بخشی از مقاله
بررسي ويژگي های هيدروکلوئيد دانه بومي مرو و کاربرد آن در مواد غذايي
چکيده
دانه مرو با نام علمي Salvia macrosiphon گياهي از تيره ی نعناعيان مي باشد. دانه ای است به اندازه شاه دانه و همرنگ با آن ، سه وجهي با ظاهر براق که يک وجه آن بزرگتر است . دانه مرو به راحتي در آب متورم شده و موسيلاژ ايجاد مي کند. محلول های صمغ دانه مرو، رفتار غير نيوتني و شل شونده با تنش برش نشان مي دهند، بدين معني که ويسکوزيته شان با افزايش سرعت برشي کاهش پيدا مي کند. ويسکوزيته ی محلول صمغ مرو تحت تأثير غلظت مي باشد بطوريکه افزايش غلظت از ٠.٥ تا ٢ درصد باعث افزايش در ويسکوزيته ظاهری مي شود و همچنين ويسکوزيته ی ظاهری با افزايش دما کاهش مي يابد و دمای ٥٥ درجه سانتي گراد محدوده دمايي ژلاتينه شدن صمغ دانه مرو مي باشد. محققان با مقايسه هيدروکلوئيد مرو با صمغ های شاهي ، قدومه شهری و شيرازی دريافتند که ويسکوزيته ظاهری، ظرفيت امولسيون کنندگي و پايداری امولسيون در غلظت ١% هيدروکلوئيد مرو در تمام سرعت های برشي نسبت به بقيه بيشتر است . علاوه براين ، از به کاربردن اين هيدرو کلوئيد در تحقيقات مختلف ، نتايج مطلوبي حاصل شد، بطوريکه با بکار بردن آن در ماست بدون چربي بيشترين ويسکوزيته ظاهری و امتياز حسي به نمونه های حاوی اين هيدروکلوئيد تعلق گرفت و گزينه ی مناسبي نيز برای پايداری امولسيون ها مي باشد.
واژه های کليدی: هيدروکلوئيد مرو،رئولوژی، امولسيون ، ويسکوزيته .
١- مقدمه
هيدروکلوئيدها بيوپليمرهايي با وزن مولکولي بالا و آبدوست هستند که به عنوان اجزای عملگر در فرمولاسيون های غذايي جهت افزايش قوام ، ژل کنندگي ، کنترل ريزساختار، بافت ، عطر و طعم و زمان نگهداری استفاده مي شوند. هيدروکلوئيدها مي توانند از منابع حيواني ، گياهي ، ميکروبي و حتي با روش های کاملاً شيميايي
1
تأمين شوند، در حال حاضر کازئين ، ژلاتين و نشاسته بيشترين ميزان مصرف را در بين هيدروکلوئيدها دارند که کمبود و گراني منابع حيواني ، شيوع برخي بيماریها مثل جنون گاوی، تغيير شيوه زندگي و تمايل به رژيم های گياهي لزوم توجه به منابع گياهي و يافتن منابع جديد هيدروکلوئيدی و همچنين کاربرد آن ها در مواد غذايي و بررسي ويژگي های آن ها بيش از پيش بر ما روشن مي سازد. علاوه براين ، از آنجايي که واردات صمغ هزينه بالايي را بر دوش توليدکنندگان داخلي و خارجي مي گذارد، يافتن منابع جديد داخلي به عنوان جايگزيني مناسب برای هيدروکلوئيدهای تجاری ضروری است . دانه ها از منابع قديمي و سنتي صمغ ها هستند اکثر دانه ها حاوی مقادير زيادی نشاسته جهت استفاده جوانه هستند و بسياری هم حاوی پليمرهای پلي ساکاريدی ديگر به خصوصيات مشابه صمغ ها مي باشند که آن ها را تبديل به منابع مفيدی جهت استحصال هيدروکلوئيدها کرده است (٤). از سال های دور بسياری دانه ها مانند به ، اسفرزه ، لوبيای اقاقيا، گوار، تارا و خردل به عنوان منابع صمغي مورد استفاده قرار مي گرفتند، اگرچه برای مصارف غذايي و در توليد صنعتي تنها برخي از اين ها اهميت دارند.
پژوهش های زيادی طي سال های اخير جهت يافتن منابع جديد هيدروکلوئيدی، بررسي خواص عملکردی و کاربرد آن ها در فراورده های غذايي مختلف صورت گرفته است .
امروزه با توجه به افزايش سطح آگاهي مردم در خصوص ارتباط بين چربي و بيماریها، تمايل به مصرف غذاهای با چربي کمتر، از لحاظ تغذيه ای بيشتر شده و جامعه برای جلوگيری از ابتلا به چاقي و در پي آن بيماریهای ناشي از آن و همچنين ديابت به فرآورده های رژيمي و سالم روی آورده است .بنابراين ، تقاضا برای توليد فرآورده - های غذايي سالم مانند فرآورده های کم چرب افزايش چشمگيری داشته است . در واقع حذف چربي از محصولاتي مانند ماست عملي نيست از اين رو بايستي در اين فرآورده ها، چربي با مواد ديگری جايگزين شود (١١). يک گزينه مناسب برای جايگزيني چربي محصولات غذايي هيدروکلوئيدها از جمله هيدروکلوئيدهای بومي هستند.
در اين تحقيق به هيدروکلوئيد استخراجي از دانه مرو خواهيم پرداخت و ويژگي های آن و چند مورد از کاربرده آن را در فرآورده های غذايي بيان خواهيم کرد.
١
٢- معرفي دانه مرو
دانه مرو با نام علمي Salvia macrosiphon گياهي از تيره ی نعناعيان مي باشد که از لحاظ اندازه شبيه شاه - دانه و همرنگ با آن و ظاهری براق بوده و شکل سه وجهي با يک وجه بزرگتر دارد. اين دانه دارای رگه هايي به
رنگ قهوه ای است که از قسمت پايين منشعب شده و سرتاسر دانه را فرا گرفته اند. مرو گياهي پايا، دارای برگ ها و کاسبرگ های بزرگ و غشايي با پنج دانه نوک تيز است (٧).
جنس Labiatae( salvia) بيش از ٧٠٠ گونه دارد که حدود ٢٠٠ گونه از آن ها در ايران وجود دارد. گياهان متعلق به اين جنس از نظر داروسازی اهميت دارند و در علم پزشکي در سرتاسر جهان به کار برده مي شوند.
گونه Salvia macrosiphon ی بومي کشورهای عراق ، ايران ، پاکستان ، افغانستان و ترکيه است که در حاشيه ی زمين ها و کشتزارها مي رويد. آن يک گياه علفي چندساله با کاسبرگ های سفيد و تخمک های کوچک است .
٣- هيدروکلوئيد مرو
دانه مرو به راحتي در آب متورم شده و موسيلاژ ايجاد مي کند و به علت داشتن موسيلاژ فراوان به عنوان لينت بخش در برطرف کردن خارش های گلو و سرفه در فرمول چهار تخمه استفاده سنتي دارد (٧).
٣-١- ساختار شيميايي
ترکيبات صمغ دانه مرو استخراج شده در شرايط بهينه (اين شرايط در بخش های بعدی توضيح داده خواهد شد) پس از خشک شدن بطور تقريبي به شرح زير است : ٦.٧٢ درصد رطوبت ، ٠.٨٥ درصد چربي ، ٨.١٧ درصد خاکستر، ٢.٨٤ درصد پروتئين ، ١.٦٧ درصد فيبر خام و ٧٩.٧٥ درصد کربوهيدرات . اطلاعات بيشتری در مورد ساختار شيميايي صمغ مرو در دسترس نيست (٩).
٣-٢- ويژگي های رئولوژيکي
محلول صمغ دانه مرو همانند هيدروکلوئيد اسفرزه رفتار رقيق شونده با برش ٢ را از خود نشان مي دهند که به معني اين است که ويسکوزيته شان با افزايش سرعت برشي کاهش پيدا مي کند. رفتار رئولوژيکي محلول ها با
استفاده از معادله قانون توان مورد بررسي قرار مي گيرد:
n
τ= KD
در اين معادله τ، تنش برشي شاخص قوام و ويسکوزيته (m.Pa.s)،n شاخص رفتار جريان و D سرعت برشي (١-s) است .
رضوی و همکاران تأثير غلظت و دما را بر روی آن بررسي کرده اند که در ادامه توضيح داده خواهد شد (٧).
٣-٢-١- تأثير غلظت
ويسکوزيته ی محلول صمغ مرو تحت تأثير غلظت مي باشد بطوريکه افزايش غلظت از ٠.٥ تا ٢ درصد باعث افزايش در ويسکوزيته ظاهری مي شود ( دمای ٢٠ و نرخ برشي ١-s ١). اين نتايج قابليت بالای اين هيدروکلوئيد را به عنوان حجم دهنده و پايدارکننده ی مناسب برای افزايش پايداری سيستم های غذايي ، تأييد مي کند.
۳-۲-۲- تأثير دما
ويسکوزيته ی ظاهری با افزايش دما کاهش مي يابد، اگرچه شيب يا وابستگي دما بيشتر يا بالاتر از غلظت است .
کاهش ويسکوزيته ی ظاهری با دما در غلظت های بالاتر بخصوص ١.٠ درصد مشهودتر است ، که اين نتيجه مطابق با نتايج ديگر محققان در مورد هيدروکلوئيدهايي مانند کاراگينان ، نشاسته ، زانتان و صمغ دانه ريحان است . اما برخي محققان ديگر کاهش انرژی فعال سازی را با افزايش غلظت در صمغ های ثعلب ، شاهي و ژلاتين به دست آوردند.
۳-۳- تقابل رئولوژيکي صمغ مرو با صمغ زانتان
روش های زيادی برای شناسايي تقابل پليمر-پليمر به صورت کمي و کيفي توسعه يافته است . ويسکوزيته اطلاعات مهمي را در مورد چگونگي رفتار مولکولي در محلول ارائه مي دهد و به ساختار و خصوصيات پليمر وابسته است . در تحقيقي که توسط حسن آبادی و همکارانش در سال ١٣٩٠ انجام شد تقابل مولکولي صمغ زانتان و صمغ دانه مرو در ناحيه رقيق و بررسي اثر سينرژيستي اين دو صمغ در دمای ٥٥ درجه سانتي گراد بررسي کردند. در اين دما دو صمغ اثر يکديگر را تقويت کرده و ويسکوزيته ذاتي مخلوط دو صمغ در تمامي نسبت ها بيشتر از مقدار محاسبه شده ميانگين وزني دو صمغ به تنهايي و بدون برهم کنش مي باشد، که نشان - دهنده اثر سينرژيستس اين دو صمغ در مخلوط با يکديگر بوده است . آن ها مشخص کردند که دمای ٥٥ درجه سانتي گراد محدوده دمايي ژلاتينه شدن صمغ دانه مرو مي باشد. لازم بذکر است که ويسکوزيته ذاتي يک پارامتر عملي مفيد در مطالعه محلول های رقيق مي باشد و معياری از حجم هيدروديناميکي اشغال شده توسط مولکول - های پليمر در يک محلول مي باشد (٢).
٣-٤-برهم کنش با پروتئين
4
وقتي هيدروکلوئيدها به سيستم غذايي حاوی پروتئين های شير اضافه شود، نتيجه آن ممکن است باعث بهبود خواص عملکردی مخلوط باشد. بنابراين با اضافه کردن هيدروکلوئيدها به فرمولاسيون مواد غذايي در واقع از يک طرف ميزان مصرف پروتئين کاهش يافته و از طرف ديگر خواص عملکردی پروتئين با افزودن هيدروکلوئيد جبران مي شود.
پروتئين های شير به همراه هيدروکلوئيدها با حل شدن در فاز آبي يک سيتم شبکه سه تايي از آب -پلي - ساکارييد-پروتئين شير تشکيل مي دهند. برهم کنش اين سيتم ها ممکن است باعث تشکيل کمپلکس شود و يا اين که جداسازی فاز صورت گيرد، که مطالعات بسيار گسترده ای در زمينه برهم کنش پلي ساکاريدها و پروتئين - های شير صورت گرفته است . بطور کلي مولکول های پلي ساکاريد نسبت به پروتئين ها تأثير بيشتری در افزايش ويسکوزيته محلول دارند. بنابراين مولکول های پلي ساکاريد به دليل بزرگتر بودن و در نتيجه دارا بودن حجم هيدروديناميکي بيشتر نسبت به پروتئين ها تأثير بيشتری در افزايش ويسکوزيته محلول دارند. پورحبيب و همکاران از صمغ مرو بدين منظور استفاده کردند. آن ها رفتارهای رئولوژيکي مخلوط های ايزوله پروتئين آب پنير (٦درصد وزني -وزني ) و صمغ دانه بالنگو-مرو (١:١) در pHهای مختلف و در حضور ٥٠ ميلي مولار نمک کلريد سديم مورد بررسي قرار دادند. اين محققان دريافتند که با افزودن صمغ دانه بالنگو-مرو ويسکوزيته ظاهری افزايش يافت . همچنين در ارزيابي ميکروساختاری معلوم شد که افزودن صمغ اين دانه ها سبب برهم کنش های سينرژيستي با پروتئين های آب پنير کروی گرديد. به گونه ای که با افزايش غلظت صمغ ، شدت اين برهم کنش ها نيز افزايش يافت (١).
٣-٥- مقايسه هيدروکلوئيد مرو با ديگر هيدروکلوئيدهای بومي
رضوی و همکاران در سال ١٣٩٠ دانه های شاهي ، قدومه شهری، قدومه شيرازی و مرو به عنوان منابع جديد هيدروکلوئيدی انتخاب کرده و راندمان استخراج ، ويسکوزيته ظاهری، رفتار جرياني ، امولسيون کنندگي ، ژل دهي و کف زايي آنها مورد بررسي قرار گرفت . نتايج نشان داد که رفتار رئولوژيکي کليه نمونه ها، سيال غيرنيوتني روان شونده قوی با برش بود ولي محلول صمغ دانه مرو بيشترين ويسکوزيته ظاهری در تمام سرعت های برشي را نشان داد و پس از آن به ترتيب قدومه شهری، دانه شاهي و قدومه شيرازی قرار گرفتند. ظرفيت امولسيون - کنندگي و پايداری امولسيون صمغ دانه مرو در غلظت ١درصد، بيش از ساير صمغ ها بود، اما در غلظت
