مرز منفی ۱۸ درجه: چرا فریزر باکتری‌ها را متوقف می‌کند اما جلوی سوختگی و افت کیفیت غذا را نمی‌گیرد؟

باور عمومی بر این است که گذاشتن غذا در فریزر مثل فشردن دکمه توقف بیولوژیکی است؛ انگار مواد اولیه را در یک خواب زمستانی عمیق فرو می‌بریم. همین باور باعث می‌شود تکه‌ای استیک یا یک قرص نان را در فریزر بیندازیم و انتظار داشته باشیم ماه‌ها بعد، دقیقاً مثل روز اولش بیرون بیاید. اما شواهد نشان می‌دهند که این سکوت مطلق واقعیت ندارد. با اینکه دمای استاندارد منفی ۱۸ درجه سانتی‌گراد (صفر درجه فارنهایت) در متوقف کردن رشد میکروب‌ها بسیار موثر است، اما نمی‌تواند جلوی واکنش‌های شیمیایی و آنزیمی پنهانی را که به مرور زمان کیفیت غذا را پایین می‌آورند، بگیرد.[1][4]

مرکز ایمنی مواد غذایی (Centre for Food Safety) خط پایه ایمنی غذا را این‌گونه تعریف می‌کند: در دمای منفی ۱۸ درجه، رشد باکتری‌ها، مخمرها و کپک‌ها کاملاً متوقف می‌شود. این یعنی غذایی که پیوسته در این دما یا سردتر از آن نگهداری شود، برای همیشه از نظر بهداشتی قابل‌مصرف خواهد بود. عوامل بیماری‌زایی که باعث مسمومیت غذایی می‌شوند، نمی‌توانند در این سرمای عمیق تکثیر شوند. با این حال، ایمنی به معنای حفظ کیفیت نیست. تغییرات فیزیکی و شیمیایی که در دمای منفی ۱۸ درجه رخ می‌دهند، در واقع تعیین‌کننده عمر مفید و کاربردی یک غذای یخ‌زده هستند.[1]

مشهودترین پیامد این فرآیندهای مداوم، همان چیزی است که به آن «سوختگی فریزر» می‌گوییم. پلتفرم ریسرچ‌گیت (ResearchGate) مکانیسم پشت این پدیده را که اساساً فرآیند تصعید است، به دقت شرح می‌دهد. حتی در دمای منفی ۱۸ درجه هم مولکول‌های آب درون غذا می‌توانند مستقیماً از حالت جامد (یخ) به حالت گاز (بخار) تبدیل شوند و فاز مایع را به کل دور بزنند. این از دست رفتن رطوبت، زمانی که غذا در معرض هوای خشک محیط فریزر قرار می‌گیرد، با سرعت بیشتری رخ می‌دهد.[3]

وقتی مولکول‌های آب تصعید می‌شوند و به سمت سطوح سردتر فریزر حرکت می‌کنند (که اغلب به شکل برفک روی دیواره‌ها یا بسته‌بندی می‌نشینند)، غذا رطوبت خود را از دست می‌دهد. این کم‌آبی موضعی خودش را به شکل لکه‌های خشک، چرمی و تغییررنگ‌داده روی سطح غذا نشان می‌دهد؛ همان نشانه‌های کلاسیک سوختگی فریزر. اگرچه خوردن غذایی که دچار سوختگی فریزر شده خطری ندارد، اما بافت آن سفت و طعمش اغلب ناخوشایند می‌شود.[3]

فراتر از از دست رفتن فیزیکی رطوبت، فعالیت‌های آنزیمی همچنان به آرامی ترکیب غذا را تغییر می‌دهند. آنزیم‌ها پروتئین‌هایی هستند که به عنوان کاتالیزور برای واکنش‌های بیوشیمیایی عمل می‌کنند و با وجود اینکه فعالیتشان در دمای منفی ۱۸ درجه به شدت کند می‌شود، اما کاملاً متوقف نمی‌گردد. بخش ترویج دانشگاه ایالتی یوتا (USU Extension) اشاره می‌کند که در سبزیجات، این آنزیم‌ها می‌توانند حتی در حالت یخ‌زده باعث تغییر رنگ، طعم و بافت شوند. به همین دلیل است که بلانچ کردن (جوشاندن کوتاه سبزیجات برای از بین بردن این آنزیم‌ها) یک مرحله حیاتی قبل از فریز کردن آن‌هاست.[4]

سرعت این واکنش‌های مخرب کیفیت، به شدت به ثبات دما بستگی دارد. برنامه نشانه‌های تاریخی ملی شیمی انجمن شیمی آمریکا (ACS) بر اهمیت مطالعات تحمل زمان-دما (TTT) تاکید می‌کند؛ مطالعاتی که نشان می‌دهند نوسانات دمایی، حتی اگر زیر نقطه انجماد باقی بمانند، افت کیفیت را تسریع می‌کنند. وقتی در فریزر باز می‌شود یا در طول چرخه یخ‌زدایی یک فریزر بدون برفک، دما کمی بالا می‌رود. این اتفاق باعث می‌شود کریستال‌های کوچک یخ ذوب شوند و با پایین آمدن دوباره دما، به شکل کریستال‌های بزرگ‌تری دوباره یخ بزنند.[5]

این کریستال‌های بزرگ‌تر یخ، آسیب زیادی به ساختار سلولی غذا وارد می‌کنند. آن‌ها با بزرگ شدنشان، دیواره‌های سلولی را سوراخ می‌کنند. وقتی غذا در نهایت یخ‌زدایی می‌شود، سلول‌های آسیب‌دیده محتویات خود را به بیرون نشت می‌دهند که نتیجه آن از دست رفتن رطوبت و ایجاد بافتی خمیری و لهیده است. به همین دلیل است که گوشت یخ‌زده پس از آب شدن، خونابه بیشتری نسبت به گوشت تازه پس می‌دهد و توت‌های یخ‌زده نرم و شل می‌شوند.[4][5]

نگاهی به تاریخچه استاندارد منفی ۱۸ درجه نشان می‌دهد که این عدد از یک محاسبه دقیق علمی برای حفظ ایده‌آل مواد غذایی به دست نیامده است. نشریه فروزن فود پیک (The Frozen Food Courier) خاطرنشان می‌کند که پذیرش دمای صفر درجه فارنهایت (معادل منفی ۱۷.۸ درجه سانتی‌گراد که به منفی ۱۸ گرد شده) بیشتر به خاطر راحتی و محدودیت‌های تکنولوژی‌های اولیه تبرید بوده است، نه مرزی که قوانین فیزیک آن را دیکته کرده باشند. در حالی که این دما برای حفظ ایمنی موثر است، اما برای حفظ کیفیت یک مصالحه محسوب می‌شود.[2]

برای کاهش این اثرات و به حداکثر رساندن کیفیت غذای یخ‌زده، ایجاد یک سد فیزیکی بین غذا و محیط فریزر بسیار مهم است. بسته‌بندی مناسب باید در برابر بخار نفوذناپذیر باشد تا از تصعید جلوگیری کند و همچنین هواگیری شده باشد تا تماس با اکسیژن به حداقل برسد؛ چرا که اکسیژن می‌تواند باعث تند شدن اکسیداتیو چربی‌ها شود. بسته‌بندی وکیوم (خلاء) موثرترین روش است، زیرا هوایی را که هم باعث از دست رفتن رطوبت و هم اکسیداسیون می‌شود، از بین می‌برد.[3][4]

مدت زمان نگهداری نیز نقش مهمی ایفا می‌کند. در حالی که غذا برای همیشه از نظر ایمنی سالم می‌ماند، کیفیت آن به طور پیوسته کاهش می‌یابد. زمان ایده‌آل نگهداری بسته به نوع غذا، میزان چربی آن و نحوه آماده‌سازی قبل از فریز کردن متفاوت است. برای مثال، گوشت‌های چرب بیشتر در معرض تند شدن هستند و عمر مفید کمتری در فریزر نسبت به گوشت‌های بدون چربی یا سبزیجات به درستی بلانچ‌شده دارند.[1][4]

وقتی فریزر را نه به عنوان یک گاوصندوق ثابت، بلکه به چشم یک محیط شیمیایی پویا (هرچند کند) ببینیم، رویکردمان به نگهداری غذا تغییر می‌کند. با کنترل نوسانات دمایی، به حداقل رساندن تماس با هوا و مدیریت زمان نگهداری، می‌توانیم تاثیر تصعید و تخریب آنزیمی را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهیم و ویژگی‌های حسی و طعم و بوی غذایمان را مدت‌ها پس از یخ زدن حفظ کنیم.[6]