بخشی از مقاله
چکیده
پروتیئن هاي آب پنیر به دلیل ارزش غذایی بسیار بالا و ویژگی هاي عملکردي بی نظیري همچون: خاصیت امولسیفایري، قدرت ژل کنندگی، قوام دهی، ظرفیت باند شدن با چربی ها و آروما و غیره کاربرد گسترده اي در فرمولاسیون محصولات غذایی دارد، این پروتیئن ها امروزه یکی از پرکاربردترین پروتیئن ها در تولید محصولاتی همچون: انواع نان هاو شیرینی جات، نوشابه ها و نوشیدنی ها، خامه قنادي و غذاي کودك می باشند.اولتراسوند شکلی از انرژي تولید شده توسط امواج صوت می باشدکه به عنوان یک تکنولوژي نوین با کاربرد هاي بسیار گسترده در بررسی ساختار مواد، سالم سازي، اصلاح ویسکوزیته، کنترل فعالیت آنزیم ها و سرعت واکنش ها، بررسی کیفیت محصولات بسته بندي شده، در فرایند تولید محصولات لبنی مطرح است.
امواج اولتراسوند بر میکروساختارها، پیوند هاي آبدوست سطحی، اندازه ذرات، وزن مولکولی و به متعاقب آن ویژگی هاي عملکردي همچون: پایداري حرارتی، حلالیت، ظرفیت تشکیل کف، ویژگی هاي امولسیون کنندگی، کدورت و ویسکوزیته در پروتئین هاي آب پنیر تاثیر گذار است. نتایج مطالعات مختلف نشان می دهد: اولتراسوند برpH بی اثر بوده ولی باعث تغییراتی در هدایت الکتریکی پروتیئن ها خواهد شد؛ همچنین فشار و افزایش دماي ناشی از پدیده کاویتاسیون باعث کاهش اندازه ذرات و وزن مولکولی فراکسیون هاي پروتیئن می شود، همچنین انجام پیش فرایند توسط اولتراسوند قبل از خشک کن پاششی باعث بهبود حلالیت و ویژگی هاي امولسیون کنندگی و در نهایت عمر انبار مانی بیشتر محصول می شود .
مقدمه :
پروتیئن هاي آب پنیر ارزش غذایی بسیار بالایی دارندو داراي اسیدهاي آمینه ضروري تریپتوفان، لوسین، ایزولوسین، ترئونین و لیزین می باشد؛ مقایسه پروتیئن هاي آب پنیر با پروتیئن ایده ال نشان می دهد که پروتیئن هاي آب پنیر داراي ارزش غذایی بالاتري هستند
علاوه بر ارزش غذایی، یکی از پرکاربردترین پروتیئن ها در صنایع غذایی طی دهه ي گذشته می باشند که به دلیل ویژگی هاي عملکردي بی نظیري همچون: خاصیت امولسی فایري، قدرت ژل کنندگی، قوام دهی، ظرفیت باند شدن با چربی ها و آروما و غیره می باشد؛ به طورکلی ویژگی هاي عملکردي پروتیئن هاي سرم شیر شامل 3 بخش کلی می باشد : هیدراتاسیون و آبگیري، ویژگی هاي سطحی نظیر امولسیون کننده گی و کف کنندگی و در نهایت انعقاد
حفظ ساختار طبیعی و اولیه این پروتیئن ها جهت رسیدن به حداکثر کارایی یک ضرورت به شمار می اید - . - 3جهت تغییر و اصلاح ساختار وي پروتیئن ها می توان از روش هاي متعددي از جمله فرایند هاي دمایی،اصلاحpH و امواج فراصوت کمک گرفت
اولتراسوند نوعی از انرژي تولید شده توسط امواج صوت می باشد که شامل طول موج هایی بسیار بالاتر از قدرت شنوائی گوش انسان - محدوده اي بالاتر از - 16KHz می باشد
هنگامی که امواج اولتراسوند با شدت بالا در محیط منتشر می شوند باعث ایجاد ارتعاشات مکانیکی شدهو در صورتی که محیط حاوي ذرات جامد باشد تغییرات ساختاري قابل ملاحظه اي را شاهد خواهیم بو
ارتعاشات حاصل از امواج باعث تشکیل حباب هاي بسیار ریز هوا در محیط می شوند، رشد و فرو پاشی این حباب ها درسوسپانسیون هاي مایع سبب تغییرات فیزیکی و شیمیایی خواهد شد
به این پدیده کاویتاسیون گفته می شود و اساس واکنش هاي سونوشیمیایی حاصل از امواج صوت را تشکیل می دهد - 2و4و. - 13 در این مناطق و در اثر کاویتاسیون در زمانی معادل هزارم ثانیه دما تا5500˚Сو فشار5* 104 کیلو پاسکال افزایش خواهد داشت
امواج فراصوت به 2 گروه کلی طبقه بندي می شوند: گروه اول شامل امواجی با فرکانس بالا و انرژي پایین که شامل امواج اولتراسوند با طول موجی در محدوده MHzمی باشد و گروه دوم: امواج با فرکانس پایین و انرژي بالا که امواجی با طول KHz را در بر می گیرد - . - 2 فرکانس هاي بالا به عنوان یک ابزارتحلیلی غیر مخربجهت کنترل کیفیت مواد اولیه و محصول و بررسی ویژگی هایی از قبیل: تعیین اندازه قطرات در امولسیون ها، تعیین ترکیب مواد، تعیین زمان برش لخته وتعیین میزان رسیدگی انواع پنیرها با دوره رسیدگی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد - 2 و6 و 7 و . - 13 فرکانس هاي پایین امواج صوت جهت سالم سازي غیر حرارتی، استخراج عصاره، هموژنیزاسیون، تولید امولسیون ها، پراکندن مواد متراکم، اختلاط هاي فیزیکی، گاز زدائی و غیره مورد استفاده قرار می گیرد
انتخاب فرکانس با توجه به انرژي لازم و میزان نیاز به تاثیرات فیزیکی و شیمیاییصورت می گیرد؛ به عنوان مثال در واکنش هاي امولسیزاسیون که نیروهاي گلسلنده قوي و تعداد قابل قبولی از رادیکال هاي آزاد مورد نیاز است، کاربرد امواج با فرکانس پایین مفید خواهد بود، به طور کلی در فرایند تولید صنایع غذایی و لبنی اولتراسوند با فرکانس پایین مورد نیاز است؛ علاوه بر فرکانس عوامل موثر دیگري همچون زمان تابش و دما در میزان اثر امواج فراصوت موثر هستند
در صورت طولانی بودن و شدت عملیاتافزایش تغییرات اساسی و حتی نامطلوب ایجاد خواهد شد؛ترکیبات ارگانیک قابل تبخیر آزاد می شودکه بویی شبیه به لاستیک می دهدمثالی در این رابطه می باشد - . - 13 یکی دیگر از عوامل موثر بر قدرت امواج فراصوت استفاده از پروب یا حمام اولتراسوند می باشد، در حمام اولتراسوند تشکیل مناطق فعال کاویتاسیون 56 برابر بیشتر از استفاده از پروب می باشد
تجهیزات بکارگیري و اندازه گیري اولتراسوند اتوماتیک، سریع و دقیق هستند؛ به آسانی تطبیق داده می شوند و براي کاربرد هاي سریع و آنی بسیار مفید می باشند - . - 4 استفاده از امواج اولتراسوند باعث بهینه سازي فرایند خشک کن پاششی می شود - . - 8مطالعات نشان می دهد تیمار کنسانتره پروتیئن هاي شیر توسطPUSقبل از خشک کن پاششی باعث بهبود خواص عملکردي آن از قبیل حلالیت، خاصیت امولسیون کنندگی و تشکیل ژل شده است - . - 6استفاده از امواج فراصوت در محلول هاي آبی پروتیئن هاي آب پنیر بر pH بی تاثیر بوده ولی هدایت الکتریکی را تغییر می دهد
فرایند با امواج اولتراسوند همواره باعث افزایش دما در نمونه ها خواهد شد. بررسی مقالات مختلف حکایت از آن دارد که علاوه بر تاثیر امواج اولتراسونیک بر عملکرد هاي فوق الذکر، می توان شاهد تاثیر آن بر فعالیت هاي سطحی آبگریزي و کاهش اندازه ذرات و وزن مولکولی بود؛ در این مقاله اثر اولتراسوند بر هر یک از پارامترها بررسی خواهد شد .
pH
pH یک پارامتر تاثیر گذار بر بسیاري از خواص عملکردي پروتیئن هاي سرم شیر می باشد؛ میزان حلالیت و تشکیل کف در ارتباط مستقیم با pH می باشند؛ در تمامی مشاهدات و بررسی هاي انجام شده کاربرد اولتراسوند چه به عنوان پیش فرایند قبل از خشک کن پاششی و چه در تهیه محلول هاي آبی بر pH تاثیر معنی داري نداشته است
هدایت الکتریکی
مطالعات نشان می دهداعمال انرژي توسط پروباولتراسوندباعث افزایش هدایت الکتریکی در محلول هاي آبی می شوند؛ این تغییر به دلیل تشکیل رادیکال هاي آزاد اتفاق می افتد، با افزایش فرکانس امواج و مدت زمان تابش مقدار رادیکال هاي آزاد تشکیل شده بیشتر خواهد شد که متعاقبا به افزایش میزان هدایت الکتریکی منجر خواهد شد. - 15و - 18استفاده از حمام اولتراسوند باعث کاهش هدایت الکتریکی می شود - 16 - و این کاهش هدایتی الکتریکی به دلیل تشکیل ذرات آگلومره باردار می باشد که به الکترون ها اجازه حرکت در محیط را نمی دهند و لازم به ذکر می باشد تشکیل این ذرات آگلومره همراه با افزایش ویسکوزیته خواهد بودکه خود دلیلی مضاعف در کاهش هدایت الکتریکی می باشد
حلالیت :
حلالیت تاثیر گذارترین پارامتر در دستیابی به بالاترین حد کارایی پروتیئن هاي آب پنیر می باشد، ویژگی هایی نظیر کف کنندگی، تشکیل امولسیون ها، کاربرد در انواع نوشابه ها کاملا وابسته به میزان حلالیت این پروتیئن ها می باشد، حلالیت انواع پروتیئن ها در ارتباط مستقیم با میزان دناتوره شدن آنها می باشد، میزان حلالیت کنسانتره پروتیئن نماینده میزان دناتوریزاسیون طی فرایند تولید می باشد و در صورتی که پودر پروتیئن هاي آب پنیر به خوبی تهیه شده باشدشاخص حل شوندگی 1آن در PH هاي مختلف بین - 2-8 - خواهد بود
حلالیت این دسته از پروتیئن ها تحت تاثیر عواملی همچون دما،pH و غلظت قرار می گیرد - . - 11میزان حلالیت متاثر از میزان دناتوره شدن و توده اي شدن ذرات پروتیئن می باشد - . - 15 در صنایع لبنی عامل اصلی دناتوریزاسیون حرارت می باشد
