بخشی از مقاله
چکیده:
ترکیب فیزیکوشیمیایی و خواص رئولوژیکی نمونه های شیر گاو میکروفیلتر شده ی تخمیر شده با و بدون اینولین پس از ذخیره سازی مورد ارزیابی قرار گرفتند. افزایش اینولین موجب افزایش محتوای ماده خشک کل شیر تخمیری پروبیوتیک و اسیدیته آن می شود. قوانین توان و مدل برک به خوبی به توصیف جریان شیر تخمیری می پردازد. با افزایش اینولین، زمان ذخیره سازی به افزایش ویسکوزیته ظاهری محصول نیز کمک می کند. شیر تخمیری پروبیوتیک تیکسوتروپ بالاتری دارد و هم چنین با افزایش دما هیسترسیس آن کاهش می یابد.
واژه های کلیدی: میکروفیلتراسیون، شیر تخمیری، پروبیوتیک، اینولین، رئولوژی
مقدمه
یکی از کاربردهای میکروفیلتراسیون در محصولات لبنی حفظ باکتری ها و اسپورهای شیر است که می تواند در تولید محصولات مشتق شده از شیر مانند شیر تخمیری بکار رود. استفاده از میکرو فیلتراسیون به جای فرآیندهای حرارتی سنتی مانند پاستوریزاسیون می تواند تغییرات خواص شیمیایی شیر مانند دناتوره شدن پروتئین را کاهش دهد. تولید محصولاتی از محصولات تخمیری تولید شده از شیر میکروفیلتر شده، بدون چربی و پاستوریزه، منجر به تولید محصولاتی با خواص متفاوت بخصوص رفتار رئولوژیکی متفاوت می شود. استفاده از مواد غذایی اولیه متفاوت باعث ایجاد تغییرات در خواص رئولوژیکی شیر تخمیری می شود. بطور مثال، اینولین. اینولین، یک ماده غیر قابل هضم است که برای انسان مفید می باشد چرا که بطور انتخابی موجب تحریک رشد و یا فعالیت تعداد محدودی از باکتری های موجود در روده بزرگ می شود.
علاوه بر این اینولین در اسیدیته متوسط پایدار است و استفاده از آن در محصولات تولید شده از شیر تخمیری توصیه می شود. از نظر تکنولوژیکی، اینولین به عنوان یک جایگزین چربی در غذاها استفاده می شود زیرا که نه ارزش کالری - حرارتی - آن را بالا می برد و نه طعم و مزه بدی به غذا می دهد. علاوه بر تحریک تعدادی از باکتری ها، این مواد در دسته مواد پروبیوتیک طبقه بندی می شوند زیرا نسبت به فرآیندهای هضم و جذب در دستگاه گوارش مقاوم هستند. مطالعات اخیر نشان می دهد که تغییرات در مواد غذایی با افزودن اینولین مورد قبول مصرف کنندگان نیز قرار گرفته است. این تغییرات، محاسبات مهندسی مانند جریان، انتخاب پمپ ها، میزان کاهش بار در لوله ها و هم چنین اندازه تجهیزات را تحت تاثیر قرار می دهد.
هدف این مقاله، بیان این نکته است که استفاده از شیر گاو میکروفیلتر شده به خواص میکروبیولوژیکی قابل قبول برای تولید محصولات تخمیری پروبیوتیک با ترکیبات فیزیکوشیمیایی مناسب می باشد. المیدا و همکاران روشی را برای تولید شیر تخمیری میکروفیلتر شده پیشنهاد کردند. شیر حرارت دیده و ذخیره شده در دمای 45±1 درجه سانتیگراد میکروفیلتر شده و با افزودن %5 اینولین برای تولید شیر تخمیری پروبیوتیک استفاده می شود. از شیر تخمیری بدون اینولین هم به عنوان یک نمونه برای مقایسه استفاده می شود. به هر دو نمونه %8 ساکارز به عنوان محیط کشت ترموفیلیک اضافه می شود و تلقیح در دمای 42±1 درجه سانتیگراد انجام می شود. محصول در pH برابر با 4.5 تخمیر شده و بلافاصله تا دمای 10 درجه سانتیگراد سرد می شود، به آرامی هم زده و درون ظروف پلی پروپیلنی قرار می گیرد و در دمای 5 درجه سانتیگراد ذخیره می شود تا تجزیه و تحلیل فیزیکو شیمیایی و رئولوژیکی پس از ذخیره سازی انجام شود. محتوای جامد شیر خام، میکروفیلتر شده و تخمیری در طول فرآیند خشک کردن نمونه ها تا رسیدن به یک وزن ثابت مورد بررسی قرار می گیرند. اسیدیته - درصد اسید لاکتیک - شیر تخمیری براساس روش موسسه ادولفو لوتز تعیین می شود و مقادیر pH با استفاده از pH سنج اندازه گیری می شود.
تجزیه و تحلیل میکروبیولوژیکی
مطابق گزارشات پورتو هرچه تعداد باکتری های مزوفیل بیشتر باشد، اسید لاکتیک بیشتری تولید می شود و در نتیجه ماست اسیدی تر می شود و تاثیر منفی بر عملکرد فیزیکی، شیمیایی، حسی و کیفیت رئولوژیکی آن دارد. هرچه تعداد باکتری های سرمادوست بیشتر باشد، آنزیم های مقاوم نسبت به حرارت بیشتری نیز تولید می شوند - پروتئولیتیک و لیپولیتیک - ، که می توانند اجزای شیر را تجزیه کنند و منجر به تولید بو و طعم ناخوشایند شده و حتی بر انعقاد شیر هم اثر بگذارند. آنزیم های میکروبی موجب کاهش کیفیت ماست، ظرفیت نگهداری آب پنیر و همچنین ویسکوزیته آن می شوند.
آلودگی شیر توسط باکتری های سرمادوست مشکلی ست که کل صنعت لبنیات را تحت تاثیرخود قرار می دهد و به عنوان یک عامل مهم برای کنترل کیفیت شیر با هدف افزایش عمر مفید آن در نظر گرفته می شود. در نتیجه می توان تعداد میکروارگانیسم های مزوفیل و سرمادوست را با روش میکروفیلتراسیون برای رسیدن به کیفیت میکروبیولوژیکی مناسب کاهش داد و از آن برای تولید شیر تخمیری پروبیوتیک استفاده کرد.
تجزیه و تحلیل فیزیکوشیمیایی
مقادیر متوسط برای خواص فیزیکوشیمیایی شیر خام، میکروفیلتر شده و تخمیری در جدول 1 نشان داده شده است. همانطور که انتظار می رود افزودن اینولین به شیر تخمیری پروبیوتیک منجر به افزایش محتوای مواد جامد آن می شود. همچنین در ماست تولید شده از شیر تخمیری پروبیوتیک رابطه خطی مستقیمی بین محتوای جامد و اسیدیته وجود دارد. این نتایج ممکن است مربوط به استفاده از اینولین در محیط کشت برای فرآیند تخمیر باشد که منجر به تشکیل اسید می شود. هیچ تفاوتی در مقادیر pH شیر تخمیری - نمونه بدون اینولین و پروبیوتیک - مشاهده نشد.افزودن اینولین تغییری در pH شیر تخمیری ایجاد نمی کند. استفاده از شیر تخمیری با pH بین 4.2 و 4.8 منجر به تجمع بهتر کازئین، تشکیل ژل با ثبات و موجب جلوگیری از جدا شدن فازها می شود.
اندازه گیری رئولوژیکی
ویسکوزیته ظاهری با افزایش سرعت برشی در نمونه شیر بدون انولین و شیر تخمیری پروبیوتیک کاهش می یابد، که نشان دهنده رفتار سیالی غیر نیوتنی است . - شکل - 1 کاهش ویسکوزیته ظاهری با افزایش سرعت برشی در این نوع محصولات ممکن به عوامل متعددی مربوط باشد. تخریب باندهای ضعیف، کاهش دافعه الکترواستاتیک و تعاملات آبگریز بین مولکول های ژل منجر به این نتیجه می شود. افزایش سرعت برشی و کاهش ویسکوزیته ظاهری به دلیل شکستن ساختار ماکرومولکولی در محلول با توجه به نیروی برشی نیز اتفاق می افتد. نیروهای هیدرودینامیک در آغاز برش بسیار شدید هستند با گذشت زمان این نیروها منجر به کاهش ویسکوزیته می شوند.
شیر تخمیری پروبیوتیک گرانروی اولیه بالاتری دارد و شیب آن با افزایش سرعت برشی کاهش می یابد. این نتیجه دور از انتظار نیست چرا که استفاده از اینولین در غلظت های بیشتر از %1 منجر به تولید محصولاتی با ویسکوزیته بالاتر می شود. با توجه به تحقیقات انجام شده اینولین منجر به تولید میکروکریستال هایی در شیر می شود که می تواند مقادیر زیادی آب را در خود حفظ کند و ژلی با ویسکوزیته بیشتر تولید کند چرا که یک مولکول اینولین می تواند به دو مولکول آب وصل شود.
شیر تخمیری پروبیوتیک ویسکوزیته ظاهری بالاتری نسبت به نمونه بدون اینولین دارد، چرا که اینولین تغییراتی در خواص فیزیکی مواد غذایی ایجاد می کند و با توجه به ظرفیت خود برای حفظ آب به تشکیل ژل با ویسکوزیته بالاتر کمک می کند. بعبارت دیگر، هنگامی که اینولین به مولکول های آب متصل می شود در تعامل با پروتئین شیر نیز قرار می گیرد که باعث افزایش جرم مولی و در نتیجه ویسکوزیته می شود. علاوه بر این افزایش مقادیر بیشتری از اینولین منجر به افزایش محتوای جامد نیز می شود.
زمان ذخیره سازی شیر تخمیری - نمونه بدون اینولین و پروبیوتیک - بطور قابل ملاحظه ای ویسکوزیته ظاهری خود زا تحت تاثیر قرار می دهند. ارزیابی رئولوژیکی انجام شده نشان می دهد که افزایش درجه حرارت موجب کاهش ویسکوزیته ظاهری شیر تخمیری - نمونه بدون اینولین و پروبیوتیک - می شود. همانطور که پیش بینی شده بود این رفتار نشان دهنده رابطه بین درجه حرارت و کاهش غلظت است. کاهش گرانروی ظاهری با افزایش درجه حرارت مربوط به افزایش انرژی حرارتی می باشد که باعث کاهش تعامل بین مولکولی می شود. این کاهش تعامل باعث تسهیل جریان و کاهش ویسکوزیته محصول می شود. این رفتار ممکن است به دلیل افزایش تحرک ماکرومولکول ها اتفاق بیفتد که مقاومت جریان را کاهش می دهند.
