باکتری‌های گرم منفی مقاومت بیش‌تری دارند. شرایط بهینه برای رسیدن به بیشترین میزان سرغت غیرفعال‌سازی یک میکروارگنیسم خاص، پس از انجام آزمایش‌های اولیه مشخص می‌شود (مرتضوی و همکاران، ۱۳۸۱).
مهمترین اجزای مورد نیاز برای میدان‌های الکتریکی پالسی یک سیستم تولید کنننده محرک آنی و یک محفظه فرایند است. پیش نیاز برای تولید صنعتی و کارا، توانایی عملکرد مداوم با سرعت جریان بالا است که تولید و پیشرفت محفظه‌های مداوم این امر را امکان پذیر کرده است. غذا در هنگام پمپ شدن در محفظه در معرض جریان الکتریکی قرار می‌گیرد. قبل از تیمار، مبدل حرارتی برای پیش گرم کردن محیط استفاده می‌شود و بعد از تیمار نیز انرژی پراکنده شده ممکن است منجر به افزایش دمای شود که باید قبل از بسته بندی آسپتیک دما حذف شود. بسته بندی آسپتیک برای جلوگیری از آلودگی ثانویه لازم است. یکی از مهمترین مزایای این تیمار قابلیت مداوم بودن آن همراه با زمان بسیار پایین فرایند است. بنابراین به‌آسانی می‌تواند در خطوط تولید به‌کار برده شود. در شکل ۳-۲ شمایی از این فرایند آورده شده است (توپل و همکاران، ۲۰۰۵).
شکل ۳-۲- شمایی از یک فرایند میدان الکتریکی پالسی (اقتباس از مرکادو و همکاران، ۱۹۹۷)

تاثیر میدان‌های الکتریکی پالسی بر ماندگاری ویتامین‌ها در غذاهای گیاهی

هنگام بررسی و ارزیابی اثر فرآیندهای غیر حرارتی، ویتامین C در بین سایر ترکیبات زیست فعال بیشتر مورد توجه است. مطالعات زیادی روی اثر میدان‌های الکتریکی پالسی قوی روی ویتامین‌ها صورت گرفته است. گزارش شده است که این تیمار اثر بسیار کمی را روی مقدار ویتامین‌ها ایجاد می‌کند. ماندگاری ویتامین ‌ Cبسته به فاکتورهای مانند قدرت میدان الکتریکی، زمان تیمار و فرکانس پالس‌ها در آبمیوه‌های فرایند شده توسط این تیمار (فورچنی و همکاران، ۲۰۰۹) مانند آب پرتقال (مارتینز و همکاران، ۲۰۰۷)،سیب (اورلدیلک و همکاران، ۲۰۰۰)،گوجه فرنگی (سرانو و همکاران، ۲۰۰۸)، هندوانه (سرانو و همکاران، ۲۰۰۸) و توت فرنگی و دیگر نوشیدنی‌ها بر پایه سبزی‌ها، در محدوده ۵۰ تا ۹۹ درصد مشاهده شده است (سرانو وهمکاران، ۲۰۰۸).
در تحقیقی در مورد بررسی بهبود تیمار PEF با بهره گرفتن از ترکیبات آنتی باکتریال، نمونه آب پرتقالی با ۵/۳ pH= و دمای ۴۴ درجه سانتی گراد و میدان الکتریکی ۸ کیلووات بر سانتی متر فرایند شد. مشاهده شد که با حدود ۹۷ درصد ماندگاری نسبت به سطح اولیه ویتامین مقدار کاهش ویتامین C حداقل بوده است (مین و همکاران، ۲۰۰۳).
در مطالعه‌ای دیگر تعیین اثر یک سیستم PEF در مقیاس صنعتی مورد بررسی قرار گرفته است و فرایند PEF با بهره گرفتن از ۴۰ کیلووات بر سانتی متر در ۹۷ میکروثانیه انجام گرفت و مشاهده شد که ماندگاری ویتامین C بیشتر از روش‌های معمول بوده است. در آب گوجه فرنگی در یک میدان الکتریکی ۸۰ کیلووات بر سانتی متر و ۲۰ پالس در دمای ۵۰ درجه سانتی گراد و در حضور نیسین هیچ‌گونه کاهشی در مقدار ویتامین C به‌دلیل استفاده از از این تیمار مشاهده نشد (مین و ژانگ، ۲۰۰۳).
در تحقیق دیگری پتانسیل استفاده از PEF برای کاهش شمارش باکتری سالمونلا در آب پرتقال و بازده اثر باکتری کشی آن که از میدان الکتریکی ۸۰ کیلووات بر سانتی متر در ۵/۳pH= و دمای ۴۴ درجه سانتی گراد استفاده شده است. درصد ماندگاری ویتامین C حدود ۵/۹۷ درصد بوده است (میتالس و گریفیتس، ۲۰۰۵).
در مطالعه‌ای اثر قدرت میدان الکتریکی، زمان تیمار، فرکانس پالس، عرض و قطبیت، به‌عنوان پارامترهای فرایند PEF روی ماندگاری ویتامین C و ظرفیت آنتی اکیسدانی در آب پرتقال و یک سوپ سرد سبزیجات بررسی شده است و با مقدار آن‌ در یک پاستوریزاسیون حرارتی مقایسه شده است. بعد از تیمار میدان الکتریکی پالسی با شدت بالا در آب پرتقال یک ماندگاری ۲/۹۸ -۵/۸۷ درصدی و در سوپ سبزیجات ۱/۹۷ -۳/۸۴ درصد مشاهده شد. پالس‌های به‌کار برده شده در روش دوقطبی و نیز یک قدرت میدان الکتریکی و زمان فرایند پایین و پهنای کم منجر به ماندگاری بالاتر ویتامین C شده است (مارتینز و همکاران، ۲۰۰۷).
فرایند به‌وسیله تکنولوژی‌های غیر حرارتی مزایای زیادی را برای حفظ و پایداری کاروتنوئیدها داشته است. به‌عنوان مثال غلظت بتا کاروتن در فرایند میدان‌های الکتریکی پالسی آب گوجه فرنگی ، ۳۱ تا ۳۸ درصد افزایش داشته است. در حالی که بعد از تیمار میدان‌های الکتریکی پالسی مقدار گاما کاروتن ۳ تا ۶ درصد کاهش داشته است. یک توضیح محتمل برای این موضوع این است که در این فرایند ممکن است بتا کاروتن به عنوان یک فرآورده از کریستالیزاسیون گاما کاروتن حاصل شود (کورتز و همکاران، ۲۰۰۶).
نتایج سایر پژوهشگران در این زمینه متفاوت است. گزارش شده است که یک کاهش معنادار در کارتنوئیدهای آب پرتقال با اعمال فرایند دو قطبی ۳۰ کیلووات بر سانتی متر به مدت ۱۰۰ میکروثانیه اتفاق افتاد. این کاهش در کارتنوئیدهای پرو ویتامین A می‌تواند باعث کاهش معنادار ۵/۷ درصدی در ویتامین A در آب پرتقال فرایند شده با میدان‌های الکتریکی پالسی با شدت بالا (۳۰ کیلووات بر سانتی متر در ۱۰۰میکروثانیه) و ۶۲/۱۵ درصد درآب پرتقال پاستوریزه شده (۹۲ درجه سانتی گراد و ۹۰ ثانیه) می‌شود. علاوه بر این تیمار حرارتی (۷۰ درجه سانتی گراد و ۳۰ ثانیه یا ۹۰ درجه سانتی گراد و ۳۰ ثانیه) نتوانسته است هیچ تاثیری بر روی محتوی ویتامین A آب پرتقال داشته باشد (سانچز و همکاران، ۲۰۰۵).