بررسی تاثیر برخی از هیدروکلوئیدها بر پایداری و خواص رئولوژیکی و حسی …

Gelatin,caseinate,whey protein,chitosan

Animal

۲-۲-۱- صمغ زانتان
زانتان توسط میکروارگانیسم Xanthomonas compestris تولید می‌شود و ساختار خطی دارد (شکل ۲-۲). زانتان در آب سرد محلول بوده و محلول‌های ایجاد شده به شدت سودوپلاستیک هستند. ویسکوزیته محلول‌ها پایداری مناسبی در مقابل pH و دما داشته و این پلی‌ساکارید مقاوم به تجزیه آنزیمی است. زانتان واکنش‌های سینرژیستی با صمغ گوار و [۹]LBG دارد. ویسکوزیته‌ی صمغ زانتان در حضور صمغ گوار وLBG افزایش می‌یابد. در غلظت‌های بالا ژل‌های نرم، الاستیک و برگشت پذیر حرارتی در حضور LBG تشکیل می‌دهد. ویژگی‌های محلول‌های زانتان بستگی به روش صحیح آماد‌ه‌سازی دارد. جهت حصول ویژگی‌های مناسب محلول، محلول زانتان بایستی به خوبی هیدراته شود. هیدراته شدن بستگی به چهار فاکتور پراکنده شدن صمغ، سرعت همزدن محلول، ترکیب فاز مایع و اندازه ذرات دارد. جهت هیدارته کردن مناسب بایستی ذرات به طور مناسب در فاز مایع، پراکنده شوند. پراکندگی ضعیف موجب ایجاد کلوخه می‌شود که در نتیجه هیدراته شدن کاهش می‌یابد. روش ایده‌آل دیسپرس کردن زانتان، مخلوط کردن آن با سایر اجزاء فرمول از قبیل شکر، نمک، نشاسته و غیره است. نسبت مناسب صمغ و سایر اجزا به ترتبیب ۱ به ۱۰ است. به علاوه می‌توان زانتان را در روغن دیسپرس کرده و سپس به فاز آبی اضافه نمود. هر چه اندازه ذرات صمغ کوچکتر باشد، سریعتر به حداکثر میزان ویسکوزیته می‌رسیم. محلول های زانتان سودوپلاستیک بوده و با افزایش تنش برشی [۱۰]ویسکوزیته کاهش یافته و با حذف تنش برشی ویسکوزیته اولیه دوباره ایجاد می‌شود. در سرعت‌های برشی[۱۱] پائین، محلول‌های زانتان تقریبا ویسکوزیته‌ای در حدود ۱۵ برابر گوار گام و بیشتر از کربوکسی متیل سلولز یا سدیم آلژینات در غلظت‌های مشابه دارند. اثر نمک بر ویسکوزته زانتان بستگی به غلظت صمغ دارد. غلظت‌های ۲۵/۰ و یا کمتر، نمک‌‌های تک ظرفیتی مثل NaCl موجب کاهش ناچیز ویسکوزیته می‌شوند. در غلظت‌های بالاتر صمغ، ویسکوزیته با افزودن نمک افزایش می‌یابد. بسیاری از نمک‌های دیگر از قبیل نمک‌های کلسیم و منیزیم اثرات مشابهی دارند. جهت توسعه ویژگی‌های رئولوژیکی مناسب در محلول‌های زانتان، وجود برخی نمک‌ها ضروری است به طوری‌که نمک‌های موجود در آب شرب کفایت می‌کنند. در صورتی ‌که غلظت نمک در حدود ۱-۲ درصد باشد تا حدی از هیدراته شدن زانتان جلوگیری می‌نماید. لذا هیدراته کردن بهتر است در آب با نمک کم انجام شده و مورد استفاده در صنعت غذا قرار گیرد (نصیرپور، ۱۳۹۱).
شکل ۲-۲- ساختار مولکولی صمغ زانتان
۲-۲-۲- صمغ عربی
صمغ عربی ماده‌ی تراوش شده از درخت آکاسیا می‌باشد. به دو گروه آکاسیا سیال و آکاسیا سنگال تقسیم می‌شود. صمغ عربی از -L آرابینوز، L- رامنوز، D-گالاکتوز و D- اسیدگالاکتورونیک تشکیل شده است. زنجیره‌ی اصلی گالاکتوپیرانوز با اتصالات ۱ به ۳ می‌باشد و ساختار منشعب دارد (شکل ۲-۳). جزو هیدروکلوئیدهای آنیونی است و به غلظت‌های بالا برای تشکیل ژل نیاز دارد (نایل و همکاران، ۲۰۱۲).
این صمغ بصورت دستی جدا و براساس رنگ سورت می‌شود. کشور سودان اصلی‌ترین منبع تولید کننده صمغ عربی از دهه ۱۹۶۰ بوده است. میزان تولید این صمغ در سودان در حدود۶۰ هزار تن در سال است. در حال حاضر کل تولید سالانه این صمغ در حدود۴۰ الی۵۰ هزار تن می‌باشد. صمغ عربی در اندازه‌های مشخص خرد شده و در آب گرم همراه همزدن حل می‌گردد. درجه حرارت در حداقل لازم نگهداری می‌شود تا صمغ دناتوره نشود. زیرا در درجه حرارت‌های بالا ویژگی‌های عملکردی صمغ تغییر می‌کند. پس از جداسازی مواد نامحلول به وسیله دکانتاسیون یا فیلتراسیون محلول پاستوریزه می‌شود، سپس با خشک‌کن پاششی و یا غلطکی خشک می‌شود.
رنگ محلول‌های صمغ عربی زرد کم رنگ تا نارنجی مایل به قهوه ای می‌باشد و pH محلول‌ها در حدود ۵/۴ است. ساختار منشعب صمغ عربی موجب شده که مولکول‌ها، ساختاری نسبتا کوچک داشته باشند. در نتیجه محلول‌ها در غلظت‌های بالا به گرانروی مورد نظر برسند. محلول‌های صمغ عربی نیوتنی هستند. ویسکوزیته‌ی محلول‌ها در حضور الکترولیت‌ها به دلیل تغییر در بار الکتریکی و در pH کم به دلیل این‌که گروههای کربوکسیل تفکیک نشده‌اند، کاهش می‌یابد. حرارت دادن بیش از حد محلول‌های صمغ عربی موجب رسوب ترکیبات پروتئینی آن شده در نتیجه ویژگی‌های امولسیون کنندگی آن تغییر می‌کند (نصیرپور، ۱۳۹۱).
 
شکل ۲-۳- ساختار مولکولی صمغ عربی
۲-۲-۳- صمغ زدو
زدو صمغی شفاف است که از درخت بادام کوهی[۱۲] تراوش می‌شود. درخت بادام کوهی بومی ایران محسوب می‌شود و اغلب در استان‌های مرکزی می‌روید. این صمغ در استان فارس به وفور بدست می‌آید و به نام‌های شیرازی و فارسی معروف است. صمغ زدو در رنگ‌های زرد، سفید و قرمز وجود دارد (شکل ۲-۴). خواص این صمغ، شبیه صمغ عربی است و گاهی به اشتباه آن را صمغ عربی می‌نامند ولی از لحاظ ساختاری با یکدیگر متفاوت هستند (قاسم‌پور و علیزاده، ۱۳۸۹). این صمغ در کاغذسازی، نساجی، پزشکی و صنایع غذایی کاربرد دارد.
ایران در تولید صمغ‌های طبیعی رتبه چهارم جهان را براساس آمارهای ارائه شده از سوی سازمان جهانی خواروبار و کشاورزی FAO در سال ۲۰۰۸ داردعوامل موثر در درجه بندی زدو شامل مواد خارجی و اندازه قطعات است. (بی‌نام،۱۳۴۶). بهره برداری از صمغ زدو سابقه‌ای بسیار دیرینه دارد. براساس اطلاعات، میزان تولید و برداشت سالیانه زدو به ترتیب برابر با ۴۷۰ تن در کل کشور و ۳۴۰ کیلوگرم در هر هکتار گزارش شده است. صمغ زدو خواص دارویی مختلفی دارد و از آن برای تحریک اشتها، تسکین سردرد، بهبود سرفه‌های مزمن، رفع دندان درد و… استفاده می‌شود. تعیین خصوصیات ساختاری، شیمیایی و عملکردی صمغ می‌تواند مبنایی برای مقایسه با سایر هیدروکلوئیدها باشد و قابلیت استفاده از آن را برای تولید و توسعه محصولات غذایی نشان ‌دهد (خالصی و همکاران، ۱۳۹۰).
انواع رنگ‌های مختلف صمغ زدو دارای ویژگی‌های فیزیکی، رئولوژیکی و شیمیایی متفاوت هستند. بنابراین می‌توان از رنگ، به عنوان ابزاری برای دسته‌بندی کیفی صمغ زدو بهره گرفت. از طرفی، این اختلاف در ویژگی‌های عملکردی انواع صمغ زدو، بیانگر کاربردهای گوناگون این صمغ می‌باشد (فدوی و همکاران،۱۳۹۱). ساختار و ترکیبات شیمیایی این صمغ هنوز ناشناخته است (عباسی و رحیمی، ۱۳۸۷).
شکل ۲-۴- (a): درخت Amygdalus scoparia Spach، (b): صمغ زدو، (c): پودر صمغ زدو
۲-۲-۴- پایدارکننده تجاری CHO
پایدارکننده تجاری CHO به دلیل دارا بودن توام صمغ کارآگینان و صمغ گوار کام در ساختار خود، به عنوان پایدارکننده و غلظت دهنده، تاثیر قابل توجهی در افزایش ویسکوزیته دارد (اسمیت و همکاران، ۲۰۰۰). در ضمن وجود مونو و دی‌گلیسریدهای اسیدهای چرب به عنوان امولسیفایر در این پایدارکننده، سبب افزایش پایداری در طی زمان نگهداری می‌شود.
۲-۲-۴-۱- صمغ کارآگینان
کارآگینان، هیدروکلوئید محلول در آب و یک پلی ساکارید خطی است. حالت مارپیچی دارد و از علف‌های دریایی قرمز استخراج میشود (شکل ۲-۵). همه‌ی انواع این علفهای قرمز ضرورتاً، کارآگینان مشابهی ارائه نمیدهند. واحدهای ساختمانی کارآگینان، واحدهای گالاکتوز با پیوندهای متناوب (۳ـ۱)  و (۴ـ۱)  است. واحدهای اصلی تکرار شونده در کارآگینان دی ساکارید کارابیوز است. وزن مولکولی کارآگینان، بین ۱۰۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰۰ دالتون میباشد
شکل ۲-۵- نحوه آرایش ساختارهای مارپیچ کارآگینان در شیر و تشکیل شبکه ژلی
واژه کارآگینان هم در واقع به گروهی از گالاکتان‌ها گفته شده که منجر به تشکیل ماتریکس بین سلولی در بسیاری از جلبکهای دریایی قرمز می شود (اسمیت و همکاران، ۲۰۰۳). کارآگینان در واقع پلیمری از استر سولفاته مولکولهای هگزوز بوده که در آن نسبت سولفات به هگزوزها، حدود یک میباشد (فاطمی، ۱۳۹۰). در کارآگینان دافعه متقابل گروه‌های سولفات در طول زنجیره پلیمری منجر به گسترش مولکول شده و خاصیت آبدوستی آن موجب احاطه شدن کارآگینان توسط مولکول‌های آب می‌شود (اسمیت و همکاران، ۲۰۰۰). از طرفی قسمت سولفاته یا آنیونی کارآگینان که دارای بار منفی بوده با قسمتی از پروتئین‌ها که دارای بار مثبت است وارد واکنش شده و یک کمپلکس کلوئیدی پایدار را در فرآورده تشکیل میدهد (لانگندروف، ۲۰۰۰).
۲-۲-۴-۲- صمغ گوار
صمغ گوار، بعد از جدا کردن پوسته و دانه از آندوسپرم دانه گیاه گوار که کیامپوسیس تتروگونولوس نام دارد و در گروه حبوبات قرار دارد بدست میآید. صمغ گوار یک پلی ساکارید منشعب و دارای بلوکهای ساختمانی  D- مانوپیرانوز و  ـ D گالاکتوپیرانوز بوده و وزن مولکولی آن بین یک میلیون تا دو میلیون دالتون میباشد (شکل ۲-۶). گوار به سهولت آب جذب کرده و ویسکوزیته را افزایش میدهد (لو و همکاران، ۱۹۹۶). در عین حال گوار در واکنش با میسلهای کازئین ناتوان است
در گوار واحدهای  ـD مانوپیرانوز با پیوند (۴ ـ ۱) به هم متصل شده و واحدهای  ـ D گالاکتوپیرانوز نیز با پیوند (۶ ـ۱) به این زنجیره متصل میشوند (فاطمی، ۱۳۹۰).
۲-۳- واکنش پروتئین‌ها و چند قندی‌ها
در بسیاری از مواد غذایی، پروتئین‌ها و چند قندی‌ها به‌صورت توام وجود دارند. در فرمولاسیون مواد غذایی کلوئیدی از پروتئین‌ها بدلیل ویژگی‌های امولسیون کنندگی و تولید کف و از چند قندی‌ها به عنوان نگه‌دارنده آب و قوام دهنده استفاده می‌شود.
اضافه کردن چند قندی‌ها به محلول‌های پروتئینی از تجمع زیاد مولکول‌های پروتئین با محدود کردن واکنش پروتئین-پروتئین، حفظ گروه‌های باردار یا افزایش گرانروی جلوگیری می‌کنند. در هر محلول رقیق، زمانی که آنتروپی مخلوط غالب شود و واکنش بین پروتئین و چند قندی به صورت حلالیت هم‌زمان باشد پایداری حاصل می‌شود. افزایش میزان بیشتری از بسپار در محلول می‌تواند سبب ناپایداری شود (دکروف و تیونر، ۲۰۰۱). واکنش‌‌های فضایی زمانی که زنجیره‌های بسپاری به صورت بخشی از ذرات کلوئیدی درآیند یا در سطح آن‌ها جذب شوند حاصل می‌شود. البته باید بسپار به اندازه‌ی کافی باشد تا سطح ذرات را بپوشاند. نیروهای الکترواستاتیک در پروتئین‌ها به‌دلیل Coo و NH3+ حاصل می‌شود که Coo آب‌گریزتر از NH3+ می‌باشد (دیکینسون، ۱۹۹۲). هیدروکلوئیدها نسبت به عوامل سطحی و پروتئین‌ها در شرایط اسیدی بهتر می‌توانند امولسیون‌ها را پایدار کنند که این مسئله به میزان واکنش‌ فضایی بستگی دارد (دیکینسون، ۲۰۰۲).
برهم‌کنش‌های الکترواستاتیک بین پروتئین‌ها و چند قندی‌ها بین گروه‌های یونیزه شده اتفاق می‌افتد. واکنش دیگری که بین پروتئین و چند قندی‌ها دیده می‌شود تشکیل ساختار میسلی بین هیدروکلوئیدهای خاص و پروتئین‌های حساس به یون کلسیم می‌باشد که این واکنش بیشتر توسط هیدروکلوئیدهای سولفاته مثل کارآگینان و صمغ دانه‌ی اقاقیا اتفاق افتاده و از ته‌نشینی کلسیم جلوگیری می‌کند (هانسن، ۱۹۸۲).
۲-۳-۱- قابلیت امتزاج یا آمیزش[۱۳]
این رفتار زمانی مشاهده می‌شود که غلظت هیدروکلوئید در محلول کم باشد (دیکینسون، ۲۰۰۲). این حالت بستگی به قدرت یونی، pH و حرارت دارد. در این حالت جذب ضعیفی بین پروتئین و هیدروکلوئید دیده می‌شود (سیرب و همکاران، ۱۹۹۸).
۲-۳-۲- ناسازگاری دینامیکی[۱۴]
این رفتار در غلظت‌های بالای بسپارهای زیستی مشاهده می‌شود. در این حالت بدلیل دافعه‌ی ایجاد شده در اثر بارهای مخالف بین دو بسپار دو فاز پدید می‌آید که یک فاز غنی از هیدروکلوئید و فاز دیگر غنی از پروتئین می‌باشد. سامانه‌هایی که دارای هیدروکلوئیدهای کربوکسیلات هستند تمایلی به کمپلکس شدن ندارند و ارتباطشان با پروتئین‌ها کم می‌باشد. ناسازگاری در نقطه‌ی ایزوالکتریک پروتئین و زمانی که نمک اضافه شود افزایش می‌یابد در این حالت هیچ نیروی جذبی ایجاد نمی‌شود (سیرب و همکاران، ۱۹۹۸). در حالت ناسازگاری پیوند حلال- بسپار زیستی بیشتر از بسپار زیستی- بسپار زیستی و آن هم بیشتر از حلال- حلال اتفاق می‌افتد (پارک و همکاران، ۱۹۹۲).

این نوشته را هم بخوانید :   لایه های سیاه گرانش گوس بونه در حضور دو کلاس الکترودینامیک غیرخطی- ...

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت zusa.ir مراجعه نمایید.