برسی انواع صمغ ها در صنایع غذایی فرمولاسیون و کابرد آن ها
چکیده: قرنها است که از هیدروکلوئیدها با منشاء گیاهی و حیوانی ، به عنوان تثبیت کننده در تولید محصولات غذایی استفاده می شود و این موضوع در زمان انجام آزمایشات تجربی در مورد تعیین ضخامت سس های آردی یا نشاسته ای آغاز شد. برای استفاده صحیح و منطقی از تثبیت کننده ها در محصولات و صنایع غذایی امروزی ، لازم است تا علاوه بر تکیه بر دانش تجربی، به صورت سیستماتیک به خواص و علم مواد نیز اشراف داشته باشیم . مدت مدیدی است که به مطالعه و بررسی خواص تثبیت کننده های مختلف پرداخته ایم و عمدتا با مقداری از خواص ترکیبی و همکرداری این موارد که به طور خاص آنها را مورد استفاده قرار می دهیم ، آشنا شدیم .در زمان ایجاد فرمول جدید هیدروکلوئيدها عموم به دلیل خواص عملکردی شان در فرآورده های غذایی مورد استفاده قرار می گیرند. در صورتی که هیدروکلوئیدها برای اصلاح خصوصیات بافتی مواد غذایی به کار بروند خواص رئولوژیکی آن ها اهمیت ویژه ای دارد. داده های رئولوژیکی برای محاسبات در هر فرآیندی که شامل جریان مایع باشد (مثل پمپ کردن، استخراج فیلتراسیون، اکستروژن و خالص سازی) موردنیاز است و نقش مهمی در آنالیز شرایط جریان در فرآیندهای غذایی نظیر پاستوریزاسیون، اواپراسیون و خشک کردن دارند.
1- مقدمه
در سال های اخیر، تمایل به استفاده از مواد غذایی تازه که متحمل کمترین فرایند شده باشند، افزایش چشمگیری در جهان یافته است و از طرفی بسیاری از روشهای رایج فرایند و نگهداری برای مواد غذایی تازه (مانند گوشت یا میوه های تازه)، قابل استفاده نیستند و یا اثرات نامطلوبی بر کیفیت محصول نهایی دارند. از طرف دیگر گرایش اکثر آحاد جامعه به استفاده از مواد غذایی سالم بیش از پیش افزایش یافته است. پوشش ها شکل ویژه ای از فیلم ها هستند که به طور مستقیم در سطح مواد غذایی قرار می گیرند. ویژگی مهم پوشش های خوراکی، خواص نفوذناپذیری آنها در برابر گازها، رطوبت و محلول ها است. هم چنین می توانند از رشد میکروب ها و تغییرات شیمیایی بر اثر نور خورشید و اکسیداسیون مواد غذایی جلوگیری کنند. فیلم ها و پوشش های خوراکی ممکن است حفاظت فیزیکی برای غذاها را فراهم نمایند، شکنندگی را کاهش دهند و بنابراین موجب بهبود یکپارچگی عذاها گردند پوشش های خوراکی به صورت محلول، توسط روش هایی مانند واکس زدن، اسپری کردن و غوطه وری بر روی ماده غذایی قرار می گیرند.
.
1-1- تعریف: هیدروکلوید
در مقالات و نوشته های مرتبط ، اطلاعاتی مانند هیدروکلرید ، تثبیت کننده ها ، ضخیم کننده ها، عامل متورم کننده قابل مشاهده است که تشخیص تفاوت میان این مفاهیم مختلف مشکل است.| اصطلاح هیدروکلوئید به اینصورت تعریف می شود : هیدروکلوئید ماکرو مولکولی ، مواد هیدروفیلیک هستند که در آب قابل حل می باشند یا حداقل می تواند پراکنده شود یا در حالی که حلال های چسبناک را تشکیل می دهد متورم می شود . آنها در گیاهان وجود دارند ، و بر اساس مبدا و عملکرد آنها در ارگانیزم سبزیجات طبقه بندی می شوند:
-از گیاهان زمینی
- ماده مترحشه صمغ (ترشح شده)
-مواد پکتین
-گالاکتوماناز
- نشاسته و مشتقات آن
- سلولز و مشتقات آن
از گیاهان دریایی: آلژینات - آگار آگار - کاراگینان از موارد دیگر: پلی ساکارید میکروبی (صمغ گزانتان ، ژلان )
2- صمغ
صمغ ها از منابع مختلفی به دست می آیند و شامل صمغ های تراوشی از گیاهان، جلبک های دریایی و به صورت اگزوپلی ساکاریدها از باکتری ها هستند. صمغ ها، بیوپلیمرهای آب دوست و محلول در آب با وزن مولکولی بالا هستند، که به دلیل ماهیت پلیمری، وزن مولکولی بالا و بر هم کنش هایی که بین زنجیره های آن ها در محلول رخ می دهد، باعث افزایش ویسکوزیته می شوند . صمغ ها با جذب آب سبب افزایش ویسکوزیته و در نتیجه پایداری سیستم های صنع ها از منابع مختلفی به دست می آیند و امل صمع های تراودسی از دیاهان، جدید های دریایی و به صورت اگزوپلی ساکاریدها از باکتری ها هستند. صمغ ها، بیوپلیمرهای آب دوست و محلول در آب با وزن مولکولی بالا هستند، که به دلیل ماهیت پلیمری، وزن مولکولی بالا و بر هم کنش هایی که بین زنجیره های آن ها در محلول رخ می دهد، باعث افزایش ویسکوزیته می شوند .صمغ ها با جذب آب سیب افزایش ویسکوزیته و در نتیجه پایداری سیستم های غذایی می شوند. صمغ های طبیعی در مقایسه با صمغ های سنتزی دارای مزایایی از جمله غیر سمی بودن، دسترسی آسان، زیست تخریب پذیری و دوستار محیط زیست می باشند. از سال ۱۹۸۰ میلادی صمغ ها به عنوان ابزاری برای کاهش کالری در طیف گسترده ای در فرمولاسیون مواد غذایی استفاده می شوند امروزه صمغ ها از منابع مختلف حاصل شده و از خواص گسترده ای برخوردار هستند، در حالی که در گذشته متخصصان مواد غذایی، بطور تصادفی و تجربی صمغ ها | را انتخاب و مصرف می نمودند
2-2 طبقه بندی صمغ ها
صمغ ها را می توان بر اساس شکل ساختناری، ساختار شیمیایی، مناش تولید و بر اساس رفتار طبقه بندی کرد.
2-3 تقسیم بندی صمغها براساس ساختار و بارالکتریکی
تقسیم بندی صمغ ها بر اساس شکل ساختار: ۱) صمغ های خطی: ویژگی های آن عبارتند از افزایش بیشتر ویسکوزیته، تمایل کمتر به تشکیل ژل و تشکیل سریع فیلم مانند صمغ های گزانتان و گوار ۲) صمغ های انشعابی: ویژگی های آن عبارتند از افزایش کمتر ویسکوزیته، تمایل بیشتر به تشکیل ژل و تشکیل کندتر فیلم مانند صمغ عربی انواع صمغ ها بر اساس بار الکتریکی : ۱) خنثی: کمتر تحت تاثیر و نمک قرار می گیرند مانند خرنوب و گوار و گزانتان ۲) آنیونی: بیشتر تحت تاثیر و نمک قرار می گیرند مانند آلژینات، کاراگینان، عربی
2-4 صمغ های طبیعی
صمع های طبعی می بشند که از منابع گیاهی و حیوانی مختلفی گرفته می شوند.
2-5- صمغ های اصلاح شده طبعی
شامل محصولات طبیعی اصلاح شده با مواد طبیعی که از لحاظ شیمیایی تغییر یافته اند، می باشد. همچنان که علم و دانش بشری افزایش یافت، اصلاح پلیمرهای طبیعی با هدف بهبود خواص کاربردی آنها انجام پذیرفت.
2-6- صمغ های سنتزی
صمغ های کاملا سنتزی می باشند، یعنی سنتز شیمیایی پلیمرهای مشابه صمغ محلول در آب که هیچ گونه ارتباط ساختاری با صمغ های طبیعی ندارند مانند : پلیمر کربوکسی وینیل، پلیمر پلی اکسید، پلی وینیل. تنها تعداد کمی از این ترکیبات نظیر پلی وینیل پیرولیدن، برای مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرند
3- معرفی انواع صمغ ها و کاربرد آنها
3-1- صمغ عربی
صمغ عربی به فارسی (ازدو تازی ) و به فرانسوی Gomme SeneyaliGomme Arabigu وبه انگلیسی Gum Arabic نامیده میشوند. صمغ عربی یا آکاسیا در واقع مایه چسبنده ای می باشد که از ساقه و شاخهای درختی به نام آکاسیا ترشح می گردد که از زمان باستان بعنوان یک محصول تجاری مهم مورد توجه بوده است. مصریان باستان از شیره آکاسیا در مومیایی اجساد و همچنین برای نقاشی بر روی کتیبه های هیروگلیف استفاده می نمودند. آکاسیا شامل بیش از ۷۰۰ گونه می باشد که کمربند ساحلی آفریقا بویژه کشورها سودان، چاد و نیجریه از مهم ترین مرکز کشت آن محسوب میشود. دو گونه Acacia Seyal و Acacia Senegal به ترتیب رایج ترین و پرمصرف ترین گونه های این گیاه می باشند. زمانی که گیاه در معرض استرس های نظیر حرارت، خشکی یا آسیب دیگی قرار می گیرد شروع به تولید صمغ می کند ولی عمدتا با ایجاد خراش و شکاف با ابزار مخصوص به طوری که خراش سطحی باشد و به لایه می چوب مرکزی آسیبی نرساند، بدست می آید که پس از خروج در معرض نور آفتاب خشک شده و برآمدگیهای ششه مانند به رنگ نانجی- قهوه ای روی درخت بوجود می آورند که به مرور تیره تر می گردد. در اوایل پاییز پس از فصل بارندگی این صمغ از ساقه و شاخه ها و تنه درخت آکاسیا جمع آوری شده و بر اساس رنگ و اندازه نگهداری میشوند. صمغ های جمع آوری شده برای بهبود خواص عملکردیشان تحت پروسه های مختلف قرار می دهند از جمله خشک کردن قرار می گیرند در این روش ابتدا صمغ در آب حل می شود که این عملیات همراه با حرارت دهی و همزدن توام است. در طی عملیات حرارت ثابت نگهداشته می شود تا از دناتوراسیون جلوگیری شود زیرا موجب کاهش خصوصیات عملکردی صمغ ها می شود. در مرحله بعد صمغ ها فیلتر می شود و مواد غير محلول جدا می گردد سپس نمونه ها پاستوریزه و سپس خشک می شوند. همچنین فرآیند خرد کردن مکانیکی با هدف کاهش اندازه ذرات به منظور افزایش سرعت هیدراته شدن صمغ در آب از دیگر روش های آماده سازی می باشد. صمغ عربی در آب کاملا حل میشود و محلولی با ویسکوزیته کم ایجاد میکند که این محلول در مجاورت اتانول خالص رسوب می نماید ولی با اکثر روغن ها امولسیون پایداری تشکیل میدهد از نظر ترکیبات شیمیایی تشکیل دهنده ، بسته به نوع گیاهی که صمغ عربی از آن استخراج میشود ترکیبات آن تا حدی فرق میکند. به طور کلی در صمغ عربی دو ماده آرابان و گالاکتان وجود دارد که در اثر هیدرولیز آنها دو قند به نام آرابینوز و گالاکتوز تولید میشود. ساختمان شیمیایی مغ عربی متش کل از واحدهای به همراه یون های کلسیم، منیزیم و پتاسیم میباشد به طور کلی در ترکیبات صمغ عربی آب، قند، اسیدها ، مواد معدنی و مقدار کمی تانن و تانوزید وجود دارد. تانن و تانوزید در موقع خارج شدن صمغ، از پوست و ساقه داخل صمغ میشوند به علاوه در صمغ عربی چند دیاستاز به نام های اکسیداز، آمیلاز و پروکسیداز یافت می شود. صمغ عربی بعنوان سومین پرمصرف ترین هیدروکلوئید در صنایع مختلف می باشد بطوریکه میزان مصرف جهانی آن در سال ۲۰۰۸ به بیش از ۵۷۰۰۰ تن رسیده است و همچنان روندی صعودی را در طی سالهای اخیر به همراه داشته است که دلیل این امر را می توان در پتانسیل مناسب این هیدروکلوئید در کارکردهای مختلف بعنوان عامل ایجاد کننده بافت، تولید فیلم، امولسیفایر و بعنوان عامل پایدار کننده جستجو نمود. همچنین خواص سلامتی بخش این ترکیب بعنوان یک فیبر محلول با اثرات پروبیوتیکی را نیز نباید از نظر دور انگاشت.
3-3- صمغ گوار
از اندوسپرم دانه گیاه گوار پس از جدا کردن پوست و جوانه بدست می آید. صمغ گوار یک پلی ساکارید خنثی می باشد که شامل اجزایی مانند مانوز و گالاکتوز به نسبت ۲۱ می شود . ماکرومولکول شامل یک زنجیره خطی با ۱-بتاو ۴ دسته گلیکوزیدی می باشد . زنجیره جانبی گالوکتوز مونومتریک در هر دو واحد ماتوز از طریق آلفا او ۶ دسته ی گلیکوزیدی مرتبط می باشد. به علت دسته بندی بالا ، گوار براحتی در آب سرد قابل حل شدن است . صمغ گوار یا صمغ گزانتان منجر به افزایش نمگیری در چسبندگی می شود علاوه بر آن موجب افزایش سختی و کشش در ژل گوار نیز می شود . از این صمغ در پنیر سازی و سس های سالاد برای ایجاد غلظت و پایداری در محصولات اردی جهت افزایش دوره نگهداری به کار گرفته می شود.
3-4- صمغ لوبیا لوکاست
از دانه گیاه همیشه سبز کاروب بدست می آید. صمغ دانه های لوکاست یک گالاکتوماتان خنثی است که از ماتوز و واحدهای گالاکتوز تشکیل شده است . (۸۸.گالاکتوز-۶. پروتئین -۵٪ پلی ساکارید های مختلف - ۱/خاکستر) میانگین نسبت ماتوز و گالاکتوز ۴۰۱ می باشد .ماکرو ملکول از زنجیره خطی منظم با بتا ۴.۱ گلیکوزیدی تشکیل شده است . یک زنجیره جانبی گالاکتوز مونومریک در هر چهار مانوز از طریق گلیکوزید الفا ۶.۱با هم در ارتباط می باشند. به علت تعداد کاهش یافته زنجیره جانبی صمغ لوکاست بصورت کامل در آب سرد حل نمی شود . صمغ لوكاست تاثیرات نمگیر بسیار بالاتری بر خصوصیات ریولوژیکی (علم جریان و تغییر ماده در مقایسه با صمغ گوار دارد . به همراه گزانتان می تواند ژل های برگشت پذیر حرارتی را بسازد . نسبت ترکیبی آن ۱:۱ در PH خنثی می باشد . در ترکیب با هیدروکلوئید ژل مانند آگار آگار ، آلژینات و کاراگینان ، سختی و کشش ژل بهتر می شود . در تهیه پنیر های ترم باعث میشود تشکیل لخته سریعتر صورت بگیرد و از میزان از دست رفتن مواد جامد کاسته شود.
3-5- صمغ تارا
مانند صمغ گوار و صمغ لوكاست ، صمغ تارا گالاکتومان دارای رابطه و پیوند مشابه می باشد . بنابراین ، زنجیره جانبی گالاکتوز در صمغ تارا در هر سه واحد مانوز مجاور می باشند . صمغ تارا در آب سرد قابل حل نیست . خصوصیات آن تقریبا مشابه همان صمغ گوار می باشند . در ترکیب با گزانتان ، صمغ تارا ژل هایی را می سازد که ضعیف تر از ژل های ساخته شده با صمغ لوکاست می باشند .
3-5- صمغ گزانتان
صمغ گزانتان محصول ثانویه متابولیک بدست آمده از تخمير گلوکز یاحلال ساکروز بدست آمده از گزانتاموناس کامپستریس می باشد . گزانتان پلی ساکارید دنباله دار با تعداد زیادی از زنجیره های جانبی تری ساکارید می باشد . اجزاء آن دی - گلوکز ، دی مانوز و اسید دی گلوکورونیک به نسبت می باشد . زنجیره های جانبی آن اسیدهای گلو کورنیک مرتبط با بتا گلیکوزیدی می باشد. گزانتان به آسانی در آب حل می شود چسبناکی حلال ها مستقل از دما و PH آن می باشند حتی در محلول های حاوی نمک بیشتر چسبناکی قابل ترمیم نیستند. به علت سلولز ، مشتقات سلولز به همراه گزانتان مورد استفاده قرار نمی گیرد. در ترکیب با صمغ لوکاست ، صمغ گزانتان تاثیرات نیروزادی قوی تری را نشان می دهد . در دوز بالاتر ژل برگشت پذیر حرارتی تشکیل می شود . صمغ گزامتان چسبناکی را در دمای اتوکلاو(۱۲۱ درجه سانتیگراد و فشار ۱۵ پوند بر اینج) از دست می دهد
3-6- کاراگینان
این ماده از خزه ایرلندی (كوندوس کریسپسوس) استخراخ می شود. کاراگینان ساختار سلولی را در جلبک قرمز تولید می کند . (خانواده رودوفیسا) کاراگینان در نقاط خاصی از سواحل ایرلند اسپانیا انگلستان و نیزارهای دریایی که در سواحل آتلانتیک شمالی و در اقیانوس ها می رویند یافت می شود . آلژا درو می شود ، خشک شده و با آب آلكالين قلیا) در دمای C° ۱۴۰ و فشار حاصل از آن بدست می آید . برای ایزوله نمودن کاراگینان ، با ایزو پروپانول رسوب شده و سپس بصورت چرخشی خشک می شود . کاراگینان نام نمکی است که از گالاکتان سولفات شده گرفته شده است . ماکرو ملکول از اجزای دی -گالاکتوز ، دی 6,3 گالاکتوز انیدرو و گروههای سولفات تشکیل شده است . از مهم ترین شکستگی کاراگین عبارتند از کاپا لامبدا- و کاراگینان یوتا که از نظر تعداد و وضعیت گروههای سولفاتی و ابعاد آنها از اجزای دی 3-، 6 گالاكتوز انیدرو متفاوت می باشند . قابلیت حلال بودن کاراگین بستگی به دما و فشار کاتیون ، پتاسیم و نمک کلسیم کاپا - و کاراگینان یوتا دارد که بصورت کامل در دمای C . . .
برای دسترسی به لینک های دانلود لطفا اشتراک تهیه کنید.
