اصطلاح “هیدروکلوئید” معمولاً برای توصیف طیف وسیعی از پلی‌ساکاریدها و پروتئین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد که امروزه در بخش‌های مختلف صنعتی به طور گسترده استفاده میشوند. تعدادی از کاربردهای آن‌ها از جمله قوام‌دهنده، ژل کننده در محلولهای آبی، تثبیت‌کننده کف، ویژگی‌های امولسیون کننده، پراکنده کننده، جلوگیری از تشکیل کریستال‌های شکر و یخ، کنترل رها شدن عطر و طعم و غیره است.
پروتئین‌ها ویژگی امولسیون‌کنندگی و ایجاد کف دارند. از پلی ساکاریدها به عنوان نگهدارنده آب استفاده میشود و برخی از هیدروکلوئیدها به عنوان امولسیون کننده استفاده میشوند مثل صمغ عربی و ژلاتین.
هیدروکلوئیدهای غذایی
بیوپلیمرهای هیدروفیلی با وزن مولکولی بالا هستند که می‌توانند ساختار، بافت، طعم و عمر مفید محصول را کنترل کنند. بسیاری از پلی‌ساکاریدها از گیاهان، جلبک دریایی، منابع میکروبی (آگار، کاراگینان، زانتان)، صمغ‌ها (ژلان، گوار، صمغ اقاقیا)، و نشاسته اصلاح شده یا سلولز (به روش شیمیایی یا آنزیمی) استخراج میشوند.
استابیلایزر: پراکنندگی یکدست دو یا چند ماده مخلوط نشدنی را در یک ماده غذایی حفظ می‌کند.
قوام دهنده: ویسکوزیته فاز پایدار را افزایش می‌دهد. اندازه و ساختار این مولکول‌های بزرگ (پلی ساکاریدها) در غلظت‌های نسبتاً کم چسبندگی ایجاد می‌کنند (معمولاً کمتر از 1٪).
عامل ژل ساز: یک شبکه ژل را با استفاده از پیوندهای متقابل زنجیره- زنجیره، حلال و زنجیره تشکیل می‌دهد.
صمغ لوبیای لوکاست: این صمغ از لوبیای لوکاست تهیه میشود، همچنین به لوبیای کاروب نیز معروف است. از شاخه پلی ساکاریدهاست و ساختمان اتصال آن آلفا-دی-گلاکتوپیرانوز و بتا-دی-مانوپیرانوز است.
صمغ گوار: یک پلی ساکارید گالاکتومانان است که از لوبیا گوار استخراج میشود و دارای خواص غلیظ کننده و تثبیت کننده مفید در مواد غذایی و کاربردهای صنعتی است. ساختمان اتصال آن آلفا-دی-گلاکتوپیرانوز و بتا-دی-مانوپیرانوز است.
کاربردهای صمغ لوبیای لوکاست و صمغ گوار
جلوگیری از تشکیل کریستال یخ، کنترل ویسکوزیته، و جایگزین چربی در بستنی، و سرعت بخشیدن به انعقاد، بهبود بافت و حفظ رطوبت در پنیر خامه‌ای.
کاراگینان
کاراگینان پلی ساکارید طبیعی است از جلبک قرمز دریایی خوراکی بدست می‌آید. سه نوع کاراگینان وجود دارد: 1. کاپا: در حضور یون K یا کاپا کازئین تشکیل ژل می‌دهد که سفت، ترد و کوتاه است. 2. آیوتا: در حضور یون کلسیم تشکیل ژل می‌دهد که منسجم، الاستیک و خامه‌ای است. 3. لاندا: تشکیل ژل نمی‌دهد.
تعامل با پروتئین‌ها
- کاپا کاراگینان محصولات کاپا-کازئین شیر را به دلیل تعامل بار با میسل‌های کازئین، پایدار می‌کند که ترکیب آن‌ها در شبکه از خروج آب پنیر جلوگیری می‌کند.
- کاپاکاراگینان می‌تواند با پروتئین‌های شیر ترکیب شده و منجر به تشکیل ساختار ژل ضعیف تکزوتروپیک شود که کاکائو را در شیر با دوز 02/0% به حالت تعلیق در می‌آورد، و ژلهای شیرمانند مانند فلان ها با دوز 2/0% تشکیل می‌دهد.
- کاپاکاراگینان همچنین به عنوان چسب در گوشت‌های پخته شده، برای محکم کردن کالباس و همچنین به عنوان قوام‌دهنده در خمیردندان و پودینگ‌ها استفاده میشود.
صمغ زانتان
یک پلی‌ساکارید خارج سلولی است که توسط میکروارگانیسم زانتومونانس کمپستریس ترشح میشود. صمغ زانتان در آب سرد محلول است و در محلول‌ها رفتار شبه پلاستیکی را نشان می‌دهد. ویسکوزیته آن نسبت به دامنه وسیعی از pH و دما ثبات عالی است و این پلی‌ساکارید در برابر تخریب آنزیمی مقاوم است. صمغ زانتان تعامل هم افزایی با گالاکتومانان‌ها مانند صمغ گوار و صمغ لوبیای لوکاست (LBG) و کنجاک مانان را دارد، و نتیجه این امر افزایش ویسکوزیته در ترکیب با گوار و ژلهای نرم و الاستیک قابل برگشت با LBG و کنجاک مانان می‌باشد. مخلوط صمغ زانتان، کاراگینان و گالاکتومانان استابیلایزر عالی برای طیف وسیعی از محصولات لبنی منجمد و سرد مانند بستنی، شربت، خامه ترش، خامه زده شده استریل، و شیر بازسازی شده است. این مخلوط‌های اقتصادی از پیش آماده شده برای تهیه ویسکوزیته بهینه، ثبات بلند مدت، بهبود انتقال حرارت در طول فرآیند، و محافظت از شوک حرارتی در دسترس هستند.
میکروکریستالین سلولز (MCC)
میکروکرستالین سلولز بیش از 40 سال مورد استفاده قرار گرفته است تا ثبات فیزیکی و اصلاح بافت در طیف وسیعی از مواد غذایی فراهم شود. کریستال‌های MCC در آب حل نمی‌شوند، اما فرم کلوئیدی هیدراته میشود تا ژلهای تکسوتروپیک تشکیل شود که می‌تواند کف را تثبیت کند، جایگزین چربی شود، و رشد کریستال یخ را کنترل کند.
پایداری در گرما: MCC در طول فرآیند گرما پایدار است، از جمله پخت، تقطیر، فرآیند UHT و گرمای مایکروویو با کمترین افت در ویسکوزیته.
بافت کوتاه: MCC بافت کوتاه بدون ایجاد حالت چسبندگی ایجاد می‌کند که باعث ایجاد احساس دهانی واضح و انتشار طعم عالی میشود.
جایگزین چربی و روغن: رفتار جریان امولسیون‌های روغن را تقلید می‌کند.
کنترل رشد یخ کریستال یخ: ماتریکس 3 بعدی از MCC کلوئیدی و مساحت سطح میکروکریستال‌ها، رشد کریستال‌های یخ در طی چرخه انجماد و ذوب را مهار می‌کند. به طور کلی در حفظ سیستم سه فاز آب/ چربی/ هوا موثر است.
کدورت: بلورهای سلولز غیرقابل حل به عنوان مات کننده عمل می‌کنند و می‌توانند رنگ سفیدی به فرآورده اضافه کنند.
نشاسته
هیچ ماده مغذی دیگری از نظر میزان تطبیق‌پذیری کاربرد در صنایع غذایی با نشاسته قابل قیاس نیست. دومین مورد سلولز فراوان در طبیعت این کربوهیدرات پلیمری بوده که توسط طبیعت به عنوان ذخیره انرژی گیاهان طراحی شده است. با این حال، انسان استفاده از نشاسته را بسیار فراتر از این طرح اصلی گسترش داده است. اصلاحات (فیزیکی، شیمیایی یا بیوشیمیایی) بدان معنی است که تولید مشتقات بسیار کاربردی متعدد توسط فناوری‌های جدید و ارائه آن‌ها به بازار را ممکن ساخته‌اند.
انتخاب نشاسته نه تنها تحت تأثیر الزامات فرآیند است بلکه به ویژگی‌های محصول نیز بستگی دارد. به طور معمول از نشاسته با دوز 1 ± 3٪ برای ایجاد قوام، 4±3% برای ویسکوزیته متوسط، و دوز 6±4% برای ایجاد بافت‌های سفت و قاشق‌خور استفاده میشود. بافت‌های ژل مانند، مثل پنیرهای آنالوگ، با برخی از نشاسته‌های تبدیل شده یا نشاسته‌های آمیلوز بالا قابل دستیابی هستند. در دسرهای لبنی ژلهای همچنین از ترکیبات دیگر هیدروکلوئیدها به ویژه کاراگینان در ترکیب با نشاسته برای ایجاد بافت‌های مورد نظر استفاده می‌کنند.
پکتین
پکتین‌ها متعلق به گروه هتروپلی‌ساکاریدها هستند و در کلیه دیواره‌های سلول اولیه گیاه وجود دارند. بسته به ترکیب مولکولی انواع مختلفی از پکتین وجود دارد که بویژه مکانیسم‌های ژل کنندگی مختلف خود را توصیف می‌کند. پکتین در محصولات لبنی و آنالوگ‌های لبنی مانند آن‌هایی که از سویا تهیه شده‌اند، می‌تواند دو عملکرد مجزا داشته باشد.
- پکتین‌های استر بالا می‌توانند به عنوان تثبیت کننده پراکندگی پروتئین با کاهش pH عمل کنند. نمونه‌های بارز شامل نوشیدنی‌های ماست، نوشیدنی‌های شیر، آب میوه، نوشیدنی‌های آب پنیر اسیدی شده، و نوشیدنی‌های سویا اسیدی شده است.
- پکتین‌های استر کم رفتار کاملاً متفاوتی دارند و می‌توانند از طریق تعامل با کلسیم و پروتئین شیر، در ژل دسرهای شیری خنثی یا به عنوان بافت دهنده در بسیاری از محصولات اسیدی (مثلاً ماست همزده) استفاده شوند.
منبع:
Phillips, G.O. and Williams, P.A. eds., 2009. Handbook of hydrocolloids. Elsevier.
