بخشی از مقاله

بررسی خصوصیات رئولوژی پنیر موزارالا
چکیده
پنیر موزارلا، محصولی ویسکوالاستیک، حاوی فاز پراکنده از گلبولهای چربی در فاز مداوم و از مهمترین پنیرهای گروه پاستافیلاتا با قابلیت مصرف بصورت مذاب برروی پیتزا و غذاهای آماده به مصرف است. رشته های پروتئینی در این محصول دریکدیگر ادغام گردیده واز کشیده شدن محصول نهایی جلوگیری می کنند. با توجه به خصوصیات عملکردی پنیرموزارلا، آزمونهای رئولوژی مانند آزمون استاتیک و دینامیک در تعیین فاکتورهای کیفی اندازه گیری میشوند. تعداد، قدرت و نوع پیوندهای بین ملکولی بخش پروتئینی (به ویژه کازئین) برخواص رئولوژی تاثیر گذار است. واکنشهای بیوشیمیایی درزمان رسیدن برخصوصیات نهایی بافت محصول موثراست. پنیر موزارلا در دمای بالای 40 درجه سیلسیوس شروع به ذوب شدن کرده و افزایش جداسازی چربی از بافت پروتئین، افزایش نسبت چربی مایع (خواص ویسکوز) به جامد ( خواص الاستیک)، افزایش حرکت آزاد فاز پروتئینی و کاهش رطوبت درآن دیده میشود که برخواص رئولوژی حاصل از آزمون استاتیک و دینامیک تاثیرگذار است.
کلمات کلیدی خواص رئولوژی ، پنیر موزارلا، قابلیت ذوب، کنترل کیفیت

.1 مقدمه
پنیر ماده غذایی است که جایگاه ویژه ای در فراورده های لبنی دارد. پنیر موزارلا از گروه پنیرهای نرم در خانواده پاستافیلاتا است که بر روی پیتزا در حالت مذاب با خواص کشسانی مناسب، مورد استفاده قرار می گیرد.[ 7 ] رئولوژی بعنوان یکی از روشهای کنترل کیفیت، ارتباط و همبستگی نزدیکی با خواص کیفی محصول مانند بافت نهایی، شاخص حسی و ریزساختارآن دارد. واکنش بینابینی در بخش پروتئینی مانند کازئین، تعیین کننده خواص بافت نهایی در محصول است 3 ]و5 .[ انرژی حاصل از واکنشهای مختلف بینابینی، پایداری در بافت را ایجاد میکند. با افزایش دما، واکنشهای بینابینی هیدروفوبیک منجر به افزایش کشش محصول و کاهش سطح تماس مابین اجزای کازئین و درنهایت کاهش کشش کلی و نهایی ژل میشود. از واکنشهای بینابینی دیگر میتوان به دفع الکترواستاتیک اشاره کرد که همراه با دفع بارالکتریکی دربارهای مشابه موجود برروی پروتئینها است. پیوند هیدروژنی ( جذب) نیز در پایدارسازی بافت نهایی اهمیت دارد. با افزایش دما، تعداد پیوندهای هیدروژنی درمحصول، کاهش و دفع الکترواستاتیک، افزایش می یابد. درواقع تحت این شرایط بافت به دفع و کشیده شدن تمایل بیشتری داشته و درنهایت ضعیف شدن بافت نهایی دیده میشود 4 ]و.[ 5 از روشهای متداول جهت تعیین خواص رئولوژی مواد غذایی میتوان به دو آزمون، استاتیک که شامل دو آزمون ) creep/ creep recovery test خزش و بازیافت خزش) و ) stress relaxation time زمان زوال تنش) و دینامیک که شامل آزمون small amplitude oscillatory shear (SAOS) است اشاره کرد. این مطالعه به بررسی خواص رئولوژی و قابلیت ذوب پنیرموزارلا دردما وشرایط مختلف می پردازد.

.2 بررسی آزمون رئولوژی استاتیک
خصوصیات استاتیک با آزمون خزش و بازیافت خزش اندازه گیری میشود. هدف از انجام این آزمایشات، قابلیت پیشگویی خواص ویسکوالاستیک درفراورده غذایی است. برای مثال، قابلیت پیشگویی متراکم شدن بافت پنیر و خواص ویسکوالاستیک آن در زمان نگهداری بااین آزمون امکان پذیراست. دراین آزمون جهت تعیین خواص ویسکوالاستیک خطی در طی زمان، اعمال نیرو یا تغییرشکل ثابت انجام گرفته وپاسخ ماده نسبت به نیروی اعمال شده ثبت میشود. آزمون خزش و بازیافت خزش با اعمال نیرو به اشکال مختلفی مانند تراکم compression ، کشش tension، برش shear ، پیچش torsion و غیره انجام میگیرد. متداولترین روش جهت بررسی بافت پنیر، اعمال نیرو بصورت تراکم است. در این بررسی، استرس یا نیروی ثابت و آنی برروی پنیرموزارلا اعمال شده و در پاسخ، ) strain استرین) یا creep compliance (J) (وادادگی خزش) در طی زمان اندازه گیری میشود. آزمایشات بازیافت خزش را میتوان با برداشتن استرس و قابلیت برگشت ماده به حالت اولیه اندازه گیری نمود که رفتار و درجه الاستیسیته ماده را مشخص میکند 2 ]، 5 و .[6 آزمون خزش در دمای 20 ، 30 و 40 درجه سیلسیوس بااعمال نیروی برشی ثابت معادل 25 پاسکال (τ = 25 Pa) انجام میگیرد و در پاسخ، استرین ( (δ در زمانهای مختلف اندازه گیری میشود. نتایج نهایی برحسب وادادگی خزش یا J(t) براساس محاسبه نسبت استرین در طی زمان به استرس اولیه در محصول بدست می آید. در بررسی آزمون بازیافت خزش، پس از مدت زمان 180 ثانیه ، استرس اعمال شده به محصول، حذف شده و به نمونه اجازه داده میشود که تا زمان 500 ثانیه حالت اولیه خود را پیدا کند. شکل 1 مقادیر مختلف وادادگی خزش را در طی زمانهای مختلف نشان میدهد و دیده میشود که نمونه های پنیردر طی زمان از خود رفتار ویسکوالاستیک نشان داده و با افزایش درجه حرارت، مقادیر وادادگی خزش به دلیل نرم شدن حرارتی افزایش می یابد. این وضعیت در همه زمانهای رسیدن در آزمایش مشاهده میشود و بازیافت کامل محصول را نمیتوان پس از 500 ثانیه مشاهده کرد.

شکل 2 فاکتور وادادگی خزش حداکثر را در زمانهای مختلف از رسیدن نشان میدهد. این فاکتور ، قبل از حذف استرس ثابت از محصول، به دلیل پدیده پروتئولیز در طی رسیدن محصول به مقدارحداکثر میرسد. فاکتور وادادگی خزش حداکثر، مقدار تغییرشکل در پنیر را نشان میدهد که در طی رسیدن افزایش یافته و نشان می دهدکه پنیر از خواص الاستیک کمتری برخورداراست. نتایج مربوط به وادادگی خزش در آزمون خزش و بازیافت خزش متناسب با مدل چهار جزئی برگر است. که بصورت فرمول زیر تعریف میشود.

در این معادله J0 ، instantaneous elastic compliance (وادادگی خزش آنی الاستیک) در فنر ماکسول ، J1 ، ) retarded compliance وادادگی خزش تاخیری) و ناحیه الاستیک تاخیری مربوط به مدل کلوین- ویت، ז زمان تاخیر برحسب ثانیه و ђN معادل ویسکوزیته نیوتنی برحسب پاسکال در ثانیه مربوط به دش پات ماکسول است. نتایج آزمایشگاهی و تئوری فاکتور وادادگی خزش براساس مدل چهارجزئی برگر در این معادله در شکل 3 آمده است که نشاندهنده تطابق نتایج حاصل درهردو روش آزمایشگاهی و تئوری است.


فاکتور وادادگی خزش آنی الاستیک که مربوط با زمان آغاز ازمون است به ساختار شبکه پروتئینی محصول برمیگردد. مقادیر بالاتر از این فاکتور، درجه بالاتری از تغییرشکل غیرتاخیری ( الاستیک ) هوکین را نشان میدهد و به این معنا است که رشته های پلی پپتیدی موجود در پنیر بصورت نسبتا" آزاد دارای واکنشهای بینابینی با آرایش مجدد هستند که در طی زمان به دلیل نرم شدن حرارتی و رسیدن حاصل از پروتئولیز افزایش می یابند. افزایش این فاکتور در طی رسیدن نشاندهنده ان است که پنیر از سختی کمتری برخوردار است. فاکتور وادادگی خزش تاخیری مرتبط با ترکیب اصلی پنیر موزارلا و رفتار ویسکوالاستیک محصول است. این فاکتور با افزایش درجه حرارت وزمان رسیدن افزایش می یابد. و نشاندهنده آن است که ماده از خواص جامد کمتر و ویسکوالاستیک بیشتری برخوردار است. باتوجه به نتایج حاصله میتوان مشاهده کرد که نرم شدن اولیه پنیر دردرجه حرارت کمتر از 40 درجه سیلسیوس مرتبط با ذوب شدن چربی است. اما بصورت کلی، این وضعیت به واکنش بینابینی پروتئین ( بصورت غالب واکنشهای بینابینی کازئین- کازئین) برمیگردد. بافت پروتئینی از طریق انرژی حاصله از واکنشهای بینابینی مختلفی پایدار میشود. این واکنشها شامل موارد زیرهستند:

▪ دفع هیدروفوبیک که با افزایش دما منجر به افزایش در کشش محصول و کاهش سطح تماس مابین اجزای کازئین می شود. درنهایت کاهش در کشش کلی و قدرت نهایی ژل دیده میشود.

▪ دفع الکترواستاتیک که شامل دفع بارالکتریکی برروی بارهای مشابه موجود برروی پروتئینها ، پل نمکی و پلهای فسفات کلسیم کلوئیدی است.

▪ پیوندهیدروژنی در پایدارسازی بافت پروتئینی اهمیت دارد. تعداد پیوند هیدروژنی با افزایش درجه حرارت، کاهش می یابد درحالیکه پیوندهای دفعی الکترواستاتیک افزایش می یابند که منجربه ضعیف شدن بافت میشود. پیوندهای پروتئین- پروتئین در ابتدا مسئول رفتار الاستیک در ماده هستند درحالیکه رفتار ویسکوز به جریان مایع در بافت و حرکت عناصر ساختاری برمیگردد.[ 6 ]

3. بررسی آزمون رئولوژی دینامیک

آزمایش small amplitude oscillatory shear (SAOS) جهت اندازه گیری خواص ویسکوالاستیک و دینامیک پنیرموزارلا در ناحیه خطی انجام می گیرد . در این آزمون، استرس ( نیرو در واحد سطح) بصورت سینوسی یا استرین ( تغییر شکل در واحد طول) درمقادیر کوچک بکارمیرود تا تغییرات عمده بافتی در پنیر ایجاد نشود. در واقع دراین آزمون حداکثر کرنشی که یک ماده غذایی میتواند تحمل کند تا تغییرات غیرقابل برگشت در ساختار آن ایجاد نشود بررسی میشود. شاخصهایی مانند مدول الاستیک (G`)، مدول ویسکوز (G”) و فاکتور اتلاف براساس این آزمون اندازه گیری میشوند. مدول الاستیک به مقدار انرژی ذخیره یا باز یابی شده در هرسیکل از انجام آزمایشات گفته شده و از نسبت استرس بکار رفته در فاز الاستیک به استرین بدست می آید. مدول ویسکوز به انرژی از دست رفته در هرسیکل از انجام آزمایشات گفته شده و از نسبت استرس بکار رفته در فاز ویسکوز به استرین محاسبه میشود. فاکتور اتلاف در واقع نسبت مدول الاستیک به مدول ویسکوز است که توصیف کننده درجه نسبی رفتار ویسکوالاستیک ماده است و از نسبت مدول ویسکوز به مدول الاستیک محاسبه میشود. آزمایشات متداول در بررسی رفتار دینامیک محصول غذایی شامل آزمون استرین یا استرس سویپ (strain or stress sweep) ، فرکانس سویپ (frequency sweep)، درجه حرارت سویپ (temperature sweep) ، زمان سویپ (time sweep) و اندازه گیری تنش تسلیم (yield stress) است که در این بخش مورد بررسی قرار میگیرد4 ] و .[5

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید