بخشی از مقاله
چکیده
اینولین ترکیبی قندی و پلیمری از فروکتوز میباشد که با پیوندهای بتا 1 به 2 به هم متصل شده اند. در طبیعت به صورت کربوهیدرات های ذخیرهای در گیاهان و پلی ساکاریدهای خارج سلولی در برخی از میکروارگانیسمها یافت می شوند. امروزه تولید صنعتی اینولین از طریق ا ستخراج از گیاهان تیرهْ کاسنی و یا از شربت ساکاروز با بکارگیری میکروارگانیسمهای تولید کنندهی آنزیم فروکتوزیل ترانسفرازها صورت میگیرد
این دسته از فروکتانها در روده بعلت دارا بودن خاصیت پریبیوتیکی منجر به تحریک رشد بیفیدوباکترها ، تولید اسیدهای چرب کوتاه زنجیر و کاهش pH می شوند، در نتیجه از فعالیت باکتریهای پاتوژن، جذب کلسترول و ریسک سرطان کولون کاسته و از سوی دیگر جذب املاح کلسیم و منیزیوم بطور قابل توجهی افزایش مییابد.
اساس استفاده از این ترکیب در صنعت لبنیات داشتن ویژگیهای جایگزینی شکر و چربی و قابلیت تغییر بافت میباشد. تحقیقات انجام شده نشان می دهد اینولین با درجه پلیمریزاسیون بالای 10 می تواند در تولید فراورده های گوشتی و لبنی بعنوان جایگزین بخشی از چربی بکارگرفته شود. ارزشیابی حسی نشان میدهد که استفاده از این پلیمرها در تولید آبمیوه، پنیرهای کم چرب، ماست، سبب بهبود خواص ارگانولپتیکی و افزایش پذیرش توسط مصرف کننده میشود.
کاربرد این ترکیب در تهیه محصولات لبنی باعث بهبود خواص رئولوژیکی و ویژگیهای بافتی آنها میشود. هدف از این مطالعه بررسی کاربردهای اینولین به عنوان بهبود دهنده بافت در صنعت لبنیات به عنوان یکی از پر کاربردترین زمینههای آن میباشد. اثرات اینولین در این سیستمها به عنوان جایگزین چربی، مثلاً اینکه چگونه میتواند سبب ایجاد احساس دهانی و حالت خامهای شود، و نحوهی ارتباط این اثرات با تغییرات رئولوژیکی در سیستمهای غذایی شامل محصولات مایع، نیمه جامد و جامد لبنی بحث خواهد شد.
-1 مقدمه
اینولین کربوهیدرات ساخته شده از -D فروکتوز با درجه پلیمریزاسیون 2 تا 60 میباشد که توسط پیوندهای β - 2→1 - به یکدیگر متصل شدهاند و معمولا یک ملکول گلوکز به یک انتهای زنجیره فروکتوزی با پیوند α - 1→4 - متصل و تشکیل یک ملکول ساکارز را میدهد. اینولین در طبیعت به صورت کربوهیدرات های ذخیرهای در گیاهان، یا به صورت پلی ساکارید های خارج سلولی در برخی از میکروارگانیسم ها یافت می شود.
این کربوهیدرات ذخیرهای برای مثال میتواند در پیاز - 10-5 بر اساس وزن تر - ، سیر - - 12-4، موز - - 0.2 و در ریشه کاسنی - - 20-15 باشد. دلیل اصلی استفاده از ریشه کاسنی بعنوان منبع اینولین وجود گلوکز و فروکتوزهای بلند زنجیر است
ریشه کاسنی به طور عمده بهعنوان ماده خام تولید صنعتی اینولین مورد استفاده قرار میگیرد. تولید آن در اوایل دهه 1990 در هلند و بلژیک آغاز گردیده است و حجم تولیدی آن بیشتر از هر زمان دیگر رشد داشته است. این کربوهیدرات غیر قابل هضم در افزایش شماری از کاربردها در بازارهای غذایی بهکار گرفته شده است. اینولین میتواند به عنوان مثال در لبنیات، در محصولات نانوایی، در نوشیدنیها در غلات و در بستنی و در محصولات قنادی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
اینولین حتی در کاربردهای غیر غذایی نیز کاربرد دارد. مشتقات شیمیایی از اینولین میتواند در کاربردهای صنعتی مورد استفاده نیز قرار بگیرد برای مثال کربوکسی متیل اینولین بهعنوان عامل ضد پوستهای شدن در تیمار آب فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرد
استفاده گسترده در صنایع غذایی براساس خواص تکنولوژیکی و تغذیهای اینولین میباشد. نه تنها خاصیت فیبر رژیمی اینولین بلکه خاصیت پروبیوتیکی آن نیز مهم میباشد، در واقع اینولین در ترکیب با میکروفلورای رودهای اثرات مفیدی بر میزبان بشریت میگذارد. اینولین بدون هیچگونه تغییری توسط آنزیمهای موجود در قسمتهای فوقانی دستگاه گوارش، وارد روده شده و در آنجا بهوسیله آنزیم بتا فروکتوزیداز تولید شده توسط پروبیوتیکها تخمیر می-گردد
این افزایش ویژه در شمارش بیفیدوباکترها - که به آن اثر بیفیدوژنیک گفته میشود - در همه سنین انسانها دیده شده است و با اثرات مفید فیزیولوژیکی متنوعی ازجمله بهبود کلونیهای رودهای، افزایش جذب کلسیم با اثرات مثبت بر بافت استخوانی، کاهش سرم لیپیدی در ارتباط با سلامت قلب و تاثیر مثبت بر احساس سیری با پیامدهای مثبتی که برای کنترل وزن دارد، اثر بالقوه به منظور افزایش مقاومت در برابر عفونت ها و برای تحریک سیستم ایمنی بدن در ارتباط است.
تکنولوژی استفاده از اینولین بر اساس خواص آن بهعنوان یک جایگزینی برای قند - به خصوص در ترکیب با شیرین کنندهها با شدت بالا - ، به عنوان جایگزین چربی و اصلاح بافت میباشد. برای جایگزین چربی در محصولات لبنی کم چرب به نظر می رسد اینولین به ویژه تاثیر مناسبی بر بهبود احساس دهانی دارد. و همچنین نشان داده شده است که اضافه کردن اینولین زنجیر بلند به ماست باعث افزایش حالت خامهای می-شود همچنین این اثر در پنیر کم چرب، موس شکلاتی و کاستارد نیز دیده شده است .
هنگامیکه اینولین به ماده غذایی در غلظتهای پایین اضافه میشود به دلیل طعم و مزه خنثی و کمی شیرین اینولین خاصیت رئولوژیکی و کیفیت حسی به شدت تحت تاثیر قرار نخواهد گرفت و همچنین اثر محدودی بر ویسکوزیته مواد اولیه دارد. با این حال برای ساختن فیبرهای رژیمی بر پایه اینولین، ادعا شده است که اینولین باید در مقداری که در رنج 3 تا 6 گرم به ازای 100 گرم و یا 100 میلی لیتر و محتوای 3 تا 8 گرم به ازای هر وعده نیز باید اضافه گردد تا ایننکه اطمینان حاصل شود که اثر بیفیدوژنیکی دارد، محتوای اینولین اثر آن را بر بافت و ساختار محصول افزایش میدهد، زیرا در این سطوح بالاتر و به علت خواص فیزیکی و شیمیایی اینولین میتواند تعدیل دهنده بافت محصولات لبنی و حتی ممکن است تاثیر قابل ملاحظهای بر کیفیت حسی این محصولات بگذارد.
خواص فیزیکی و شیمیایی اینولین در ارتباط با درجه پلیمریزاسیون است.[5] بخش زنجیر کوتاه، الیگوفروکتوز بسیار محلولتر و شیرینتر از اینولین طبیعی و زنجیر بلند است و میتواند به بهبود احساس دهانی نیز کمک کند زیرا خواص آن نزدیک و در ارتباط با قندهای دیگر است. اینولین با زنجیر بلند محلولیت کمتر و ویسکوزیته بیشتری نسبت به محصول بومی دارد و میتواند بهعنوان تعدیل دهنده بافت عمل کند دیگر خواص فیزیکی و شیمیایی که بردرجه پلیمریزاسیون موثر است شامل دمای ذوب، انتقال شیشهای، قابلیت آن برای تشکیل ژل و قدرت ژلی بعد از آن و واکنش با دیگر ترکیبات غذایی از قبیل نشاسته و یا هیدروکلوئیدها ظاهرا این ویژگیها مربوط به کاربردهای تکنیکی از اینولین بهویژه استفاده آنها برای بهبود و تعدیل بافت است
در حال حاضر با افزایش چاقی، تقاضا برای محصولات غذایی با مزه خوب و کالری پایین در صنایع غذایی شده است. با این حال رفع و یا کاهش چربی در غذاها نه تنها تعدیل دهنده ترکیبات و ساختار نیست بلکه بر هم کنش در میان عناصر متنوع به طور محسوسی باعث تغییرات در رنگ، طعم، بافت میشود و احتمالا به محصولاتی تبدیل میشود که پذیرش کمتری دارد. برای حل بسیاری از مشکلاتی که در ارتباط با کاهش چربی ویا حذف چربی هستند یکی از شایعترین استراتژیها استفاده از جایگزینهای چربی و یا چربیهای تقلیدی برای جبران نواقص بافت محصول میباشد.
با استفاده از این نوع مواد تشکیل دهنده میتواند محصولاتی با رئولوژی مشابه محصولات پر چرب تولید شود اما این کار همیشه به سادگی انجام نمیگیرد، با این حال، تطبیق بافت را از لحاظ خامهای بودن وغیره تضمین نمیکند. [7] اگرچه، به طور کلی، خواص مکانیکی و شیمیایی، اثرات تحریک کننده غالبی بر درک بافتی بیشتر مواد غذایی دارد اما، دیگر ویژگیها به خصوص آنهایی که به سطح و ساختار ارتباط داده شده است نیز نقش مفیدی را در درک بافتی محصولات غذایی میگذارد. در محصولات لبنی، به غیر از ضخامت و سفتی ویژگیهای دیگری از جمله خامهای بودن و نرمی برای ایجاد احساس دهانی نیز مهم است. تفاوت در پارامترهای رئولوژیکی ممکن است بتواند تفاوت در ضخامت و سفتی را توضیح دهد اما، ارتباط و وابستگی خواص بافتی از جمله خامهای بودن، زبری و نرمی با خاصیت رئولوژیکی کمتر واضح است
در این مقاله مروری کاربردهای اینولین را در بهبود بافت در صنایع غذایی بهعنوان یکی از مهمترین کاربردها در این صنعت توصیف خواهیم کرد.
-2 کاربردهای اینولین
-2-1 اثر اینولین بر محصولات مایع
مشاهدات نشان میدهد که تلقیح 2 یا 5 درصد از الیگو فروکتوز به شیر کامل تخمیری وابستگی به زمان، رفتار سودوپلاستیکی و مقادیر شاخص قوام را کاهش میدهد و تفاوت قابل ملاحظهای در رفتار جریان شیرهای تخمیری با 2 یا 5 درصد از الیگو فروکتوز نشان داده نشده است. هنگامیکه اینولین بومی و یا زنجیر بلند به شیر تخمیری کم چرب و یا کفیر اضافه شد اثرات متفاوتی نیز مشاهده شد.
اینولین بومی در 2 و 4 درصد باعث افزایش در استحکام شیرهای تخمیری توسط استرپتوکوکوس ترموفیلوس در آغازگرهای مشترک با گونههای لاکتوباسیلوس متفاوت و یا با بیفیدوباکتریوم لاکتیس میشود. اضافه شدن 5 درصد از اینولین زنجیر بلند به شیر تخمیری کم چرب اثر قابل ملاحظهای بر سودوپلاستیک بودن و شاخص قوام نمیگذارد، اما باعث افزایش در جریان سیالات وابسته به زمان و همچنین افزایش قابل توجهی در مقادیر ویسکوزیته ظاهری کمتر از 50 s1 میشود. تغییرات مشاهده شده از رفتار جریان شیرهای تخمیری با اینولین میتواند توسط عوامل مختلف توضیح داده شود: ظرفیت اینولین برای نگهداشتن آب
برهمکنش اینولین با پروتئینهای شیر که میتواند منجر به افزایش در جرم ملکولی که باعث افزایش در ویسکوزیته نیز میشود، تشکیل تجمعی از میکروکریستالهایی که قادر به نگهداشتن آب هستند، و یا توسط محتوای ماده جامد بیشتر. در همین راستا گزارش شده است که کفیر بهدست آمده از شیر بز یا گاو با 2 درصد اینولین بیشترین میزان ویسکوزیته را نسبت به نمونه شاهد دارد
ویلگاز و کاستل - 2007 - 1، مطالعاتی بر اثرات افزودن انواع متفاوتی از اینولین - زنجیر کوتاه، زنجیر بومی و یا بلند - در غلظتهای متفاوت 10- - - 2 بر رفتار جریان نوشیدنی شیر با محتوای چربی متفاوت در غیاب و یا حضور کاپا کاراگینان انجام دادند. برای نمونههای شیر کم چرب با غلظت اینولین پایینتر - تا - 6 رفتار نیوتنی را نشان میدهد و تفاوت قابل ملاحظهای در ویسکوزیته آنها در میان سه نمونه از اینولین مشاهده نشده است این نمونهها نشان میدهد رفتار جریان انواعی از محلولهای رقیق با غلظتهای حل شونده در کمتر از غلظتهای بحرانی، درگیر شدن و یا تجمع بین زنجیرههای پلیمری آغاز میشود
این رفتار نیز مشابه با مشاهدات زیمری و کوکینی - 2003 - 2 بر محلولهای رقیق اینولین در غلظت پایینتر از 20 درصد بوده است. با غلظتهای اینولین بالاتر 8 - و 10 - ، رفتار جریانی رقیق شونده با برش مشاهده شده است و افزایش ویسکوزیته نیز در نمونهها با اینولین زنجیر بلند نشان داده شد . [23] تغییرات اینچنینی در رفتار جریان اغلب در ارتباط با تغییرات ساختاری در محصول میباشد.
در این محصولات، تغییر رفتار جریان شکلگیری ساختار ضعیفی را نشان میدهد، که میتواند به علت شکلگیری آغازین تجمع اینولین باشد. این تجمع حاوی کریستالهای اینولین با مقادیر قابل توجهی از فازهای سیالات محبوس که منجر به افزایش کسر حجمی فازهای پراکنده نیز میشود. این تجمعات نیز میتواند ارتباط قوی با نرخهای برشی پایین داشته باشد اما آنها میتوانند به راحتی توسط برش شکسته شود.]
برای نمونه شیر کامل و برای هر دو اینولین زنجیر طبیعی و زنجیر کوتاه مقادیر ویسکوزیته به آرامی با غلظت افزایش پیدا میکند. در حالیکه برای اینولین با زنجیره بلند افزایش سریعی در ویسکوزیته در غلظتهای بالای 6 درصد نیز مشاهده میگردد. اثر افزایش در غلظت اینولین بر ویسکوزیته نمونههای شیر کامل حاوی کاپاکاراگینان نسبت نمونههای شیر کامل اینولین دار بدون کاپاکاراگینان کمتر مشهود است. به نظر میرسد که رفتار جریان از نمونههایی با ساختار شکل گرفته بین ملکولهای کاپا کاراگینان و میسلهای کازئین بدون شواهدی از مشارکت تجمع اینولین نیز اداره میشود.
