تثبیت کننده دسرهای منجمد

عملکرد تثبیت‌کننده‌ها در غذا و نوشیدنی‌ها

تثبیت کننده دسرهای منجمد شامل چه مواردی هستند؟ یکی از عملکردهای افزودنی‌های غذایی حفظ قوام محصول و همچنین بهبود حس دهان است. مانند امولسیفایرها به محصولات یک بافت ثابت می‌دهند و از جدا شدن آن‌ها جلوگیری می‌کنند، در حالی که تثبیت‌کننده‌ها و ضخیم‌کننده‌ها بافت یکنواختی را برای انتظار مصرف‌کننده به ارمغان می‌آورند.

تثبیت‌کننده‌ها مواد ضروری در مواد غذایی هستند و به عنوان افزودنی‌های غذایی طبقه‌بندی می‌شوند. هدف از امولسیفایرها و تثبیت‌کننده‌ها تسهیل مخلوط کردن اجزایی است که معمولاً چربی و آب را با هم مخلوط نمی‌کنند. تثبیت‌کننده‌ها معمولاً برای بهبود ضخیم شدن، احساس دهان، ثبات ساختار محصول در قابلیت اتصال به آب، قوام خامه‌ای و ویسکوزیته استفاده می‌شوند.

درک عملکرد تثبیت‌کننده در دسرهای منجمد به ارائه بینشی کمک می‌کند که می‌تواند به راحتی به سایر غذاها و نوشیدنی‌ها منتقل شود. تثبیت‌کننده‌ها تحرک آب را تغییر می‌دهند و بنابراین بر ویژگی‌های بافتی (مانند رئولوژی، یکنواختی ظاهر و احساس دهان) و عملکرد فیزیکی (به عنوان مثال، قابلیت ماشین کاری)، و/یا ثبات فیزیکی غذاها و نوشیدنی‌ها در طول تولید، توزیع و مصرف نهایی تأثیر می‌گذارند.

تثبیت‌کننده‌ها مقدار زیادی آب را نسبت به وزن خود مدیریت می‌کنند. بنابراین، آن‌ها در سطوح بسیار پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند که تأثیر قابل توجهی بر هیچ خاصیت تغذیه‌ای غذایی که به آن افزوده می‌شود، ندارد.

اصطلاحات و عملکرد عمومی تثبیت‌کننده‌ها

تثبیت‌کننده‌ها به عنوان صمغ هیدروکلوئید نیز شناخته می‌شوند، زیرا پراکندگی کلوئیدی در آب ایجاد می‌کنند. اثرات آن‌ها بر تحرک آب از وزن مولکولی بالا و ساختار پیچیده و دارای انشعاب زیاد ناشی می‌شود. مولکول‌ها یا ذرات منفرد هر تثبیت‌کننده معین با آب برهم کنش می‌کنند و رفتار آن آب را تغییر می‌دهند. تعامل با سایر اجزای غذا گاهی اوقات اثرات تثبیت‌کننده را افزایش می‌دهد.

تفاوت در ساختار بین تثبیت‌کننده‌های مختلف باعث ایجاد طیف گسترده‌ای از ویژگی‌های مدیریت آب می‌شود. در برخی موارد، اثر صرفاً افزایش ویسکوزیته است. افزودن پیچیدگی ساختاری بیشتر می‌تواند رفتار آب را از موادی که معمولاً و به راحتی جریان می‌یابند، به رفتارهایی که جریان فقط با استفاده از برش رخ می‌دهد، تغییر دهد.

در نهایت، ژل‌ها یا ساختارهای ژل مانند که شکل خود را حفظ می‌کنند، تشکیل می‌شوند. این طیف وسیعی از اثرات رئولوژیکی می‌تواند اثرات رفتاری عمیقی در طول پردازش و/یا مصرف ایجاد کند.

تأثیرات ثانویه‌ای که بیشتر بر پذیرش هر نوع غذا یا نوشیدنی تأثیر می‌گذارد شامل تبلور سایر اجزای غذا (به عنوان مثال قندها)، انتشار طعم (خوب یا بد)، گرانروی/ضخامت و حفظ ویژگی‌های حسی (بافت) در طول عمر مفید نگهداری غذا یا نوشیدنی در قفسه فروشگاه‌ها می‌باشد.

کاربرد تثبیت کننده ها در دسرهای منجمد

در نظر گرفتن قابلیت تثبیت‌کننده در دسرهای منجمد و مشابه آن، مانند شربت و سوربت، بینشی را ارائه می‌دهد که می‌تواند به راحتی به سایر غذاها و نوشیدنی‌ها منتقل شود.

برخلاف سایر غذاها، بستنی به گونه‌ای طراحی شده است که در حالت یخ‌زده تولید، توزیع و مصرف شود. در نتیجه، مدیریت تعداد و اندازه بلورهای یخ یک عنصر مهم در درک صافی (ویژگی اصلی کیفیت بستنی) و سردی است که بخشی از جذابیت طراوت آن است. کیفیت خوردن بستنی همچنین شامل درک بافت (گاز گرفتن، جویدن) است، که در آن سازماندهی بلورهای یخ می‌تواند نقش مهمی ایفا کند.

علاوه بر بافت ، مقدار و ساختار یخ و تعداد و اندازه بلورهای یخ موجود در بستنی نیز بر ظاهر، عطر (اصلاح شیمی و فیزیک اجزای معطر) و طعم (شیرین، شور، تلخ، ترش، امامی و غیره) تأثیر مستقیم دارد. در نهایت، همه آن‌ها روی طعم غذای آماده تأثیر می‌گذارند.

عملکرد تثبیت‌کننده در بستنی با این واقعیت که یک غذای پیچیده حاوی چربی، پروتئین و نمک است، پیچیده می‌شود و رفتار شیمیایی و فیزیکی آن تحت تأثیر مقدار و حضور فیزیکی آب/یخ قرار می‌گیرد. علاوه بر این، برخی از این اجزا با ترکیبات تثبیت کننده ترکیب می‌شوند تا تأثیر بیشتری بر تحرک آب ایجاد کنند.

بنابراین، مدیریت آب و رفتار آن در بستنی بعد بیشتری به خود می‌گیرد. فراتر از آن حفظ صافی با حفظ اندازه بلورهای یخ به میزان کمتر از آستانه درک با کاهش تحرک آب است. تثبیت‌کننده‌ها اثرات تبلور مجدد و بلوغ را که بطور غیرقابل انکاری باعث رشد بلورهای یخ می‌شوند، به حداقل می‌رسانند. این قابلیت یک عنصر کلیدی برای ارائه بستنی نرم به مصرف‌کننده است.

با توجه به میزان استفاده پایین از تثبیت‌کننده‌ها، آن‌ها فقط نقش کوچکی در تأثیر خواص مخلوط مایع قبل از انجماد ایفا می‌کنند. نفوذ اصلی آن‌ها در آنجا افزودن میزان کمی ویسکوزیته است، که تفاوت کمی بین اثرات تثبیت‌کننده‌های مختلف مورد استفاده وجود دارد.

با این حال، هنگامی که آب در یخ منجمد می‌شود، غلظت مؤثر تثبیت‌کننده به دلیل تأثیر غلظت یخ افزایش می یابد. وقتی آب منجمد می‌شود، دیگر حلال نمی‌شود. در نتیجه املاح اصلی (قندها، نمک‌ها، پروتئین ها و …) و مواد معلق (پروتئین‌ها، چربی‌ها، تثبیت‌کننده‌ها و…) در آب منجمد غلیظ می‌شوند.

در دمای ذخیره سازی بسیار پایین، 85% یا بیشتر آب منجمد می‌شود و به اندازه پنج برابر یا بیشتر غلظت تثبیت کننده در آب فاز منجمد افزایش می‌یابد. در چنین سطحی، تثبیت‌کننده‌ها در مدیریت انتقال یخ به آب به یخ و تحرک آب بسیار مؤثر هستند، بنابراین عملکرد صمغ‌های فردی را به رئولوژی فاز منجمد و در نتیجه کیفیت خوردن محصول منتقل می‌کند.

تثبیت‌کننده‌های متداول

شرح برخی از پرکاربردترین تثبیت کننده های دسر منجمد به شرح زیر است.

صمغ گوار و صمغ لوبیا لوکاست

گوارگام و لوکاست بین گام (معروف به صمغ لوبیای خرنوب) گالاکتومانوزها نامیده می‌شوند، زیرا ساختار مولکولی آن‌ها شامل ستون فقرات مرکزی مانوز با ساختارهای شاخه‌ای از واحدهای گالاکتوز است. تفاوت در جزئیات آن ساختار به دلیل تفاوت در عملکرد آن‌هاست. قابلیت انجماد صمغ لوبیا لوکاست به مؤثرترین آن برای تثبیت صمغ در کنترل اندازه بلورهای یخ کمک می‌کند.

علاوه بر این، میزان هم‌افزایی مفیدی را با سایر تثبیت‌کننده‌ها مانند صمغ کاراگینان و زانتان گام نشان می‌دهد. صمغ گوار در حالی که از صمغ لوبیا لوکاست کمتر مؤثر است، به دلیل هزینه نسبتاً کم آن، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. تنوع عملکرد بین صمغ لوبیا ملخ و صمغ گوار نتیجه تفاوت نسبت گالاکتوز به مانوز در ساختار مولکولی آن‌ها است-1: 2 در گوار و 1: 4 در صمغ لوبیا ملخ.

صمغ تارا

صمغ تارا، گالاکتومانان دیگری است که اخیراً در بستنی به عنوان جایگزینی ارزان قیمت برای صمغ لوبیا لوکاست کاربرد پیدا کرده است. نسبت گالاکتوز به مانوز آن 1: 3 است که از نظر عملکرد بین صمغ لوبیا لوکاست و گوارگام قرار می‌گیرد.

صمغ‌های سلولزی

صمغ‌های سلولزی نشان‌دهنده تغییرات مختلف سلولز هستند. پیکربندی مولکولی سلولز شامل زنجیره‌های طولانی و بدون انشعاب واحدهای دکستروز است. این ماده هیچ اثر ذاتی بی‌حرکت‌کننده روی آب ندارد، اما می‌تواند از نظر شیمیایی به شکل منشعبی تبدیل شود که آب را به روشی شبیه به صوغ‌های طبیعی جذب می‌کند.

شاخه‌ها از تعامل اجزای مختلف آلی با عناصر واکنشی زنجیره دکستروز تشکیل می‌شوند. هویت ساختارهای خاص مورد استفاده برای انشعاب نام این مواد را می‌دهد. سبنابراین، افزودن گروه های کربوکسی متیل، کربوکسی متیل سلولز، رایج‌ترین صمغ سلولزی در بستنی را که اغلب با عنوان “CMC” نامیده می‌شود، یا با نام معمول پذیرفته شده برای برچسب‌گذاری مواد – “صمغ سلولز”، تشکیل می‌دهد.

CMC اغلب به دلیل بافت جویدن مطلوب مرتبط با حضور آن ترجیح داده می‌شود. طیف گسترده‌ای از خواص عملکردی CMC با کنترل میزان جایگزینی و طول زنجیره اصلی سلولز امکان‌پذیر است.

سایر صمغ‌های سلولزی کاربردهای تخصصی در دسرهای منجمد دارند. به عنوان مثال، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) قابلیت یخ‌زدگی و حفظ شکل را برای یخ‌های آب و سوربتی که در تولید اشکال اکسترود شده از آن محصولات مفید هستند، فراهم می‌کند.

هیدروکسی پروپیل سلولز (HPC) قابلیت تکان خوردن و کنترل حرکت آب را فراهم می‌کند که نوید عملکرد مفید در بستنی را می‌دهد.

میکروکریستالین سلولز

میکروکریستالین سلولز (ژل سلولز، MCC) یک مشتق سلولز است که از تعامل فیزیکی سلولز کریستالی با کلوئیدها، به ویژه CMC، تشکیل شده و ذرات ریز را تشکیل می‌دهد که تحت تأثیر برشی یک ژل در آب تشکیل می‌دهند. کنترل تحرک آب مرتبط با MCC بر اساس آن قابلیت تشکیل ژل است و نه تعامل صمیمی با آب در سطح مولکولی.

ژل‌های MCC در بستنی نه تنها به دلیل کنترل آب آن‌ها، بلکه به دلیل قابلیت تثبیت کف آن‌ها بسیار ارزشمند هستند. این امر آن‌ها را در حفظ یکپارچگی سلول‌های کوچک هوایی که درک مطلوبی از خامه‌ای بودن و در نتیجه کاهش چربی دارند، مفید می‌داند. MCC همچنین در افزایش میزان هوایی که می‌تواند بدون انتقال بافت سبک و کرکی به آن وارد شود مؤثر است.

کاراگینان

کاراگینان از جلبک دریایی استخراج می‌شود و به اشکال مختلفی در دسترس است که در درجه اول با توجه به وجود یا عدم وجود قابلیت تشکیل ژل از نظر اثرات رئولوژیکی متفاوت است.

در کاربردهای لبنی، برخی از کاراگینان ها از طریق تعامل با پروتئین شیر عمل می‌کنند که ویسکوزیته بسیار بالایی ایجاد می‌کند یا در سطوح پایین کاراگینان ژله ایجاد می‌کند. در بستنی، این تعامل همچنین تأثیر مطلوبی در محافظت از سیستم پروتئین در برابر تأثیرات بی‌ثبات کننده‌ای که در معرض آن قرار می‌گیرد، دارد.

زانتان گام

زانتان گام یک پلی‌ساکارید میکروبی است که تحت شرایط مختلف فرمولاسیون و فرآوری، خواص رئولوژیکی پایداری را ارائه می‌دهد. این یک تثبیت‌کننده مفید در طیف گسترده‌ای از محصولات غذایی است، اما در درجه اول به دلیل در دسترس بودن گزینه های مقرون به صرفه‌تر، به ندرت در بستنی استفاده می‌شود.

آلژینات‌ها

آلژینات‌ها نمک‌هایی از اسید آلژنیک استخراج شده از اشنه دریایی هستند که در آن خواص متغیر با نسبت‌های متغیری از اسیدهای D-مانورونیک و L-گلورونیک همراه است. آلژینات‌ها به طور گسترده‌ای در غذاها استفاده می‌شوند. اثرات رئولوژیکی آن‌ها شامل تشکیل ژل در حضور کلسیم است. استفاده از سدیم آلژینات در بستنی در ایالات متحده کاهش یافته است، اما هنوز در سایر نقاط جهان از آن استفاده می‌شود.

پکتین

مواد پکتیک در بیشتر میوه‌ها و سبزیجات یافت می‌شوند. آن‌ها از نظر مقدار و محل گروه‌های متوکسی روی اسید پلی گالاکتورونیک متفاوت هستند. پکتین‌های متوکسیل بالا و پایین در دسترس هستند که از نظر توانایی جذب، بی‌حرکتی و در نهایت ژل در حضور اسید، قند و/یا کاتیون‌های چند ظرفیتی متفاوت هستند. به طور معمول، پکتین‌ها را می‌توان در دسرهای منجمد با قند بالا و pH پایین مانند شربت، یخ‌های آب و سوربت‌ها یافت.

تثبیت کننده های مبتنی بر پروتئین

ژلاتین

ژلاتین از نظر پروتئینی بودن با سایر مواد تثبیت‌کننده تفاوت دارد. اسیدهای آمینه، نه قندهای ساده، واحدهای اساسی ساختار آن هستند. مانند سایر پروتئین‌ها، ژلاتین به دلیل میزان، نوع، آرایش اسیدهای آمینه و ساختار سوم پروتئین، اثرات عملکردی خود را مدیون پیچیدگی‌های ناشی از آن است.

این یکی از اولین تثبیت‌کننده‌هایی بود که در بستنی استفاده می‌شد. استفاده از آن به دلیل ملاحظات کوشر، هزینه بالا، نیازهای ویژه پردازش و لزوم پیر شدن مخلوط بستنی برای دستیابی به عملکرد کامل کاهش یافته است. در برخی از کاربردهای غذایی، خواص ژل‌زایی منحصر به فرد ژلاتین ممکن است برای موفقیت بسیار مهم باشد و جایگزینی به آسانی در دسترس نباشد.

پروتئین‌های لبنی

پروتئین‌های لبنی (کازئین، کازئینات، پروتئین آب پنیر و کنسانتره آن‌ها) ، مانند ژلاتین، اما به میزان کمتر از ژلاتین و تثبیت‌کننده‌های کربوهیدرات، می‌توانند بر تحرک آب تأثیر بگذارند. با این وجود، آن‌ها می‌توانند اثرات مفیدی را ارائه دهند. در شیر، 20 اسید آمینه موجود ترکیب می‌شوند تا طیف وسیعی از مواد شیمیایی پروتئینی، ساختارها و بنابراین عملکردها متفاوت را ارائه دهند.

اثرات متقابل آب آن‌ها با درجه خفیف و کنترل شده‌ای از تغییر رنگ افزایش می‌یابد، مانند تصفیه با گرما، اسید یا آنزیم‌ها. از آنجا که این اثرات کمتر از هیدروکلوئیدهای کربوهیدرات یا ژلاتین است، نمی‌تواند نیازهای تثبیت‌کننده اکثر دسرهای منجمد را برآورده کند. اگر از پروتئین در سطوح بالا برای افزایش اثرات خود استفاده شود، می‌تواند بر سایر ویژگی‌های عملکردی یا حسی، مانند طعم، تأثیر منفی بگذارد.

پروتئین‌های سازنده یخ، موادی هستند که به طور طبیعی مواد زنده را از عواقب قرار گرفتن در معرض دمای زیر نقطه انجماد مایعات در سیستم خود محافظت می‌کنند. آن‌ها این کار را با دستیابی به کاهش جزئی در نقطه انجماد به روش غیر همیاری و/یا کنترل اندازه بلورهای یخ زیر سطح کشنده انجام می‌دهند.

عملکرد آن‌ها تأثیر مستقیمی بر تحرک آب به خودی خود ندارد. بنابراین، آن‌ها به معنای معمول تثبیت‌کننده نیستند. با این حال، آن‌ها پتانسیل بالایی برای اثرات مفید در بستنی متمرکز بر کنترل اندازه بلورهای یخ نشان می‌دهند.

سویا، تخم مرغ و سایر پروتئین‌ها

سویا، تخم مرغ و سایر پروتئین‌ها معمولاً به دلایل مختلف در دسرهای منجمد استفاده نمی‌شوند. با این حال، آن‌ها به طور کلی می‌توانند انواع مختلف مدیریت آب و حتی اتصال آب به غذاها را ارائه دهند. البته، این بستگی به شیمی منحصر به فرد پروتئین و محیط شیمیایی آن دارد.

نشاسته‌ها و ترکیبات تثبیت‌کننده

محصولات نشاسته به طور گسترده‌ای برای کنترل آب در غذاها استفاده می‌شود. نشاسته‌های بومی از منابع مختلف از جمله مواد اولیه کنترل کننده آب بودند که در بستنی استفاده می‌شد. که به دلایل مربوط به صرفه‌جویی و کیفیت غذا آن‌ها ابتدا توسط ژلاتین و سپس توسط صمغ‌های هیدروکلوئید جایگزین شدند.

پس از آن خواص عملکردی نشاسته با تغییرات شیمیایی و فیزیکی و توسعه انواع جدید دانه‌های اصلی به میزان قابل توجهی گسترش یافته است. این‌ها طیف وسیعی از اثرات را در طیف گسترده‌ای از محصولات غذایی ارائه می‌دهند. برخی از این نشاسته های اصلاح شده اکنون به عنوان جایگزینی برای تثبیت‌کننده‌های سنتی در بستنی معرفی می‌شوند.

مخلوط تثبیت‌کننده‌ها ممکن است زمانی مورد توجه قرار گیرند که خصوصیات فردی هر یک از آن‌ها مطلوب نباشند، هنگامی که ویژگی های همزیستی یا هم‌افزایی منحصر به فرد هر مخلوط مورد نیاز باشد و/یا هزینه، در دسترس بودن یا هر دو باید در نظر گرفته شود.

سخن آخر

تثبیت‌کننده‌ها در بستنی به طرق مختلف عمل می‌کنند. این عملکردها به خوبی به سایر غذاها و نوشیدنی‌ها ترجمه می‌شود. موارد زیر را در نظر بگیرید:

• مدیریت ویسکوزیته.
• جلوگیری از جداسازی مایع/جامد
• تأثیر بر رفتار پردازش
• تأثیر بر کیفیت خوردن – احساس دهان و رفع طعم.
• حفاظت در برابر بی‌ثباتی پروتئین
• توانایی گرفتن و نگه داشتن هوا را مدیریت کنید.
• دخالت ثانویه در تجمع چربی (بی‌ثباتی).
• کنترل اندازه بلورهای یخ
• کنترل تبلور اجزای غیر آبی (لاکتوز، دکستروز).
• کنترل رفتار ذوب (حفظ شکل، سینرسیس و ظاهر).
• کیفیت غذایی مطلوب را در محصولات اصلاح شده با چربی و سایر محصولات بهداشتی ارائه دهید.

از آنجا که تأثیرات با مقدار، نوع و ترکیب سیست مهای تثبیت‌کننده بسیار متفاوت است، همیشه بهترین کار این است که یک سیستم تثبیت‌کننده خاص طراحی شده برای مطابقت با نیازهای عملکردی خاص در هر غذای معین باشد.

منبع: Stabilizer in Food