کاربرد انواع صمغ ها در صنایع غذایی
صمغ چیست؟
صمغ ها و هیدروکلوئیدها ترکیباتی هستند که بیشترین استفاده را به عنوان عوامل نوآوری در صنایع غذایی دارند. صمغ ها ، بخشی از هیدروکلوئیدها و دارای ترکیب پلی ساکاریدی هستند ، همچنین بیوپلیمرهای بسیار متنوعی هستند که به طور گسترده در بخش غذایی به عنوان ماده یا افزودنی مورد استفاده قرار می گیرند و چندین عملکرد تکنولوژیکی و بعضا تغذیه ای را برآورده می کنند. این تنوع به طور ذاتی با ترکیب مولکولی آنها مرتبط است ، که به این پلی ساکاریدها ویژگی های خاصی می بخشد. آنها دارای جرم مولکولی بالایی هستند و می توانند توسط گالاکتوز ، آرابینوز ، رامنوز ، زایلوس ، گالاکتورونیک اسید و سایر موارد تشکیل شوند.
صمغ ها که نوعی پلی ساکارید هستند ، کربوهیدراتهای پیچیده ای هستند که در آب حل می شوند و می توانند ژل و موسیلاژ تشکیل دهند. آنها دارای ویژگی های ژله ای و غلیظ شدن ، حفظ رطوبت ، امولسیون و تثبیت کنندگی هستند. پلی ساکاریدها به دلیل تنوع زیاد در فرمولاسیون محصولات غذایی بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. تنوع کاربردهای آن با ساختار شیمیایی آن پیوند تنگاتنگی دارد.
اصطلاح صمغ عموما برای تعریف مولکولهای آب دوست یا آبگریز با جرم مولار بالا که دارای خواص کلوئیدی هستند استفاده می شود. بر اساس منشاء ، رفتار و ساختار شیمیایی ، صمغ ها می توانند از اندوسپرم بذر گیاه (صمغ گوار) ، ترشحات گیاهی (کتیرا) ، درختچه ها یا درختان (صمغ عربی ، صمغ کارایا ، صمغ بادام زمینی) ، عصاره جلبک (آگار) ، باکتری (صمغ زانتان) ، منبع حیوانی (کیتین) مشتق شوند.
نمونه هایی از کاربرد صمغ ها در صنایع غذایی
در صنایع غذایی ، آنها به طور گسترده در شیرینی پزی ، به عنوان تثبیت کننده (استابلایزر) بستنی ، امولسیون های غذایی ، در ریزپوشانی طعم ها و رنگ ها ، شفاف کننده ها و تثبیت کننده های نوشیدنی استفاده می شوند.
صمغ های محلول در آب ، می توانند کاربردهای مختلفی داشته باشند مانند: الیاف رژیم غذایی ، اصلاح کننده های بافت ، عوامل ژل ساز ، غلیظ کننده ها ، تثبیت کننده ها ، امولسیفایرها ، پوشش ها ، فیلم ها و همچنین به عنوان کپسول ها نیز به کار میروند.
کاربردهای صمغ حاصل از ترشحات گیاهی بسیار متنوع است و می تواند در زمینه های مختلف صنایع غذایی وجود داشته باشد:
شیرینی (شیرینی ، شکلات ، پاستیل و غیره) ، که در آن مقدار قند زیاد و رطوبت کم وجود دارد. برای جلوگیری از تبلور قند در سس سالاد (غلیظ کننده و تثبیت کننده امولسیون) در محصولات منجمد (ماکارونی ، بستنی) در محصولات کم آب ، مانند آب میوه های حاصل از خشک شدن با اسپری ، محافظت از ترکیبات مهم مانند ویتامین C ، آنتوسیانین ها و بهبود حلالیت ، یا همچنین به عنوان میکروکپسول ها برای رنگ ها ، طعم ها و روغن ها ، همچنین در تثبیت کننده های طعم دهنده و امولسیفایرها در نوشیدنی ها و محصولات گوشتی.
صنعت نوشیدنی همیشه به دنبال محصولاتی با ثبات بیشتر است. برخی از پلی ساکاریدها تثبیت کننده های عالی هستند ، مانند صمغ تارا ، که اغلب برای تثبیت تجمع کازئین در نوشیدنی های لبنی و بهبود جداسازی فازها استفاده می شود. این امر به این دلیل رخ می دهد که صمغ تارا نزدیک شدن به مولکول های کازئین را دشوار می کند و ثبات بیشتری را ایجاد می کند و پذیرش حسی محصول را بهبود می بخشد.
در پژوهشی ، صمغ کاراگینان ، صمغ زانتان ، صمغ گوار ، آلژینات سدیم ، کربوکسی متیل سلولز ، صمغ عربی و پکتین برای جلوگیری از ایجاد کدورت ناشی از کمپلکس پروتئین-پلی فنول در نوشیدنی های بسته بندی شده مورد آزمایش قرار گرفت. در میان آنها ، پکتین ، صمغ زانتان و صمغ گوار بهترین نتایج را نشان دادند. این پلی ساکاریدها ، در غلظتهای کم: 0/5 ، 0/05 ، و 0/01 میلی گرم در میلی لیتر ، با پروتئین ها برای اتصال پلی فنول ها رقابت می کنند ، که تجمع پروتئین-پلی فنول را کاهش می دهد. یا می توانند یک کمپلکس سه تایی (پروتئین-تانن-پلی ساکارید) برای افزایش حلالیت سیستم های پروتئین-پلی فنول تشکیل دهند. این مکانیسم باعث کاهش کدورت ناخواسته در چنین محصولاتی می شود.
صمغ ها می توانند فرصت های نوآوری بزرگی را برای بخش غذایی ارائه دهند. استفاده از آن در تصفیه فاضلاب و در تولید نانوامولسیون ها ، میکرو و نانو کپسوله سازی رنگ ها ، اسانس ها و پروبیوتیک ها گزارش شده است.
ویژگیهای اصلی صمغ عبارتند از:
۱- آنها از پلی ساکاریدها یا مشتقات آنها تشکیل شده اند.
۲- آنها در آب محلول هستند یا در صورت مخلوط شدن با آب حداقل نرم و متورم می شوند. اما در الکل و دیگر حلالهای آلی نامحلول هستند.
۳- با حرارت دادن بدون ذوب شدن کاملا تجزیه می شوند و تمایل به سوخته شدن دارند.
انواع صمغ ها در صنایع غذایی:
۱ -صمغ گوار:
صمغ گوار به دلیل هزینه کم برای غلیظ کردن و کنترل آب اندازی استفاده می شود. صمغ گوار یک عامل غلیظ کننده اقتصادی برای بسیاری از محصولات غذایی است.
کاربردهای اصلی آن در محصولات نانوایی ، محصولات لبنی ، غذاهای حیوانات خانگی ، غذاهای آماده و سس ها است. اغلب از آن در ترکیب با سایر هیدروکلوئیدها ، به ویژه در محصولات لبنی استفاده می شود. به عنوان مثال ، در بستنی و سایر دسرهای منجمد به عنوان تثبیت کننده (استابلایزر) استفاده می شود. کاراگینان نوع کاپا نیز از ترکیبات رایج بستنی هستند. عملکرد اصلی صمغ گوار اتصال آب است. همچنین با ثابت نگه داشتن آب آزاد شده در اثر ذوب جزئی ، از رشد کریستال یخ جلوگیری می کند (باعث ایجاد ثبات در انجماد و ذوب می شود) ، احساس دهانی را بهبود می بخشد و ذوب شدن را کند می کند. همچنین برای غلیظ کردن نوشیدنی های مخلوط خشک ، غلات داغ فوری و سوپ های فوری استفاده می شود. نسبت به محصولاتی مانند نشاسته های پیش ژلاتینی ، آهسته تر هیدراته می شود که در جلوگیری از ایجاد توده در این محصولات مخلوط خشک مزیت محسوب می شود.
صمغ گوار اختلاط مواد را در محصولات نانوایی مانند کیک ها و دونات ها بهبود می بخشد. در مخلوط ها ، صمغ گوار به سرعت خمیر را غلیظ می کند و باعث آبرسانی یکنواخت به آرد می شود. صمغ گوار سطح بالاتری از حفظ رطوبت را پس از پخت افزایش می دهد ، در نتیجه طراوت (یعنی کاهش بیاتی) و کیفیت کلی را برای مدت طولانی بهبود می بخشد. معمولا (اغلب در ترکیب با سایر هیدروکلوئیدها) در خمیرهای پیتزا و تورتیلا استفاده می شود. باعث افزایش نرمی و انعطاف پذیری در خمیرهای آرد و آب می شود و ورز دادن را بهبود می بخشد. همچنین استحکام و انعطاف پذیری محصول نهایی را حتی پس از انجماد و گرم شدن بهبود می بخشد. صمغ گوار مهاجرت آب به پوسته پیتزا را کاهش داده و تردی آن را حفظ می کند.
صمغ گوار سینرژیس را در پنیر فرآوری شده و خامه ها به حداقل می رساند. همچنین در پنیرهای فراوری شده به عنوان بهبود دهنده طعم و بافت و تثبیت کننده (استابلایزر) مورد استفاده قرار میگیرد.
مقادیر قابل توجهی صمغ گوار در غذاهای کنسرو شده و غذای حیوانات خانگی با رطوبت متوسط به دلیل گرانروی بالا و ثبات حرارتی استفاده می شود.
یک فرم محلول در آب سرد که سریعتر هیدراته می شود ، در فرآورده های ِشیک شیر فوری استفاده می شود.
۲- صمغ عربی یا صمغ اقاقیا
درواقع از صمغ عربی در صنایع غذایی به عنوان «پایداركننده» استفاده میشود. همچنین از تركيبات مهم شربت نوشابه میباشد و در آب نبات و آدامس نیز استفاده میشود.
بیش از نیمی از عرضه جهانی صمغ عربی در شیرینی هایی مانند کارامل ، عناب ، پاستیل و تافی استفاده می شود. در شیرینی جات ، صمغ عربی هم تبلور ساکارز را به تأخیر می اندازد و هم مانع از آن می شود و اجزای چربی را امولسیون و توزیع می کند تا مهاجرت آنها و تجمع روی سطح محصول را به تاخیر بیاندازد. اجتناب از مهاجرت چربی به سطح مهم است زیرا چنین مهاجرت منجر به سفید شدن چرب به نام bloom می شود. استفاده دیگر از صمغ عربی به عنوان جزء لعاب یا پوشش آب نبات های روکش دار است.
یکی دیگر از کاربردهای اصلی صمغ عربی ، امولسیون روغن های طعم دهنده است. توانایی آنها برای تثبیت امولسیون های طعم دهنده روغن در آب ، هم به صورت کنسانتره و هم هنگام رقیق شدن در نوشابه ها ، بدون نیاز به امولسیفایر یا تثبیت کننده ثانویه ، خاصیت منحصر به فردی است. از آنجا که محلولهای صمغ عربی در غلظتهای بالا (نسبت به محلولهای قابل استفاده با سایر هیدروکلوئیدها) ویسکوزیته پایینی دارند ، امولسیون های روغن طعم دهنده و غلیظ می توان تهیه کرد. یک ویژگی بسیار مهم این است که هنگامیکه فرم غلیظ هیدروکلوئید رقیق می شود (به عنوان مثال ، در تهیه یک نوشابه گازدار با طعم لیموترش) امولسیون را حفظ می کند.
در ایالات متحده ، صنعت نوشابه حدود 30 درصد از صمغ عربی را مصرف می کند.
امولسیون های ساخته شده با روغن های طعم دهنده و صمغ عربی را می توان با اسپری خشک کرد تا پودرهای طعم دهنده خشک و نم ناپذیر تولید شود. با استفاده از این روش ، روغن های طعم دهنده در برابر اکسیداسیون و تبخیر شدن محافظت می شوند. این پودرهای طعم پایدار در محصولات بسته بندی خشک مانند نوشیدنی ، کیک ، دسر ، پودینگ (نوعی دسر) و مخلوط سوپ استفاده می شود. پودرهای ساخته شده از طریق خشک کردن با اسپری ، امولسیون صمغ عربی و روغن ، به عنوان عوامل ابری در نوشیدنی ها و مخلوط نوشیدنی های خشک استفاده می شوند.
هنگامی که به عنوان لعاب نان استفاده می شود براقیت و انعطاف پذیری را ایجاد می کند و از امولسیون کننده آن می توان در دسرهای منجمد ، خامه ، روکش ها ، و مارگارین های هوادهی شده و کم کالری استفاده کرد.
شیرینی پزی: برای جلوگیری از تبلور قند استفاده می شود.
محصولات لبنی: به عنوان تثبیت کننده در محصولات منجمد استفاده می شود.
محصولات نانوایی: به دلیل خاصیت گرانروی و چسبندگی مورد استفاده قرار می گیرد.
نوشیدنی ها: به عنوان یک تثبیت کننده کف و به عنوان یک عامل کدر کننده برای ایجاد کدورت استفاده می شود.
امولسیفایر طعم: به عنوان امولسیفایر و کلوئید محافظ استفاده می شود.
محصولات دیابتی و رژیمی: به دلیل سطح پایین متابولیسم مورد استفاده قرار می گیرد.
۳- صمغ آلژینات
محلولهای آلژینات کمی شبه پلاستیک هستند. افزودن مقدار بسیار کمی یون کلسیم باعث افزایش ویسکوزیته می شود. کمی بیشتر محلول آلژینات را تیکسوتروپیک می کند و حتی بیشتر محلول آلژینات را به ژل دائمی تبدیل می کند.
از آلژینات ها می توان برای ایجاد ویسکوزیته در غلظت های پایین استفاده کرد. با افزودن مقادیر کمی یون کلسیم به محلول آلژینات ، ویسکوزیته افزایش می یابد. عملکرد غلیظ کننده و به ویژه رفتار تیکسوتروپیک ناشی از غلظت کم یون کلسیم ، تمایل دارد ذرات نامحلول را در حالت معلق نگه دارد.
ژل آلژینات برخلاف ژل های ژلاتینی ، قابل برگشت با گرما نیست و می توان از آن به عنوان ژل دسر در آب و هوای گرم استفاده کرد ، اما برخلاف ژل های ژلاتینی ، در دهان ذوب نمی شوند. در واقع هیچ ژل پلی ساکاریدی این خاصیت را ندارد.
محلول آلژینات که pH آن کاهش یافته است به طوری که برخی از گروههای کربوکسیلات با یا بدون افزودن برخی از یونهای کلسیم ، به گروههای کربوکسیلیک اسید (-COOH) تبدیل می شوند ، در تهیه ژلهای بدون ذوب شدن ، نرم ، تیکسوتروپیک استفاده می شود.
وقتی PH مخلوط حاوی پروتئین و آلژینات از 7 به 5 کاهش می یابد ، رسوبات قوی تشکیل می شوند. تعامل بین مولکول های پروتئین و آلژینات در مقادیر pH زیر مقدار pH ایزوالکتریک پروتئین (pI) اتفاق می افتد که در آن مولکول های پروتئین دارای بار مثبت خالص هستند. کمپلکس های ماهی های خرد شده با آلژینات ، گوشت خرد شده با آلژینات و آب پنیر با آلژینات به این ترتیب تشکیل می شوند.
محلولهای پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) تیکسوتروپیک هستند و نسبت به pH های پایین و کاتیونهای چند ظرفیتی ، از جمله یونهای کلسیم و پروتئینها ، بسیار تحمل بیشتری نسبت به محلولهای آلژیناتهای بدون استریت دارند ، زیرا گروههای کربوکسیل استری شده نمی توانند یونیزه شوند. بنابراین ، آلژینات های پروپیلن گلیکول بار منفی بسیار کمتری نسبت به نمک های آلژینات دارند. گروه پروپیلن گلیکول همچنین یک برآمدگی روی زنجیره ایجاد می کند که ارتباطات بین زنجیره ای را مسدود می کند و به محلول های پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) ثبات می بخشد. از آنجا که پروپیلن گلیکول آلژینات ها می توانند یون های کلسیم را تحمل کنند ، می توان از آنها در محصولات لبنی استفاده کرد. گروه های آبگریز پروپیلن گلیکول همچنین مولکول ها را به فعالیت سطحی می رسانند (یعنی خاصیت امولسیون ، تثبیت کننده امولسیون و کف کنندگی). به عنوان مثال ، پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) کف آبجو را تثبیت می کند.
هنگام استفاده از پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) ، پیوند عرضی بین یون های کلسیم از زنجیره ها که از طریق گروه های کربوکسیلات باقی مانده بوجود می آید ، بدون تولید ژل ضعیف باعث غلیظ شدن می شود. آلژیناتهای پروپیلن گلیکول با استریفیکاسیون کمتر از 60 درصد محلولهای تیکسوتروپیک تولید می کنند. توانایی آنها در تولید محلولهای تیکسوتروپیک با افزایش استری شدن کاهش می یابد. فعالیت سطحی خفیف پروپیلن گلیکول ، که توسط گروه های استری تا حدودی آبگریز ایجاد می شود ، امولسیون های روغن در آب را تثبیت می کند.
پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که پایداری در برابر اسید ، عدم واکنش با یونهای کلسیم (به عنوان مثال ، در فرآورده های شیر) ، و یا ویژگی سطح فعال آن مورد نظر باشد. این یک ماده رایج در سس سالاد ، از جمله سس سالاد کم کالری است که اغلب همراه زانتان استفاده می شود. ترکیب پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) به علاوه زانتان جریان یکنواخت تری نسبت به زانتان تولید می کند. پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) همچنین به عنوان غلیظ کننده برای شربت های میوه مورد استفاده قرار می گیرد.
۴ -صمغ کاراگینان
كاراگينان از گونه های مختلف جلبكهای دریایی قرمز استخراج می شود. سه نوع كاراگینان کاپا ، یوتا و لامبدا وجود دارد كه ساختمان شیمیایی، خواص و موارد استفاده آنها متفاوت است استفاده از آنها به قابليت تشكیل ژل بستگی دارد.
کاراگینان خانواده ای از پلی ساکاریدهاست که همه آنها پلی ساکاریدهای سولفاته هستند که از واحدهای 6،3 ن -اَ هیدرو-دی-گالاکتوپیرانوسیل و یا دی-گالاکتوپیرانوسیل تشکیل شده است. همه کاراگینان ها دارای گروه های نیمه استر سولفات متصل به واحدهای مونوساکارید خود هستند (یعنی مونوسولفات گالاکتان هستند). سه نوع اساسی کاراگینان وجود دارد که ممکن است به شکل نسبتا خالص یا در مخلوط با انواع دیگر تهیه شوند. همه از جلبک های دریایی قرمز از خانواده Rhodophyceae به دست می آیند. کاراگینان ها 30-80 درصد دیواره های سلولی جلبک های دریایی در خانواده Rhodophyceae را تشکیل می دهند.
کاراگینان های تجاری می توانند سازنده ویسکوزیته ، عوامل ژل ساز و یا تثبیت کننده باشند. محصولات کاراگینان بیشتر به دلیل توانایی آنها در تشکیل ژل با شیر و آب مورد استفاده قرار می گیرند. مخلوط کردن طیف وسیعی از محصولات را که با مقادیر مختلف ساکارز ، گلوکز (دکستروز) ، نمک های بافر یا نمک های ژل زا مانند کلرید پتاسیم استاندارد شده است ، ارائه می دهد تا کاربر همیشه عملکرد یکسانی را از یک محصول بدست آورد. محصولات تجاری موجود انواع مختلفی از ژل ها را تشکیل می دهند: ژل هایی که ممکن است شفاف یا کدر (همراه با آب) ، سفت یا کشسان ، محکم یا نرم ، مقاوم در برابر گرما یا برگشت پذیر با گرما باشند. ثبات ژلهای کاراگینان به این دلیل است که در دمای اتاق ذوب نمی شوند نیازی به تبرید ندارند.
خاصیت مفید کاراگینان ها واکنش پذیری آنها با پروتئین ها ، به ویژه شیر است. کاپا کاراگینان با استفاده از برهم کنش های بار- بار ، میسلهای کازئین شیر را به هم متصل می کند و یک ژل ضعیف و تیکسوتروپیک ، غیر قابل برگشت با گرما ، تشکیل می دهد. اثر غلیظ شدن کاپا کاراگینان در شیر 10-5 برابر بیشتر از آب است. این ویژگی در تهیه شیر کاکائو مورد استفاده قرار می گیرد ، جایی که ساختار ژل ضعیف از ته نشینی ذرات کاکائو جلوگیری می کند و در نتیجه توزیع یکنواخت را حفظ می کند. چنین تثبیت نیاز به غلظت هیدروکلوئید تنها در حدود 0/025 دارد. این خاصیت همچنین در تهیه شیر تغلیظ شده (شیری که به وسیله تبخیر غلیظ شده باشد) ، بستنی ، سایر دسرهای مبتنی بر شیر ، شیرخشک نوزادان ، خامه زده شده ، بسیاری از محصولات لبنی دیگر و امولسیون هایی استفاده می شود که در آنها چربی شیر با روغن گیاهی جایگزین می شود. کاراگینان اغلب به عنوان یک تثبیت کننده ثانویه در بستنی برای جلوگیری از جداسازی آب پنیر در طول انجماد استفاده می شود. کاپا و آیوتا کاراگینان می توانند شیر را با غلظت 0/2-0/1 درصد ژل کنند. در شیر تغلیظ شده ، کاراگینان ها آلفا-کازئین را تثبیت می کنند و در غلظت های کمتر از 0/005 درصد از خامه شدن جلوگیری می کنند.
کاراگینان های نوع آیوتا بیشتر از انواع کاپا محلول هستند. در حالی که ژل های کاراگینان نوع کاپا محکم ، سفت هستند و با سینرژیس مشخص می شوند ، آیوتا کاراگینان ژل های کشسان ، برگشت پذیر با گرما را ایجاد می کنند که در برابر یخ زدایی مکرر پایدار هستند. از آنها برای تهیه ژل یا پودینگ شیر استفاده می شود. مخلوط کاراگینان نوع آیوتا و کاراگینان در کاستاردها و کیک های بدون تخم مرغ ، دسرهای فشرده فوری ، استفاده می شود.
واکنش پذیری با پروتئین نیز در تهیه فرآورده های گوشتی قابل خرد شدن مفید است. وقتی که آب نمک حاوی 2-1 درصد از کاراگینان نوع کاپا باشد ، برش بهبود یابد. در تهیه گوشت ، رولت بوقلمون و غیره ، آب نمک حاوی کاراگینان نوع کاپا (نامحلول) به گوشت تزریق می شود یا با گوشت تکان داده می شود. هیدروکلوئید در حین پخت به محلول می رود. پوشش های کاراگینان روی گوشت هایی مانند ژامبون می تواند هم مانع و هم حامل چاشنی ها و طعم ها باشد. امولسیون های گوشتی ، مانند آنهایی که برای تهیه سوسیس استفاده می شوند ، اغلب حاوی کاراگینان نوع کاپا یا آیوتا برای اتصال آب و در نتیجه حفظ آب و نرمی محصولات در حین پخت هستند. افزودن کاراگینان نوع کاپا یا آیوتا به شکل نمک Na به گوشت گاو کم چرب ، بافت و کیفیت همبرگر را حفظ می کند. به طور معمول ، چربی به منظور حفظ نرمی عمل می کند ، اما به دلیل قدرت اتصال کاراگینان برای پروتئین و آب ، می توان از آن برای جایگزینی تا حدی این عملکرد طبیعی چربی حیوانی در محصولات بدون چربی استفاده کرد.
۵ -زانتان
زانتان به دلیل خواص غیر معمول و بسیار مفید در محصولات غذایی فرآوری شده به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از این خواص بدون شک ناشی از استحکام ساختاری مولکولهای آن است که به نوبه خود ناشی از استحکام سلولز خطی آن است که توسط زنجیرهای جانبی تری ساکارید سفت شده و محافظت می شود.
زانتان یک هیدروکلوئید عالی برای تثبیت پراکندگی های آبی ، امولسیون ها و سوسپانسیون ها است. این واقعیت که ویسکوزیته محلول های آن هنگام خنک شدن زیاد نمی شود ، باعث شده برای غلیظ کننده ها و تثبیت کننده هایی مانند سس سالاد و شربت شکلات و سایر مواد قابل فشار ، مورد استفاده قرار گیرد چون هنگام خروج از یخچال به همان راحتی در دمای اتاق جریان می یابد.
این صمغ، دانه ها و ذرات ادویه را در سس سالاد بدون روغن (کم کالری) معلق نگه میدارد. در دو نوع روغن کامل و سس سالاد زانتان ممکن است در ترکیب با پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) استفاده شود. پروپیلن گلیکول آلژینات (PGA) به خودی خود محلولهایی با ویسکوزیته بسیار کمتر و شبه پلاستیسیته بسیار کمتر تولید می کند. بنابراین وقتی این دو هیدروکلوئید در کنار هم استفاده می شوند ، محلول ویسکوزیته کمتری نسبت به آنچه که در صورت استفاده از زانتان تصور می شد ، تولید می کنند.
مخلوطی از زانتان و صمغ گوار به عنوان تثبیت کننده بستنی ها و محصولات جدید منجمد استفاده می شود. کاراگینان نیز به مخلوط اضافه می شود تا از جداسازی آب پنیر هنگام انجماد جلوگیری کند. کاربردهای دیگر این دو یا سه مخلوط هیدروکلوئید در تهیه مواد غذایی کنسرو شده ، چیپس ، پنیر خامه ای ، پنیر ، محصولات پنیری فرآوری شده و سس پیتزا است.
زانتان در سس های کبابی ، سس های اسپاگتی ، محصولات حاوی سس سویا و سس تاکو مفید است. همچنین به دلیل پایداری آن در pH های پایین و سیستم های دارای نمک بالا ، چسبندگی خوبی در سس غلیظ (به عنوان مثال ، برای ناگت مرغ) فراهم می کند. در اکثر سس ها ، زانتان همراه با نشاسته غذایی اصلاح شده برای بافت مطلوب استفاده می شود. از آن می توان در مواردی استفاده کرد که با سرد شدن به میزان قابل توجهی غلیظ نمی شوند (به دلیل توانایی زیاد در نگه داشتن آب و جلوگیری از تبخیر). استفاده از نشاسته غذایی و زانتان اصلاح شده، پایداری انجماد و ذوب سس های منجمد را فراهم می کند.
بعد از سس ، بیشترین کاربرد زانتان در مخلوط نانوایی است. در کیک و مخلوط های مربوطه ، زانتان افزایش حجم کیک و حفظ رطوبت را فراهم می کند. با این حال ، استفاده بیش از حد از زانتان در سیستم های مبتنی بر آرد ممکن است منجر به تراکم ، چسبندگی ، دانه بندی یا سایر تغییرات نامطلوب در بافت شود.
هیچ آنزیمی در مواد یا محصولات غذایی ، زانتان را تجزیه نمی کند.
۶ -ژلان
ژلان در غلظتهای بسیار کم 0/1-0/02 درصد برای غلیظ شدن استفاده می شود. این محلول های رقیق به دلیل عملکرد بالا در تثبیت سوسپانسیون ها عالی هستند.
ژلان بیشتر بخاطر توانایی خود در ژل سازی سیستمهای آبی شناخته شده است. در غلظتهای 1-0/15 درصد در تشکیل ژلها با کاتیونهای تک ظرفیتی و دو ظرفیتی کاملا موثر است و کاتیونهای دو ظرفیتی (مثلا یون کلسیم) حدود 10 برابر موثرتر از کاتیونهای تک ظرفیتی است. ژل ها را می توان با 0/05 درصد پلی ساکارید (99/95 درصد آب) تشکیل داد.
ژله شدن اغلب با خنک کردن محلول داغ حاوی کاتیون مورد نیاز انجام می شود ، فرایندی که اغلب در سیستم های غذایی مفید است. مزیت ژلان این است که نسبت به حرارت دادن در pH پایین (یعنی در سیستم های اسیدی) کاملا پایدار است.
نوع کم آسیل ژلان ، ژلهای سفت ، شکننده و غیرالاستیک (با بافت مشابه ژلهای ساخته شده با آگار و کاپا کاراگینان) تشکیل می دهد. نوع حاوی آسیل زیاد (بومی) ژلهای نرم ، الاستیک و غیر شکننده (با بافتی مشابه با بافتهای تهیه شده با مخلوط زانتان و صمغ لوبیای لوکاست) ایجاد می کند. اکثر ژلان های مورد استفاده در محصولات غذایی از نوع کم آسیل هستند.
برای تهیه دسر ، ژل حدود 0/2 درصد به ژلان و یون کلسیم نیاز دارد. انواع مختلفی از ژل ها را می توان با کاتیون های مختلف تهیه کرد. به طور کلی ، نمک های سدیم ژل هایی با دمای ذوب پایین تر تشکیل می دهند (در مقایسه با ژل های ساخته شده در حضور یون های پتاسیم یا کلسیم). نمک های پتاسیم و کلسیم ژلان دمای هیدراتاسیون یا انحلال بالاتری دارند. ساکارز (در غلظت های بیش از 20 درصد) قدرت ژل را کاهش می دهد. سایر هیدروکلوئیدهای مورد استفاده در ترکیب با ژلان نیز خواص ژل را تغییر می دهند. آنهایی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند ، کاپا کاراگینان، ژلاتین و آگار هستند. بنابراین انواع ژلها را می توان با تغییرات در استحکام ، کشش ، شکنندگی ، تنظیم دما ، دمای ذوب و شفافیت با کنترل نوع ژلان ، غلظت آن ، نوع و غلظت کاتیون و انواع و مقادیر دیگر تهیه کرد.
ژل های ژلان مانند ژل های ژلاتین در دهان ذوب نمی شوند ، اما به راحتی تجزیه می شوند و طعم عالی می دهند. این احتمالا به این دلیل است که ژل های ژلان حاوی غلظت بسیار کمی از هیدروکلوئید هستند.
برش در حین سرد شدن محلول ژلان داغ، مانع از ایجاد مکانیسم ژله ای شدن معمولی می شود و یک مایع همگن و تیکسوتروپیک (یک ژل قابل ریختن) تولید می کند که امولسیون ها و سوسپانسیون ها را به طور موثری تثبیت می کند. همزدن ملایم ژل ژلان ضعیف، ساختار ژل را تغییر داده و ژل را به مایع تیکسوتروپیک قابل ریختگی با امولسیون عالی و خواص تثبیت کننده سوسپانسیون تبدیل می کند.
کاربرد: توانایی محلولهای ژلان برای تعلیق ذرات در غلظتهای هیدروکلوئید کم (بدون ایجاد ویسکوزیته بالا) آن را به عنوان یک تثبیت کننده در نوشیدنی های تغذیه ای و دو فاز مفید می سازد. می توان از آن برای تهیه آب نبات جویدنی استفاده کرد ، زیرا دارای خاصیت ژل زایی ، طعم فوق العاده و ثبات اسیدی است. قابلیت ژل شدن بدون مواد جامد محلول بالا در تهیه مواد میوه ای مخصوصا آنهایی که به صورت گرم سرو می شوند کاربرد دارد. همچنین می توان از ژلان به عنوان تثبیت کننده در محصولات خامه ترش و ماست استفاده کرد.
ژلان ممکن است در مخلوط نانوایی (مانند مخلوط های کلوچه و کیک) گنجانده شود تا از این واقعیت که در دمای اتاق هیدراتاسیون قابل ملاحظه ای ندارد و در نتیجه ویسکوزیته خمیر را افزایش می دهد ، استفاده شود. با این حال ، هنگام گرم شدن هیدراته می شود و رطوبت را در محصول پخته شده حفظ می کند.
۷- پکتین
پکتین ها در درجه اول به دلیل توانایی منحصر به فرد خود در تشکیل ژل های قابل پخش (مربا ، ژله ، مارمالاد ، کنسروها) استفاده می شوند. پکتین ها می توانند در غذاهای اسیدی به دلیل پایداری عالی در مقادیر pH پایین استفاده شوند. درجه حرارت و میزان تشکیل ژل پکتین های با متوکسیل بالا (HM) بستگی به نوع پکتین مورد استفاده ، pH و غلظت اجزای متصل کننده آب (در درجه اول قند) موجود دارد.
در محلول پکتین با متوکسیل بالا با غلظت مورد نیاز ، که حاوی غلظت مورد نیاز قند (ساکارز) نیز می باشد و دارای مقدار pH مناسب است ، هنگامی که مولکول ها با یکدیگر برخورد می کنند و با یکدیگر ارتباط می یابند ، مناطق اتصال ایجاد می کنند. دمایی که در آن ژل شدن رخ می دهد دمای ژل شدن نام دارد.
در محلولهای مولکولهای پکتین با متوکسیل بالا هنگامی که مقدار کافی قند (ساکارز) و اسید برای کاهش هیدراتاسیون پکتین وجود دارد ، ژل تشکیل می دهند. شکر (یک ماده آب دوست ، متصل کننده آب) برای آب موجود در محلول رقابت می کند و میزان مولکول های آب موجود برای پیوند هیدروژنی با پکتین را کاهش می دهد. این کاهش حلال پکتین به پیوند بین مولکولی یا تشکیل ناحیه اتصال کمک می کند و تشکیل ژل را افزایش می دهد. با کاهش pH محلول پکتین (عموما به 3/8-2/5 ) ، گروه های کربوکسیلات بسیار هیدروفوب و هیدراته ، به گروههای غیر یونی ، کم هیدراته کربوکسیلیک اسید (CO2H) تبدیل می شوند. با از دست دادن مقداری بار و هیدراتاسیون ، بخشهایی از مولکولهای پلیمر به هم متصل می شوند و اتصالات و شبکه ای از زنجیره های پلیمری را تشکیل می دهند که بخشهایی از محلول آبی را به دام می اندازد.
دهیدراسیون و تشکیل ناحیه اتصال به وسیله حضور غلظت بالای املاح (قند 85-55 درصد، عموما حدود 65 درصد) ، که با مولکولهای هیدروکلوئید برای آب رقابت می کند ، انجام میشود.
دمای ژل شدن محلول پکتین با متوکسیل بالا (انتقال سل به ژل) می تواند از حدود 35 درجه سانتی گراد (95 درجه فارنهایت) تا حدود 90 درجه سانتی گراد (195 درجه فارنهایت) متغیر باشد. ژل های پکتین با متوکسیل بالا به طور کلی برگشت پذیر با گرما نیستند.
انواع مختلف ژل پکتین های با متوکسیل بالا تابعی از محتوای متیل استر آنها است.
1- پکتین های سفت کننده سریع (Rapid-set pectins):
پکتین هایی که تشکیل ژل در آنها به سرعت صورت میگیرد. دارای 4±72 درصد محتوای متیل استر هستند. ( 4±72= DM ) در عرض 70-20 ثانیه در 3/1-3=pH ایجاد میشود. ژله شدن با 0/3 درصد پکتین و حدود 65 درصد مواد جامد محلول (قند) رخ می دهد.
2 -پکتین های سفت کننده متوسط (Intermediate-set pectins):
پکتین هایی که تشکیل ژل در آنها با سرعت متوسط صورت میگیرد. دارای مقادیر 3±69 متیل استر هستند. (3±69=DM) همه آنها نیاز به یک محیط اسیدی برای ژله شدن دارند.
3 -پکتین های سفت کننده آهسته (Slow-set pectin):
پکتین هایی که تشکیل ژل در آنها به کندی صورت میگیرد. دارای مقادیر 2±62 درصد متیل استر هستند.(2±62= DM) و در 250-180 ثانیه تشکیل ژل میدهند. این نوع پکتین ها به کمترین pH نیاز دارند.
4 -پکتین های سفت کننده بسیار آهسته (Extra slow-set pectins):
پکتین هایی تشکیل ژل در آنها بسیار آهسته صورت میگیرد. دارای 2±62 درصد محتوای متیل استر هستند.(2±62= DM) در 240-200 ثانیه تشکیل ژل میدهند.
از پکتین های سفت کننده سریع برای جلوگیری از ته نشینی قطعات میوه قبل از انجماد (به عنوان مثال ، هنگام تهیه مربا) استفاده میشود؛ در حالی که از پکتین های سفت کننده آهسته در آماده سازی ژله ها استفاده می شود تا زمان صعود و خروج حباب های هوا قبل از ژله شدن فراهم شود.
حدود نیمی از پکتین های با متوکسیل بالا تولید شده در ساخت مربا و ژله استفاده می شود. غلظت در این محصولات به طور کلی از 0/1 تا 0/4 درصد متغیر است. ژله شدن در مقادیر pH بالای 3/5 یا در غلظت قند کمتر از 55 درصد رخ نمی دهد. دمای ژل می تواند از حدود 35 درجه سانتیگراد (95 درجه فارنهایت) تا حدود 90 درجه سانتیگراد (195 درجه فارنهایت) متغیر باشد. ژل های پکتین با متوکسیل بالا (HM) سفت و سخت هستند.
پکتین های با متوکسیل پایین
محلول های معمولی پکتین با متوکسیل پایین تنها در صورت وجود کاتیون های دو ظرفیتی ، که پل های متقابل را ایجاد می کنند تشکیل میشوند. افزایش غلظت کاتیونهای دو ظرفیتی (فقط یون کلسیم در کاربردهای غذایی استفاده می شود) باعث افزایش دمای ژل و قدرت ژل می شود. توانایی ژل شدن با یون های کلسیم با افزایش درجه استری شدن یا متیلاسیون کاهش می یابد. از آنجا که محلول های آن برای تهیه ژله نیازی به قند ندارند ، از پکتین های با متوکسیل پایین برای تهیه مربا ، ژله ها و مارمالاد های رژیمی استفاده می شود.
ژل های پکتین با متوکسیل پایین را می توان مکررا ذوب کرد و حتی دوباره شکل داد. بنابراین ، پکتین های با متوکسیل پایین بیشتر برای ژله های نانوایی صنعتی مناسب هستند. دمای ذوب می تواند تا 200 درجه سانتیگراد (390 فارنهایت) باشد. این ژلها قابل پمپاژ ، پخش شدن ، تیکسوتروپیک و عموما برگشت پذیر با تنش برشی هستند. پکتین های با متوکسیل پایین در مقادیر pH تا حدود 6/5 تشکیل ژل میدهند (اما محدوده pH معمولا 5-1 است.)
پکتین های با متوکسیل پایین نیازی به قند برای ژله شدن ندارند زیرا تشکیل ژل فقط به حضور یون کلسیم بستگی دارد ، که یونها همیشه برای ژله شدن محلولهای پکتین های با متوکسیل پایین مورد نیاز هستند. یونهای کلسیم پیوند عرضی بر روی ژل ایجاد می کنند به همان روشی که با محلولهای آلژینات، ژل تولید می کنند. با افزایش غلظت یون کلسیم ، قدرت ژل و درجه حرارت افزایش می یابد. دمای ژل می تواند از 40 تا 100 درجه سانتیگراد ( 212-105 درجه فارنهایت) متغیر باشد.
ژله شدن در حضور 0 تا 80 درصد مواد جامد محلول رخ می دهد. مقدار قند موجود ، غلظت یون کلسیم مورد نیاز را تعیین می کند. pH ژل بر بافت آن تاثیر نمی گذارد. پکتین های با متوکسیل پایین در سس های کباب به دلیل قابلیت چسبندگی مورد استفاده قرار می گیرند. یک ویژگی غیر معمول و منحصر به فرد ژل پکتین با متوکسیل پایین برگشت پذیر بودن آن است.
پکتین های با متوکسیل پایین یک تثبیت کننده مناسب برای محصولات شیر با pH زیر 4/5-4 هستند. نوشیدنی های شیر پاستوریزه ، اسیدی شده و نوشیدنی های میوه شیر می توانند توسط یک پکتین با متوکسیل پایین تثبیت شوند زیرا مولکول های پکتین با بار منفی با مولکول های پروتئین شیر ترکیب می شوند و از تجمع و ته نشینی جلوگیری می کنند.
پکتین های آمید شده
آمیداسیون ، واکنش برخی از گروههای متیل استر با آمونیاک است که همزمان باعث کاهش محتوای متیل استر و تبدیل پکتین به پکتین با متوکسیل پایین می شود.
پکتین های آمید شده نسبت به پکتینهای با متوکسیل پایین حساسیت بیشتری به یونهای کلسیم دارند ، بنابراین یون کلسیم کمتری مورد نیاز است و مقدار طبیعی موجود در میوه برای تولید ژل قوی کافی است. در واقع ، پکتین های آمید شده (پکتین های LMA) آنقدر به یون کلسیم حساس هستند که محتوای یون کلسیم طبیعی آب لوله کشی می تواند مشکل ساز باشد زیرا هیچ پکتین یا هیدروکلوئید ژله ای دیگر در یک سیستم آبی در دمایی که سیستم در آن قرار می گیرد حل نمی شود. در مقادیر pH کمتر از 3/5 ، ژل های پکتین آمید شده (LMA) مشابه ژل های ساخته شده با پکتین های با متوکسیل بالا هستند ، با این تفاوت که لاستیکی تر هستند. در pH بالاتر از 3/5-3/4 ، ژل های پکتین آمید شده (LMA) قابل پخش ، تیکسوتروپیک هستند.
دمای ژل های پکتین آمیدی (LMA) به طور کلی در محدوده 70-30 درجه سانتیگراد (160-85 درجه فارنهایت) است. ژل های پکتین آمید شده (LMA) برگشت پذیر با گرما هستند و دمای ذوب به طور کلی زیر 75 درجه سانتیگراد (165 درجه فارنهایت) است. می توان از آنها برای تهیه مربا و ژله های کم کالری استفاده کرد زیرا شکر مانند ژل پکتین های با متوکسیل بالا برای ژله شدن مورد نیاز نیست.
مقایسه پکتین های با متوکسیل پایین و پکتین های آمیدی
مقایسه پکتینهای با متوکسیل پایین (LMC) و پکتین های آمیدی (LMA) نشان می دهد که برخی از پکتینهای با متوکسیل پایین (LMC) برای ژله شدن به یونهای کلسیم اضافی نیاز دارند ، در حالی که پکتینهای آمیدی (LMA) معمولا چنین نیازی ندارند. محلولهای پکتینهای با متوکسیل پایین (LMC) عموما دمای ژله شدن بالاتری نسبت به محلولهای پکتینهای آمیدی (LMA) دارند. (دمای ژل شدن محلولهای پکتین های با متوکسیل پایین LMC عموما بین 40 درجه سانتیگراد و بیش از 100 درجه سانتیگراد است ، در حالی که دمای محلولهای پکتین های آمیدی (LMA) به طور کلی بین 30 تا 70 درجه سانتیگراد [160-85 درجه فارنهایت] متغیر است. ژل های پکتین های با متوکسیل پایین (LMC) قابل پخش و تیکسوتروپ هستند ، در حالی که پکتین های آمیدی (LMA) ژل های سفت و محکمی تشکیل می دهند. خاصیت برگشت پذیر با تنش برشی در مواردی که محصول باید در دمای ژله قابل پمپاژ باشد ، مانند تهیه محصولات ماست میوه ای ، مهم است. هر دو نوع ژل برگشت پذیر هستند.
ذرات کوچک ژل ساخته شده توسط برش یک ژل پکتین با متوکسیل پایین ، مقداری از احساس چربی دهان را تولید می کنند. به همین ترتیب ، یک پکتین که مخصوص استخراج اسید تهیه شده و به صورت یک پودر ریز تبدیل می شود در آب متورم می شود و ذرات ژل کوچکی ایجاد می کند که حسی شبیه به وجود گلبول های چربی ایجاد می کند. همچنین از فناوری پکتین واکنشی به کلسیم برای کاهش جذب روغن تا 50 درصد در سیب زمینی سرخ کرده فرانسوی و محصولات غذایی کوبیده و نان استفاده شده است.
همه اظهارات مربوط به خواص پکتین با متوکسیل بالا (HM) ، پکتین غیر آمیدی (LMC) و ژل پکتین آمیدی (LMA) گزاره های کلی هستند. خواص واقعی آنها تابعی از pH و نوع و مقدار املاح مانند یونهای قند و کلسیم است.
۸- آگار
آگار یک عامل ژل کننده برگشت پذیر با گرما است که از دو پلی ساکارید تشکیل شده است. آگاروز (یا آگاران) یک زنجیره خطی از واحدهای بتا-دی-گالاکتوپیرانوزیل جایگزین شده است که با پیوندهای ۱ به ۴ به واحدهای 6،3 اَن هیدرو آلفا-ال-گالاکتوپیرانوزیل متصل شده است.
آگاروز جزء تشکیل دهنده ژل است. آگاروپکتین جزء منشعب و غیر ژل کننده آگار است. مقادیر کمی از گروه های نیمه استر سولفات و گروه های پیروات 6،3-حلقوی استال ممکن است وجود داشته باشد.
مقادیر قابل توجهی از گروه های متیل اتر نیز وجود دارد. این ویژگی های ساختاری آگار را کمی آب دوست و کمی محلول در آب پلی ساکاریدهای جلبک دریایی قرمز می کند. معمولا آگار را فقط در 100 درجه سانتیگراد (جوش) یا دمای بالاتر می توان در آب حل کرد ، اگرچه آماده سازی هایی که در دمای حدود 80 درجه سانتیگراد هیدراته می شوند و حل می شوند (با مواد استاندارد و بدون آنها) در دسترس هستند.
کاربرد اصلی آگار در شیرینی پزی ها رویه خامه ای کیک و شیرینی است زیرا با مقادیر زیادی شکر سازگار است و محصولات آن نه در دمای ذخیره سازی بالا ذوب می شوند (مانند کامیون های حمل و نقل) و نه به مواد بسته بندی می چسبند. همچنین در خامه ترش سبک ، سس سالاد بدون روغن و ماست استفاده می شود. استفاده از آن به دلیل قیمت بالای آن محدود شده است.
