بخشی از مقاله
ریزپوشانی مواد غذایی و کاربرد آن در صنعت غذا
چکیده
کپسوله کردن یک سري مراحل به فعالیت درآوردن عامل می باشد که مطابق با یک برنامه مناسب وباابزار کاربردي براي ارتقاءدادن فعالیت حیاتی مولکولها وزندگی سلولی درون غذاها به کار برده می شود. مواد پرکاربرد و مورد استفاده براي طراحی نگهداري پوسته ي کپسول باید براساس ارزش نسبی غذا،هضم غذا و توانایی تشکیل یک مانع میان فاز درونی ومحیط اطرافش باشد ،پلی ساکارید ها پر کاربرد ترین مواد جهت استفاده در فرایند کپسولاسیون می باشند. همچنین پروتئین ها و لیپیدها براي کپسوله کردن مناسب اند. خشک کردن پاششی به دلیل قابلیت انعطاف و مستمر بودن یکی از گسترده ترین تکنیک هاي مورد استفاده در صنعت کپسولاسیون می باشد. اما جنبه ي اقتصادي و به صرفه بودن آن نیز بایستی مد نظر قرار گیرد. پوشش دهی به کمک کیسه هاي کوچکی از سیکلودکسترین ها جزء گرانترین تکنولوژي ها هستند و از این جهت کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. هدف ایناز تکنولوژِي ممکن است دستیابی به موانعی میان ساختار فعالیتهاي حیاتی حساس و محیط باشد تا از این طریق بتوان به راهکارهایی همچون اجازه ي تست کردن و مزه دار کردن و دادن رایحه هاي مختلف،پنهان کردن مزه یا بوي بد،تثبیت کردن عناصر غذا یا افزایش بیشتر قابل دسترس پذیري عوامل حیاتی آن دست یافت. یکی از مهم ترین عوامل یا دلایل براي کپسوله کردن براي تثبیت فعالیت عناصر غذایی،تدارك مراحلی براي ارتقاء پایداري غذا در آخرین مراحل تولیدو درطول مراحل آن می باشد. از مزایاي دیگر کپسوله کردن، تبخیر کم و تنزل لطافت فعالیت ها مانند رایحه هاي غذایی است. از این گذشته کپسوله کردن براي ازبین بردن احساسا ت وحس هاي بد موقع غذا خوردن، همانند مزه و بوهاي نامطبوع استفاده می شود.اگرچه دستیابی به اهداف دیگري همچونممانعت واکنشها با دیگر اجزاء و ترکیبات در محصولات غذایی،ازجمله اکسیژن با آب ، ثابت کردن سلولها یا آنزیم ها ،در کاربردهاي پردازش غذایی از جمله مراحل تخمیر و مراحل دگرگونی محصولات نیز می تواند مد نظر باشد.
هدف از ارائه این گزارش آشنایی با روشهاي رایج ریز پوشانی در صنعت غذا و کار برد آن می باشد.
کلمات کلیدي: ریز پوشانی- ترکیبات بیواکتیو- پوشش هاي کپسولاسیون
مقدمه
کپسوله کردن ، ممکن است اینگونه تعریف شده باشد ، که یک پروسه براي به دام انداختن یک عامل فعال درون دیگر ترکیبات دیواره اي است .مواد پوشانیده شده ، به جز عامل فعال ، میتواند هسته ، مواد پر کننده و ... باشد ، موادي که براي دیواره کپسول به کار می روند پوشش، پوسته خارجی، فاز خارجی و یا ماتریکس نامیده می شوند.کپسوله کردن یک ابزار کاربردي است براي ارتقاء تحویل فعالیت هاي حیاتی ملکولها ( مانند : آنتی اکسیدان مواد معدنی ، ویتامین ها ، فیتواسترول ها ، لوسئین ، اکسیدهاي اسیدهاي چرب و سلول هاي زنده ( مانند : پروبیوتیک ) درون غذاها .
در بیشتر موارد کپسولاسیون شامل یک تکنولوژي می باشد که در طی آن ترکیبات بیواکتیو به طور کامل توسط مواد دیواره اي پوشانیده شده و در واقع می توان آن را تعریفی از یک بسته بندي مطمئن دانستو مایعات و مواد گازي در کپسولهاي کوچک که محتویات آنها در سرعت کنترل شده بسیار طولانی و تحت وضعیت خاص پخش شده است . ذره تولید شده ، ضخامتی بین nm تا mm دارد. کپسوله کردن به طور کلی در محیط نشان داده می شود . این قبیل تکنولوژي ها تقریبا در60 سال قبل توسعه یافتند. آنها براي پخش دارویی مخصوصا براي داروها و واکسن ها بهرهی عمده اي میبرند . ولی با این وجود ، آنها با صنایع غذایی مرتبط هستند . در سالهاي اخیر صنایع غذایی به افزایش چندین وظیفه در محصولات نیاز داشت .بنابراین کپسوله کردن یک نگرش براي حفاظت آنها تحمیل می کند . چندین وظیفه هستند که براي کنترل مزه ، رنگ ، بافت یا مواد نگهدارنده بسیار پرکاربرد می باشند . همچنین تعدادي فعالیت زیست محیطی با چندین پتانسیل ، مزایاي سلامتی به حساب می آیند . تعدادا زیادي از مزایاي ممکن براي عناصر کپسوله شده در صنایع غذایی وجود دارد ، کپسوله کردن ارزیابی می شود تا محافظت پایداري در فعالیتهاي زیست محیطی در طول دوره پروسه ، ذخیره سازي و پیشگیري از اثرات متقابل نامطلوب با محل پیدایش غذا داشته باشد .
انواع روش هاي ریز پوشانی
ترکیبات غذایی،اسیدي،شیرین کننده،طعم دهنده،رنگ دهنده،لیپیدها،ویتامین ها،موادمعدنی،آنزیم ها و میکروارگانیسم ها و...و با استفاده از روش هاي مختلف می توانند ریز پوشانی شوند.(فانگ و همکاران،.2010لاکی،(2007
در این فرایندها سه هدف عمده دنبال می شود:تشکیل دیواره ي مناسب اطراف ماده ي مورد نظر،جلوگیري از تراوش و نفوذ ماده ي ریز پوشانی شده به سطح کپسول در حین نگهداري،ممانعت از تماس و واکنش عوامل محیطی با هسته.
به طور کلی روش هاي ریز پوشانی شده به دو گروه فیزیکی و شیمیایی طبقه بندي می شوند. در روش هاي فیزیکی از خشک کردن پاششی،خشک کردن انجمادي،پوشش دهی بستر سیال،اکستروژن، سرد کردن پاشش و در روش هاي شیمیایی از روش کوآسرواسیون(تکنیک تفکیک فازها)و روش تبلور(کو کریستالیزاسیون) استفاده می شود.
: 1- 1 خشک کردن پاششی
اصول کلی و ابتدایی خشک کردن پاششی توسط مسترز در سال 1979 پایه گذاري شد. روش خشک کردن پاششی یکی از رایج ترین و متداول ترین روش هاي ریز پوشانی است که براي اولین بار جهت تولید شیر خشک به کار گرفته شد.در حالت چربی شیر به عنوان ماده ي هسته توسط مخلوطی از مواد دیواره مانند لاکتوز و پروتئیین هاي شیر پوشش داده شده و در برابر اکسایش محافظت می شود.
کربوهیدرات هایی مانن نشاسته هاي اصلاح شده، مالتو دکسترین ها،صمغ ها و پروتئین ها(پروتئین اب پنیر،کازئینات ها و ژلاتین)از جمله مواد دیواره اي هستند که در این روش خشک کردن مورد استفاده قرار می گیرند.راندمان ریز پوشانی توسط خشک کردن پاششی به نوع ماده ي معطر،دماي فرایند،قدرت امولسیون کنندگی و قابلت تشکیل فیلم دیواره، رطوبت نهایی ریزکپسول ها و رطوبت هواي خروجی از خشک کن بستگی دارد.به طور کلی مواد معطره با فراریت و قطبیت کمنر و وزن مولکولی بالاتر، ماندگاري بیشتري در کپسول هاي حاصله توسط خشک کن پاششی دارند. ترکیبات فراري مانند استالدئید،دي استیل، دي متیل سولفید و اتانل ممکن است به صورت جزئی در حین فرایند از دست بروند.جهت رفع این مشکل می توان از غلظت هاي بالاتري از این مواد استفاده کرد.(پورزیو،(2007
این روش بیشتر براي تهیه افزودنی هاي غذایی به شکل پایدارو خشک شده،اجزاي عملگر و معطره، اسانس ها و روغن هاي با مصارف خاص به کار می رود. (یوبیک و اسکاتمن،.2003پورزیو،2007 )در سال 1930، طعم دهنده ها توسط خشکن پاششی و با استفاده از صمغ آگاسیا ریز پوشانی شدند. خشک کردن پاششی از لحاظ اقتصادي، مقرون به صرفه و ارزان است و ذراتی با کیفیت خوب تولید می کند.در بین روش هاي خشک کردن، فرایندخشک کردنپاششی،مواد فرار بیشتري را می توان داخل کپسول نگهداري نمود. مایع اولیه تزریق شده در خشک کن پاششی می تواند به صورت امولسیون،محلول یا سوسپانسیون باشد.با توجه به شرایط دستگاه (مانند سرعت پمپ،درجه حرارت ورودي و خروجی) می توان پودرهایی با اندازه ذرات ریز(10تا50میکرومتر) یا درشت(2تا3میکرومتر) تولید کرد.
کارایی ریزپوشانی توسط خشک کن پاششی به عوامل زیادي از جمله مقدار ماده جامد،وزن مولکولی،اندازه قطرات امولسیون، گرانروي و عوامل وابسته به فرایند شامل سرعت جریان خوراك،دماي ورودي و خروجی،سرعت جریان گاز و..بستگی دارد.(لاکی،(2007در ریزپوشانی با روش خشک کردن پاششی، ابتدا امولسیونی از مواد هسته و دیواره تهیه می شود. بدین منظور مواد دیواره باید به درستی انتخاب شوند و باید قابلیت تشکیل فیلم را دارا باشند. همچنین،در میزان بالاي مواد جامد،گرانروي پایینی داشته باشند، قدرت جذب رطوبت آنها پایین باشد و از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه باشند. هیدروکلوئید هاي غذایی مانند ژلاتین، نشاسته اصلاح شده، صمغ هاي گیاهی،دکسترین و...به عنوان مواد دیواره مناسب می باشند. پس از انتخاب ماده ي دیواره،این ماده با اب هیدراته شده و با ماده ي هسته معمولا به نسبت 4به1 مخلوط می شوند و پس از هموژنیزه شدن به خشک کن پاششی تغذیه می شود. محلول تزریقی از طریق نازل بصورت ذرات ریز به داخل محفظه ي خشک کن پاشیده می شود. کپسول ها پس از سقوط به پایین خشک کن، جمع آوري می شوند. در این روش،دماهاي
مورد استفاده براي خشک کردن بالا می باشد(دماي ورودي 210درجه سانتی گراد و دماي خروجی 90درجه سانتی گراد می باشد).
: 1- 2 خشک شدن انجمادي ( لیوفیلیزاسیون )
خشک کردن انجمادي ( لیوفیلیزاسیون ) روشی است که عمدتا جهت ریز پوشانی مواد حساس به حرارت ، مواد فعال زیستی، اسان اسانس هاي محلول در آب و آروماهاي طبیعی و همچنین براي داروها به کار می رود. به دلیل اینکه این فرایند در دما و فشار پایین انجام می گیرد، میزان راندمان ریزپوشانی درآن بالاست. اساس این روش بدین صورت است که در ابتدا نمونه حاوي ترکیب مورد ریزپوشانی در دماهاي بین -40 و -90 منجمد شده و سپس یخ حاصله تحت خلاء تصعید می شود. پودر حاصله پس از خشک کردن به شکل توده اي اسفنجی و متورق می باشد که درصورت نیاز به ذرات کوچکتر، آسیاب می گردد . از جمله معایب این روش،طولانی بودن زمان فرایند،بالا بودن هزینه هاي تولید ومصرف انرژي بالاست که در مقایسه باروش خشک کردن پاششی، این روش 30تا50برابر پر هزینه تر است. بنابراین از این روش براي ترکیبات و اجزاي گران قیمت استفاده می شود. به منظور خشک کردن انجمادي،دوره خشک کردن طولانی،حدود 20 ساعت مورد نیاز می باشد. کل فرایند در دما و فشلر پایین انجام می شود. در صورت کاهش وزن مولکولی مواد دیواره (کربوهیدرات) و افزایش مواد جامد محلول (تا حدود20درصد) ، راندمان محصور سازي طعم افزایش میابد. دیسو بري و همکاران (1997)، سه روش مختلف خشک کردن (خشک کردن پاششی، خشک کردنانجمادي و خشک کردن غلطکی ) را بر میزان ابقاي بتاکاراتن ریز پوشانی شده با مالتو دکسترین با درجه هیدرولیز 25 مورد بررسی قرار دادند، نتایج نشان داد خشک کردن غلطکی بهترین روش خشک کردن (حفظ 50 درصد بتاکاروتن ) بود و پس از آن خشک کن انجمادي (بیش از 35 درصد حفظ بتا کاروتن ) و خشک کن پاششی (حفظ بیش از 20 درصد بتاکاروتن )قرار داشتند.
تاثیر انواع مختلف مالتو دکسترین (شربت جامد گلوکز، فیلدوز و پاسیلی )و روش هاي مختلف خشک کردن (انجمادي و پاششی ) بر خصوصیات حسی و فیزیکو شیمیایی طعم دوریان ریز پوشانی شده، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش خشک کردن انجمادي و استفاده از شربت جامد گلوکز به عنوان ماده ي دیواره باعث حفظ بهتر خصوصیات فیزیکو شیمیایی (رطوبت، چربی، میزان توده اي شدن، ساختار و... ) و حسی (آروما، ظاهر و... ) می گردد. ریز پوشانی لیمونن در سیستم صمغ عربی- ساکارز- ژلاتین (نسبت وزنی ( 1:1:1 توسط خشک کردن انجمادي مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی نشان داد که ماده طعمزاي ریز پوشانی شده، ساختاري شبیه پولک، بدون گودي و تو رفتگی و چروکیدگی داشت.
مطالعات انجام شده توسط فلینک و کارل (1970) و بومبن و همکاران((1973 نشان داد که حفظ ترکیب فرار در طول فرایند خشک کردن انجمادي به ترکیب مواد دیواره و هسته وابسته است بیشترین حفاظت از ماده هسته در صورت استفاده از کربوهیدرات هاي با وزن مولکولی کم و همچنین تغلیظ ماده جامد محلول تا 20 درصد حاصل شد.
بیرائو دا کوستا و همکاران 2010) )روغن هاي ضروري پونه کوهی را در ماتریکس هاي مختلف شامل نساسته، ژلاتین/سوکروز و اینولین و با دو روش خشک کردن (انجمادي و پاششی )ریز پوشانی کردند و بیان داشتند که کپسولهاي
