بررسی مشخصات فیزیکوشیمیایی سی ام سی(کربوکسیل متیل سلولز/CMC) و نحوه انتخاب آن
استفاده از هیدروکلوئیدها در صنایع غذایی
۹ آبان ۱۴۰۳
زمان مطالعه : 3 دقیقه
استفاده از سی ام سی و سایر مشتقات سلولزی عموماً به دلیل رئولوژی، برهمکنش کنترل شده آب و ویژگی های بافتی آنها است و نه به دلیل حلالیت یا سایر خواص شیمیایی. از این رو، MCC و سلولز آسیاب شده نقش حجیم کننده و پرکننده ارزشمندی در غذاهای کم کالری دارند. پنج نقش مهم برای مشتقات سلولز اصلاح شده شیمیایی در غذاها عبارتند از :
1-تنظیم خواص رئولوژیکی
2- امولسیون سازی
3- تثبیت کف ها
4- اصلاح تشکیل و رشد کریستال یخ
5- ظرفیت اتصال به آب.
کاربرد مشتقات سلولز برای کاربردهای غذایی خاص را می توان از روی خواص فیزیکی و شیمیایی آنها تعیین کرد. هنگام انتخاب، پارامترهایی که باید در نظر گرفته شود شامل:
(الف) ساختار شیمیایی پلیمر
. (ب) وزن مولکولی پلیمر؛
ج) وجود سایر مواد فعال در ماتریکس غذا
. (د) فرآیندی که غذا در معرض آن قرار خواهد گرفت
(ه) خواص فیزیکی، از جمله بعد الیاف پلیمر.
مسلماً مهمترین عامل ساختار شیمیایی در مشتقات سلولز است. برای سلولزهای اصلاح شده فیزیکی ، این به طور کلی به ماهیت کریستالی یا آمورف محصول اشاره دارد. برای اترها، تعدادی از گروههای جایگزین و طیفی از الگوهای جایگزینی وجود دارد که توسط مقررات مجاز است که بر خواص رئولوژیکی و فعال سطحی مشتق تأثیر میگذارد. به عنوان مثال، افزودن بخش های کربوکسیلیک اسید به زنجیره سلولزی آب دوستی را افزایش می دهد، در حالی که افزودن باقی مانده های آلکیل مانند متیل یا اتیل، آب گریزی زنجیره پلیمری را افزایش می دهد. با افزایش آب دوستی، پلیمر بهتر می تواند در حضور سایر گونه های محلول در آب مانند قندها هیدراته شود. با افزایش آبگریزی، پلیمرهایی ممکن است تولید شود که یک سورفکتانت نیز باشد، بنابراین به زنجیره ویژگیهای فیزیکوشیمیایی جالب و منحصر به فردی میدهد.
وزن مولکولی پلیمر به راحتی در ویسکوزیته محلول نمایان می شود. با کاهش وزن مولکولی، ویسکوزیته محلول کاهش می یابد. برای بسیاری از مشتقات مورد بحث در اینجا، مهمترین ویژگی ویسکوزیته است. با این حال، برای برخی، مهمترین ویژگی تشکیل فیلم یا فعالیت سطحی است. در چنین مواردی محصولات با وزن مولکولی پایین ممکن است کاربرد بهتری داشته باشند.
گنجاندن سایر مواد فعال در محصول نیز نقش مهمی در فرمولاسیون غذا دارد. وجود پروتئین ها، کربوهیدرات های ساده و مقداری نشاسته در انتخاب مشتقات سلولز مهم است. به عنوان مثال، در محصولات با غلظت نمک بالا، CMC ویسکوزیته را به اندازه زمانی که نمک وجود ندارد ایجاد نمی کند، و بنابراین سی ام سی بیشتری برای غلبه بر اثر نمک مورد نیاز است. به طور مشابه، چون )CMC کربوکسیل متیل سلولز)یونی است، می تواند با پروتئین های خاصی تعامل داشته باشد )MC. متیل سلولز)فعال سطحی و مشتقات آن همچنین می توانند از طریق مکانیسم های آبگریز-آب دوست با پروتئین ها تعامل داشته باشند.
تغییرات محیطی مانند تغییر دما می تواند تأثیر عمیقی بر انتخاب صمغ داشته باشد. از آنجایی که انحلال پذیری برخی از اترهای سلولزی تحت تأثیر دما قرار می گیرد، سیستم ها را می توان به گونه ای طراحی کرد که پروفایل های رئولوژیکی کاملاً متفاوتی را تحت رژیم های مختلف پردازش ایجاد کند. به عنوان مثال، MC به شدت با سایر زنجیره های MC در دماهای بالا تعامل دارد. این گاهی اوقات می تواند باعث سفت شدن محصول در هنگام گرم شدن شود.
در نهایت، خواص فیزیکی مشتقات در زمینه محصول غذایی و فرآوری آن مهم است.
1-تنظیم خواص رئولوژیکی
2- امولسیون سازی
3- تثبیت کف ها
4- اصلاح تشکیل و رشد کریستال یخ
5- ظرفیت اتصال به آب.
کاربرد مشتقات سلولز برای کاربردهای غذایی خاص را می توان از روی خواص فیزیکی و شیمیایی آنها تعیین کرد. هنگام انتخاب، پارامترهایی که باید در نظر گرفته شود شامل:
(الف) ساختار شیمیایی پلیمر
. (ب) وزن مولکولی پلیمر؛
ج) وجود سایر مواد فعال در ماتریکس غذا
. (د) فرآیندی که غذا در معرض آن قرار خواهد گرفت
(ه) خواص فیزیکی، از جمله بعد الیاف پلیمر.
مسلماً مهمترین عامل ساختار شیمیایی در مشتقات سلولز است. برای سلولزهای اصلاح شده فیزیکی ، این به طور کلی به ماهیت کریستالی یا آمورف محصول اشاره دارد. برای اترها، تعدادی از گروههای جایگزین و طیفی از الگوهای جایگزینی وجود دارد که توسط مقررات مجاز است که بر خواص رئولوژیکی و فعال سطحی مشتق تأثیر میگذارد. به عنوان مثال، افزودن بخش های کربوکسیلیک اسید به زنجیره سلولزی آب دوستی را افزایش می دهد، در حالی که افزودن باقی مانده های آلکیل مانند متیل یا اتیل، آب گریزی زنجیره پلیمری را افزایش می دهد. با افزایش آب دوستی، پلیمر بهتر می تواند در حضور سایر گونه های محلول در آب مانند قندها هیدراته شود. با افزایش آبگریزی، پلیمرهایی ممکن است تولید شود که یک سورفکتانت نیز باشد، بنابراین به زنجیره ویژگیهای فیزیکوشیمیایی جالب و منحصر به فردی میدهد.
وزن مولکولی پلیمر به راحتی در ویسکوزیته محلول نمایان می شود. با کاهش وزن مولکولی، ویسکوزیته محلول کاهش می یابد. برای بسیاری از مشتقات مورد بحث در اینجا، مهمترین ویژگی ویسکوزیته است. با این حال، برای برخی، مهمترین ویژگی تشکیل فیلم یا فعالیت سطحی است. در چنین مواردی محصولات با وزن مولکولی پایین ممکن است کاربرد بهتری داشته باشند.
گنجاندن سایر مواد فعال در محصول نیز نقش مهمی در فرمولاسیون غذا دارد. وجود پروتئین ها، کربوهیدرات های ساده و مقداری نشاسته در انتخاب مشتقات سلولز مهم است. به عنوان مثال، در محصولات با غلظت نمک بالا، CMC ویسکوزیته را به اندازه زمانی که نمک وجود ندارد ایجاد نمی کند، و بنابراین سی ام سی بیشتری برای غلبه بر اثر نمک مورد نیاز است. به طور مشابه، چون )CMC کربوکسیل متیل سلولز)یونی است، می تواند با پروتئین های خاصی تعامل داشته باشد )MC. متیل سلولز)فعال سطحی و مشتقات آن همچنین می توانند از طریق مکانیسم های آبگریز-آب دوست با پروتئین ها تعامل داشته باشند.
تغییرات محیطی مانند تغییر دما می تواند تأثیر عمیقی بر انتخاب صمغ داشته باشد. از آنجایی که انحلال پذیری برخی از اترهای سلولزی تحت تأثیر دما قرار می گیرد، سیستم ها را می توان به گونه ای طراحی کرد که پروفایل های رئولوژیکی کاملاً متفاوتی را تحت رژیم های مختلف پردازش ایجاد کند. به عنوان مثال، MC به شدت با سایر زنجیره های MC در دماهای بالا تعامل دارد. این گاهی اوقات می تواند باعث سفت شدن محصول در هنگام گرم شدن شود.
در نهایت، خواص فیزیکی مشتقات در زمینه محصول غذایی و فرآوری آن مهم است.
نویسنده :دکتر امیرعرفان تقی زاده
ساخته شده توسط
فروشگاه ساز سپهر
فروشگاه ساز سپهرساخته شده توسطفروشگاه ساز سپهر
فروشگاه ساز سپهر