Anotacija
Jogurtas, kaip vartotojų mėgstamas fermentuotas pieno produktas, dėl savo kokybės savybių (pvz., tekstūros, pojūčio burnoje ir stabilumo) daugiausia priklauso nuo mokslinio emulsiklių ir tirštiklių taikymo. Šiame darbe sistemingai plėtojami pagrindiniai jogurto emulsiklių ir tirštiklių mechanizmai, įskaitant baltymų tinklo struktūros reguliavimą, išrūgų atsiskyrimo slopinimą, klampumo gerinimą ir tinkamumo vartoti laiką. Straipsnyje pateikiama išsami dažniausiai naudojamų priedų, tokių kaip molekuliniai distiliuoti monogliceridai, karboksimetilceliuliozė (CMC), pektinas, ksantano derva, guaro derva ir propilenglikolio alginatas (PGA), funkcinių charakteristikų analizė, taip pat aptariamos sinergetinės strategijos naudojant junginius, pateikiamos teorinės nuorodos, kaip optimizuoti jogurtą.
Įvadas
Jogurtas yra pieno produktas, gaminamas fermentuojant pieno rūgšties bakterijas, kurios paverčia laktozę pieno rūgštimi. Apdorojimo metu pieno baltymai (daugiausia kazeinas) koaguliuoja, kai pH artėja prie izoelektrinio taško (maždaug 4,6), sudarydami gelio tinklo struktūrą. Tačiau ši gelio struktūra gali sutrikti mechaninio maišymo, transportavimo, laikymo ar temperatūros svyravimų metu, todėl išsiskiria išrūgos, atsiranda šiurkšti tekstūra ir prastas skonis. Todėl emulsikliai ir tirštikliai vaidina nepakeičiamą vaidmenį jogurto gamyboje.
Nors paprastai į jogurtą dedama tik 0,1 %-0,5 %, emulsikliai ir tirštikliai žymiai pagerina produkto kokybės charakteristikas . Jie ne tik padidina jogurto klampumą ir vandens sulaikymo gebą, bet ir stabilizuoja emulsijos sistemą, užkerta kelią riebalų kilimui ir baltymų nusodinimui, užtikrindami, kad produktas išliktų vienodos ir smulkios tekstūros per visą galiojimo laiką. Šiame straipsnyje išsamiai nagrinėjami šių dviejų jogurto priedų kategorijų veikimo mechanizmai ir praktinis pritaikymas.
Emulsikliai jogurte
Emulsikliai yra paviršinio aktyvumo{0} medžiagos, turinčios dvigubas hidrofilines ir lipofilines savybes, galinčios sudaryti adsorbcines plėveles nesimaišančiose alyvos{1}}vandens sąsajose, mažinančios paviršiaus įtampą ir taip stabilizuojančios emulsijos sistemas. Jogurte emulsikliai pirmiausia sąveikauja su pieno riebalais ir baltymais, kad sukurtų stabilizuojantį poveikį.
1 Pagrindinės emulsiklių funkcijos
Vienodos riebalų dispersijos skatinimas: Emulsikliai sumažina riebalų rutuliukų paviršių paviršių įtampą, išsaugodami riebalus smulkiai, tolygiai paskirstytą jogurto matricoje, užkertant kelią riebalams kilti arba kauptis.
Baltymų stabilumo didinimas: Esant rūgštinėms sąlygoms (jogurto pH maždaug 4,0–4,5), kazeinas artėja prie savo izoelektrinio taško ir tampa linkęs koaguliuoti bei nusodinti. Emulsikliai gali jungtis su kazeinu, sudarydami hidrofilinius apsauginius sluoksnius, kurie pagerina baltymų erdvinį stabilumą.
Tekstūros ir burnos pojūčio gerinimas: Emulsikliai optimizuoja jogurto gelio struktūrą, padarydami jį smulkesnį ir glotnesnį, sustiprindami kremo pojūtį vartojant.
2 įprasti emulsiklio tipai
Molekuliniai distiliuoti monogliceridai: HLB vertė apytiksliai 3,8, vienas iš dažniausiai jogurte naudojamų emulsiklių. Jie veiksmingai skatina dalinį riebalų susiliejimą, sudarydami stabilius riebalų tinklus, kurie padidina jogurto gelio stiprumą.
Sacharozės riebalų rūgščių esteriai: Produktai su skirtingomis HLB reikšmėmis gali būti parenkami pagal poreikius. Hidrofiliniai sacharozės esteriai (pvz., S1170, HLB=11) pagerina jogurto emulsijos stabilumą ir vandens pasiskirstymą.
Sojų baltymų izoliatas: Sujungia emulsinimo ir mitybos stiprinimo funkcijas, sinergizuoja su pieno baltymais, kad padidintų paviršinių plėvelių mechaninį stiprumą.
Išrūgų baltymai-80: pasižymi geromis emulsinimo ir stingimo savybėmis, pagerina jogurto tekstūrą ir{0}}sulaiko vandenį.
Tirštikliai jogurte
Tirštikliai (taip pat žinomi kaip stabilizatoriai) pirmiausia yra vandenyje -tirpūs didelės-molekulinės-svorės polisacharidai, gerinantys jogurto stabilumą ir kokybę, didindami sistemos klampumą ir sąveikaudami su baltymais formuodami tinklo struktūras.
1 Pagrindiniai tirštinimo mechanizmai
Didina klampumą, stabdo dalelių nusėdimą: Pagal Stokso dėsnį dalelių nusėdimo greitis dispersinėje sistemoje yra atvirkščiai proporcingas vidutinei klampumui. Tirštikliai efektyviai stabdo gravitacinį baltymų dalelių ir riebalų rutuliukų nusėdimą, padidindami jogurto klampumą, užkertant kelią fazių atsiskyrimui.
Apsauginių sluoksnių formavimas surišant baltymus: Daugelis tirštiklių specifiškai jungiasi su kazeinu, sudarydami hidrofilines apsaugines plėveles ant baltymų paviršių, kurios apsaugo nuo agregacijos ir nuosėdų susidarymo rūgštinėmis sąlygomis. Pavyzdžiui, karageninas gerai reaguoja su kazeinu, o propilenglikolio alginatas (PGA) taip pat tvirtai jungiasi su kazeinu rūgštinėmis sąlygomis.
Trijų{0}}dimensijų tinklo struktūrų kūrimas: Tirštiklio molekulės gali sudaryti tinklo struktūras per vandenilinės jungties ir hidrofobines sąveikas, kapsuliuodamos vandens ir baltymų daleles, padidindamos jogurto gelio stiprumą ir-laikančių vandenį.
Išrūgų atskyrimo slopinimas: pagerindami sistemos vandens{0}}laikymo pajėgumą, tirštikliai veiksmingai apsaugo nuo išrūgų atsiskyrimo laikant jogurtą
2 Įprastų tirštiklio tipų palyginimas
| Tirštiklio tipas | Pagrindinės Charakteristikos | Veikimo mechanizmas | Tipiškas papildymo lygis | Privalumai ir apribojimai |
|---|---|---|---|---|
| Karboksimetilceliuliozė (CMC) | Anijoninis celiuliozės eteris, geras atsparumas rūgštims | Neigiamai įkrautas CMC rūgštinėmis sąlygomis elektrostatiškai jungiasi su teigiamai įkrautu kazeinu, sudarydamas stabilius baltymų -polisacharidų kompleksus, neleidžiančius baltymų agregacijai ir nusodinimui | 0.3%-0.9% | Geras terminis stabilumas, stipri anti{0}}kritulių savybė; didelis klampumas gali turėti įtakos burnos pojūčiui |
| Pektinas | Natūralus augalų ekstraktas, pageidautina švari{0}}etiketė | Dėl elektrostatinės sąveikos ir sterinių kliūčių ant kazeino paviršiaus suformuoja apsauginį sluoksnį, stabilizuoja rūgštaus pieno sistemas | 0.2%-0.5% | Natūralus šaltinis, didelis vartotojų pripažinimas; palyginti didelė kaina |
| Ksantano guma | Mikrobų fermentacijos polisacharidas, pseudoplastinis skystis | Formuoja silpną gelio tinklo struktūrą, žymiai padidina sistemos klampumą; tačiau tyrimai rodo, kad 0,1–0,3 % pridėjimas trukdo kazeino agregacijai, sukelia išsklaidytą gelio struktūrą ir iš tikrųjų sumažina tariamą klampumą | 0.02%-0.2% | Stiprus pakabos gebėjimas, tačiau reikia kontroliuoti dozę; per didelis kiekis gali sugadinti gelio struktūrą |
| Guaro guma | Natūralus galaktomannanas | Sudaro vandenilinius ryšius su vandens molekulėmis, padidina nuolatinės fazės klampumą, stabdo dalelių nusėdimą | 0.1%-0.3% | Didelis tirštinimo efektyvumas, maža kaina; prastas atsparumas rūgštims |
| Propilenglikolio alginatas (PGA) | Alginato darinys, puikus atsparumas rūgštims | Rūgščiomis sąlygomis su kazeinu sudaro tvirtus hidrofilinius kompleksus, užtikrinančius erdvinį stabilumą | 0.1%-0.4% | Puikus stabilumas rūgščiomis sąlygomis, gaivus pojūtis burnoje |
| Karageninas | Raudonųjų dumblių ekstraktas, specifinė sąveika su kazeinu | κ-karageninas specifiškai sąveikauja su κ-kazeinu ant kazeino micelių paviršių, sudarydamas trijų-matmenų tinklo struktūras | 0.01%-0.05% | Veiksmingas esant labai žemam naudojimo lygiui; reikia atkreipti dėmesį į jonų stiprumo poveikį |
| Tirpusis sojų polisacharidas | Sojų šaltinis, švari-etiketė | Stabilizuoja rūgščius pieno baltymus dėl dviejų elektrostatinės atstūmimo ir sterinių kliūčių mechanizmų | 0.5%-2.0% | Natūralus šaltinis, geras stabilumas, gaivus burnos pojūtis |
Sinergetinis emulsiklių ir tirštiklių poveikis
1 Sinergijos mechanizmai
Praktikoje pavieniai priedai dažnai negali atitikti visų jogurto gaminių kokybės reikalavimų. Moksliškai sumaišius emulsiiklius ir tirštiklius, galima pasiekti sinergetinį poveikį ir pasiekti geresnių rezultatų nei naudojant vieną priedą.
Papildomos funkcijos: emulsikliai pirmiausia stabilizuoja aliejaus{0}}vandens sąsajas ir skatina riebalų sklaidą; tirštikliai daugiausia padidina sistemos klampumą ir padidina baltymų stabilumą. Jų derinys vienu metu optimizuoja ir riebalų, ir vandeninės fazės stabilumą.
Elektrostatinė sinergija: Gali atsirasti elektrostatinė sąveika tarp joninių tirštiklių (tokių kaip CMC, PGA) ir emulsiklių, padidinančių paviršių plėvelės stiprumą ir stabilumą.
Tinklo įsiskverbimas: Emulsiklių suformuotas riebalų tinklas įsiskverbia į polisacharidų tinklą, kurį sudaro tirštikliai, sukurdamas kompaktiškesnes ir stabilesnes trimates struktūras, kurios efektyviai suriša vandens ir baltymų daleles.
2 klasikinės kompozicijos
| Jogurto rūšis | Rekomenduojamas mišinys | Efektai | Taikymo pagrindas |
|---|---|---|---|
| Nustatyti Jogurtą | CMC + monogliceridai | CMC apsaugo nuo išrūgų atsiskyrimo; monogliceridai pagerina riebalų dispersiją ir padidina gelio stiprumą | CMC 0,3–0,5 %, monogliceridai 0,1–0,2 % |
| Maišytas jogurtas | Pektinas + PGA + sojos baltymų izoliatas | Pektinas ir PGA sinergiškai stabilizuoja rūgštinį baltymą; sojos baltymai pagerina emulsinimą ir mitybą | Patentas CN108184997A rodo, kad šis derinys žymiai pagerina tekstūrą |
| Geriamasis Jogurtas | CMC + tirpus sojų polisacharidas | Sinergetinis baltymų stabilumo pagerinimas, sumažėjęs nuosėdų susidarymas, gaivus burnos pojūtis | CMC 0,3% -0,6%, tirpus sojų pupelių polisacharidas 0,5% -1,0% |
| Daug{0}}baltymų turintis jogurtas | Karageninas + Guaro derva + Monogliceridai | Karageninas specifiškai jungiasi su kazeinu; guaro derva tirštėja; monogliceridai emulsuojasi | Karageninas<0.03% to avoid excessive gelation |
| Mažo riebumo{0}}jogurtas | Ksantano derva + sacharozės esteriai | Ksantano derva suteikia kremą{0}}panašų pojūtį burnoje; sacharozės esteriai pagerina emulsinimą | Ksantano guma griežtai<0.1% to avoid gel disruption |
3 Papildymo lygių optimizavimas
Tyrimai rodo, kad priedų įtaka jogurto kokybei yra ne tik linijinė, bet ir optimalūs papildymo diapazonai.
CMC studijos: Pridėjus 0,1–0,9 % CMC, žymiai pagerėja fizinis maišomo jogurto stabilumas, tačiau skirtingi papildymo lygiai rodo skirtingą poveikį reologinėms savybėms ir pieno rūgšties bakterijų aktyvumui. CMC, esant 0,7–0,9 %, padidina LAB skaičių ankstyvo laikymo metu, tačiau laikant ilgiau, dėl antrinio metabolitų kaupimosi ir maistinių medžiagų trūkumo skaičius mažėja.
Ksantano dervos slenkstinis poveikis: Pridedant 0,1–0,3 % ksantano dervos, jogurto tariamasis klampumas mažėja didėjant jo kiekiui. Elektroninė mikroskopija atskleidžia, kad ksantano dervos makromolekulės trukdo kazeino agregacijai dėl sterinių kliūčių, dėl kurių susidaro išsklaidyta gelio struktūra . Todėl ksantano dervą jogurte reikia naudoti atsargiai, paprastai rekomenduojama mažesniu nei 0,1 % kiekiu.
Sinerginis stabilizavimas fosfatais: Monofosfatai ir polifosfatai, sumaišyti tam tikru santykiu (kiekvienas po 0,01 %-0,5 %), veiksmingai apsaugo nuo baltymų agregacijos, pagerina kazeino emulsinimą ir mažina riebalų augimą riebiame jogurte.
Įvairių tipų jogurto taikymo strategijos
1 Jogurto rinkinys
Surinktas jogurtas yra fermentuojamas ir koaguliuojamas tiesiai pakuotės talpykloje, todėl reikia tvirto gelio susidarymo, smulkios ir vienodos tekstūros, be išrūgų atsiskyrimo.
Taikymo strategijos:
- Pirmiausia naudokite tirštiklius, ypač turinčius specifinės sąveikos su kazeinu, pvz., karageninu ir PGA
- CMC veiksmingai apsaugo nuo išrūgų atsiskyrimo ir pagerina struktūrą
- Naudokite mažus papildymo kiekius, kad išvengtumėte per didelio sutirštėjimo, kuris gali turėti įtakos krešėjimui
2 maišytas jogurtas
Maišytas jogurtas gaminamas fermentuojant, kad susidarytų varškė, po to skaldoma, maišoma ir atšaldoma. Tam reikalingas tinkamas klampumas, lygi tekstūra ir geras vandens{1}}laikymo pajėgumas.
Taikymo strategijos:
- Subalansuokite emulsiklius ir tirštiklius, kad būtų užtikrintas riebalų stabilumas ir baltymų apsauga
- CMC yra tinkamiausias maišomo jogurto stabilizatorius, rekomenduojamas 0,3–0,6 %
- Pektino, PGA, tirpaus sojų pupelių polisacharido ir kt. mišinys gali dar labiau pagerinti tekstūrą
- Atkreipkite dėmesį, kad maišymas pažeidžia gelio struktūrą; klampumui atkurti reikia pakankamai stabilizatorių
3 Geriamasis jogurtas
Geriamojo jogurto klampumas yra mažesnis tiesioginiam vartojimui, todėl reikalingas geras takumas, gaivus burnos pojūtis ir nėra nuosėdų ar fazių atsiskyrimo.
Taikymo strategijos:
- Pirmiausia naudokite didelio{0}}HLB emulsiklius ir mažo{1}}klampumo tirštiklius
- Pasirinkite CMC su aukštu pakeitimo laipsniu ir vienodu (pvz., FL100 klasė), kad būtų geras stabilumas esant mažam klampumui
- Tirpusis sojų pupelių polisacharidas stabilizuoja rūgščius baltymus, žymiai nepadidindamas klampos
- PGA užtikrina puikų stabilumą rūgštinėmis sąlygomis ir gaivų burnos pojūtį
4 graikiškas jogurtas / daug{1}}baltymų turintis jogurtas
Graikiškas jogurtas koncentruojamas pašalinus šiek tiek išrūgų, todėl gaunamas didelis baltymų kiekis ir tiršta tekstūra, todėl burnoje reikia sodraus pojūčio be miltelių pojūčio.
Taikymo strategijos:
- Tirštiklius naudokite atsargiai, kad išvengtumėte per didelio tirštėjimo, kuris nesukeltų gumos
- Specifinis karagenino jungimasis su kazeinu sustiprina baltymų tinklą
- Guaro derva burnoje suteikia kreminį, švelnų pojūtį
- Emulsikliai padeda tolygiai paskirstyti riebalus, pagerina skonio išsiskyrimą
Naujausi mokslinių tyrimų pasiekimai ir ateities perspektyvos
1 Švarios etikečių tendencijos
Didėjant vartotojų natūralaus ir sveiko maisto paklausai, natūralių -šaltinio, etiketės-draugiškų emulsiklių ir tirštiklių kūrimas tapo mokslinių tyrimų tašku.
Natūralūs ekstraktai: Pektinas, išgautas iš citrusinių vaisių žievelių, karageninas ir PGA iš jūros dumblių, guaro derva ir tirpus sojų pupelių polisacharidas iš ankštinių augalų yra idealus pasirinkimas švariems -ženklinti produktams .
Augalinių šaltinių naujovės: Naujausiais tyrimais ištirtas galaktomananas, išgautas iš guaro sėklų, kaip natūralus jogurto stabilizatorius, todėl gaunama puiki išvaizda ir tekstūra, pridėjus 0,1 %.
2 Naujos emulsinimo ir stabilizavimo sistemos
Pickering emulsijos: Kietosiomis dalelėmis (pvz., krakmolo ir cinko oksido kompozitais) stabilizuotos rinkimo emulsijos buvo naudojamos stiprinant jogurtą ir yra biologiškai aktyvių junginių tiekimo sistemos, išlaikant tekstūrines savybes. Tyrimai rodo, kad ši nauja emulsinimo sistema reikšmingai nepakeičia jogurto tekstūros savybių per 1–14 laikymo dienų.
Fermentų{0}}Modifikuoti emulsikliai: Natūraliai gauti emulsikliai, modifikuoti fermentiniais metodais (pvz., fermentuotas lecitinas), pasižymi geresnėmis emulsinimo savybėmis ir terminiu stabilumu, todėl yra daug žadančių pritaikymų jogurte.
3 Tiksliojo mišinio technologija
Remiantis{0}}nuodugniais skirtingų tirštiklių molekulinių struktūrų ir funkcijų supratimu, tikslus mišinio santykio ir pridėjimo lygių reguliavimas leidžia „pritaikyti“ jogurto tekstūros dizainą. Pavyzdžiui, naudojant sinergetinį pektino, PGA ir sojos baltymų izoliato poveikį, galima išspręsti po-rūgštėjimo, prastos tekstūros ir šiurkštaus geriamojo jogurto pojūčio burnoje problemas.
4 Prebiotinis funkcinis išplėtimas
Kai kurie tirštikliai (pavyzdžiui, pektinas, hidrolizuota guaro derva) atlieka prebiotines funkcijas, skatina probiotikų augimą, gerina jogurto tekstūrą, integruoja struktūrą ir funkciją.
Išvada
Emulsikliai ir tirštikliai yra nepakeičiami funkciniai jogurto gamyboje esantys ingredientai, žymiai pagerinantys jogurto kokybės charakteristikas taikant kelių lygių mechanizmus. Emulsikliai pirmiausia veikia stabilizuodami riebalų dispersiją, didindami baltymų stabilumą ir optimizuodami gelio struktūrą; tirštikliai slopina išrūgų atsiskyrimą ir nusėdimą didindami sistemos klampumą, sudarydami apsauginius sluoksnius su baltymais ir sukonstruodami trimačius tinklo struktūras.
Skirtingi priedai pasižymi skirtingomis jogurto eksploatacinėmis savybėmis dėl molekulinės struktūros ir fizikinių bei cheminių savybių skirtumų:
- CMCpasižymi geru atsparumu rūgštims ir stipriu atsparumu-nuosėdoms, todėl yra tinkamiausias maišomo ir geriamojo jogurto stabilizatorius
- Pektinasyra natūralus{0}}šaltinis, švarus-etiketė, plačiai naudojamas rūgštiniuose baltyminiuose gėrimuose
- PGAužtikrina puikų stabilumą rūgščiomis sąlygomis ir gaivų pojūtį burnoje
- Karageninasspecifiškai jungiasi su kazeinu, veiksminga naudojant mažai
- Ksantano gumareikalauja griežtos dozavimo kontrolės, kad būtų išvengta gelio struktūros sutrikimo
- Tirpusis sojų pupelių polisacharidasstabilizuoja rūgštinius baltymus, žymiai nepadidindamas klampumo
Mokslinis emulsiklių ir tirštiklių sumaišymas, naudojant jų sinergetinį poveikį, yra labai svarbus siekiant optimizuoti jogurto kokybę. Žvelgiant į ateitį, didėjant švaraus-ženklinimo tendencijai ir kuriant naujas emulsinimo ir stabilizavimo sistemas, tiriant jogurto priedus vis daugiau dėmesio bus skiriama natūraliems šaltiniams, tiksliam mišiniui ir funkcionalumo išplėtimui, kad vartotojams būtų teikiama aukštesnės kokybės ir sveikesni produktai.
