خواص وزن مولکولی کربوکسی متیل سلولز در پروتئین آب پنیر

وزن مولکولی کربوکسی متیل سلولز

تاثیر وزن مولکولی و غلظت کربوکسی متیل سلولز (CMC) بر پایداری و خواص امولسیونهای روغن-در آب تثبیت شده پروتئین آب پنیر (WPI) اندازه گیری شد. پتانسیل، اندازه قطرات، ویسکوزیته ظاهری، پوشش سطح پروتئین و ثبات کرم زدایی. امولسیون ها حاوی ۵٪ روغن، ۰٫۵٪ آب پنیر و ۰ تا ۰٫۵٪ کربوکسی متیل سلولز در pH 7 آماده شدند.

پس از امولسیون، pH به ۵٫۲ تنظیم شد. در نبود CMC، امولسیون تثبیت شده با آب پنیر به دلیل باردهی نسبتاً کم قطرات، در لخته شدن و تجمع قطرات ناپایدار بود. امولسیون های تثبیت شده با مخلوط WPI-CMC خواص سطحی را بهبود بخشیده و لخته شدن قطرات را کاهش داده بود، همانطور که با افزایش بارهای منفی و پوشش سطح پروتئین و اندازه قطرات کوچکتر نشان داده شد.

افزایش ویسکوزیته ناشی از CMC غیر جذب شده نیز باعث افزایش پایداری در غلظت CMC بالا می شود. CMC با Mw بالا در افزایش خواص سطح و ایجاد ثبات بهتر در برابر کرم زدایی در مقایسه با کربوکسی متیل سلولز با Mw پایین تر موثرتر بود.

تداخلات بیوپلیمر به طور گسترده ای برای بهبود بافت و ماندگاری محصولات غذایی استفاده می شود. مطالعات زیادی در مورد فعل و انفعالات بین پروتئین و پلی ساکارید گزارش شده است. خواص عملکردی پروتئین به طور کلی با ترکیب پلی ساکاریدهای دیگر بهبود می یابد. تشکیل و حلالیت کمپلکس های پروتئین-پلی ساکارید عمدتا به pH، قدرت یونی، نسبت بیوپلیمر و غلظت بستگی دارد.

عوامل دیگر مانند انواع بیوپلیمرها (چگالی بار، وزن مولکولی و غیره)، دما و فشار نیز بر تشکیل کمپلکس تأثیر می گذارد. تشکیل کمپلکس پروتئین-پلی ساکارید در مقادیر pH زیر یا اطراف نقطه ایزوالکتریک (pI) پروتئین به دلیل بار مخالف حمل شده توسط این ۲ بیوپلیمر به حداکثر می رسد. با این حال، در مقادیر pH بالاتر از pI پروتئین ها (به عنوان مثال، در pH خنثی)، فعل و انفعالات الکترواستاتیک بین پروتئین و پلی ساکارید آنیونی هنوز هم ممکن است رخ دهد. در این مورد، فعل و انفعالات الکترواستاتیک بین گروه های آنیونی پلی ساکارید و لکه های موضعی دارای بار مثبت روی پروتئین ها دخیل است.

دو روش جایگزین می تواند برای تثبیت قطرات روغن توسط کمپلکس الکترواستاتیک پروتئین-پلی ساکارید استفاده شود: آماده سازی امولسیون دو لایه و آماده سازی امولسیون مخلوط.

 تکنیک لایه به لایه برای تهیه امولسیون های دو لایه استفاده می شود که به موجب آن پلی ساکارید به یک سیستم امولسیون تثبیت شده با پروتئین اضافه می شود. امولسیون های مخلوط با امولسیون روغن و آب در حضور مجتمع های محلول پروتئین-پلی ساکارید که مستقیماً روی سطح قطرات روغن جذب می شوند، تهیه می شوند.

هنگامی که در pH 6 آماده شد، محلول مخلوط کازئینات-دکستران سولفات یک ترکیب محلول را به جای یک مورد تشکیل داد و امولسیون بدست آمده از این روش خواص ویسکوالاستیک انبساطی بسیار قوی تری از لایه سطحی نسبت به امولسیون دو لایه ایجاد کرد و منجر به پایداری بیشتر شد. نتایج نشان داد که پلی ساکارید نقش مهمی در یک امولسیون تثبیت شده با پروتئین دارد و بر خواص امولسیون تأثیر زیادی دارد.

تأثیر وزن مولکولی کربوکسی متیل سلولز بر خواص و پایداری امولسیون های روغن-آب در تثبیت پروتئین آب پنیر

تشکیل تجمع WPI-CMC در قطرات روغن

تأثیر Mw CMC بر ζ- پتانسیل قطرات امولسیون به عنوان تابعی از غلظت کربوکسی متیل سلولز

در نبود کربوکسی متیل سلولز، بار خالص قطرات امولسیون کمی منفی بود که نشان داد که pH 5.2 مقدار pH بسیار نزدیک به pI پروتئین آب پنیر بود و بار خالص قطرات نزدیک به صفر بود. افزودن کربوکسی متیل سلولز باعث تغییر قابل ملاحظه ای در وابستگی غلظت CMC بار خالص قطرات می شود.

وقتی کربوکسی متیل سلولز قبل از امولسیون به محلول آب پنیر اضافه شد، پتانسیل ζ قطرات به شدت منفی شد، حتی در ۰٫۰۴٪ CMC (-26.7 تا -۳۰٫۲ میلی ولت). این به این دلیل است که گروه های دارای بار منفی CMC به صورت الکترواستاتیک به تکه های دارای بار مثبت WPI در سطح قطرات متصل می شوند و دافعه های الکترواستاتیک بین قطرات را افزایش داده و مقادیر منفی پتانسیل را نشان می دهند. افزایش غلظت CMC منجر به پتانسیل ζ منفی بیشتر شد، به این معنی است که مولکولهای CMC بیشتری روی سطح قطرات روغن جذب می شوند. هنگامی که غلظت CMC از ۰٫۳٪ فراتر رفت، پتانسیل ζ ثابت بود، این نشان می دهد که سطوح قطرات تقریباً توسط تجمع های WPI-CMC اشباع شده یا افزایش دافعه الکترواستاتیک مانع از جذب بیشتر کربوکسی متیل سلولز می شود.

انواع مشابهی از فعل و انفعالات الکترواستاتیک بین پلی ساکاریدهای آنیونی و پروتئین ها در امولسیون ها قبلا گزارش شده است. بار سطحی قطرات امولسیون تثبیت شده با β-LG با افزایش غلظت کاراگینان یا پکتین منفی شد و با افزایش سطح قطرات با پلی ساکارید به سطح خوبی رسید. در آزمایش لیو و همکاران نشان داده شد که در pH 5 تا ۷، پتانسیل ζ قطرات با روکش کازئین با افزایش غلظت CMC افزایش یافته و با افزایش غلظت CMC از ۰٫۳ درصد ثابت شد.

نتیجه گیری

وجود CMC منجر به تشکیل کمپلکس WPICMC شد و منجر به بهبود خواص سطحی پروتئین شد، همانطور که با پوشش سطح پروتئین بیشتر و بارهای منفی بیشتر بر روی قطرات نشان داده شده است. امولسیونهای تثبیت شده WPI-CMC اندازه قطرات کوچکتر را نشان داده و ثبات را بهبود بخشیده بود.

بالاتر از ۰٫۱ C CMC، سطوح قطره با WPI-CMC پیچیده و WPI بدون عارضه اشباع شد، همانطور که با تغییر اندک یا بدون تغییر در اندازه قطرات، پتانسیل ζ و پوشش سطح پروتئین نشان داده شد. افزودن بیشتر CMC ویسکوزیته فاز آبی پیوسته را افزایش داده و در نتیجه باعث افزایش پایداری در برابر کرم زدایی می شود.

امولسیون های حاوی CMC با Mw بالاتر در مقایسه با گزینه هایی که دارای CMC با Mw پایین بودند پایدارتر بودند. CMC با Mw بالا احتمالاً باعث افزایش بار سطحی شده و با WPI کمپلکس قوی تری ایجاد کرده و در نتیجه باعث افزایش الکترواستاتیک و همچنین دفع استریکی لایه های جذب شده و به پایداری امولسیون های تثبیت شده WPI/CMC کمک می کند.