کاربرد ضدعفونی‌کننده‌های حاوی اکسیژن فعال در صنایع لبنی

در صنایع لبنی استفاده از موادضدعفونی‌کننده یک گام ضروری برای از بین بردن حداکثری میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا روی سطوح مختلف در فرایند تولید است. در طی این فرایند ساختار سلولی باکتری‌ها و قارچ‌ها تخریب یا غیر فعال می‌شوند. مواد اکسیدکننده حاوی ترکیبات کلر یکی از رایج‌ترین ترکیبات مورد استفاده برای این منظور هستند. با این حال علی‌رغم اقتصادی بودن کاربرد آن‌ها، خطر تولید ترکیبات سمی و تحریک پوست تحت شرایط مختلف، کاربرد ترکیبات کلردار در صنعت مدرن را محدود کرده است. ضدعفونی‌کننده‌های حاوی اکسیژن فعال ترکیبات جایگزینی پیشنهادی هستند که در حال حاضر استفاده از آن‌ها برای ضدعفونی سطوح در حال گسترش است. در این مطلب، به نقش پراکسید هیدروژن، یکی دیگر از ترکیبات حاوی اکسیژن فعال مورد استفاده در صنایع غذایی می‌پردازیم.

همچنین بخوانید:

♣ راهنمای جامع جلوگیری از آلودگی متقاطع و کنترل لیستریا در لبنیات

♣ راهنمای جامع کنترل باکتریوفاژها در تولید لبنیات و محصولات تخمیری

اکسیژن فعال چیست؟

«اکسیژن فعال» اصطلاحی است که به گروهی از ترکیبات اکسیدکننده اشاره دارد که توانایی آزادسازی گونه‌های واکنش‌پذیر اکسیژن (ROS) را دارند. این گونه‌ها می‌توانند شامل رادیکال‌های آزاد، اکسیژن اتمی، یون‌های پراکسی یا اکسیژن ناپایدار باشند. ویژگی اصلی این ترکیبات، قدرت بالای اکسیدکنندگی آن‌هاست که باعث تخریب ساختار سلولی میکروارگانیسم‌ها و نابودی آن‌ها می‌شود.

این ترکیبات هنگام تجزیه، اکسیژن آزاد می‌کنند و بدون باقی‌مانده خطرناک، به موادی مانند آب و اکسیژن تبدیل می‌شوند. همین ویژگی آن‌ها را در صنایع غذایی، ازجمله صنعت لبنی، به گزینه‌ای ایمن و کارآمد برای ضدعفونی تبدیل کرده است.

مهم‌ترین ترکیبات حاوی اکسیژن فعال

مهم ترین ترکیبات حاوی اکسیژن فعال عبارتند از:

• پراستیک اسید (PAA)
• پراکسید هیدروژن (H₂O₂)
• اوزون (O₃)
• پرسولفات‌ها و پرکربنات‌ها

در ادامه، بحث ویژگی‌ها و مکانیسم عملکرد ضدعفونی‌کننده مهم حاوی اکسیژن فعال را بررسی می‌کنیم.

الف) پراستیک اسید

پراستیک اسید (CH₃COOOH) اصلی‌ترین ضدعفونی‌کننده حاوی اکسیژن فعال با توان اکسیدکنندگی بالاست که گرید غذایی آن در صنایع لبنی بسیار کاربرد دارد. این ماده شیمیایی، ارگانیک و سازگار با محیط زیست است و در محلول‌های آبی به هیدروژن پراکسید و اسید استیک تبدیل می‌شود. اثربخشی بالای پراستیک اسید در نابودی باکتری‌ها، مخمرها و قارچ‌ها، حتی در دماهای پایین، آن‌رابه یک ماده موثر در ضدعفونی سطوح و استریل کردن تجهیزات تولید صنایع لبنی و سیستم‌های CIP تبدیل کرده است.

پر استیک استیک به‌دلایل زیر یکی از مهم ترین مواد ضدعفونی‌کننده در صنایع لبنی محسوب می‌شود.

• تاثیرگذاری بالا در غلظت‌های پایین ppm ۵۰-۲۰۰
• عملکرد بسیار مناسب در دمای پایین
• سازگار با محیط زیست
• حفظ کارایی در حضور مواد آلی، ذرات جامد و آمونیاک
• بدون تولید محصولات جانبی جاوی ترکیبات کلر
• عدم تولید کف حین فرایند ضدعفونی
• بدون نیاز به آبکشی در غلظت‌های استاندارد

مکانیسم غیرفعال‌سازی میکروارگانسیم‌های بیماری‌زا توسط پراستیک اسید

در حالت کلی پراکسید اسید با اکسید کردن غشای خارجی سلول‌های باکتریایی، اندوسپورها، مخمرها و هاگ‌های قارچی ساختار آن‌ها را تخریب می‌کند. در فرایند اکسیداسیون، یک ترکیب شیمیایی الکترون از دست می‌دهد و هر چه اکسیدکننده قوی‌تر باشد، انتقال الکترون به میکروارگانیسم و غیرفعال‌سازی ساختار آن نیز سریع‌تر انجام می‌گیرد. پتانسیل اکسیداسیون پراستیک اسید برابر ۱.۹۶ ولت است که بعد از اوزون در رتبه دوم از نظر اکسیدکنندگی قرار دارد و نسبت به سایر ضدعفونی‌کننده قدرت بیشتری دارد. بنابراین تاثیر فوق‌العاده‌ای در تخریب ساختار میکروارگانیسم‌ها دارد.

اما طبق مطالعات انجام گرفته، این ماده به چهار روش زیر پاتوژن های بیماری‌زا را غیرفعال می‌کند:

۱. آزادسازی اکسیژن: بیشتر پژوهشگران به این موضوع اشاره دارند که این ماده مشابه سایر اکسیدان‌ها عمل می‌کند و با آزادسازی اکسیژن فعال، پیوندهای حساس در پروتئین‌ها، آنزیم و سایر مولکول‌های میکروارگانیسم را هدف قرار می‌دهد.

۲. اختلال در ساختار مولکولی: پراستیک اسید با پیوندهای دوگانه در مولکول‌های آلی واکنش دهد و با اختلال در ساختار مولکولی آن‌ها، عملکرد طبیعی آن‌ها را دچار مشکل می‌کند. سرعت تخریب ساختار پراستیک اسید به شکلی است که حتی ساختار سوم و چهارم پروتئین در میکروارگانیسم را تغییر داده و آن‌ها را دناتوه می‌کند.

۳. آسیب به غشای سلولی: برخی مطالعات نشان می‌دهد که پراستیک اسید عملکردهای شیمی اسمزی غشای سیتوپلاسمی لیپوپروتئینی را مختل می‌کند که در نهایت باعث پارگی یا جابجایی دیواره سلولی می‌شود.

۴. تداخل با بیوشیمی سلول: این ماده ضدعفونی‌کننده قادر است آنزیم‌های حیاتی میکروارگانیسم را اکسید کرده و مسیرهای بیوشیمیایی سلول را مختل می‌کند که در نهایت منجر به مرگ آن می‌شود.

ب) هیدروژن پراکسید

هیدروژن پراکسید (H₂O₂) در صنعت لبنیات بیشتر به عنوان یک ماده مکمل همراه پراستیک اسید برای ضدعفونی تجهیزات کاربرد دارد. هر چند این ترکیب یک اکسیدکننده بسیار موثر در از بین بردن میکروارگانیسم‌هاست، با این حال به‌دلیل تاثیرات جانبی منفی بر پوست بدن در غلظت‌های بالا نیاز به رعایت سختگیرانه مقدار مصرف دارد. این ماده نیز در تماس با میکروارگانیسم با تولید رادیکال‌های آزاد هیدروکسیل هسته سلولی آن‌را تخریب می‌کند.

کاربردهای اصلی این ترکیب حاوی اکسیژن فعال در صنایع لبنی به شرح زیر است:

• ضدعفونی تجهیزات در محل: همراه با پراستیک اسید برای سیستم‌های شستشو در محل (CIP) و ضدعفونی مخازن، خطوط لوله و تجهیزات فرآوری استفاده می‌شود.
• ضدعفونی هوا و آب: در مناطق حساس کارخانه، آئروسل‌سازی هیدروژن پراکسید برای غیرفعال کردن میکروارگانیسم‌های موجود در هوا کاربرد دارد. همچنین در صورت نیاز برای تصفیه سیستم‌های آب در فرایندهای تولید نیز استفاده می‌شود.
• دامداری‌ها: از این ترکیب همراه با پراستیک اسید برای ضدعفونی حوضچه‌های شستشوی چکمه، تجهیزات شیردوشی و جلوگیری از گسترش پاتوژن‌های عامل ورم پستان در میان گاوها استفاده می‌شود.

ج) اوزون (O₃)

اوزون یکی از قوی‌ترین اکسیدکننده‌های شناخته‌شده است که به‌صورت گاز یا در حالت محلول در آب برای ضدعفونی استفاده می‌شود. این مولکول ناپایدار با تجزیه سریع، اکسیژن فعال آزاد می‌کند و به همین دلیل توانایی بسیار بالایی در نابودی باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و حتی اسپورهای مقاوم دارد. اوزون در صنایع لبنی برای ضدعفونی آب مصرفی، شست‌وشوی تجهیزات، بهبود کیفیت هوای محیط و کاهش آلودگی سطحی ابزارها کاربرد دارد. ویژگی مهم آن عدم باقی‌مانده شیمیایی و تجزیه به اکسیژن معمولی است که آن را از نظر زیست‌محیطی ایمن و قابل‌اتکا می‌کند؛ با این حال به دلیل آثار تحریک‌کننده بر دستگاه تنفسی، استفاده از آن نیازمند کنترل دقیق غلظت و شرایط ایمنی است.

د) پرسولفات‌ها و پرکربنات‌ها

پرسولفات‌ها و پرکربنات‌ها نمک‌های جامدی هستند که در تماس با آب تجزیه شده و رادیکال‌های اکسیژن فعال آزاد می‌کنند. این ترکیبات به‌ویژه در فرمولاسیون پودرهای شوینده و ضدعفونی‌کننده به‌کار می‌روند و به دلیل پایداری بالا در حالت خشک، حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی آن‌ها آسان است. پرسولفات‌ها قدرت اکسیدکنندگی بالایی دارند و در تخریب ترکیبات آلی، رنگ‌ها و بیوفیلم‌ها مؤثرند. پرکربنات‌ها نیز علاوه بر خاصیت ضدعفونی، با آزادسازی اکسیژن و کربنات، نقش قلیایی‌کنندگی و کمک به جداشدن آلودگی‌های چربی و پروتئینی را ایفا می‌کنند. در صنایع لبنی از این ترکیبات برای شست‌وشوی عمومی تجهیزات، کاهش بوهای نامطبوع و پاک‌سازی رسوبات آلی در خطوط فرآوری استفاده می‌شود و به دلیل تجزیه‌پذیری مناسب، گزینه‌ای سازگار با محیط زیست به شمار می‌آیند.

کاربردهای اکسیژن فعال در صنایع لبنی

مهم ترین کاربردهای اکسیژن فعال در ضدعفونی صنایع لبنی به شرح زیر است:

محدودیت استفاده ازمواد ضدعفونی کلردار در صنایع لبنی

ترکیبات کلردار مانند هیپوکلریت سدیم، هیپو کلریت کلسیم و دی اکسید کلر به‌دلیل دسترسی بیشتر واقتصادی‌تر بودن رایج‌ترین موادی هستند که در ضدعفونی کردن سطوح تجهیزات فرایند تولید لبنیات کاربرد دارند. همچنین سابقه استفاده از این مواد در صنعت به نسبت سایر مواد بیشتر است و بسیاری از اپراتورها با دستورالعمل کار با آن‌ها آشناترند. اما با وجود تاثیرگذاری بالای این ترکیبات در کاهش بار میکروبی سطوح، محدودیت‌هایی در مصرف آن‌ها وجود دارد که توجه به جایگزینی آن‌ها در صنعت مدرن صنایع غذایی را ضروری می‌کند.

ضدعفونی‌کننده‌های هیپوکلریت به مرور زمان باعث خوردگی سطوح فلزات و تجهیزات می‌شوند و طول عمر آن‌ها را کاهش می‌دهند. همچنین واکنش کلر با مواد آلی موجود در لبنیات می‌تواند ترکیبات مضر و سرطان‌زا مانند تری‌هالومتان و دی اکسین تولید کند. از لحاظ عملیاتی نیز اثرگذاری مناسب ترکیبات کلردار درضدعفونی سطوح به تنظیم دقیق PH وابسته است. به همین دلیل بسیاری از کارشناسان استفاده از ترکیبات جایگزین بدون کلر مانند ضدعفونی‌کننده‌های حاوی اکسیژن فعال را پیشنهاد می‌کنند.

کلام آخر:

ضدعفونی‌کننده‌های حاوی اکسیژن فعال گرید غذایی نسل جدید ترکیبات برای از بین بردن میکروارگانیسم‌ها در صنایع لبنی هستند. تاثیر بسیار بالا، سازگاری با محیط زیست و اثرات مضر کمتر روی تجهیزات و اپراتورها، کاربرد این مواد به‌عنوان جایگزین ضدعفونی‌کننده‌های کلردار را در صنعت مدرن افزایش داده است. با این حال تولید ترکیبات مضر جانبی، نیاز به شستشوی سطح بعد از استفاده و کاهش عملکرد در حضور مواد آلی، باعث شده که ضدعفونی‌کننده‌های اکسیژن فعال مانند پراستیک اسید و پراکسید هیدروژن جایگزین آن‌ها شوند. صنایع آرال شیمی تولید کننده فوداسیب بر پایه پراستیک اسید 15% خوراکی، در کلیه صنایع لبنی جهت ضدعفونی خطوط cip بکار می رود. همچنین محصول سیلور پراکسیدین آکوا، محصول قوی دیگر بر پایه اکسیژن فعال و یون نقره است که می تواند کلیه پاتوژن ها را در مدت زمان کوتاهی حذف کند.