کنسانتره پروتئین ماهی و انواع روش های تولید و مصرف آن

در سال‌های اخیر فعّالیت در زمینه تهیه فرآورده‌های مناسب (نظیر کنسانتره پروتئین ماهی) به منظور استفاده در رژیم غذایی انسان بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال در سال ۲۰۰۱ میلادی در کشور نروژ حدود ۲۳۲۰۰۰ تن محصولات جانبی از ضایعات، زایدات ماهی تولید شده که حدود ۵/۱۵ درصد آن به مصارف انسانی رسیده است.

 

کنسانتره پروتئین ماهی (FPC)

کنسانتره پروتئین ماهی (Fish Protein Concentrate) عبارت است از فرآورده غذایی سالم، بادوام و حاوی ارزش غذایی بالا که به نحو کاملا بهداشتی از ماهی تهیه شده و در آن پروتئین و سایر مواد مغذی فشرده تر از حالت موجود در ماهی تازه بوده و قابلیت نگهداری بلند مدت و استفاده متنوع از آن برای تولید انواع فرآورده های غذایی ثانویه را دارد.

اندازه ذرات FPC از آرد ماهی ریزتر و از نظر بافت و رنگ از کیفیت بهتری برخوردار است. به دلیل بالاتر بودن هزینه تولید این محصول از آرد ماهی گرانتر است و غالباً فقط برای مصارف انسانی و یا کاربردهای بسیار خاصی که معمولاً به عنوان جایگزین‌های شیر می‌باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این ماده یک منبع عالی از آمینواسیدهای با قابلیت هضم بالا می‌باشد، اما متأسفانه قیمت آن مصرفش را محدود می‌نماید. در صورتی که FPC با قیمت قابل مقایسه با مکمل‌های پروتئینی دیگر در دسترس باشد می‌تواند جایگزین آنها شود.

سازمان خوار و بار و کشاورزی ملل متحد (FAO)، FPC را هر نوع فرآورده پایدار از ماهی که برای مصرف انسانی تولید شود و میزان پروتئین آن از ماده اولیه بیشتر باشد، تعریف نموده و آن را به سه نوع تقسیم نموده است:

الف) نوع A: پودری تقریباً بی‌بو و بی‌مزه که دارای حداکثر محتوای نهایی چربی معادل ۷۵/۰ درصد باشد.

ب) نوع B: پودری دارای بو و طعم ماهی و حداکثر محتوای چربی 3 درصد می‌باشد.

ج) نوع C: در واقع نوعی آرد ماهی معمولی است که در شرایط بهداشتی قابل قبولی تولید می‌شود.

کنسانتره پروتئین ماهی را میتوان از هر نوع ماهی و یا ضایعات صیادی تولید نمود. با این که روش‌های متنوعی برای تولید FPC وجود دارد، اکثر آنها بر پایه و اساس عصاره گیری از ماهی کامل با استفاده از حلال به منظور حذف چربی‌ها و آب استوار هستند. FPC تهیه شده از گونه‌های متنوع و با روش یاد شده حاوی ۷۵ تا ۹۵ درصد پروتئین با کیفیت بالا می‌باشد. لازم به ذکر است که سازمان خوار و بار جهانی (FAO) میزان پروتئین FPC را ۶۵ الی ۸۰ درصد بیان کرده است.

بدیهی است که میزان پروتئین نهایی FPC وابسته به دو عامل ماده اولیه و روش تولید می‌باشد. برخی از روش‌های عصاره گیری به وسیله حلال خصوصیات کاربردی FPC را محدود می‌نماید؛ از این رو روش‌های جدید در حال توسعه بوده و شامل استفاده از آنزیم‌ها، حلال‌های گوناگون و یا مخلوط آنزیم‌ها و حلال‌ها می‌باشد و تولیدات بعضی از این روش‌های جدید، خواص کاربردی بهتری دارند و نوید بخش تولید FPC با ویژگی‌های منحصر به فرد می‌باشند.

از آنجایی که محتوای روغن FPC اندک است، مشکل بوی ماهی که در موارد خوراکی مورد توجه است جزئی می‌باشد. البته هر چه روغن یا چربی بیشتری در محصول نهایی وجود داشته باشد در هنگام اکسیداسیون و تند شدن چربی‌ها طعم و بوی تند و قویتری در FPC ایجاد می‌گردد. مواد غذایی خام و فرآوری نشده معمولاً حدود ۲۰ درصد پروتئین دارند، در حالیکه FPC به حالت کنسانتره بوده و بالغ بر ۸۰ درصد پروتئین دارد.

کیفیت پروتئین آن بالا است و یا به عبارت دیگر آمینواسیدهای پروتئین FPC در توازن درستی برای تغذیه انسان قرار گرفته‌اند. البته مواد غذایی دیگر مانند غلات نیز ممکن است مقدار مطلوبی پروتئین داشته باشند، اما اغلب آنها در یک یا چند آمینواسید ضروری برای رشد انسان نقص دارند. چنین محصولی را می‌توان برای بهبود ارزش غذایی غذاها بدون ایجاد تغییرات محسوسی در خصوصیات دیگر آنها مورد استفاده قرار داد.

در مورد توانایی FPC برای حل مشکلات غذایی جهان باید گفت که نه تنها FPC بلکه هیچ یک از منابع پروتئینی دیگر نیز نمی‌توانند این مشکل را حل نمایند، مگر اینکه رشد جمعیت کاهش یابد. در آینده‌ی نزدیک بعید به نظر می‌رسد که منبع پروتئینی منحصر به فردی (مانند FPC) بتواند حلال چنین مشکل پیچیده‌ای باشد و همچنین باید توجه داشت که مشکلات تغذیه‌ای جهان در غالب موارد، محدود به پروتئین نمی‌باشد هرچند که پروتئین‌ها بسیار اهمیت دارند.

به هر حال FPC می‌تواند نقشی موثر در کاهش فقر پروتئینی در بخش‌هایی از جهان که جمعیت کثیری از سوء تغذیه رنج می‌برند ایفا کند. مطالعات تغذیه‌ای نشان داده‌اند که افزودن FPC به جیره غذایی اثر مفیدی دارد و هیچ شبهه‌ای در این مطلب وجود ندارد. استفاده از آن به ویژه برای رشد کودکان و مادران باردار یا شیرده فوق العاده سودمند است.

۲۰ گرم FPC در روز، پروتئین مورد نیاز یک کودک را تأمین خواهد کرد. یک طرح کوچک تولید FPC که روزانه ۵۰ تن ماهی خام را فرآوری نماید، می‌تواند FPC کافی برای ۷۵۰ هزار کودک را تأمین کند. البته در برخی از مناطق دنیا که ماهی بسیار فراوان است شاید توسعه صنایع سنتی شیلات و ماهی گیری برای برآوردن پروتئین مورد نیاز، منطقی‌تر به نظر رسد و استفاده از FPC محدود به مصارف ضروری گردد.

 

ماده خام مورد استفاده در تولید کنسانتره پروتئین ماهی (FPC)

ماده خام اولیه جهت تولید FPC می‌تواند ماهی تازه‌ای از هر نوع و گونه و به هر اندازه‌ای باشد و حتی از آرد ماهی نیز می‌توان FPC تولید نمود. مراقبت‌هایی که از ماهیان مورد نظر برای تولید FPC در وسیله‌های صیادی صورت می‌گیرد، حداقل باید مشابه زمانی باشد که محصولات صید شده را برای مصرف معمول درنظر دارند. طبیعی است که باید ماهی را پس از صید در یخ قرار دهند.

لازم به تذکر می‌باشد که نگهداری ماهی در یخ حداکثر به مدت ۸ روز، لطمه‌ای به ارزش غذایی محصولات صید شده نخواهد زد. کارخانه باید حداکثر تا ۴۸ ساعت پس از دریافت مواد اولیه، فرآیند تولید را شروع کند؛ البته ارجح است که ظرف مدت ۱۲ ساعت پس از دریافت ماهیان، کارخانه اقدام به تولید نماید.

در پاره‌ای از مناطق اقیانوس‌ها ذخایر بهره‌ برداری نشده بزرگی وجود دارد که می‌تواند ذخیره مناسبی جهت تولید FPC باشد. در برنامه‌های تولید FPC در مقیاس بزرگ، احتمال رقابت بر سر مواد اولیه با صنعت تولید آرد ماهی وجود دارد.

زیست شناسان معتقدند که برداشت سالانه جهان از ماهیان دریا می‌تواند ۲ تا ۳ برابر افزایش یابد، البته بخش اعظمی از مقدار افزوده شده را می‌توان از گونه‌هایی که عموماً مصرف نمی‌شوند و تولید FPC از آنها امکان پذیر باشد، تأمین کرد.

کیفیت مواد اولیه استفاده شده در تهیه FPC بر کیفیت آن تأثیر می‌گذارد و در صورتی که از مواد فاسد استفاده شود، میزان هیستامین، دی متیل آمین و تری متیل آمین در محصول نهایی بالا خواهد بود. میزان بالای هیستامین در آرد ماهی سبب فساد تدریجی و تحلیل سنگدان و استفراغ سیاه در طیور تغذیه شده با آن می‌گردد.

 

مراحل تولید و تهیه FPC:

برای تولید FPC چندین روش وجود دارد که تفاوت آنها در نحوه تولید، دما و درجه حرارت در پروسه تولید و مواد شیمیایی یا طبیعی مورد استفاده جهت استخراج چربی‌ها که عمدتاً حلال‌هایی از جمله الکل می‌باشد؛ حلال‌هایی که تاکنون برای تولید FPC استفاده شده‌اند شامل الکل‌های اتانول و پروپانول (ایزوپروپانول الکل) و به طور محدودی از اسیدها، آنزیم‌ها و یا مخلوطی از آن دو می‌باشد. شایان ذکر است که استفاده از آنزیم سبب هیدرولیز پروتئین‌ها و ارائه محصولی با قابلیت هضم و جذب بهتر می‌گردد. طبیعتاً بسته به روش تولید، ترکیبات شیمیایی محصول متفاوت خواهد بود.

 

تولید FPC با روش FAO:

این روش مطمئن‌ترین طرز تهیه FPC می‌باشد و محصولی با کیفیت و دارای ارزش غذایی بالا جهت مصرف انسان ارائه می‌کند. در متن چاپ شده توسط FAO نحوه ساخت FPC انواع A و B شرح داده شده است و از آنجایی که پروسه تولید FPC نوع C مشابه آرد ماهی بهداشتی می‌باشد به آن نپرداخته‌اند.

آب و چربی در مجموع %۸۰ از وزن ماهی کامل را تشکیل می‌دهند، در حالی که در برخی گونه‌ها چربی به تنهایی حداکثر تا %۲۰ را به خود اختصاص می‌دهد. ساخت FPC شامل زدودن بخش اعظم آب و قسمتی از چربی یا کل آن می‌باشد. روش‌های توسعه داده شده غالباً براساس استفاده از حلال‌های شیمیایی جهت زدودن آب، چربی و ترکیبات ایجاد کننده رایحه و طعم ماهی می‌باشند؛ چه هدف، تولید از ماهی خام باشد و چه از آرد ماهی.

حلال‌هایی که در ساخت FPC برتر شناخته شده‌اند، الکل‌ها می‌باشند که عمدتاً اتانول یا پروپانول می‌باشد، گاهی نیز از اتیلن دی کلراید استفاده شده است. انتخاب بین اتانول و پروپانول بر پایه قیمت صورت می‌گیرد. معمولاً حلال بازیابی شده و مجدداً به دفعات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در مورد این روش شایان ذکر است که ماده جامد (FPC) و حلال، درون دستگاه‌های تغلیظ در جهت عکس یکدیگر حرکت می‌کنند؛ در نتیجه حلال با حرکت از دستگاه تغلیظ به وسیله چربی و آب آلوده‌تر شده، در حالی که FPC با گذر از مسیر عکس، آب و چربی از دست می‌دهد. چربی قابل بازیابی از حلال بوده و حلال مجدداً قابل استفاده است. هدر رفتن حلال در هر وعده تولید، %۱ مقدار مصرف شده می‌باشد.

در گذشته مشکلاتی در خصوص بازیافت حلال و چربی وجود داشته که در حال حاضر بخش اعظم آن ها حل شده است. لازم به ذکر است که بافت FPC تولید شده به روش فوق تا حدی مشابه بافت گچ می‌باشد و حل این مشکل دشوار است ولی آنچه به نظر می‌رسد آن است که رفع آن می‌تواند در توسعه مصرف FPC، به عنوان یک ماده غذایی، کمک کننده باشد.

 

تولید FPC با پختن ساده و استفاده از پرس:

این روش، مشابه تولید آرد ماهی می‌باشد و طبیعتاً FPC تولید شده از نوع C خواهد بود.ابتدا ماهیان تازه را به مدت ۱۵ دقیقه در دمای ^oC۹۵ پخته سپس مواد پخته شده را در یک پرس هیدرولیکی دارای پیستون و از جنس فولاد زنگ نزن قرار داده و با جدا کردن مواد دلمه شده از مواد مایع، غلظت پرس کیک را به ۵۰۰ گرم بر کیلوگرم رساندند.

بعد از آماده شدن کیک فشرده شده، آن را به وسیله یک خردکن پر سرعت خرد نموده و پس از آن می‌توان محصول را با استفاده از آون با درجه حرارت ^oC۷۵ و به زمان مورد نیاز (۱۶۰-۹۰ دقیقه)، یا با استفاده از یک دستگاه خشک کن با انجماد (freeze-dryer) در فشار ۱/۰ میلی بار و به مدت ۲۴ ساعت و یا با بهره‌گیری از دستگاه خشک کن bed-dryer دارای جریان هوا با شرایط، درجه حرارت ^oC۸۰–۶۰، اندازه ذرات mm ۲-۱ و سرعت هوای m/s ۳ خشک نمود. در اینجا محصول خشک شده قابل بسته‌بندی و نگه‌داری خواهد بود. لازم به ذکر است که افزودن آنتی اکسیدان (اتوکسی کوئین) قبل از پروسه خشک کردن می‌تواند مفید باشد.

 

تولید FPC با استفاده از آنزیم و یا مواد شیمیایی دیگر

استفاده از نمک طعام و NaHCO_۳:

در این روش باید ابتدا ماهیان را خرد و سپس با محلول آب به همراه ۵/۰ درصد نمک طعام و ۵/۰ درصد NaHCo_۳ شستشو داد. سپس گوشت‌های شسته شده را در مقدار برابر آن ها آب که می‌تواند حاوی مقدار کمی HOAc باشد، غوطه‌ور نمود. پس از مدتی محلول پروتئین تهیه شده که در برابر حرارت مقاوم می‌باشد را آبگیری کرده و کنسانتره مورد نظر به دست می‌آید.

 

استفاده از آنزیم:

پیش از شروع فرآیند تولید، باید استخوان‌های ماهی را جدا کرد. سپس با افزودن آنزیم هیدرولیز موجب تولید محلول پروتئین رنگ زدایی شده می‌گردد و پس از آبگیری کنسانتره‌ای با ویژگی‌های کاربردی جالب توجهی که قابل استفاده جهت مصارف متنوعی از جمله تقویت کننده در فرمول‌های غذایی است، حاصل می‌شود.

ماندگاری FPC و تغییراتی که در حین نگه‌داری در آن رخ می‌دهد.

FPC در تعریف به عنوان ماده‌ای پایدار توصیف می‌شود؛ اصطلاح پایدار از این رو بیان شده که آزمایشات انجام شده هیچ تغییری در ویژگی‌های کیفی آن، زمانی که در قوطی‌های فلزی بدون منفذ بسته بندی شده بود و در دمای ^oC۲۷ به مدت ۶ ماه نگه‌داری گردید، مشاهده نشده است. برخی از FPC هایی که امروزه ساخته می‌شوند به طور قطع می‌توانند به این استاندارد ثبات و پایداری دست یابند.

FPC یک منبع ارزان پروتئین حیوانی با کیفیت بالا می‌باشد. از این رو میتوان آن را به عنوان یک مکمل پروتئینی به منظور افزایش ارزش غذایی در غذاها به کاربرد، کارهای قابل توجهی در مورد توسعه روش‌های تولید FPC و به کارگیری آن در غذاهای مختلفی صورت گرفته است ولی متأسفانه اطلاعات نسبتاً کمی در مورد پایداری FPC حین ذخیره سازی در شرایط متنوع محیطی موجود است.

زدودن کامل حلال از FPC نیز گاهی دشوار است. در اینجا باید به این نکته توجه داشت که اگر ترکیبات ایجاد کننده رایحه و طعم ماهی به همراه چربی برداشته شوند، فرآورده تولیدی بدون طعم و مزه خواهد بود؛ در حالیکه تعدادی از مصرف کنندگان به دنبال فرآورده‌ای می‌باشند که فاقد چربی بوده ولی دارای بو و مزه ماهی تازه باشد. مسئله اصلی در مورد FPC چرب، پیشگیری از فساد و تند شدن چربی‌های آن است؛ چربی اکسید شده از نظر ارزش غذایی نامطلوب بوده و به واسطه بو و مزه نامطبوع مورد پسند مصرف کنندگان نخواهد بود.

مشکلات تولید و نگه‌داری FPC با نوع آن در ارتباط است. برای FPC نوع A با محتوای چربی پایین، مشکل اصلی برگشتن طعم آن می‌باشد؛ چرا که حین نگه‌داری، بو و طعم ماهی (یا آردماهی) در محصول ایجاد می‌شود. یکی دیگر از مسائل مربوط به نگه‌داری FPC، جذب رطوبت می‌باشد.

 

جذب سطحی رطوبت توسط کنسانتره پروتئین ماهی در درجه حرارت و رطوبت‌های نسبی مختلف

اهمیت محتوای رطوبت هر ماده غذایی خشک و آبگیری شده در ارتباط مستقیم با حفظ کیفیت و پایداری آن حین ذخیره‌سازی می‌باشد. مقدار آب موجود در یک ماده غذایی به میزان جذب و یا دفع آب توسط این محصول در شرایط مختلف محیطی بستگی دارد.

نرخ درصد فشار بخار بر یک محتوای رطوبت معین به فشار آب-بخار آب خالص در یک شرایط محیطی مشخص را ERH (رطوبت نسبی متعادل یا متوازن) گویند. این مقدار برابر مقدار آب در دسترس موجود یا همان فعالیت آبی (water activity) است و بر پایداری غذاهای خشک تأثیر می‌گذارد.

 

اثر نگه‌داری بر چربی‌های کنسانتره پروتئین ماهی:

تغییراتی که طی اکسید شدن چربی رخ می‌دهد را به چند طریق می‌توان تشخیص داد:

الف) تعیین کمیت محصولات اولیه اکسایش (هیدروپراکسیدها) و محصولات ثانویه آن (ترکیبات کربنیل و …).

ب‌) برآورد کاهش میزان اسیدهای چرب غیر اشباع به وسیله کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography).

ج‌) آنالیز ترکیبات فرار به وسیله کروماتوگرافی گازی/اسپکترومتری وزنی (Gas Chromatography/Mass Spectometry، GC/MS)

د) اندازه گیری میزان اکسیژن جذب شده و بررسی و آنالیز حسی

روش‌های مصرف FPC و فرآورده‌های تولید شده از آن

کنسانتره ماهی پودر پروتئینی پایدار و سالمی است که می‌تواند به عنوان یک مکمل غذایی ارزان به کار رود. ولی از آنجایی که FPC نوع A فاقد بو و مزه می‌باشد، مصرف آن به تنهایی مطبوع نیست؛ بنابراین مسئله اصلی در حقیقت یافتن راه‌هایی برای افزایش مصرف آن می‌باشد. FPC را باید به همراه مواد غذایی دیگر از قبیل نان، بیسکوئیت، انواع سوپ ها و یا کتلت‌ها و کوکوها به مصرف رساند ونکته مهم آن است که توجه شود مقدار FPC افزوده شده به غذا، به اندازه‌ای باشد که ویژگی‌ها و خصوصیات معمول آن غذا را تحت تأثیر قرار ندهد. تاکنون نتایج خوبی از ترکیب FPC با انواع ماکارونی، نوشیدنی‌های تهیه شده از شیر، سس، ماکارونی، غذای نوزاد، غذاهای رژیمی و صبحانه کودک به دست آمده است.

در کشور عزیزمان ایران تحقیقاتی توسط موسسه تحقیقات شیلات ایران جهت تولید و استفاده از FPC صورت گرفته که از آن دسته می‌توان به تولید FPC از ماهی کپور نقره‌ای و استفاده از آن در بستنی، سوسیس، کوفته، پفک ماهی و … اشاره نمود.

 

منابع:

1.تحقیقات جهاد مهندس خراسان،۱۳۷۰. تهیه کنسانتره پروتئین ماهی. بخش تکنولو‍‍ژی فرآورده‌های شیلاتی. شماره ثبت ۲۴۰. ۲۰۶ صفحه.

2.Bardócz S. 1995. Polyamines in food and their consequences for food quality and human health. Trends Food Science Technology. 6 : 341–346.

3. Branden C, Tooze J. 1999. Introduction to Protein Structure. New York: Garland Pub

4. FAO. (2006) Fish Protein Concentrate, fish flour, fish hydrolyzate. Animal Feed resource information system. http://www.FAO.ORG

5. Gunstone F.D, Harwood J.L. , and Dijkstra A.J. 2007. The Lipid Handbook, 3rd ed., New York (Chapman & Hall) .

6. Koller W. D., and Wolf W. 1996. Stability of n-3 Fatty acids of fish protein concentrate during drying and storage. Academic Oress Limitted. Vol 30, PP 5-17.

7. Kvitka, E. F., & Chen, T. S. 1982. Fish protein concentrate as a protein supplement in four baked products. Family and Consumer Sciences Research Journal, 11, 159-165

8. Labuza T. P., Tannenbaum S.R., and Karel M. 1970. Water content and stability of low moisture and intermediate moisture foods. Food Technol, Vol 24, PP 35.

9. Rasekh, J. G., Stillings, B. R., & Dubrow, D. L. 2001. Moister adsorbtion of fish protein concentrate at various relative humidities and temperatures. Journal of Food Science, 36, 705-707.

10. Shahidi, F. 1995. Protein concentrates from underutilized aquatic species. Developments in Food Science, 37, 1441-1451.

11. Parr. M. D., Bertch K. E., and Rapp. R. P. 1998. Amino acid stability and microbial growth in total parentral nutrient solution. Health- System Pharmacy. Vol 11, PP 57- 80.