بخشی از مقاله
عوامل موثر بر خصوصیات فیزیکی و رئولوژیکی پنیرهای پروسس
پنیر پروسس به وسیله ساییدن، مخلوط کردن، ذوب کردن و امولسیون کردن پنیرهای طبیعی به کمک حرارت و عوامل امولسیون کننده و با اضافه کردن دیگر ترکیبات لبنی و غیر لبنی بدست میآید. بافت، مهمترین عامل تعیین کننده کیفیت پنیر پروسس از نقطه نظر مصرف کنندگان است. تعیین خصوصیات فیزیکی میتواند اطلاعات ارزشمندی در مورد کیفیت محصول و ارزیابی بافت پنیر پروسس به دست بدهد. خصوصیات فیزیکی را میتوان در دو گروه خصوصیات بافتی ذوبی و خصوصیات بافتی غیر ذوبی جای داد. از خصوصیات بافتی ذوبی میتوان به جریان پذیری، ویسکوزیته و کشش پذیری و از خصوصیات بافتی غیر ذوبی میتوان به سفتی، شکنندگی، جهندگی و چسبندگی اشاره کرد. عواملی که بر خصوصیات فیزیکی پنیرهای پروسس اثر میگذارند شامل فرمولاسیون و اجزاء به کار رفته (محتوی رطوبت و چربی، pH، محتوی کلسیم و فسفر، میزان لاکتوز، میزان کازئین باقی مانده، استفاده از هیدروکلوئیدها و دیگر اجزاء) و شرایط فرآوری (دمای فرآوری، زمان، سرعت همزدن، سرعت سرد کردن) است. هدف از این مطالعه، بررسی مروری اثری است که برخی اجزاء و شرایط بر روی خصوصیات فیزیکی و رئولوژیکی پنیرهای پروسس میگذارند.
کلمات کیدی: پنیر پروسس، رئولوژی، خصوصیات فیزیکی، بافت
-1 مقدمه
پنیرهای بسیار متنوعی از مواد اولیه یکسان (معمولا شیر، باکتریهای اسید لاکتیک، منعقد کننده و نمک طعام) تولید میشوند. در واقع، گفته شده است که برای هر پنیری یک ذائقه و برای هر ذائقهای، یک پنیر وجود دارد. تلاشهایی برای طبقه بندی انواع پنیر به وسیله برخی خصوصیات پنیر (بافت، روش انعقاد، شاخصهای رسیدگی و...)، صورت گرفته است. [1] در این میان، اولسون (1979)، بر اساس فرآیندهای تولید و رسیدگی، پنیرها را به دو دسته پنیرهای طبیعی و پنیرهای پروسس طبقه بندی کرده است. [2] تفاوت این دو دسته از پنیرها، در این است که پنیرهای طبیعی مستقیما از شیر تهیه میشوند در حالی که پنیرهای پروسس، از شیر تهیه نمیشوند بلکه از تغییر پنیرهای طبیعی به کمک حرارت دادن، مخلوط کردن، نمکهای امولسیون کننده و دیگر اجزاء به دست میآیند .[3] در زیر گروه پنیرهای پروسس، محصولات بسیار متنوعی بر اساس مواد اولیه، تکنولوژی تولید و ترکیبات، قرار میگیرند. استفاده از اجزاء لبنی و غیر لبنی در تولید پنیر پروسس، امکان به دست آوردن پنیرهای پروسس با بافتها و خصوصیات عملگرای مختلف را فراهم آورده است .[5 ,4]
همیشه، خصوصیات فیزیکوشیمیایی پنیر، یک مولفه مهم در آزمودن کیفیت و ارزش پنیر بوده است. توسعه پنیرهای پروسس در اواسط دهه 1890 میلادی [6]، باعث انجام تحقیقاتی در زمینه خصوصیات فیزیکی پنیرها شد اما در رابطه با خصوصیات رئولوژیکی این پنیرها تحقیقات معدودی صورت گرفته است.
رئولوژی را میتوان به صورت مطالعه تغییر شکل و جریان یافتن ماده تعریف کرد .[7] رئولوژی در ارتباط با سه متغیر است : تنش، کرنش و زمان. تنش و کرنش به ترتیب مربوط به نیروی وارده و تغییر شکل در ماده هستند .[8] با استفاده از تنش و کرنش، محققین، قادر خواهند بود که خصوصیات حقیقی ماده را، مستقل از اندازه و شکل هندسی نمونهها، به دست آورند و نتایج به دست آمده را برای نمونههای با اندازه و شکلهای مختلف، با همدیگر مقایسه کنند .[8] در حقیقت، رئومتری، به فهم واکنش ساختار ماده نسبت به نیروها و تغییر شکلهای اعمال شده بر آن ماده، کمک میکند و اطلاعاتی را در زمینه وابستگی ساختار ماده غذایی به ترکیب کلی و تعامل بین اجزاء را فراهم میآورد .[9] به همین دلیل، رئومتری، وسیله خوبی برای ارزیابی کیفیت ساختار و بافت ماده غذایی است .[10]
تنش و کرنش میتواند طی فرآوری (مثل خورد کردن، هموژنیزه کردن، مخلوط کردن) و مصرف (مثل بریدن، پخش کردن و جویدن) بر پنیرهای پروسس اعمال شوند. خصوصیات رئولوژیکی، مانند کشسانی (الاستیسیته)، ویسکوزیته و ویسکوالاستیسیته عمدتا مربوط به ترکیب، ساختار و مقاومت به کشش بین المانهای ساختاری پنیر هستند. خصوصیات رئولوژیکی پنیر به وسیله مقادیر رئولوژیکی که در آزمونها با اعمال تنش و کرنش تحت شرایط تجربی تعریف شده، اندازه گیری میشوند. متغیرهای خروجی آزمونهای رئومتری (مثل خزش، آرمیدگی تنش، آزمونهای فشاری)، میتواند شامل تغییر در ابعاد طی زمان، نسبت تنش به کرنش برای مقادیر کرنش معین، تنش و یا کرنش مورد نیاز برای القای شکستگی در ماده، تعیین مقادیری مثل ضریب برشی، تنش در نقطه شکست و سفتی باشد. به عبارت دیگر، رفتار پنیر زمانی که در معرض چنین تنشها و کرنشهایی قرار میگیرد را با اصطلاحاتی مانند سختی، سفتی، جهندگی، شکنندگی و چسبندگی بیان میکنند .[11]
خصوصیات رئولوژیکی، بر حمل و بسته بندی، کیفیت بافت و خوردن (تلاشی که برای جویدن به کار میرود) و کیفیت حسی پنیرهای پروسس اثر میگذارند .[11] از طرف دیگر به دلیل اینکه پنیرهای پروسس به عنوان جزئی از مواد غذایی مختلف مانند پیتزا، برگر، ساندویچها و... به کار میروند، خصوصیات رئولوژیکی آن مانند سفتی و جریان پذیری آن طی حرارت دادن، بسیار اهمیت پیدا میکند .[3] عوامل مختلفی بر رئولوژی و خصوصیات فیزیکی پنیرهای پروسس اثر میگذارند که هدف اصلی این مطالعه، مروری بر این عوامل است.
-2 خصوصیات رئولوژیکی
خصوصیات فیزیکی و رئولوژیکی پنیرهای پروسس را میتوان بر اساس کاربرد نهایی و بسته بندی آن در دو گروه خصوصیات بافتی ذوبی و خصوصیات بافتی غیر ذوبی جای داد .[13 ,12] جدول (1)، خلاصهای از این خصوصیات را به همراه روشهای اندازه گیری آنها ارائه میدهد. به کارگیری روش مناسب اندازه گیری، بستگی به نوع پنیر پروسس و در دسترس بودن تجهیزات، تبحر تحلیلگر و هدف تحلیل (یعنی آزمون سریع کنترل کیفیت و یا خصوصیات رئولوژیکی) دارد .[13] در این مقاله، به تشریح این خصوصیات پرداخته نمیشود.
-3 عوامل موثر بر خصوصیات فیزیکی و رئولوژیکی پنیرهای پروسس
پنیرهای طبیعی و عوامل امولسیون کننده، از اجزاء اصلی پنیرهای پروسس هستند بنابراین خصوصیات این دو بر خصوصیات پنیر پروسس نهایی اثر میگذارند. علاوه بر اجزاء اصلی، از ترکیبات متعدد دیگری در فرمولاسیون پنیرهای پروسس استفاده میشود که بعضاٌ تاثیر قابل توجهی بر خصوصیات فیزیکی پنیرهای حاصل میگذارند. از طرف دیگر، شرایط فرآوری مانند زمان فرآوری، سرعت برش و سرعت سرد کردن نیز میتوانند تعیین کننده خصوصیات پنیر پروسس نهایی باشند.
-1-3 پنیر طبیعی
پنیرهای طبیعی مختلفی در تولید پنیرهای پروسس استفاده میشوند. به کارگیری انواع پنیر، باعث تولید پنیرهای پروسس با عطر و طعم، ظاهر و بافت متفاوت میشود. برخی از پارامترهای تاثیر گذار بر خصوصیات عملگرای پنیر پروسس در ادامه آمده ند.
-1-1-3 محتوی کلسیم
با توجه به اینکه پنیرهای طبیعی مختلف، دارای محتوی کلسیم متفاوتی هستند، و با توجه به اینکه محتوی کلسیم، رابطه معکوسی با میزان هیدراسیون کازئین دارد، بنابراین، محتوی کلسیم، بر خصوصیات فیزیکی پنیرهای طبیعی تاثیر میگذارد که در نهایت پنیر پروسس حاصل را نیز تحت تاثیر قرار میدهد .[13] در این رابطه، کاپور و همکارانش (2007)، تاثیر استفاده از پنیر چدار با درجات مختلف محتوی کلسیم را بر خصوصیات بافتی غیر ذوبی و ذوبی پنیرهای پروسس حاصل بررسی کردند. با افزایش کلسیم و فسفر و نسبت نمک به رطوبت در پنیر طبیعی، افزایش قابل توجهی در سختی و خصوصیات گرانروی پنیرهای پروسس حاصل ایجاد شد و این در حالی است که قابلیت ذوب شدن پنیرهای پروسس کاهش یافت. بنابراین، علاوه بر موازنه رطوبت، چربی، نمک و پروتئین، کنترل کلسیم و فسفر نیز در تولید پنیرهای پروسس با خصوصیات فیزیکی مورد نظر، ضروری است .[14] بیسواس و همکارانش (2008)، نیز کار مشابهی انجام دادند و نشان دادند که پنیرهای دارای کلسیم و فسفر بالاتر خصوصیات رئولوژیکی دینامیکی (ضریب الاستیک ، ضریب ویسکوز ) بیشتری را طی حرارت دهی و سرد کردن از خود نشان میدهند. همچنین، پنیرهای دارای کلسیم، فسفر، لاکتوز و نمک بیشتر، دمای انتقالی (جایی که ( = بالاتر، خصوصیات گرانروی و tan کمتری داشتند. در حقیقت، کلسیم و فسفر، بر خصوصیات ویسکوالاستیک و رئولوژیکی پنیرهای پروسس، اثر قابل توجهی دارند .[15] گوینی اُکندی (2009)، نیز دریافتند که کاهش میزان کلسیم (از 29,8 به (19,6 ⁄ و فسفر (از 20 به (16 ⁄ در پنیر چدار اثر قابل توجهی بر پنیر پروسس حاصل میگذارند و باعث کاهش تنش شکست، کرنش شکست و سفتی محصول حرارت ندیده، و افزایش جریان و سیالیت پنیر ذوب شده میشوند .[16] وانگ و همکارانش (2011)، اثر تعادل کلسیم را بر خصوصیات بافتی و رئولوژیکی پنیر چدار طی رسیدن به مدت 90 روز و نیز بر پنیر پروسس حاصل از آن اندازه گرفتند. با تغییر در کلسیم محلول طی رسیدن، خصوصیات عملگرای پنیر چدار نیز تغییر کرد، بدین صورت که سختی و ضریب نگهداری ( ) کاهش و tan δ افزایش یافت و قابلیت ذوب شوندگی نیز بهبود یافت و پنیر پروسس حاصل نیز تمایل مشابهی داشت، اگرچه با به کار گیری آزمون همبستگی نسبی کندال مشخص شد که تفاوت معنی داری در محتوی کلسیم محلول پنیرهای پروسس حاصل از پنیرهای چدار با درجه رسیدگی مختلف وجود ندارد .[17]
pH -2-1-3
pH فاکتور عمدهای است که بر بسیاری از خصوسیات پنیرهای پروسس اثر میگذارد. از اولین تحقیقاتی که در این زمینه صورت گرفته است، کاری است که تمپلتون و سومر (1932)، انجام دادند و گزارش کردند که بافت پنیرهای پروسس با تغییر در pH تغییر میکند .[18] پنیرهای پروسس با pHهای پایین (pH ≥ 5,2) ترد و خشک هستند و سختی کمتری دارند در حالیکه پنیرهای پروسس با pH بالا (pH ≤ 6,4)، بسیار نرم هستند ,18] .[19 در حقیقت، برای تنظیم pH میتوان یا به صورت مستقیم، اسید و یا باز را به محصول پیش از فرآوری و یا در حین خنک کردن محصول مذاب اضافه نمود [20 ,19 ,16] و یا از pH پنیر طبیعی و یا اثری که نمکهای امولسیفایر بر PH میگذارند استفاده نمود .[21 ,19 ,14] در مورد اثر pH پنیر طبیعی بر خصوصیات فیزیکی پنیرهای پروسس، مطالعات اندکی صورت گرفته است. اولسون و همکارانش (1958)، اثر اسیدیته و سن رسیدگی پنیرها (چدار و داری ورلد) را بر بدنه پنیر پروسس حاصل بررسی کردند و دریافتند که پنیرهای طبیعی دارای سطح pH بالا، سفتتر بودند و منجر به تولید پنیر پروسس سفتتر نیز شدند. مکانیسم آن را به عدم جدا شدن طبیعی کلسیم از پاراکازئینات نسبت دادند که منجر به ایجاد سختی و بافت چوبی پنیرهای پروسس حاصل شد .[21] کاپور و همکارانش (2007)، نیز نشان دادند که افزایش pH پنیر چدار از 5,05 به 5,35 باعث افزایش سفتی و کاهش قابلیت ذوب شوندگی پنیرهای پروسس حاصل میشود .[14]
-3-1-3 درجه رسیدگی و کازئین باقی مانده
کازئین باقی مانده با عنوان مقدار کازئینی که توسط آنزیمها، طی رسیدگی پنیر، هیدرولیز نشدهاند تعریف میشود که ارتباط معکوسی با درجه رسیدگی پنیر طبیعی دارد [.22]معمولاٌ اینگونه شناخته شده است که پنیرهای سخت و نیمه سخت مثل چدار، گودا و امنتال، کازئین باقی مانده نسبتا بالایی دارند و پنیر پروسس سفتتر، دارای بدنه طویلتر (کرنش شکستگی بالا) و الاستیکتر نسبت به پنیرهای نرم مثل امنتال و پنیرهای آبی به دست میدهند .[3] از طرف دیگر، پنیرهای جوان با داشتن میزان کازئین باقی مانده بالا، پنیرهای پروسس بسیار سفت و قابل برش اما با قابلیت ذوب شوندگی ضعیف به دست میدهند .[13] آرنوت و همکارانش (1957)، با اندازه گیری مقدار تیروزین آزاد به عنوان شاخصی از میزان هیدرولیز پروتئینهای پنیر چدار، به بررسی اثر آن بر قابلیت ذوب شوندگی پنیر پروسس حاصل پرداختند و نتایج کار آنها، موثر بودن این عامل را نشان داد .[23] در حقیقت، با افزایش سن پنیر چدار، میزان تیروزین نیز بالا میرود و پنیرهای با تیروزین بالاتر قابلیت ذوب شوندگی بهتری داشتند .[23] واکالری و همکارانش (1962)، با اندازه گیری نیتروژن محلول به عنوان شاخص پروتئولیز پنیر، به بررسی تاثیر آن بر قوام پنیرهای پروسس حاصل پرداختند. کار آنها، نشان داد که افزایش قابلیت ذوب شوندگی پنیرهای پروسس با افزایش درجه رسیدگی پنیرهای طبیعی، بستگی به فاکتورهای دیگری همچون pH نیز دارد. پنیرهای چدار با pH بالا، پنیرهای پروسس با قابلیت ذوب شوندگی ضعیف را در مقایسه با پنیرهای چدار با pH طبیعی به دست دادند .[24] قابلیت ذوب شوندگی و نفوذسنجی مطلوب در پنیرهای پروسسی به دست آمد که از پنیرهای طبیعی با سن 60 روز و میزان نیتروژن محلول 17٪ به دست آمده بودند. بنابراین با تعیین مقدار پروتئولیز پنیر طبیعی، ممکن است بتوان قابلیت ذوب شوندگی و نفوذپذیری پنیرهای پروسس حاصل را پیش بینی کرد .[24]
در رابطه با اثر کازئین باقیمانده، تمیم و همکارانش (1990)، گزارش کرده بودند که سفتی پنیر پروسس حاصل از پنیر بر پایه پودر شیر پس چرخ، ممکن است به دلیل کاهش در مقدار -کازئینها باشد. در همین رابطه، بریکلی و همکارانش (2007)، اظهار داشتند که میزان -کازئین در پنیر چدار به شدت بر بافت و خصوصیات رئولوژیکی پنیرهای پروسس حاصل اثر میگذارد. ایشان مشاهده کردند که جریان پذیری پنیرهای پروسس با افزایش رسیدگی پنیر چدار، افزایش یافته و از طرف دیگر، آنالیز پروفایل بافت نشان داد که با افرایش رسیدگی پنیر چدار، سختی، چسبندگی، شکنندگی و جهندگی پنیر پروسس حاصل کاهش مییابد .[25] وانگ و همکارانش (2011)، نیز گزارش مشابهی ارائه دادند و اظهار داشتند که با افزایش رسیدگی پنیر طبیعی، ضریب نگهداری ( )، سختی، جهندگی، چسبندگی، پیوستگی و قابلیت جویدن کاهش و قابلیت ذوب شوندگی پنیر پروسس افزایش مییابد .[17] اثر افزایش پروتئولیز پنیر طبیعی بر بافت و قابلیت ذوب شوندگی پنیر پروسس را به موارد زیر نسبت میدهند :[13]
- حلالیت بیشتر محصولات حاصل از تجزیه پروتئولتیک در آب نسبت به کازئین یا پارا کازئین اولیه،
- بیشتر بودن میزان کازئین باقیمانده یا پاراکازئین، منجر به شکل گیری ساختاری میشود که جریان پذیری را طی حرارت دهی، محدود میکند،
- تغییر در خصوصیات آب دوستی و چربی دوستی پروتئینها و تغییر در درجه امولسیون شدن چربی.
-2-3 نمکهای امولسیون کننده
نمکهای امولسیون کننده که گاهی نمکهای گداز نیز خوانده میشوند، در حقیقت، به خودی خود امولسیفایر نیستند بلکه با ایجاد یک سری تغییرات فیزیکوشیمیایی در مخلوط پنیر، باعث تبدیل شدن کلسیم پارا کازئین غیر فعال به شکل عامل امولسیون کننده فعال و اتصال دهنده با آب میشوند .[3] امولسیفایرها، نقش مهمی طی تولید پنیر پروسس و بعد از تولید آن ایفا میکنند، چه آنها موجب شکلگیری یک ساختار هموژن و یکدست در پنیر و پایداری چربی در این سیستم میشوند. همانگونه که ذکر شد، نقش اصلی امولسیفایرها، افزایش خاصیت امولسیون کنندگی پروتئینها است که این امر با حذف کلسیم از سیستم پروتئینی و پپتیزاسیون (افزایش آب گیری و پراکندگی پارا کازئین)، تورم و حل شدن پروتئینها و در نتیجه، امولسیون کردن چربی و کنترل کردن pH صورت میگیرد .[6 ,3] شکل ایدهآل این نمکها، از ترکیب یک کاتیون تک ظرفیتی با یک آنیون چند ظرفیتی تشکیل شده است. 3 گروه عمده از نمک های امولسیون کننده در تولید پنیر پروسس استفاده میشوند که شامل سیتراتها، مونو فسفاتها و پلی فسفاتها هستند و هر گروه، خصوصیات ویژهای را در محصول نهایی ایجاد میکند .[6]
