تاثیر ایزوله پروتئین سویا و صمغ زانتان بر پایداری فیزیکی، میکروبی و حسی شیر گیاهی بر پایه کینوا

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استاد دانشکده علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیاردانشکده علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف: با افزایش آگاهی مصرف‌کنندگان نسبت به مسائل تغذیه‌ای، محیط‌زیستی و اخلاقی، تقاضا برای شیرهای گیاهی به‌عنوان جایگزین شیر گاو روندی رو به رشد داشته است. شیر گیاهی حاصل از دانه کینوا، به دلیل محتوای بالای پروتئین، اسیدهای چرب غیراشباع، فیبر غذایی و نبود گلوتن، یکی از گزینه‌های مغذی و عملکردی در این حوزه محسوب می‌شود. یکی از چالش‌های مهم در تولید شیرهای گیاهی، ناپایداری فیزیکی و شیمیایی آن‌ها طی ماندگاری است که به دلیل تفاوت دانسیته بین فاز پیوسته و پراکنده و همچنین بالا بودن میزان اسیدهای چرب غیر اشباع آن‌ها اتفاق می‌افتد. برای رفع این مشکل، استفاده از افزودنی‌هایی مانند پایدارکننده‌ها و همچنین به‌کارگیری فاز چربی حاوی اسیدهای چرب اشباع در فرمولاسیون شیرهای گیاهی ضروری است تا محصولی با پایداری فیزیکی–شیمیایی مناسب در طول ماندگاری و ویژگی‌هایی مشابه شیرهای لبنی حاصل شود.
مواد و روش: در این پژوهش، تأثیر ایزوله پروتئین سویا و صمغ زانتان، به‌عنوان دو پایدارکننده رایج در صنایع غذایی، بر پایداری فیزیکی شیر گیاهی بر پایه کینوا و حاوی روغن نارگیل مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور حذف اثر متغیر چربی، غلظت روغن نارگیل در تمام تیمارها در سطح ثابت ۲ درصد وزنی حفظ شد و تنها نوع و غلظت پایدارکننده تغییر یافت. ایزوله پروتئین سویا در سه سطح (۱، ۲ و 3 درصد وزنی)، و سه سطح صمغ زانتان (05/0، 1/0 و 2/0 درصد وزنی) مورد بررسی قرار گرفتند. ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی نمونه‌ها شامل اندازه ذرات، پتانسیل زتا، ویسکوزیته ظاهری، پایداری فیزیکی، ارزیابی حسی و آزمون میکروبی طی 7 روز نگهداری اندازه‌گیری شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که افزودن هر دو نوع پایدارکننده در فرمولاسیون شیر کینوا به‌طور معنی‌داری موجب بهبود پارامترهای پایداری گردید. با افزودن ایزوله پروتئین سویا (S2) و صمغ زانتان (X2) در فرمولاسیون شیر کینوا به ترتیب تا سطح 2 و 1/0 درصد، بطور معناداری ویسکوزیته و پتانسیل زتا افزایش و اندازه ذرات کاهش یافت (05/0p<). این تغییرات برای تیمارهای حاوی صمغ زانتان بیشتر از تیمارهای حاوی ایزوله پروتئین سویا بود. همچنین کاربرد این پایدارکننده‌ها توانست به‌طور همزمان موجب ارتقای پایداری فیزیکی و میکروبی شیر گیاهی بر پایه کینوا طی ۷ روز نگهداری شود. اما در مقادیر بالاتر از حد بهینه (2درصد برای ایزوله پروتئین سویا و 1/0 درصد برای صمغ زانتان) روند معکوسی مشاهده شد که موجب ناپایداری محصول گردید. نتایج رنگ نیز نشان داد با افزایش درصد ایزوله پروتئین سویا شاخص L* کاهش و شاخص b* افزایش یافت. از طرفی، با افزودن صمغ زانتان تغییرات زیادی در a* و b* مشاهده نشد، اما در سطح 2/0 درصد باعث کاهش اندک در L* شد که می‌تواند به دلیل افزایش ویسکوزیته و جلوگیری از عبور نور و در نتیجه ایجاد کدورت باشد، بدون آنکه خود صمغ زانتان تأثیر رنگی خاصی داشته باشد. علاوه بر این، نتایج ارزیابی حسی نشان داد که افزایش غلظت ایزوله پروتئین سویا و صمغ زانتان تا حد بهینه (به ترتیب 2 و 1/0 درصد) موجب بهبود قابل توجه در بافت، طعم و پذیرش کلی محصول شد، اما بیشتر از حد بهینه باعث ته‌نشینی ذرات و تشکیل رسوب شد که در نهایت به ایجاد بافت نامطلوب و احساس ناخوشایند در دهان منجر گردید.
نتیجه‌گیری: در مجموع، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که هم ایزوله پروتئین سویا (بهینه 2 درصد) و هم صمغ زانتان (بهینه 1/0 درصد) قادرند به‌طور مؤثری پایداری فیزیکی شیر گیاهی کینوا را بهبود بخشند، اما اثر صمغ زانتان بیشتر از ایزوله پروتئین سویا است. کاربرد هدفمند این پایدارکننده‌ها می‌تواند در پایداری محصولات بر پایه امولسیون با پذیرش حسی مناسب نقش کلیدی ایفا کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Soy Protein Isolate and Xanthan Gum on the Physical, Microbial Stability and Sensory Properties of Quinoa-Based Plant Milk

نویسندگان [English]

  • sima mohajer khorasani 1
  • Mehran Aalami 2
  • morteza khomeiri 2
  • hoda shahiri tabarestani 3
1 Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
2 Professor of Faculty of Food Science and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Associate Professor of Faculty of Food Science and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
چکیده [English]

Background and Objective: With increasing consumer awareness of nutritional, environmental, and ethical issues, the demand for plant-based milks as alternatives to cow’s milk has been growing. Quinoa-based plant milk, due to its high protein content, unsaturated fatty acids, dietary fiber, and gluten-free nature, is considered a nutritious and functional option in this field. One of the main challenges in producing plant-based milks is their physical and chemical instability during storage, caused by the density difference between the continuous and dispersed phases as well as the high content of unsaturated fatty acids. To overcome this problem, it is necessary to use additives such as stabilizers and fat phases with a high saturated fatty acid content in the formulation of plant-based milks, aiming to achieve a product with physical and chemical stability during storage and characteristics similar to dairy milk.
Materials and Methods: This study investigated the effects of soy protein isolate and xanthan gum, two common stabilizers in the food industry, on the physical stability of quinoa-based plant milk containing coconut oil. To eliminate the variable effect of fat content, the concentration of coconut oil was kept constant at 2% (w/w) in all treatments, while only the type and concentration of stabilizer were varied. Soy protein isolate was tested at three levels (1, 2, and 3% w/w), and xanthan gum at three levels (0.05, 0.1, and 0.2% w/w). Physicochemical properties of the samples—including particle size, zeta potential, apparent viscosity, physical stability, sensory evaluation, and microbial tests—were measured over 7 days of storage.
Results: The results showed that adding both stabilizers significantly improved stability parameters. Increasing soy protein isolate and xanthan gum to 2% and 0.1%, respectively, significantly increased viscosity and zeta potential while reducing particle size (P < 0.05). These changes were more pronounced in treatments containing xanthan gum than those with soy protein isolate. The improvement in stability simultaneously enhanced both the physical and microbial stability of the quinoa-based plant milk during 7 days of storage. However, at concentrations above the optimal level, a reverse trend was observed, leading to product instability. Color analysis showed that increasing soy protein isolate concentration decreased the L* value and increased the b* value, while xanthan gum addition caused minimal changes in a* and b*; however, at 0.2%, xanthan gum slightly reduced L*, likely due to increased viscosity limiting light transmission and causing turbidity, without xanthan gum itself having a significant color effect. Additionally, sensory evaluation indicated that increasing soy protein isolate and xanthan gum concentrations up to the optimal levels (2% and 0.1%, respectively) significantly improved texture, taste, and overall acceptance. Concentrations above these levels caused particle sedimentation and precipitation, resulting in undesirable texture and unpleasant mouthfeel.
Conclusion: Overall, the findings demonstrate that both soy protein isolate (optimal at 2%) and xanthan gum (optimal at 0.1%) can effectively improve the physical stability of quinoa-based plant milk, with xanthan gum having a greater effect than soy protein isolate. The targeted use of these stabilizers can play a key role in stabilizing emulsion-based products with acceptable sensory properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quinoa plant milk
  • soy protein isolate
  • xanthan gum
  • physical stability
  • microbial stability