امولسيفايرها در صنعت غذایی

تعریف امولسیفایر :

دسته بزرگی از ترکیبات هستند که عوامل فعال سطحی یا سورفکتانت نامیده می شوند . امولسیفایر ها مواد چربی هستند که دارای خواص دو گانه ،لیپو فیلیک (چربی دوست )و هیدروفیلیک (آبدوست ) می باشند . کشش سطحی بین دوفازکه در حالت عادی غیر قابل اختلاط هستند بوسیله امولسیفایر کاسته می شود بنابراین دو مایع قادر خواهند بود که یک امولسیون تشکیل بدهند. یک امولیسفایر شامل بخش های محلول در آب و بخش های محلول در روغن است وقتی یک امولسیفایر به مخلوط آب و روغن اضافه می شود امولسیفایر برروی سطح تماس بین این دو قرار می گیرد بنحوی که بخش هیدروفیل آن به سمت آب و بخش لیپوفیل به سمت روغن متمایل میگردد.

عملکرد امولسیفایر های مختلف ارتباط نزدیک به ساختمان شیمیایی آنها دارد . امولسیفایر خوراکی را می توان براساس 4 ویژگی زیر دسته بندی کرد :

1-منشا امولسیفایر ( طبیعی یا سنتزی )

2- حلال یت امولسیفایر

3- حضور گروههای عاملی: موازنه هیدروفیل/لیپوفیل

HLB 4-پتانسیل یونیزاسیون(یونی ،غیر یونی که امولسیفایر های غیر یونی بدلیل پیوندهای کووالانسی در آب تفکیک نمی شوند وامولسیفایرهای کاتیونی در صنایع غذایی کاربردی ندارندوامولسیفایرهای آمفوتریک دارای هر دو گروه کاتیونی و آنیونی هستند و خواص کشش سطحی آنها وابسته به pH می باشد).

اثر امولیسفایر بر نشاسته

دانه های نشاسته شامل آمیلو پکتین و آمیلوز کروی شکل هستند .نشاسته خام معمولاً نشاسته β نامیده می شود که در آب نا محلول است.زمانی که در یک دمای مشخص حرارت داده می شود ،نشاسته آب را جذب کرده و به شکل کریستالی α تغییر می کند.آمیلوز براحتی در اثر سرد شدن سفت می شوددر حالی که آمیلو پکتین در طول زمان بتدریج سفت می شود .
سخت شدن تدریجی نان در اثر سرد شدن ناشی از تغییر ماهیت آمیلوز است .در اثر حرارت ساختار آمیلوز به ساختار مارپیچی (هلیکس) تغییر می کند.زمانیکه امولسیفایر ها وارد مخلوط شوند می توانند در داخل ساختمان مارپیچی موضع بگیرندو تشکیل کمپلکس بدهند. که حتی بعد از سرد شدن هم قابل تغییر نمی باشند، لذا حالت نرمی نان حفظ میگردد . این نقش که برای نان شرح داده شد برای پوره های سیب زمینی ،رشته ها و برنج نیز بکار برده می شود .

اثر امولسیفایر روی پروتئین

آرد گندم حاوی پروتئینی است که گلوتن نامیده می شود . این پروتئین وقتی با آب مخلوط می گردد ساختار تنیده یابافته شده ای به خود می گیرد این خمیر حاصل که پایه آن آرد گندم و آب است با دی اکسید کربن حاصل از تخمیر و بخار ناشی از پخت پر شده ودر نتیجه باعث ور آمدن خمیر میگردد. وقتی مقدار گلوتن کم باشد ور آمدن خمیر کند خواهد بود . امولسیفایر مولکول گلوتن را اصلاح کرده و توانایی تشکیل فیلم را در آن افزایش می دهد که باعث باز و پهن شدن راحتر خمیرشده که کار با آن اسان تر صورت می گیرد . امولسیفایر های یونی مثل EMUPARS-PD103و EMUPARS-PSL104 گلوتن خمیر را تقویت می کنند که باعث حفظ دی اکسید کربن می گردد.

انواع امولسیون

مخلوط آب و روغن توسط همزدن ایجاد امولسیون می کنند که با توقف هم زدن تفکیک می شوند . هدف استفاده از امولسیون کننده ها جلوگیری از تفکیک شدن و در نتیجه تثبیت امولسیون است. .امولسیون ها در حالت کلی به دو دسته تقسیم میشوند :امولسیون o/w یا روغن در آب مثل بستنی یا شیر و امولسیون w/o یا قطرات آب در روغن مثل کره و مارگارین. اخیراً امولسیون های نوع w/o/w یا پراکندگی آب در قطرات روغن از نوع امولسیون o/w و نوع دیگر امولسیون o/w/o که مخا لف نوع قبل است گسترش یافته اند .که این امولسیون های پیچیده در مواد کم کالری مثل خامه که روغن کمتری دارند بکار برده می شوند.

انتخاب امولسیفایرها

در انتخاب امولسیفایرها سه نکته باید مدنظر قرار گیرد.

1- مشکل موردنظر که قرار بر رفع آن با استفاده از امولسیفایرهاست، باید توسط طراحان مواد غذایی مشخص شود.

2- مشخص کردن این‌که امولسیفایر چه کاری می‌تواند برای رفع این مشکل انجام دهد.

3- تصمیم گرفتن در این مورد که آیا یک امولسیفایر مشکل مورد نظر را حل خواهد کرد که این امر از طریق تست کردن کار امولسیفایر در سیستم موردنظر امکان‌پذیرست.

پس از طی این مراحل می‌توان امولسیفایر یا سیستم امولسیفایری مورد نظر را انتخاب کرد و سطح مورد نیاز و مناسب آن را نیز محاسبه کرد.

نکات زیر را به هنگام انتخاب یک امولسیفایر باید مورد توجه قرار داد.

قیمت:

طراحان مواد غذایی ممکن است بدون توجه به قیمت امولسیفایر یا دیگر اجزا، محصولی را با یک امولسیفایر با کارایی کامل طراحی و فرموله کنند. بنابراین هزینه و قیمت اجزا باید از ابتدا مورد توجه قرار گیرد. همچنین فرم امولسیفایرها نیز باید با دقت انتخاب شود. در کارخانه استفاده از چربی‌های پلاستیکی و امولسیفایرها ممکن است مشکل‌تر باشد؛ زیرا کارگران باید این اجزا را از درون ظروف مورد کاربرد به سختی تراشیده، استخراج کنند. اگر چه استفاده از امولسیفایرهای پودری آسانتر است و بخشی از هزینه‌ها را نیز کاهش می‌دهد؛ ولی در تمام موارد قابل استفاده نیست.

چربی کم:‌

طراحان مواد غذایی باید آگاه باشند که آیا مصرف‌کنندگان، مواد غذایی بدون چربی یا با مقادیر کم چربی را ترجیح می‌دهند. در واقع می‌توان با استفاده از مقادیر اندک امولسیفایرها محصولات نانوایی بسیار خوب و در عین حال کم‌چرب تولید کرد. نقش امولسیفایرها در این جا روان‌سازی، ایجاد بافت نرم و یکنواخت و ایجاد احساس خوب دهانی­ست. موارد ذکر شده از مشخصات محصولات پرچرب است که با استفاده از امولسیفایرها در حضور مقادیر کم‌چربی مقدور شده است.
نخستین نکته که در گسترش محصولات نانوایی کم‌چرب، باید مدنظر قرار گیرد قدرت عمل محصول است، متخصصان معتقدند که اگر محصول از قدرت عمل لازم برخوردار نباشد؛ قادر نخواهد بود در بازار به رقابت بپردازد؛ به عبارت دیگر محصول باید رضایت‌ مشتری را تامین کند. مهم‌ترین فاکتور در موفقیت محصولات نانوایی کم‌چرب، طعم و مزه است. اگر آن­ها طعم خوبی نداشته باشند؛ مشتری استقبال خوبی نخواهد کرد.

اثر طعم می‌تواند به عنوان یک مشکل در محصولاتی که میزان چربی آن­ها کاهش یافته، مطرح شود. در این محصولات اثر اولیه­ی طعم کاهش می‌یابد تا هنگامی که ناگهان محو می‌شود. امولسیفایرها می‌توانند این مشکل را با طولانی کردن اثر طعم حل کنند.

قوانین و مقررات:

در هر کشوری قوانین متفاوتی برای استفاده از امولسیفایرهای مواد غذایی وجود دارد. گر چه به ‌طور کلی در آمریکا قوانین سختی برای بیشتر امولسیفایرها وجود ندارد؛ اما برای تعدادی از آن­ها به وسیله­ی اداره­ی غذا و داروی آمریکا قوانینی اعمال شده و در موارد متفاوت حدود مصرف آن­ها تعیین شده است.
کازیر (Kazier) در این ارتباط می‌گوید: «برای مونو و دی‌گلیسیریدها قانونی وجود ندارد؛ در حالی که روی پلی­سوربات‌ها قوانین سخت‌تری اعمال می‌شود؛ به عنوان مثال SSL در محصولات نانوایی به میزان نیم درصد وزن آرد در آمریکا استفاده می‌شود؛ در حالی که در کانادا این رقم در حدود 375 هزارم درصد است.»

طبیعی بودن: بیشتر نانواها در تولیدات خود از مونو و دی‌گلیسیریدها استفاده می‌کنند و تعداد بسیار کمی تمایل به تولید محصولات کاملاً طبیعی دارند.

لسیتین به ویژگی‌های مکانیکی و پراکندگی مناسب شورتنینگ در محصولات نانوایی کمک می‌کند. لسیتین یک نوآوری طبیعی است؛ مانند روغن سویا و مصرف‌کنندگان تصور مثبتی از سالم بودن لسیتین در ذهن دارند. در محصولات تولید شده با استفاده از مخمر می‌توان از مخلوط پودری لسیتین هیدروفیلیک و مونوگلیسیریدها استفاده کرد که این امر سبب می‌شود تا خمیر بهتری نسبت به حالت استفاده محض از مونوگلیسیریدها به دست آید؛ ضمن این که این مخلوط می‌تواند به عنوان یک مهارکننده پدیده­ی بیاتی نیز عمل کند.

سینرژیسم یا اثر تقویت‌کنندگی: امولسیفایرها معمولاً به صورت مخلوط و همراه با یکدیگر بهتر کار می‌کنند؛ به عنوان مثال سیستم امولسیفایر یک کیک معمولاً مخلوطی از دو یا سه امولسیفایر مثل MDG، PGME، و لسیتین است. برای نان ممکن است از مخلوط EMG و MDG استفاده شود.

چشم‌انداز آینده

امولسیفایرها از اجزای ضروری محصولات نانوایی هستند و چندین فاکتور در چگونگی کاربرد و استفاده­ی آن­ها نقش دارد که به شرح زیر است:
چربی کم: محصولات کم‌چرب با استفاده از مخلوط امولسیفایرها هم‌چنان در حال تولیدست. نایتلی می‌گوید: «بیشتر افرادی که در زمینه­ی‌ گسترش این مواد غذایی کم‌چرب فعال‌اند، به دنبال یافتن فرمولاسیون‌های متفاوت هستند. معمولاً در نهایت در محصولات نانوایی کم‌چرب دو دسته از مواد حضور دارند؛ کربوهیدرات‌ها و ژل‌های پروتئینی که هیچ ‌یک دارای کالری‌های چربی نیستند. همچنین به این محصولات امولسیفایرهایی مثل مونو و دی‌گلیسیریدها اضافه می‌شوند.

آنزیم‌ها و امولسیفایرها:

همان‌طور که قبلاً ذکر شد، آنزیم‌ها نرم‌کننده‌های حقیقی مغز هستند. در این زمینه نظر نایتلی بر این اساس است که ابتدا برای مشروط کردن خمیر باید مقادیر متداولی از مونو و دی‌گلیسیریدها (عامل ضد بیاتی) 50 تا 75 درصد وزن آرد را افزود و سپس اگر این میزان رضایت‌بخش نبود و به دنبال افزایش مدت زمان نگهداری محصول هستیم، باید آنزیم‌ها را اضافه کرد. برای بعضی از مواد که افزایش سطح MDG بسیار گران‌قیمت و هزینه‌بر است، افزودن مقادیر اندک آنزیم اقتصادی‌تر است.
معمولاً مصرف‌کنندگان از تولید MDG به ‌طور طبیعی در غذاهای حاوی چربی اطلاع ندارند. نایتلی می‌افزاید یک غذای پرچرب حاویMDG،‌ لسیتین، لیپوپروتئین‌ها و گلیکولیپیدهاست که هریک نقش و کارایی خود را دارند.

چنانچه برای حمل و نقل و توزیع محصولات نانوایی نیاز به طی کردن مسافت‌های طولانی‌تر باشد که پایه­ی زمان ماندگاری یک تا دو روز افزایش یابد، با افزودن امولسیفایرها می‌توان مدت‌زمان نگهداری را افزایش داد. به این ترتیب تولید‌کنندگان باید حداکثر مجاز و اقتصادی MDG را همراه با آنزیم مناسب به کار گیرند.

محصولات سالم: در ترتیلاها امولسیفایرها سبب افزایش انعطاف و مدت‌ زمان نگهداری محصول می‌شوند. یکی از مشتری‌ها با مراجعه به نایتلی از کیفیت ترتیلاهایش شکایت کرد. وی در این زمینه می‌گوید: «قبل از تولید محصولات در مقیاس‌های کارخانه‌ای با تجهیزات فنی و کارخانه‌ای، بانوان مکزیکی عملیات کشش ترتیلاها را در 360 درجه انجام می‌دادند که مانع از ایجاد انعطاف‌پذیری مورد نیاز بود و سپس ترتیلاها به هنگام پیچیدن ترک می‌خورد. این مشکل امروز با افزودن MDG حل شده است و این ترتیلاهای بسته‌بندی شده مدت‌ زمان نگهداری هفت روزه در سوپرمارکت را دارد. فروش محصولاتی مثل نان شیرینی حلقوی در سال گذشته 57 درصد رشد داشته است. این امر در نتیجه کمک امولسیفایرها برای طولانی کردن مدت‌زمان نگهداری این محصول است که به سرعت سفت می‌شود.

تغییر در الگوهای مصرف: مصرف‌کنندگان آمریکایی اکنون مانند اروپایی‌ها نان مصرف می‌کنند و در حال خرید میزان زیادی از محصولات نانوایی تازه مثل نان‌هایی از اکلیل کوهی و خمیرترش هستد و آن­ها را نیز همان روز مصرف می‌کنند. یکی از مدیران نانوایی‌ها در ساحل غربی بیان می‌کند، مردم بین 29/2 دلار برای هر قرص نان با خمیر ترش و 99/4 دلار برای قرص نان زیتون می‌پردازند که همه­ی این نان‌ها دارای امولسیفایر در فرمولاسیون خود هستند؛ بنابراین روند مصرف به سوی محصولات سالم‌تر با میزان کم‌تر چربی، شکر و سدیم (نمک) است.
HLB هنوز از جایگاه خوبی برخوردارست
ویژگی هیدروفیلیک (آب‌دوست بودن) ‌و لیپوفیلیک (چربی دوست بودن) امولسیفایرها گاهی به صورت تعادل هیدروفیلیک/لیپوفیلیک (HLB) مطرح می‌شود. این تعادل از صفر تا 20 تغییر می‌کند که مقیاس میزان تمایل به سمت آب یا روغن را نشان می‌دهد. امولسیفایرهایی که غالباً لیپوفیلیک هستند، میزان HLB پایینی داشته و تمایل به تشکیل امولسیون‌های آب در روغن دارند.

در گذشته HLB مقیاس متداول برای انتخاب امولسیفایرها در فرمول‌های نانوایی بود؛ اما این سیستم‌ معایبی دارد؛ از آن جمله که HLB میزان توانایی امولسیفایر در کاهش کشش سطحی تنها در یک سیستم ساده را نشان می‌دهد. از آن جا که امولسیفایرها در مواد غذایی نانوایی نقش‌های چندگانه به عهده دارند، این نقش HLB سبب محدودیت استفاده آن می‌شود؛ ولی HLB هنوز هم در انتخاب امولسیفایر در محصولاتی مثل کیک که پدیده امولسیفیکاسیون در آن مهم است، حرف اول را می‌زند.

همان‌طور که قبلاً ذکر شده ساختار سلولی یک پروتئین به وسیله پروتئین‌ها تشکیل می‌شود. یکنواختی و تمامیت این دیواره‌ها حجم کیک و ظاهر یکنواخت مغز کیک را رقم می‌زند. ویژگی‌های امولسیفیکاسیون امولسیفایرها سبب جاگیری آن­ها در سطح قطرات چربی شده، مانع از هم گسیختگی لایه پروتئینی می‌شود. بنابراین یافتن یک امولسیفایر با ویژگی‌های امولسیون‌کنندگی مناسب شامل ویژگی HLB، مستقیماً کیفیت یک کیک را تحت‌تاثیر قرار می‌دهد.

پانوشت­ها:

· امولسیفایرها زیرمجموعه‌ای از مواد سورفکتانت یا مواد فعال در سطح هستند که استفاده گسترده‌ای در محصولات غذایی دارند.

· هدف از افزودن امولسیفایرها به فرمول‌های نان، ‌بهبود قابلیت کار با خمیر و درنهایت افزایش کیفیت محصول است.

· امولسیفایرها علاوه بر ایجاد مغز نرم‌تر سبب تشکیل کریستال‌های مجدد آمیلوز یا پدیده برگشت (Retro gradation) می‌شود و تعویق انداختن سرعت بیاتی نان می‌شود.

· امولسیفایرها با پوشش دادن سلول‌های هوا در کف، سبب استحکام و پایداری سیستم کف می‌شوند.سبب می شوند و به هنگام هم زدن ، میزان هوای ورودی به خمیر افزایش پیدا کند.

· شورتنینگ به عنوان یک آنتی‌فوم (ضد کف) مطرح است که تمایل به از هم گسیختن سلول‌های کف دارد. امولسیفایرها با پوشش دادن سطح خارجی ذرات چربی، سبب حفاظت دیواره‌های سلولی لایه پروتئینی شده و از گسیختگی این لایه جلوگیری می‌کند.

· انتخاب یک امولسیفایر برای یک سیستم کیک به نوع چربی به کار رفته در فرمولاسیون، تجهیزات تولید و شرایط برچسب‌زنی بستگی دارد.

· می‌توان با استفاده از مقادیر اندک امولسیفایرها محصولات نانوایی بسیار خوب و در عین حال کم‌چرب تولید کرد.

· امولسیفایرها معمولا به صورت مخلوط و همراه با یکدیگر بهتر کار می‌کنند.

· امولسیفایرهایی که غالبا لیپوفیلیک هستند میزان HLB پایینی داشته و تمایل به تشکیل امولسیون‌های آب در روغن دارند.

منبع: ماه نامه­  بهکام، شماره­ی 95، آبان­ماه

بازدیدها: 4