PEF wykorzystywane może być także do przedłużenia trwałości produktów spożywczych poprzez ograniczenie procesów enzymatycznych. Aktywność enzymów (endogennych lub pochodzenia mikrobiologicznego) znacznie skraca czas przechowywania żywności, zwłaszcza owoców i innych produktów roślinnych. Zastosowanie PEF może powodować zmiany w strukturze i konformacji enzymów związanych z żywnością, które z kolei mogą prowadzić do wyłączenia ich aktywności. Mechanizm ten nie jest dokładnie opisany, a wyniki uzyskane przez różne grupy badaczy są niekiedy sprzeczne. Na efekt inaktywacji enzymów przez PEF wpływ mają siły pola elektrycznego, przewodność elektryczna lub pH medium, w którym zanurzony jest materiał czy pochodzenie enzymu. Ta mnogość czynników sprawia, że czułość enzymów na warunki PEF jest różna. W literaturze odnotowano inaktywację enzymów, np. metyloesterazy pektyny (nawet o 97%), oksydazy polifenolowej oraz peroksydazy (BUCKOW I WSPÓŁAUT., 2013; TEREFE I WSPÓŁAUT., 2015). Ponadto podejmowano próby oceny zastosowania PEF do zmniejszenia stężenia pestycydów w produktach spożywczych. Chen i współaut. (2009) potwierdzili wpływ PEF na zmniejszenie zawartości pestycydów w soku jabłkowym. Autorzy wskazują na udział wysokiego napięcia w wywoływaniu drgań i obracaniu się cząsteczek polarnych, ułatwiając w ten sposób degradację pestycydów. Badano także zawartość fungicydów w białych winach i potwierdzono indukcyjne właściwości PEF na kontaminację fungicydami. Ponadto autorzy stwierdzili, że wpływ siły i energii działania PEF na degradację fungicydów ma większe znaczenie niż czas trwania impulsu (DELSART I WSPÓŁAUT., 2015).

Podsumowanie

Ocena efektywności elektroporacji w biologicznych tkankach lub zawiesinach komórek jest dość skomplikowanym zadaniem. Na jej skuteczność wpływa wiele czynników związanych z doborem parametrów PEF (takich jak: liczba impulsów w jednej serii, szerokość impulsu, czas trwania pojedynczego impulsu, długość przerwy pomiędzy impulsami), stężenia wprowadzanej substancji, jej przewodności, stanu i rozmiaru komórek oraz temperatury odczynników i prowadzenia procesu. Dobór parametrów powinien by przeprowadzony indywidualnie dla danego rodzaju produktu spożywczego. Komercyjne wykorzystywanie PEF, jako alternatywy dla tradycyjnych technik stosowanych w obróbce żywności, można już spotkać w przemyśle spożywczym. Konieczna jest jednak dalsza analiza bezpieczeństwa procesu, opłacalności i konkretnych korzyści dla konsumentów.

Literatura

BARBA F.J., PARNIAKOV O., PEREIRA S.A., WIKTOR A., GRIMI N., BOUSSETTA N.,SARAIVA J.A.,RASO J., MARTIN-BELLOSO O.,WITROWA-RAJCHERT D., LEBOVKA N., VOROBIEV E. 2015. Current applications and new opportunities for the use of pulsed electric fields in food science and industry. Food Research International. 77, 773-798.

BILLER E., WIERZBICKA A., 2003. Wybrane procesy w technologii żywności, Wydawnictwo SGGW. Warszawa. 54-58.

BUCKOW R., CHANDRY P.S., NG S.Y., MCAULEY C.M., SWANSONB.G. 2014. Opportunities and challenges in pulsed electric field processing of dairy products. International Dairy Journal. 34(2), 199-212.

BUCKOW R., NG S., TOEPF S. 2013. Pulsed electric field processing of orange juice: A Review on microbial, enzymatic, nutritional, and sensory quality and stability. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 12, 455-467.

CHEN C., SMYE W., POBINSON M., EVANS J. 2006. Membrane electroporation theories: a review. Medical & Biological Engineering & Computing. 44, 5-14.

CHEN F., ZENG L., ZHANG Y., LIAO X., GE Y., HU X., JIANG L. 2009. Degradation behavior of methamidophos and chlorpyrifos in apple juice treated with pulsed electric fields. Food Chemistry. 112, 956-961.

DELSART C., FRANC C., GRIMI N., DEREVEL G., VOROBIEV E., MIETTON PEUCHOT M. 2015. Effects of pulsed electric fields on four residual fungicides in white wines. 1st World Congress on Electroporation and Pulsed Electric Fields in Biology. Medicine and Food & Environmental Technologies. 53, 124-127.

FARIDNIA F., BREMER P., BURRITT D.J., OEY I. 2016. Effects of pulsed electric fields on selected quality attributes of beef outside flat (Biceps femoris). IFMBE Proceedings. 53, 51-54.

FIEDUREK J. 2007. Doskonalenie biotechnologicznych cech organizmów. [W:] Podstawy biotechnologii przemysłowej. BEDNARSKI W., FIEDUREK J. (red.). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warszawa. 69-71.

FIEDUREK J., SKOWRONEK M., JAMROZ J. 2000. Zmiany strukturalne i fizjologiczne w układach biologicznych indukowane pulsacyjnym polem elektrycznym. Postępy Nauk Rolniczych. 6, 41-55.

JAMROZ J., PANKIEWICZ U. 2004. Wpływ pulsacyjnego pola elektrycznego na akumulację selenu w drożdżach Rodothorula rubra. Annales UMSC Sec. E. 59, 2053-2059.

KNORR D., ANGERSBACH A., ESHTIAGHI M.N., HEINZ V., LEE D-U., 2001. Processing concepts based on high intensity electric field pulses, Trends in Food Science and Technology. 12, 129-135.

KOTULSKA M. 2007a. Electrochemotherapy in cancer treatment. Advances in Clinical and Experimental Medicine. 16, 601-607.

KOTULSKA M. 2007b. Natural fluctuations of an electropore show fractional lévy stable motion. Biophysical Journal. 92(7), 2412-2421.

LARQUIN P. 1997. Gene transfer by electroporation. Molecular Biotechnology. 7, 5-35.

LEBOVKA N.I., SHYNKARYK N.V., VOROBIEV E. 2007. Pulsed electric field enhanced drying of potato tissue. Journal of Food Engineering. 78(2), 606-613.

LOGINOVA K.V., LEBOVKA N.I., VOROBIEV E. 2011. Pulsed electricfield assisted aqueous extraction of colorants from red beet. Journal of Food Engineering. 106(2), 127-133.

MARCO-MOLÉS R., ROJAS-GRAÜ M.A., HERNANDO I., PÉREZ-MUNUERA I., SOLIVA-FORTUNY R., MARTÍN-BELLOSO O. 2011. Physical and structural changes in liquid whole egg treated with high-intensity pulsed electric fields. Journal of Food Science. 76,C257-C264.

MOSQUEDA-MELGAR J., RAYBAUDI-MASSILIA R.M., MARTÍN-BELLOSO O. 2008. Non-thermal pasteurization of fruit juices by combining high-intensity pulsed electric fields with natural antimicrobials. Innovate Food Science & Emerging Technologies. 9(3), 238-240.

MHEMDI H., BAL S O., VOROBIEV E. 2016. Combined pressing-diffusion technology for sugar beetspretreated by pulsed electric field. Journal of Food Engineering. 168(1), 166-172.

NAUMOWICZ M., FIGASZEWSKI Z. 2011. Chronopotentiometric technique as a method for electrical characterization of bilayer lipid membranes. Journal of Membrane Biology. 240, 47-53.

PRASANNA G., PANDA T., RAO P. 1997. Transformation of intact cells of Saccharomyces cerevisiae by square wave pulses using castellated microelectrodes. Bioprocess Engineering. 16,265-268.

PUÉRTOLAS E., KOUBAA M., BARBA BARBA F.J. 2016. An overview of the impact of electrotechnologies for the recovery of oil and high-value compounds from vegetable oil industry: Energy and economic cost implications. Food Research International. 80, 19-26.

SHARMA P., BREMER P., OEY I., EVERETT D.W. 2014. Bacterial inactivation in whole milk using pulsed electric field processing. International Dairy Journal. 35 (1), 49-56.

SKOŁUCKA N., SACZKO J., KOTULSKA M., KULBACKA J., CHOROMAŃSKA A. 2010. Elektroporacja i jej zastosowanie. Polski Merkuriusz Lekarski XXVIII. 168, 501-504.

SUGA M., HATAKEYAMA T. 2003. High-efficiency electroporation by freezing intact yeast cells with addition of calcium. Current Genetics. 43, 206-211.

TEREFE N., BUCKOW R., VERSTEEG C. 2015. Quality-Related Enzymes in Plant-Based Products: Effects of Novel Food Processing Technologies Part 2: Pulsed Electric Field Processing  Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 55 (1), 1-15.

TOEPFL S., HEINZ V., KNORR D. 2007. High intensity pulsed electric fields applied for food preservation. Chemical Engineering and Processing. 46, 537-546.

WALKLING-RIBEIRO M., NOCI F., CRONIN D.A., LYNG J.G., MORGAN D.J. 2010. Shelf life and sensory attributes of a fruit smoothie-type beverage processed with moderate heat and pulsed electric fields. LWT - Food Science and Technology. 43(7), 1067-1073.

WIKTOR A., ŚLEDZ M., NOWACKA M., RYBAK K., CHUDOBA T., LOJKOWSKI W., WITROWA-RAJCHERT D. 2015. The impact of pulsed electric field treatment on selected bioactive compound content and color of plant tissue. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 30, 69-78.

WOUTERS P.C., ALVAREZ I., RASO J. 2001. Critical factors determining inactivation kinetics by pulsed electric field food processing. Trends in Food Science & Technology. 12, 112-121.

YANG N., HUANG K., LYUCH., WANG J. Pulsed electric field technology in the manufacturing processes of wine, beer, and rice wine. A review. Food Control. 61, 28-38.

ZHU Z., BALS O., GRIMI N., DING L., VOROBIEV E. 2015. Better damage ofchicory tissue by combined electroporation and ohmic heating for solute extraction. Food and Bioproducts Processing. 94(1), 248-254.

Autor:

Paulina Kęska Joanna Stadnik

Katedra Technologii Mięsa i Zarządzania Jakością,

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie,

ul. Skromna 8, 20-704 Lublin,

e-mail: keska.paulina@wp.pl

Urszula Pankiewicz

Katera Analizy i Oceny Jakości Żywności,

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie,

ul. Skromna 8, 20-704 Lublin