علت قهوه‌ای شدن مواد غذایی، وقوع واکنش‌های شیمیایی اکسید و احیا در آن می‌باشد. این واکنش‌ها علاوه بر تغییر رنگ باعث تغییر باقی خصوصیات ترکیب غذایی نیز می‌شود که این خصوصیات مانند تغییر بو، مزه و ... می‌باشد.

وقوع واکنش هاي قهوه اي شدن در مواد غذايي مختلف از جمله گوشت، ماهي، ميوه و سبزي در زمان هاي پخت، فرآوري و نگهداري باعث کاهش ويژگي هاي حسي محصول، در نتيجه بروز تغييراتي در رنگ، عطر، طعم و خواص تغذيه اي آنها مي گردد. اين تغييرات معمولاً موجب محدود شدن زمان ماندگاري محصولات غذايي مي شود.

انواع واکنش های قهوه ای شدن

واکنش هاي قهوه اي شدن در مواد غذايي از نظر شيميايي به دو گروه تقسيم بندي مي شوند: 1 ـ واکنش هاي قهوه اي شدن آنزيمي 2 ـ واکنش هاي قهوه اي شدن غير آنزيمي.

واکنش قهوه اي شدن آنزيمي

گروه اول يا واکنش هاي قهوه اي شدن آنزيمي، در محصولاتي چون زردآلو، سيب، هلو، گلابي، موز، انگور و سبزيجاتي مانند سيب زميني، قارچ، کاهو و فرآورده هاي دريايي مانند ميگو اتفاق می‌افتد. ايجاد برش و پوست کندن و يا آسيب ديدگي و له شدگي اين محصولات باعث آزاد شدن آنزيم پلي فنولاز موجود در بافت آنها مي شود، اين آنزيم در حضور اکسيژن ها باعث اکسيده شدن ترکيبات مونوفنولي مواد غذايي نامبرده و ايجاد ترکيبات جديدي به نام کينون ها مي شود. کينون ها در نهايت باعث توليد پيگمان هاي رنگي قرمز و قهوه اي و رنگي شدن مواد غذايي مي گردند.

راه هاي جلوگيري از بروز قهوه اي شدن آنزيمی

يکي از راه هاي جلوگيري از بروز قهوه اي شدن آنزيمي در ميوه جات و سبزيجات جلوگيري از تماس اکسيژن با بافت آسيب ديده مي باشد. به طور مثال قرار دادن سيب زميني پوست کنده در داخل آب، همچنين قرار دادن ميوه و سبزي در يخچال هم از بروز اين واکنش جلوگيري مي کند. در صنعت هم از روش هاي مختلفي براي جلوگيري از اين واکنش استفاده مي شود. مانند غير فعال کردن آنزيم يا جلوگيري از تماس اکسيژن با محصول. البته وقوع اين واکنش در تهيه محصولاتي چون چاي، قهوه و کاکائو مفيد و مطلوب مي باشد، زيرا رنگ، عطر و طعم مطلوب براي فرآورده ايجاد مي نمايد.

واکنش قهوه اي شدن غير آنزيمي

نوع ديگر واکنش هاي قهوه اي شدن، واکنش قهوه اي شدن غير آنزيمي مي باشد که به چندين روش ممکن است رخ دهد:

الف) کارامليزاسيون يا پيروليز قندهاي موجود در مواد غذايي در اثر حرارت زیاد، که باعث بروز رنگ قهوه اي در ماده غذايي مي شود و ترکيب رنگي حاصله همان کارامل شناخته شده مي باشد که در صنايع غذايي به عنوان رنگ دهنده کاربرد دارد.

ب) نوع دوم واکنش قهوه اي شدن غير آنزيمي ناشي از تجزيه گرمايي اسيد اسکوربيک موجود در ماده غذايي مي باشد که مي تواند در حضور هوا و يا شرايط بي هوازي رخ بدهد. وقوع اين واکنش باعث تخريب کامل اين ويتامين ضروري می‌شود.

ج) نوع سوم و مهمترين نوع واکنش قهوه اي شدن غير آنزيمي واکنش ميلارد (نام کاشف فرانسوي واکنش ) مي باشد. اين واکنش در طيف وسيعي از مواد غذايي مثل انواع نان و بيسکويت، کيک ها، مغزها و گوشت ها رخ مي دهد و فرآورده هاي ناشي از آن وارد رژيم غذايي روزانه افراد جامعه مي شود.

از زمان کشف واکنش قهوه اي شدن در سال 1912 توسط ميلارد، دانشمندان علوم غذايي بر روي مکانيسم هاي قهوه اي شدن، اثرات آن بر خواص ارگانولپتيکي، ظاهري، شيميايي و صنعتي غذاها پژوهش‌های بسياري را انجام داده اند، ولي اثرات آنها در تغذيه و سلامت انسان کمتر مورد توجه بوده است.

قهوه اي شدن غير آنزيمي يا واکنش ميلارد در علم غذا بسيار مهم مي باشد و نتيجه آن مي تواند مطلوب يا نامطلوب باشد. واکنش میلارد بيشتر در بین پروتئين ها و قندهاي احياکننده موجود در غذا انجام مي گيرد و در نهايت به ايجاد ترکيبات رنگي و برخي مواد طعم زا در ماده غذايي منتهي مي گردد. واکنش میلارد در برخي مواد که رنگ و طعم ناشي از آن مهمتر مي باشد، مانند تشکيل پوسته نان مفيد، ولي در قهوه اي شدن شير استرليزه شده و تبخير شده نامطلوب مي باشد. تغييرات تغذيه اي ناشي از واکنش میلارد شامل تغيير در متابولسيم پروتئين ها، اختلال در متابوليسم مواد معدني، بروز مسموميت، توليد مواد موتاژن و کارسينوژن و تخريب اسيد اسکوربيک مي باشد.

تأثير واکنش ميلارد در کاهش ارزش تغذيه اي پروتئين ها :

واکنش ميلارد به چند طريق باعث کاهش ارزش تغذيه اي و کفايت پروتئيني مواد غذايي مي گردد. اول اينکه اين واکنش بين اسيد آمينه آزاد پروتئين ها و يک قند احيا کننده مانند گلوکز موجود در مواد غذايي رخ مي دهد، بنابراين اسيد آمينه درگير در اين واکنش، ارزش تغذيه اي خود را از دست مي دهد. براي مثال ايجاد رنگ قهوه اي در پوسته نان نشان دهنده ي وقوع اين واکنش بين پروتئين گندم (گلوتن) با کربوهيدرات هايي مانند گلوکز مي باشد. در اين ميان اسيد آمينه ليزين به دليل دارا بودن گروه آمين آزاد به سهولت در اين واکنش وارد می‌شود و نابود مي گردد.

به طوري که ميزان نابودي اين اسيد آمينه طي پخت نان 25 درصد، در بيسکويت 61 درصد و درشير خشک حدود 40 درصد مي باشد. از آنجايي که ليزين يک اسيد آمينه ضروري می‌باشد و بعضي از مواد غذايي به طورطبيعي دچار کمبود آن هستند، نابود شدن آن طي نگهداري يا فرايند کردن مواد غذايي به ويژه در طبقات اجتماعي آسيب پذير مسئله ساز مي باشد.

تأثير بر هضم پروتئين ها :

در اثر ايجاد اتصال بين اسيد آمينه پروتئين و عامل احياء کننده کربوهيدرات، قابليت هضم پروتئين ها کاهش يافته و بدين صورت ارزش پروتئيني مواد غذايي کم مي گردد. ترکيبات جديد حاصله قابل شناسايي براي آنزيم هاي هضمي نمي باشند.

تأثير بر آنزيم هاي پپتيداز:

برخي از ترکيبات به دست آمده از واکنش ميلارد از فعاليت آنزيم هاي پروتئوليتيک مانند آنزيم هاي پپسين، تريپسين و کربوکسي پپتيداز جلوگيري مي کنند. بنابراين واکنش میلارد نه تنها مستقيماً با درگير کردن برخي از پروتئين ها ارزش غذايي را کاهش مي دهد، بلکه از هضم ساير پروتئين هاي موجود در غذا هم که وارد اين واکنش نشده اند، جلوگيري مي کند.

تخريب اسيد اسکوربيک :

در غذاهايي که مستعد واکنش ميلارد مي باشند، معمولاً تخريب اسيد اسکوربيک به طور کامل انجام مي شود.

اختلال در متابوليسم مواد معدني :

پيگمان هاي قهوه اي پليمريکي که طي واکنش ميلارد توليد مي شوند  ملانوئيدن ها)، به شیوه عوامل باند شونده با کاتيون هاي فلزي عمل مي کنند که از اين طريق بر فراهم زيستي مواد معدني اثر مي گذارند. نشان داده شده است که رژيم هاي حاوي فرآورده هاي ميلارد باعث اختلال در جذب کلسيم و افزايش دفع ادراري آن شده اند، بنابراين مصرف مواد غذايي که دستخوش واکنش ميلارد شده اند، جذب مواد معدني موجود در رژيم غذايي را کاهش مي دهد.

مسموميت زايي فراورده هاي ميلارد :

متابوليت هاي حاصل از واکنش ميلارد براي بدن سمي مي باشند و عوارض متعددي را ممکن است سبب شوند، براي مثال کاهش وزن، نکروز کبدي، هپاتومگالي (بزرگ شدن کبد) و نفرومگالي (بزرگ شدن کليه) در موش هاي تغذيه شده با غذاهاي حاوي فرآورده هاي ميلارد گزارش شده است. تحقيقات در مورد اثر مسموميت زاي آنها در مورد انسان در حال انجام است.

موتاژن زايي و سرطان زايي فرآورده هاي ميلارد :

فراورده هاي ناشي از واکنش ميلارد در سيستم هاي آزمايشگاهي باعث بروز سرطان و جهش هاي ژنتيکي شده است که موتاژن زايي فراورده هاي ميلارد مربوط به قسمت آلکيل ايميديازول اين فرآاورده ها و آمين هاي آروماتيک (که از طريق حرارت دادن آمينواسيدها توليد مي شوند ) مي باشد.

تأثير متقابل واکنش ميلارد و اکسيداسيون چربي ها :

واکنش ميلارد و پراکسيداسيون چربي ها دو واکنش مهم شيميايي مي باشند و معمولاً با هم تداخل دارند. ليپيدها به دليل توانايي اکسيد شدن در واکنش ميلارد مؤثر هستند، همچنين فرآورده هاي ميلارد بر اکسيداسيون چربي اثر دارند. اين فرآورده ها در برخي حالات باعث تسريع اکسيداسيون و در مواقعي باعث کاهش سرعت آن مي شوند.

اثرات مفيد واکنش ميلارد :

در کنار تأثيرات مضر واکنش ميلارد خواص مفيدي هم براي آن ذکر شده است که اکثراً کاربرد صنعتي دارند، براي مثال برخي از فرآورده هاي واکنش ميلارد خاصيت آنتي اکسيداني بسيار قوي دارند و مانع اکسيداسيون LDL در بدن مي شوند و عامل مؤثري در جلوگيري از آترواسکلروز و ساير بيماري هاي ناشي از استرس اکسيداتيو مي باشند. همچنين برخي از ترکيبات به دست آمده از واکنش میلارد باعث بهبود و تخفيف عوارض ناشي از هيلکوباکترپيلوري در مدل هاي تجربي شده است و مي توان آنها را جايگزين درمان دارويي فعلي نمود.

نتيجه گيري:

همان طوري که مي دانيم، هدف از تغذيه فقط مصرف يک فرآورده غذايي نيست، بلکه اين فرآورده از لحاظ کيفي نيز بايد داراي ويژگي هاي خاصي باشد و در کنار رنگ، طعم و خواص ظاهري مطلوب، داراي خواص تغذيه اي مناسبي هم باشد، چه بسا فرآورده هايي که از لحاظ ظاهري تمامي ويژگي هاي محصول مورد نظر را دارا هستند، ولي فاقد ارزش تغذيه اي قابل توجهي مي باشند و حتي گاهي هم مضر هستند. يکي از واکنش هايي که در سطح وسيعي در حين فرآوري مواد غذايي رخ مي دهد، واکنش ميلارد است.

عوامل مختلفی در بروز واکنش میلارد نقش دارند، از جمله روش پخت مواد غذايي و درجه حرارت مورد استفاده، به طوري که کباب کردن در دماي 225 درجه سانتيگراد و سرخ کردن در دماي 177 درجه سانتيگراد، باعث افزايش سرعت وقوع واکنش مي شوند و بعد از آنها ، روش هاي برشته کردن و آب پز کردن قرار مي گيرند. بنابراين آب پز کردن مواد غذايي روشي ايمن براي تهيه مواد غذايي مي باشد. در بين عوامل مؤثر در سرعت واکنش ميلارد، درجه حرارت پخت و روش پخت مؤثرتر از زمان پخت مي باشند. افزايش درجه حرارت به شکل مشخصي باعث تسريع واکنش ميلارد مي گردد.

خشک بودن ماده ي غذايي و کم بودن رطوبت هم از ديگر عوامل تسريع کننده واکنش میلارد است و اين امر دليل ديگري بر ترجيح روش آب پز کردن نسبت به ساير روش ها مي باشد، همچنين واکنش میلارد در PH خنثي تسريع مي شود و با کاهش PH به سمت اسيدي از سرعت واکنش کاسته مي شود. بنابراين مي بايست در تغذيه روزمره سعي شود در کنار انتخاب ماده اوليه مناسب از روشي ايمن برای فرآوري مواد غذايي استفاده گردد تا از تشکيل ترکيبات مضر جلوگيري شده و ارزش تغذيه اي ماده غذايي هم بالا برود.

شامپوها فرمول های تمیز کننده ای هستند که برای طیف گسترده ای از کاربردها از جمله بهداشت فردی، حیوانات خانگی و فرش مورد استفاده قرار می گیرند. بیشتر شامپوها تقریباً به شیوه مشابهی ساخته می شوند. آنها در درجه اول از مواد شیمیایی ای به نام سورفکتانت تشکیل شده اند. سورفکتانت دارای این توانایی خاص است که مواد روغنی روی سطوح را احاطه می کند و اجازه می دهد این مواد با آب شسته شوند. اغلب شامپوها چنان که گفته شد برای بهداشت فردی، به خصوص برای شستن مو مورد استفاده قرار می گیرند.

 تاریخچه ساخت شامپو

قبل از درست شدن شامپو، افراد معمولاً صابون را برای بهداشت فردی مورد استفاده قرار می دادند. اما صابون معایب مشخصی از جمله تحریک کننده بودن برای چشم ها و همچنین ناسازگار بودن با آب سخت را دارد که حالت گرفته ای روی موها ایجاد می کند. در اوایل دهه 1930، اولین شامپو با مواد شوینده مصنوعی ساخته شد اما هنوز هم چند ایراد داشت. در دهه 1960 فناوری جدید مواد قوی شوینده ای را در اختیارما قرار داد که ما امروزه مورد استفاده قرار می دهیم.

در طول سال ها، فرمولاسیون شامپوها پیشرفت زیادی کرده است. مواد شوینده جدید برای پوست و چشم ها کمتر تحریک کننده اند و کیفیت محیط و بهداشت را بهبود داده اند. همچنین فناوری مواد پیشرفت کرده است و امکان ترکیب هزاران ماده مفید را در شامپوها به وجود آورده است. همه اینها احساس حالت بهتر و پاک شدگی بیشتر را به ما می دهد.

مواد خام مورد استفاده در شامپوها چیست؟

شامپوهای جدید در ابتدا به وسیله شیمیدانانی که در زمینه لوازم آرایشی و بهداشتی کار می کردند و در آزمایشگاه درست شدند. این دانشمندان اولین گام ها برای تعیین این که فرمول شامپو باید چه ویژگی هایی داشته باشد را برداشتند. آنها باید درباره ویژگی های مرتبط با زیبایی و ظرافت شامپو مانند سفتی، رنگ و این که بویش باید شبیه چه باشد تصمیم گیری می کردند.

همچنین ویژگی های عملکردی، مانند میزان پاک کنندگی شامپو، حباب های حاصل از آن و میزان تحریک کنندگی اش را نیز در نظر می گرفتند. تست هایی که بر روی مصرف کنندگان انجام می گیرند اغلب به تعیین این که شامپو چه ویژگی هایی باید داشته باشد کمک می کنند. هنگامی که ویژگی هایی که شامپو باید داشته باشد شناسایی شدند، فرمولی در آزمایشگاه درست شد. دسته اولیه شامپوها با استفاده از مواد مختلف در لیوان های آزمایشگاهی کوچکی ساخته شدند. اینک تقریباً تمام موادی که می توانند در ساخت شامپوها مورد استفاده قرار گیرند طبقه بندی شده اند.

مهم ترین مواد تشکیل دهنده فرمولاسیون شامپو، آب، مواد تمیز کننده، تقویت کننده کف، سفت کننده ها، مواد نرم کننده، مواد نگهدارنده، بهبود دهنده ها و مواد افزودنی خاص هستند.

- آب، اولین ماده موجود در شامپو 

ماده اولیه همه شامپوها آب است، به طور معمول حدود 70-80٪ از کل فرمول را آب تشکیل می دهد. آب مقطر که به طور خاص برای برداشتن ذرات مختلف و یون ها به کار می رود، در شامپو نیز مورد استفاده قرار می گیرد. منبع این آب می تواند چاه های زیرزمینی، دریاچه ها و یا رودخانه ها باشد.

- مواد تمیز کننده

دومین ماده فراوان در شامپو مواد اولیه تمیز کننده است. مواد تمیز کننده شامپوها به نام سورفاکتانت هم شناخته می شوند. سورفکتانت ماده پاک کننده فعال در شامپوها است به این معنی که می تواند با سطح واکنش نشان دهد. ماهیت شیمیایی یک سورفاکتانت اجازه می دهد تا ماده روغنی را محاصره کند و گیر بیندازد. بخشی از مولکول سورفاکتانت با روغن سازگار (قابل حل) است در حالی که بخش دیگر قابل حل در آب است.

به طور معمول حدود 70-80٪ از کل فرمول شامپو را آب تشکیل می دهد

هنگامی که یک شامپو برای مو یا پارچه مورد استفاده قرار می گیرد، بخش محلول روغن در رده مواد چرب قرار می گیرد در حالی که بخش محلول در آب همراستای آب است. هنگامی که تعدادی از مولکول های سورفاکتانت طبق آن چه که گفته شد به خط می شوند، ساختاری که به عنوان میسل شناخته می شود را تشکیل می دهند. روغنی که میسل دارد در وسط گیر می افتد و می تواند با آب شسته شود، در نتیجه شامپو قدرت پاک کنندگی پیدا می کند.

سورفاکتانت ها از ترکیباتی به نام اسیدهای چرب به دست می آیند. اسیدهای چرب به طور طبیعی در منابع مختلف گیاهی و حیوانی یافت می شوند. موادی که اغلب برای ساخت سورفاکتانت مورد استفاده در شامپوها به کار می روند از روغن نارگیل، روغن هسته خرما و روغن سویا استخراج می شوند. برخی از مواد اولیه تمیز کننده ای که در شامپو مورد استفاده قرار می گیرند دارای فرمول آمونیوم لوریل سولفات، سدیم لوریل سولفات، و سدیم لوریل اتر سولفات هستند.

- تقویت کننده کف در شامپو

علاوه بر سورفاکتانت تمیز کننده، انواع دیگری از سورفکتانت ها به شامپوها اضافه می شوند تا ویژگی های مربوط به کف این فرمول را بهبود دهند. این مواد که آلکانول آمیدها نامیده می شوند، به افزایش میزان کف و اندازه حباب ها کمک می کنند. مانند مواد اولیه تمیز کننده، آنها نیز از اسیدهای چرب به دست آمده اند و هر دو ویژگی محلول در آب و محلول در روغن را دارند. نمونه این مواد عبارتند از لورامید DEA و یا کوکامید  .DEA

- سفت کننده ها

آلکانول آمید ها که کف شامپوها را می سازند نیز تا حدی فرمولاسیون را سفت تر می کنند. با این حال از مواد دیگری نیز استفاده می شوند تا ویسکوزیته افزایش یابد. به عنوان مثال، متیل سلولز که از سلولز مشتق شده در شامپوها مورد استفاده قرار می گیرد تا آنها را سفت تر کند. کلرید سدیم (نمک) نیز می تواند برای افزایش سفتی شامپوها مورد استفاده قرار گیرد.

- مواد نرم کننده 

برخی از مواد هم به شامپو اضافه می شوند تا اثرات گاهی اوقات زبر و خشن کننده سورفاکتانت را بر روی مو و پارچه خنثی کنند. عوامل نرم کننده معمولی شامل پلیمرها، سیلیکون ها و عوامل چهار جزیی هستند. هر یک از این ترکیبات روی سطح مو ته نشین می شوند و احساس ما و میزان نرمی را بهبود می بخشند در حالی که بار ساکن را نیز کاهش می دهند.

شامپوهایی که ویژگی نرم کنندگی را به طور خاص و به عنوان مزیت در خود دارند شامپوهای 2 در 1 نامیده می شوند زیرا که مو را همزمان هم تمیز و هم نرم می کنند. نمونه هایی از مواد نرم کننده شامل این موارد است: گوار کلرید هيدروكسی پروپيل تريمونيوم که یک پلیمر است، دایمتیکون که یک سیلیکون است و كواترنيوم  80 که یک عامل چهار جزیی است.

 - بهبود دهنده ها

مواد دیگری به فرمول شامپو اضافه می شود تا ویژگی های خاصی را بهبود دهند. مات کننده ها اضافه می شوند تا فرمول را مات کنند و به آن رنگ و درخشش مرواریدوار بدهند. موادی که به عنوان عوامل کمپلکس دهنده شناخته می شوند به فرمول شامپو اضافه می شوند تا اثرات سست کنندگی ناشی از آب سخت را جبران کنند. اسیدها یا بازهایی مانند اسید سیتریک و یا هیدروکسید سدیم نیز اضافه می شوند تا pH شامپو را تنظیم کنند به طوری که مواد پاک کننده امکان تمیز کنندگی مطلوب را فراهم کنند.

- مواد نگهدارنده

از آنجایی که شامپوها از آب و ترکیبات آلی ساخته شده اند، آلوده شدن آنها به باکتری ها و سایر میکروب ها امکان پذیر است. بنابراین مواد نگهدارنده اضافه می شوند تا از رشد آنها جلوگیری شود. دو تا از رایج ترین مواد نگهدارنده ای که در شامپوها مورد استفاده قرار می گیرند هیدانتوئین DMDM و متیل پارابن هستند.

- مواد افزودنی ویژه 

یکی از عوامل اصلی مؤثر بر خرید شامپو رنگ و بوی آن است. برای بهبود این ویژگی ها، تولید کنندگان روغن های معطر و مورد تأیید دولت را اضافه می کنند. دیگر مواد افزودنی ویژه نیز می توانند اثر مشابهی داشته باشند. مواد طبیعی مانند عصاره های گیاهی، روغن های طبیعی، پروتئین ها و ویتامین ها همگی از ویژگی های خاصی بهره مندند و به فروش شامپوها کمک می کنند. مواد افزودنی مانند پریتیون روی هم برای مشکل شوره سر به کار می روند. افزودنی های دیگر رنگ هایی هستند که می توانند مو را رنگ کنند.