Effect of pulsed electric field on the quality of PSE-like chicken breast meat: Insights into water distribution and structural rearrangement
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि 2 kV/cm पर मध्यम पल्स्ड इलेक्ट्रिक फील्ड उपचार, जल वितरण को अनुकूलित करके और एक समान छिद्रपूर्ण सूक्ष्म संरचना बनाकर, PSE-जैसे चिकन ब्रेस्ट मीट की जल-धारण क्षमता, कोमलता और रंग में प्रभावी रूप से सुधार करता है, जबकि उच्च क्षेत्र शक्ति संरचनात्मक क्षति पहुँचाती है और इन लाभों को कम कर देती है।
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खाद्य विज्ञान की दुनिया में, खेत से मेज तक का सफर समय के विरुद्ध एक नाजुक जैविक दौड़ है। जब एक मुर्गे को वध किया जाता है, तो उसकी मांसपेशियां तुरंत बदलना शुरू कर देती हैं। यदि ये परिवर्तन बहुत तेजी से होते हैं, तो मांस में विशिष्ट दोष विकसित हो सकते हैं जिन्हें PSE-जैसे गुणवत्ता (PSE-like quality) के रूप में जाना जाता है। यह स्थिति, जो पीला (pale), नरम (soft) और रस छोड़ने वाला (exudative) होने का प्रतीक है, ऐसे मांस का परिणाम है जो फीका दिखता है, छूने में चिपचिपा महसूस होता है, और पकने पर बहुत अधिक तरल छोड़ देता है। उपभोक्ताओं के लिए, इसका अर्थ है एक सूखा और अरुचिकर भोजन; उत्पादकों के लिए, यह एक महत्वपूर्ण आर्थिक नुकसान और प्रोटीन की बर्बादी का प्रतिनिधित्व करता है। समस्या की जड़ स्वयं मांस के रेशों (muscle fibers) में निहित है। सामान्य परिस्थितियों में, ये रेशे स्पंज की तरह काम करते हैं, जो प्रोटीन के एक जटिल नेटवर्क के भीतर पानी को थामे रखते हैं। हालांकि, जब मृत्यु के बाद मांस का pH स्तर बहुत तेजी से गिरता है, तो प्रोटीन सिकुड़ जाते हैं और अपना पानी बाहर निकाल देते हैं, जिससे मांस पीला और सूखा रह जाता है।
वैज्ञानिक लंबे समय से बिना गर्मी का उपयोग किए इस दोष को ठीक करने के तरीके खोज रहे हैं, क्योंकि गर्मी मांस को समय से पहले पका सकती है या इसके पोषक तत्वों को नष्ट कर सकती है। एक आशाजनक मार्ग बिजली का उपयोग है, विशेष रूप से एक तकनीक जिसे 'पल्स्ड इलेक्ट्रिक फील्ड ट्रीटमेंट' (pulsed electric field treatment) कहा जाता है। यह विधि उच्च वोल्टेज के छोटे, तीव्र झटकों का उपयोग करती है जो कोशिकाओं की झिल्लियों में धीरे से छेद करती है, एक ऐसी प्रक्रिया जो तापमान को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाए बिना मांसपेशियों की आंतरिक संरचना को पुनर्गठित कर सकती है। लक्ष्य प्रोटीन को वापस उस आकार में लाना है जो पानी को अधिक प्रभावी ढंग से रोक सके, जिससे मांस के एक निम्न स्तर के टुकड़े को उपयोगी और स्वादिष्ट बनाया जा सके। हालांकि, सवाल यह बना हुआ है कि क्या यह विद्युत संकेत वास्तव में PSE-जैसे मांस के नुकसान की मरम्मत कर सकता है, या यह केवल संरचनात्मक पतन को और बदतर बना सकता है।
नानजिंग एग्रीकल्चरल यूनिवर्सिटी और सहयोगी संस्थानों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने विभिन्न शक्ति वाले विद्युत क्षेत्रों के साथ PSE-जैसे चिकन ब्रेस्ट का उपचार करके इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने उन बिना हड्डी वाले चिकन ब्रेस्ट को लिया जिन्हें पहले ही पीला, नरम और रस छोड़ने वाले दोषों के रूप में पहचाना जा चुका था और उन्हें विद्युत स्पंदों (electrical pulses) की एक श्रृंखला के अधीन किया। टीम ने बिना किसी उपचार से लेकर अधिकतम 4 किलोवोल्ट प्रति सेंटीमीटर तक की तीव्रता की एक सीमा का परीक्षण किया। उनका लक्ष्य "स्वीट स्पॉट" (sweet spot) खोजना था—विद्युत बल का एक विशिष्ट स्तर जो ऑक्सीकरण या संरचनात्मक पतन जैसी नई समस्याओं का कारण बने बिना मांस की पानी रोकने की क्षमता और बनावट में सुधार कर सके।
परिणामों ने एक स्पष्ट पैटर्न दिखाया जहाँ विद्युत क्षेत्र की शक्ति परिणाम को निर्धारित करती थी। जब शोधकर्ताओं ने बिजली का मध्यम स्तर लागू किया, विशेष रूप से 2 किलोवोल्ट प्रति सेंटीमीटर, तो मांस में उल्लेखनीय सुधार देखा गया। सबसे ध्यान देने योग्य परिवर्तन यह था कि मांस कितना पानी रख सकता था। अनुपचारित नमूनों में, पकाने के दौरान लगभग 20 प्रतिशत वजन कम हुआ, और सेंट्रीफ्यूज (centrifuge) में घुमाने पर 21 प्रतिशत से अधिक की हानि हुई, जो दबाने की प्रक्रिया का अनुकरण करता है। मध्यम 2 किलोवोल्ट स्तर पर, ये हानियाँ काफी कम होकर क्रमशः लगभग 16 प्रतिशत और 14 प्रतिशत हो गईं। इसका मतलब था कि मांस ने अपने प्राकृतिक रस को अधिक बरकरार रखा, जो स्वाद और उपज दोनों के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।
केवल पानी रोकने के अलावा, मांस की बनावट भी बदल गई। शोधकर्ताओं ने मांस को चबाने और काटने की कठोरता को मापा, और पाया कि मध्यम विद्युत उपचार ने चिकन को काफी नरम और आसानी से काटने योग्य बना दिया। यह सुझाव देता है कि विद्युत स्पंदों ने PSE मांस की तंग, सिकुड़ी हुई प्रोटीन संरचनाओं को ढीला करने में मदद की, जिससे वे अधिक खुले और कोमल विन्यास में व्यवस्थित हो सके। जब टीम ने शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी के नीचे मांस को देखा, तो उन्होंने पाया कि मध्यम उपचारित नमूनों के रेशे पर्याप्त रूप से अलग हो गए थे जिससे छोटे, समान छिद्र बन गए थे। ये नन्हे स्थान जलाशयों के रूप में कार्य करते हैं, जो मांस के नेटवर्क के भीतर पानी को कैद करते हैं, बजाय इसके कि उसे बाहर निकलने दें।
हालांकि, अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि अधिक बिजली हमेशा बेहतर नहीं होती है। जब शोधकर्ताओं ने विद्युत क्षेत्र की शक्ति को बढ़ाकर 4 किलोवोल्ट प्रति सेंटीमीटर कर दिया, तो लाभ कम होने लगे। हालांकि मांस अभी भी अनुपचारित नियंत्रण समूह से बेहतर था, लेकिन यह मध्यम स्तर पर उपचारित नमूनों की तरह पानी नहीं रोक सका। सूक्ष्मदर्शी छवियों ने दिखाया कि उच्च वोल्टेज के कारण मांसपेशी के रेशे बहुत अधिक टूट गए, जिससे बड़े, अनियमित अंतराल बन गए जो प्रभावी ढंग से पानी को नहीं रोक सकते थे। ऐसा लग रहा था जैसे विद्युत बल बहुत आक्रामक था, जिसने मांस के ताने-बाने को सुधारने के बजाय उसे फाड़ दिया था। इस अत्यधिक क्षति ने लिपिड ऑक्सीकरण (lipid oxidation) जैसे खराब होने से जुड़े रासायनिक परिवर्तनों में भी थोड़ी वृद्धि की, जो दर्शाता है कि इन उच्च तीव्रता पर मांस की स्थिरता से समझौता किया गया था।
शोधकर्ताओं ने आणविक स्तर पर इन परिवर्तनों को समझने के लिए एक विशेष इमेजिंग तकनीक का उपयोग किया जो मांस के भीतर पानी की गति को मापती है। उन्होंने पाया कि सर्वोत्तम उपचारित नमूनों में, पानी मांसपेशी के भीतर एक अधिक घनिष्ठ, स्थिर अवस्था में लॉक था, जबकि अत्यधिक उपचारित नमों में, पानी बहुत स्वतंत्र और गतिशील हो गया, जो बाहर निकलने के लिए तैयार था। इसने पुष्टि की कि गुणवत्ता में सुधार केवल पानी जोड़ने के बारे में नहीं था, बल्कि इस बारे में था कि पानी को कैसे पकड़ा गया। अध्ययन ने खराब होने के संकेतों की भी जांच की और पाया कि मध्यम उपचार स्तर पर, मांस स्थिर रहा, जिसमें प्रोटीन टूटने या विकृतगंधिता (rancidity) को दर्शाने वाले रासायनिक मार्करों में कोई महत्वपूर्ण वृद्धि नहीं हुई।
अंततः, यह कार्य प्रदर्शित करता है कि बिजली एक सटीक उपकरण हो सकती है जो निम्न-गुणवत्ता वाले मांस को बचाने में सक्षम है, लेकिन केवल तभी जब इसे सावधानी से लागू किया जाए। अध्ययन सुझाव देता है कि 2 किलोवोल्ट प्रति सेंटीमीटर का मध्यम स्पंद PSE-जैसे चिकन ब्रेस्ट को बदलने के लिए आदर्श सेटिंग है। इस स्तर पर, उपचार सफलतापूर्वक मांसपेशी की संरचना को पुनर्गठित करता है ताकि पानी को कैद किया जा सके और बनावट को नरम किया जा सके, जिससे दोष के सबसे बुरे पहलुओं को प्रभावी ढंग से उलट दिया जाता है। इससे आगे जाने का जोखिम उसी संरचना को नुकसान पहुँचाना है जिसे शोधकर्ता ठीक करने की कोशिश कर रहे हैं। यह निष्कर्ष पोल्ट्री उद्योग के लिए एक व्यावहारिक मार्ग प्रदान करता है, जो उस मांस का उपयोग करने का तरीका प्रदान करता है जिसे अन्यथा त्याग दिया जाता, जिससे नियंत्रित, गैर-तापीय प्रसंस्करण के माध्यम से एक गुणवत्ता दोष को एक प्रबंधनीय चर (variable) में बदला जा सकता है।
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