خواص مداخلهای دیافراگمی مدولاسیون

پروتئین ها و پلی ساکاریدها از ترکیبات کاربردی ضروری در صنایع غذایی هستند. ترکیبی از این دو بیوپلیمر همیشه با هدف تثبیت امولسیون ها و فوم ها استفاده می شود. پروتئین‌ها به دلیل فعال بودن سطح، معمولاً بر جذب اولیه بر روی قطرات و حباب‌ها غالب می‌شوند که نقش مهمی در تشکیل و تثبیت امولسیون‌ها و فوم‌ها توسط اثرات الکترواستاتیکی و استریکتریک دارند. برای اکثر پلی ساکاریدهایی که نمی توانند با پروتئین کمپلکس تشکیل دهند.

خواص مداخلهای دیافراگمی مدولاسیون بوسیله تعاملات کازئینت سدیم الکترواستاتیک و کربوکسی متیل سلولز

تأثیر آنها بر روی تمرکز امولسیون بر اصلاح ویژگی های بافتی امولسیون های تثبیت شده با پروتئین (فوم ها) از ضخیم شدن و ژل شدن در فاز توده ناشی می شود و همچنین منجر به کاهش سفت شدن می شود. در حالی که برای پلی ساکارید آنیونی، برهمکنش های الکترواستاتیک گسترده ای بین پروتئین و پلی ساکارید به ویژه در پروتئین pI و پلی ساکارید pKa رخ داد. در نتیجه، خواص سیستم امولسیون های تثبیت شده با پروتئین (فوم) نسبت به حضور پلی ساکاریدهای آنیونی کاملاً حساس بود.

علاوه بر اثر الکترواستاتیک و فضایی، لایه‌های جذب شده در سطح مشترک مایع نیز ممکن است با رفتار الاستیک خود بر پایداری امولسیون (فوم) تأثیر بگذارند. نشان داده شده است که جذب هم‌جذب پروتئین با پلی ساکاریدهای آنیونی غیرفعال سطحی می‌تواند بر خواص رئولوژیکی سطح تأثیر بگذارد. در یک مطالعه اخیر، مخلوط کازئینات سدیم (NaCas) و یک پلی ساکارید بسیار سولفاته (سولفات دکستران) کاهش کندتر کشش سطحی و خواص ویسکوالاستیک اتساع قوی‌تری نسبت به آنچه که توسط پروتئین به تنهایی تولید می‌شود نشان داد. این پایه‌گذاری برای دستکاری رفتار جذب در سطح مشترک مایع و ارائه مرجع برای امولسیون غذایی و تهیه فوم مفید بود.

CMC و کازئینت سدیم

 کازئینات سدیم به دلیل خواص عملکردی و تغذیه ای عالی، به طور گسترده در تهیه امولسیون های غذایی استفاده می شود. با این حال، امولسیون های غذایی تثبیت شده توسط NaCas به تنهایی نسبت به بی ثباتی در شرایط اسیدی بسیار حساس هستند. بر اساس تحقیقات قبلی، لخته سازی قطرات نفت پوشش داده شده با NaCas در صورت اسیدی شدن با افزودن کربوکسی متیل سلولز، یک پلی ساکارید آنیونی معمولی مشتق شده از سلولز، سرکوب شد. بهبود پایداری امولسیون عمدتاً به تشکیل لایه‌های سطحی پیچیده اختصاص داده شد. با این حال، رابطه بین خواص دینامیکی سطحی لایه‌های جذب شده و برهمکنش‌های NaCas-CMC هنوز ناشناخته است. هدف از این تحقیق بررسی مکانیسم چگونگی تأثیرگذاری خواص اتساع سطحی NaCas-CMC مخلوط تحت تأثیر برهمکنش آنها در فاز توده، بسته به نسبت اختلاط پروتئین/پلی ساکارید و مقادیر pH بود.

کاهش pH محلول CMC ممکن است با کاهش دافعه الکترواستاتیک درون مولکولی منجر به گسترش کمتر ابعاد مولکولی شود و بنابراین انتظار می رود که ویسکوزیته را کاهش دهد. از راه حل ها در همین حال، فعل و انفعالات بین آب و CMC نیز ممکن است با شارژ کاهش یابد، بنابراین بر ویسکوزیته تأثیر می گذارد.

با توجه به اینکه سهم ۱ درصد وزنی NaCas در ویسکوزیته محلول های مخلوط در مقایسه با ۰٫۴ درصد وزنی CMC ناچیز بود، فاکتورهای K و n مخلوط NaCas/CMC با منحنی جریان محلول های CMC خالص مقایسه شدند.

مقدار K محلول های NaCas/CMC نزدیک به مقدار CMC در pH بالای ۵٫۵ است، اما افزایش آشکاری را در pH 5.5 نشان می دهد که با تغییر به رفتار غیر نیوتنی همراه است، که تأیید می کند که افزایش پروتئین- برهمکنش های پلی ساکارید منجر به تشکیل کمپلکس های جدید در این pH شد. حداکثر ویسکوزیته مشخص شده در pH 5.0 یافت شد، در داخل برشی نازک شدن بسیار آشکارتر شد، که نشان می‌دهد برهمکنش مولکولی گسترده بین پلیمرهای زیستی در نتیجه کاهش بار سطحی پروتئین منفی با کاهش pH به مقدار نزدیک به پروتئین pI. بنابراین، pH بهینه در حدود ۵٫۰ برای تشکیل کمپلکس NaCas/CMC وجود دارد.

کاهش بیشتر pH منجر به کاهش شدید ویسکوزیته برای مجتمع پروتئین-پلی ساکارید شد. رفتار جریان شبه پلاستیک و مقادیر ویسکوزیته بالاتر برای کمپلکس پروتئین-پلی ساکارید قبلاً در سیستم‌های پروتئین آب پنیر ایزوله/گزانتان، پروتئین آب پنیر/CMC و سیستم‌های NaCas/زانتان مشاهده شده است و همچنین تصور می‌شود که با برهمکنش‌های جذاب الکترواستاتیکی قوی بین پلیمرهای زیستی مرتبط باشد.

نتیجه گیری

مطالعه حاضر نشان داد که حضور کربوکسی متیل سلولز در فاز توده‌ای اثر قابل‌توجهی بر جذب مولکول‌های NaCas در pH خنثی ندارد، که نشان می‌دهد پروتئین بر سطح مشترک غالب است. با این حال، CMC شروع به جذب روی مولکول های NaCas در محلول آبی در pH 5.5 کرد، عمدتاً از طریق برهمکنش های الکترواستاتیک. فعل و انفعالات آنها تأثیر قابل توجهی بر ویژگی های دینامیکی رابط پوشش داده شده با پروتئین نشان داد. در نتیجه، مدول اتساع سطحی لایه‌های NaCas جذب‌شده به‌طور قابل‌توجهی توسط برهمکنش‌های الکترواستاتیکی پروتئین-پلی‌ساکارید اصلاح شد.