خواص کاربردی امولسیفایر ها در تولید و فراوری مواد غذایی

در این مقاله قصد داریم به طور کاملا تخصصی به بررسی خواص کاربردی امولسیفایر ها در تولید و فراوری مواد غذایی بپردازیم. پس اگر متخصص صنایع غذایی هستید این مقاله را تا انتها مطالعه کنید.

مواد غذایی سیستم‌های کلوئیدی بسیار پیچیده‌ای هستند. تولید صنعتی مدرن مواد غذایی به لیپیدهای فعال سطحی مانند امولسیفایرها به عنوان مواد کمکی برای فراوری و ایجادکننده یک کیفیت یکنواخت، بافت بهبود یافته و ماندگاری طولانی نیاز دارد.

امولسیفایر به عنوان ماده ای تعریف می شود که کشش سطحی بین روغن-آب یا هوا-آب را کاهش می دهد، بنابراین امولسیون سازی را افزایش می دهد و پایداری امولسیون را افزایش می دهد. بسیاری از لیپیدها و پروتئین های قطبی بومی با این تعریف مطابقت دارند. از طرف دیگر، امولسیفایرهای غذایی تأثیر قابل توجهی بر فرآیند امولسیون سازی نمی گذارند، اما عملکردهای دیگری دارند که به خواص سطحی مربوط می شود و بر پایداری امولسیون یا بی ثباتی امولسیون های هم زدنی تأثیر می گذارد. علاوه بر این، امولسیفایرهای غذایی دارای عملکردهای دیگری در مواد غذایی هستند، مانند اصلاح کریستالیزاسیون چربی، فعل و انفعالات با اجزای کربوهیدرات، یا به عنوان مواد تشکیل دهنده فیلم، کنترل انتقال اکسیژن یا رطوبت، و چنین کاربردهایی به تعریف کلاسیک امولسیفایر مربوط نمی شود.

در زیر به خواص کاربردی امولسیفایرها در مواد غذایی می پردازیم؛

امولسیون سازی و پایداری امولسیون

ساخت امولسیون های غذایی o/w اغلب شامل فرآیند همگن سازی تحت شرایط جریان آشفته است. سهم نسبی در اختلال قطره قطره توسط انرژی ورودی (به عنوان مثال، فشار هموژنیزاسیون) و اثر امولسیفایرها بر کاهش کشش سطحی بین روغن و آب تقریبا ۱۰۰ به ۱ است. بنابراین فرآیند امولسیون سازی و توزیع ذرات نهایی امولسیون عمدتاً با انرژی ورودی، کنترل می شود، و تأثیر امولسیفایرها ناچیز است. در مورد امولسیون‌های w/o (مانند مارگارین، اسپرد) که تحت روش‌های امولسیون‌سازی پروانه‌ای کم‌انرژی ساخته می‌شوند، افزودن امولسیون‌کننده‌ها تأثیر قابل‌توجهی در کاهش اندازه قطرات آب دارد.

فعل و انفعالات امولسیفایر-پروتئین در امولسیون‌ها

بسیاری از امولسیون های غذایی حاوی پروتئین های شیر یا پروتئین هایی از منشا گیاهی یا حیوانی هستند. عملکرد اصلی امولسیفایرها در این گونه امولسیون ها یا افزایش پایداری در برابر لخته شدن یا خامه ای شدن / ترسیب در طول نگهداری طولانی مدت (مانند شیر نوترکیب، سفید کننده های قهوه، سس سالاد و غیره) یا ایجاد بی ثباتی و افزایش قابلیت هم زدن امولسیون ها به منظور هوادهی (به عنوان مثال مخلوط بستنی، خامه، تاپینگ و غیره) می باشد.

فعل و انفعالات سطحی بین امولسیفایرها و پروتئین ها در امولسیون ها نقش حیاتی برای خواص فیزیکی امولسیون ها ایفا می کند. یک جذب مشارکتی امولسیفایر-پروتئین در سطح گلبول های چربی ممکن است استحکام و انسجام لایه سطحی را بهبود بخشد و پایداری امولسیون را افزایش دهد. این در امولسیفایرهای آنیونی (DATEM، SSL) یافت می شود که پروتئین ها را از طریق تشکیل یک کمپلکس به سطح قطرات چربی یا روغن متصل می کنند. بنابراین امولسیفایرهای آنیونی در امولسیون هایی که پایداری طولانی مدت مهم در آن ها اهمیت دارد بسیار موثر هستند.

در مقابل، امولسیفایرهای غیریونی (پلی سوربات ها، مونوگلیسریدها، LACTEM یا PGMS) با پروتئین ها برای جذب سطحی رقابت می کنند و ممکن است پروتئین ها را کم و بیش از سطح مشترک جابجا کنند. جابجایی پروتئین از سطوح گلبول چربی بخشی از بی ثبات کردن امولسیون های هم زدنی است. از دیگر وظایف مهم امولسیفایرها در فرآیند بی ثبات کردن، افزایش تبلور فاز چربی و کاهش انسجام و خواص ویسکوالاستیک لایه سطحی، حساس تر کردن گلبول های چربی به برش، افزایش لخته سازی و ادغام جزئی است. تشکیل دانه های گلبول چربی در حین زدن باعث افزایش تشکیل کف و تثبیت ساختار کف امولسیون های هوادهی می شود.

فعل و انفعال با اجزای نشاسته

امولسیفایرهای غذایی در بسیاری از مواد غذایی بر پایه نشاسته مانند محصولات نانوایی، سیب زمینی فرآوری شده، غلات صبحانه، ماکارونی ها و غیره استفاده می شود. عملکرد اولیه امولسیفایرهایی مانند مونوگلیسریدها، SSLs CSLs و سایرین تشکیل یک کمپلکس نامحلول در آب با مولفه آمیلوز نشاسته است. آمیلوز در اکثر نشاسته ها به میزان ۱۷ تا ۲۵ درصد وجود دارد و منبع مسائل بافتی (چسبندگی، سفتی) در مواد غذایی حاوی نشاسته است. با تشکیل کمپلکس لیپید-آمیلوز، بافت بازسازی شده محصولات سیب زمینی و محصولات پاستا بهبود می یابد. مونوگلیسریدهای موجود در نان گندم برای کاهش سفتی خرده نان و به تاخیر انداختن روند بیاتی استفاده می شود. مونوگلیسریدهای اشباع موثرترین عوامل کمپلکس آمیلوز هستند و در نان به شکل هیدرات های B-کریستالین یا پودرهای ریز قابل پخش، استفاده می شوند. استاروئیل لاکتیلات (SSLs، CSLs) نیز به عنوان عوامل نشاسته-کمپلکس در بسیاری از محصولات، عمدتاً نان استفاده می شود.

تشکیل کمپلکس آمیلوز در نان گندم ممکن است بر رتروگراسیون آمیلوپکتین، مولفه اصلی نشاسته نیز تأثیر بگذارد. در سطوح کم استفاده از مونوگلیسرید (به عنوان مثال ۰٫۳-۰٫۵٪ بر اساس وزن آرد)، مونو گلیسرید عمدتاً با بخش آمیلوز فعل و انفعال می دهد. در غلظت‌های بالاتر مونوگلیسرید (۱ تا ۲%)، به نظر می‌رسد که آنها مستقیماً با بخش آمیلوپکتین تعامل دارند و سرعت رتروگرید را کاهش می‌دهند، که تا حدی مسئول فرآیند سفت شدن نان در طول ذخیره‌سازی است.

اثرات تقویت کننده خمیر

امولسیفایرهای هیدروفیل مانند DATEMs، SMGs، SSLs، CSLs، و پلی سوربات ها در خمیرهای مخمری برای افزایش پایداری تخمیر در برابر شوک و افزایش حجم محصولات پخته شده مانند نان فیبر، رول و نان کماج استفاده می شوند. مکانیسم عملکرد امولسیفایر در خمیرها کاملاً درک نشده است، اگرچه بسیاری از مدل‌های عملکردی امولسیون‌کننده پیشنهاد شده‌اند. ارتباط با خواص فیزیکی لیپیدهای طبیعی آرد ممکن است مرتبط باشد زیرا مشخص است که لیپیدهای قطبی آرد برای کیفیت پخت آرد بسیار مهم هستند (۴۸). لیپیدهای قطبی آرد فازهای کریستالی–مایع را در آب تشکیل می دهند و به ویژه فاز لایه ای (لاملار) که توسط لیپیدهای قطبی آرد مانند گالاکتولیپیدها و فسفولیپیدها تشکیل می شود برای کیفیت پخت آرد مهم در نظر گرفته می شود. ساختارهای دولایه قطبی-لیپیدی ممکن است با پروتئین های گلیادین هیدراته در سطح مشترک سلول گاز-آب پیوند برقرار کنند و ظرفیت حفظ گاز خمیر را در طول تخمیر بهبود بخشند.

همه امولسیفایرهای موثر تقویت کننده خمیر (DATEMs SSLs، پلی سوربات ها و لسیتین ها) در شرایطی شبیه به اختلاط خمیر، فازهای کریستالی–مایع لایه ای را در آب تشکیل می دهند. بنابراین ممکن است با لیپیدهای قطبی آرد ترکیب شده و ساختارهایی شبیه غشای زیستی ایجاد کنند و از عملکرد لیپیدهای قطبی بومی آرد پشتیبانی کنند.

منبع: food emulsions Fourth Edition