بررسی اثر صمغ دانه ریحان بر پایداری، رفتار رئولوژیکی و اندازه ذرات امولسیون‌های تثبیت شده با کازئینات سدیم

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 پژوهشگر فوق دکتری، گروه تکنولوژی مواد غذایی؛ انستیتو غذا، تغذیه و سلامت انسان؛ دانشگاه مَسی، نیوزیلند

3 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

امولسیون‌ها از اختلاط دو مایع غیرقابل‌امتزاج (معمولا آب و روغن) تشکیل شده اند که یکی از مایعات به‌صورت قطرات کروی کوچک که معمولا قطر آنها بین 1/0 تا 100 میکرون بوده در دیگری پراکنده شده است. امولسیون‌ها به علت تماس نامطلوب مولکول های آب و روغن از لحاظ ترمودینامیکی سیستم‌های ناپایداری می‌باشند. دو نوع ترکیب در تشکیل یک سیستم امولسیونی مهم و ضروری می باشند: امولسیفایر‌ها و پایدارکننده‌ها. یکی از نقش‌های کلیدی هیدروکلوئید‌های غذایی تهیه امولسیون و کنترل ماندگاری امولسیون می‌باشد. اغلب هیدروکلوئیدها به عنوان پایدار کننده امولسیون‌های روغن در آب عمل کرده و تنها تعداد کمی از آن‌ها در نقش امولسیفایر فعالیت می‌کنند. صمغ عربی، نشاسته‌های اصلاح شده، سلولز اصلاح شده انواعی از پکتین و تعدادی از گالاکتومانان‌ها پر کاربردی‌ترین امولسیفایر‌های پلی‌ساکاریدی در صنعت غدایی می‌باشند. در این پژوهش از صمغ بومی ایران به نام صمغ دانه ریحان به‌عنوان امولسیفایر و پایدار کننده در فرمولاسیون امولسیون مورد ارزیابی قرار گرفته است. به این منظور نمونه‌های امولسیونی روغن در آب با غلظت ثابت پروتئین کازئینات سدیم (5/0 درصد وزنی – وزنی) و غلظت‌های مختلف صمغ دانه ریحان(0 ، 005/0، 02/0، 08/0، 15/0 و 3/0 درصد وزنی- وزنی) در شرایط 5/6 PH= توسط اعمال اولتراسوند با قدرت 150 وات و فرکانس 20 کیلو هرتز برای مدت زمان 6 دقیقه (با احتساب ۲ ثانیه اعمال اولتراسوند و ۲ ثانیه استراحت) در حداکثر شدت صوت تهیه شده و پایداری، خصوصیات رئولوژیکی و توزیع اندازه ذرات امولسیون اندازه‌گیری گردید. نتایج پایداری نشان داد که بعد از گذشت 28 روز از تولید، بالاترین میزان خامه-ای شدن مربوط به امولسیون با غلظت 3/0 درصد صمغ دانه ریحان و بالاترین پایداری، مربوط به امولسیون-های 08/0 و 15/0 درصد صمغ دانه ریحان بود. نمودار‌های جریانی نشان دادند که تمام نمونه‌ها رفتار غیر نیوتنی رقیق شونده با برش داشتند. بهترین مدل برای غلظت‌های پائین اسوالد و برای غلظت‌های بالاتر از 02/0 هرشل بالکلی بود. آزمون روبش فرکانس نشان داد که در مقادیر فرکانس‌های پائین نمونه‌های امولسیونی دارای رفتار ویسکوالاستیک می‌باشند که مدول الاستیک بالاتر از مدول ویسکوز بود و بعد از نقطه تلاقی، در فرکانس‌های بالا فقط رفتار ویسکوز مشاهده.شد. بررسی توزیع اندازه قطرات با غلظت صمغ دانه ریحان مشخص کرد که اندازه ذرات امولسیون با افزودن غلظت پایینی از صمغ به امولسیون سدیم کازئینات، به‌طور معنی‌داری نسبت به نمونه پروتئین تنها کاهش یافته است. از نظر آماری تفاوت معنی‌داری بین غلظت‌های مورد بررسی بر اندازه قطرات (05/0p) مشاهده نشد، در حالیکه در غلظت 3/0 درصد صمغ، حضور بیش از حد مولکول‌های صمغ جذب نشده منجر به فلوکولاسیون تجمعی و افزایش معنی‌دار در اندازه قطرات گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The influence of Basil seed gum on the stability, particle size and rheological properties of oil-in-water emulsions stabilized by sodium caseinate

نویسندگان [English]

  • M. Khorami 1
  • S.H. Hosseini-Parvar 2
  • A. Motamed zadegan 3
1 M.Sc Graduate student, Department of Food Science and Technology, Sari University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Iran
2 Faculty member, Department of Food Science and Technology, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
3 Faculty member, Department of Food Science and Technology, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
چکیده [English]

Emulsion consist of two immiscible liquids (usually oil and water) where one of the liquids is dispersed in the other in form of small (0.1–100 µm) spherical droplets. Emulsions are widely used in the formulation of food, pharmaceutical and cosmetic products. Emulsion are thermodynamically unstable due to the unfavorable contact between oil and water molecules and as a consequence their physical structures will tend to change over time.Two types of ingredient are important in the formation of an emulsion system: emulsifier and stabilizer. One of the key functional roles of food hydrocolloids is in the preparation of emulsions and in the control of emulsion shelf-life. Most hydrocolloids can act as stablizers (stabilizing agents) of oil-in-water emulsions, but only a few can act as emulsifiers (emulsifying agents). Addition of emulsifiers allows the formulation of stable emulsions thanks to the formation of structured interfacial films. The most widely used polysaccharide emulsifiers in food applications are gum arabic (Acacia senegal), modified starches modified celluloses, some kinds of pectin, and some galactomannans. In this research one Iranian gum (Basil seed gum) have been used as stabilizers in emulsion formulation. According to O/W emulsions samples of Basil seed gum (0- 0.3%wt) on caseinate-stabilised emulsions (0.5% wt) in neutral conditions (pH=6.5) prepared by application of ultrasound with power 150 w, frequency of 20 KHZ for 6 minutes. and then stability, rheological properties and particle size distribution of emulsions were measured The results of stability showed that the highest amount of creaming was related to emulsions containing 0.3% wt BSG and the highest stability was related to 0.08 and 0.15% wt of BSG 28 days of preparation The flow curves showed that the flow behavior of all emulsions was non-Newtonian and shear-thinning.. The best fitted models were Ostwald for low and Herschel-Bulkley for concentrations higher than 0.02% wt of BSG). Frequency sweep tests revealed the viscoelastic behavior of emulsions that they showed higher elastic modulus than viscous modulus at low frequencies with dominantly viscous modulus higher than cross-over point at high frequencies Investigation of changes of particle size distribution with addition of BSG showed that particle size of SCN emulsions significantly decreased with a little amount of BSG compared to individual SCN emulsions. Statistically, there were no significant differences between particle size of different concentrations of BSG (p0.05) while at concentration of 0.3% wt the presence of large amount of unadsorbed BSG molecules led to depletion flocculation and significantly raise in size of particles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Emulsion
  • Basil Seed Gum
  • Sodium Caseinate
  • Particle Size Distribution
  • Rheology

مراجع

  1. Abismai, B., Cancelier, P., Wilhelm, A.M., Delmas, H., and Gourdon, C. 1998. Emulsification by ultrasound: Drop size distribution and stability. Ultrasonic Sonochemistry. 6: 1.75-83.
  2. Dalgleish, D.G., Srinivasan, M., and Singh, H. 1995. Surface properties of oil-in-water emulsion droplets containing casein and tween 60. J. of Agricultural and Food Chemistry. 43: 9. 2351–2355.
  3. Dickinson, E., Golding, M., and Povey, M.J.W. 1997. Creaming and flocculation of oil-in-water emulsions containing sodium caseinate. J. of Colloid and Interface Science. 185: 2.515–529.
  4. Dickinson, E. 2003. Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systems. Food Hydrocolloids. 17: 1.25–39.          
  5. Dickinson, E., Radford, S.J., and Golding, M. 2003. Stability and rheology of emulsions containing sodium caseinate: Combined effects of ionic calcium and non-ionic surfactant. Food Hydrocolloids. 17: 2.211-220.
  6. Dickinson, E. 2009. Hydrocolloids as emulsifiers and emulsion stabilizers. Food Hydrocolloids. 23: 6.1473-1482.
  7. Gu, Y.S., Decker, E.A., and McClements, D.J. 2005. Influence of pH and Carrageenan type of on properties of B-lactoglubulin stabilized oil- in water emulsion. Food Hydrocolloids. 19: 1.83-91.
  8. Huang, X., Kakoda Y., and Gui, W. 2001. Hydrocolloid in emulsions particle size distribution and interfacial activity. Food Hydrocolloids. 15: 5.533–542.
  9. Hosseiniparvar, S.H., Mortazavi, S.A., Razavi, S.M.A., Matia-Merino, L., and Motamedzadegan, A. 2009. Flow behavior of basil seed gum solutions mixed with locust been gum and guar gum. Electronic J. of Food Processing and Preservation. 1: 2.69-84. (In Persian).
  10. Karimi, N., Mohammadifar, M.A., and Nayebzade, K. 2013. Effect of two types of Iranian gum tragacanth on stability and rheological properties of oil-in-water emulsion. Iranian J. of Nutrition Sciences & Food Technology. 8: 3.87-98.
  11. Klein, M., Aserin, A., and Garti, N. 2010. Enhanced stabilization of cloudy emulsions with gum Arabic and whey protein isolate. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.77: 1.75-81
  12. Lizarraga, M.S., Pan, L.G., Anon, M. C., and Santiago, L.G. 2008. Stability of concentrated emulsions measured by optical and rheological methods: Effect of processing conditions—I. Whey protein concentrate. Food hydrocolloids. 22: 5.868-878.
  13. Liu, J., Verespej, E., Alexander, M., and Corredig, M. 2007. Comparison on the effect of high-methoxyl pectin or soybean-soluble polysaccharide on the stability of sodium caseinate-stabilized oil/water emulsions. J. of Agricultural and Food Chemistry. 55: 15.6270–6278.
  14. Liu, L., Zhao, Q., Liu, T., Kong, J., Long, Z., and Zhao, M. 2012. Sodium caseinate / carboxymethyl cellulose interactions at oil–water interface: Relationship to emulsion stability. Food Chemistry.132: 4.1822-1829.
  15. Mandala, I.G., Savvas. T.P., and Kostarroopulos. A.E. 2004. Xanthan and locust bean gum influence on the rheology and structure of a white model- sauce. J. of Food Engineering. 64: 3.335-342.
  16. McClements, D.J. 2004. Food Emulsions Principles, Properties and Techniques. Boca Raton, Fl: CRC Press. 632P.
  17. Neirynck, N., Van lent, K., Dewettinck, K., and Van der Meeren, P. 2007. Influence of pH and biopolymer ratio on sodium caseinate — guar gum interactions in aqueous solutions and in O/W emulsions. Food Hydrocolloids. 21: 5.862-869.
  18. Niknia, S., Razavi, S.M.A., Koocheki, A., and Nayebzade, K. 2010 .The influense of application of basil seed and sage seed gums on the sensory properties and stability of mayonnaise. Electronic J. of Food Processing and Preservation. 2: 2.61-80. (In Persian).
  19. Osano, J.P., Hosseini-Parvar, S.H., Matio-Merino, L., and Golding, M. 2014. Emulsifying properties of a novel polysaccharide extracted from basil seed (Ocimum bacilicum L.): Effect of polysaccharide and protein content. Food Hydrocolloid. 37: 40-48.
  20. Reiffers-Magnani, C., Cuq, J.L., and Watzke, H.J. 2000. Depletion flocculation and thermodynamic incompatibility in whey protein stabilized o/w emulsions. Food Hydrocolloids. 14: 6.521–530.
  21. Razavi, S.M.A., Mortazavi, S.A., Matia-Merino, L., Hosseini-Parvar, S.H., Motamedzadegan, A. and Khanipour E. 2009. Optimization study of gum extraction from Basil seeds (Ocimum basilicum L.). International J. of Food Science & Technology. 44: 9.1755-1762.
  22. Roberts, K.T., Cui, S.W., Chang, Y.H., Ng, P.K.W., and Graham, T. 2012. The influence of fenugreek gum and extrusion modified fenugreek gum on bread. Food Hydrocolloids. 26: 2.350-358.
  23. Schmitt, C., Sanchez, C., Desobry-Banon, S., and Hardy, J. 1998. Structure and techno functional properties of protein–polysaccharide complexes: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 38: 8.689–753.
  24. Soleimanpour, M., Koocheki, A. and Kadkhodaee, R. 2012. Influence of main emulsion components on the physical properties of corn oil in water emulsion: Effect of oil volume fraction, whey protein concentrate and Lepidium perfoliatum seed gum. Food Research International. 50: 1.457-466.
  25. Surh, J., Decker E.A., and Mc Clements D.
  26. J. 2006. Influence of pH and pectin on properties and stability of sodium caseinate stabilized oil-in-water emulsions. Food Hydrocolloids. 20: 5.607-618.
  27. Sun, C., Gunasekaran, S., and Richards, M.P. 2007. Effect of xanthan gum on physicochemical properties of whey protein isolate stabilized oil-in-water emulsion. Food Hydrocolloids. 21: 4.555–564.
  28. Speiciene, V., Guilmineau, F., Kulozik, U. and Leskauskaite, D. 2007. The effect of chitosan on the properties of emulsions stabilized by whey proteins. Food Chemistry.102: 4.1048-1054.
  29. Sciarini, L.S., Maldonado, F., Ribotta, P.D., Perez, G.T., and Leon, A. E. 2009. Chemical composition and functional properties of Gleditsia triacanthos gum. Food Hydrocolloids. 23: 2.306–313.
  30. Wang, B., Li, D., Wang, L.-J., and ozkan, N. 2010. Effect of concentrated flaxseed protein on the stability and rheological properties of soybean oil-in-water emulsions. J. of Food Engineering. 96: 4. 555–561.
  31. Yousefi, F., Abbasi, S., and Ezzatpanah, H.R. 2012. Effect of Persian gum concentration, oil content, whey protein concentrate, and pH on the stability of emulsions prepared by ultrasonic homogenizer. J. of Research and Innovation in Food Science and Technology. 1: 3.199-218.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 12، شماره 2
اسفند 1399
صفحه 139-156

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار