بررسی اثر صمغ دانه ریحان بر روی پایداری رفتار رئولوژیکی و اندازه ذرات امولسیونهای ایزوله پروتئین آب پنیری

و 2 و 2 مهسا خرمي و همکاران نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد پنجم شماره اول 19 19-991 http://ejfpp.gau.ac.ir بررسی اثر صمغ دانه ریحان بر روی پایداری رفتار رئولوژیکی و اندازه ذرات امولسیونهای ایزوله پروتئین آب پنیری مهسا خرمی 1 سید هاشم حسینیپرور * علی معتمدزادگان 3 چکیده 1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم و صنایع غذایی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری 3 استادیار گروه علوم و صنایع غذایی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری تاریخ دریافت: 22/55/5 تاریخ پذیرش: 22/50/22 در این پژوهش خصوصیات امولسیون روغن در آب تثبیت شده با مخلوط ایزوله پروتئین آب پنیری )5/5 درصد وزنی-وزنی( و صمغ دانه ریحان )5 5/15 5/50 5/52 و 5/3 درصد وزنی- وزنی( در شرایط ph خنثی مورد بررسی قرار گرفت. بهمنظور تولید امولسیون از دستگاه مولد امواج فراصوت با قدرت 155 وات و فرکانس 25 کیلوهرتز برای مدت زمان 6 دقیقه استفاده شد و پایداری خصوصیات رئولوژیکی قطر متوسط سطح مخصوص و توزیع اندازه قطرات امولسیون اندازهگیری گردید. نتایج پایداری بهصورت ارزیابی چشمی نشان داد که باالترین میزان خامهایی شدن پس از بیست و هشت روز مربوط به امولسیون 5/3 درصد صمغ و پایینترین میزان مربوط به امولسیون 5/15 درصد بود. نتایج رئومتری نشان داد که رفتار جریانی کلیه نمونهها غیرنیوتنی و از نوع روان شونده با برش بوده و بهترین مدل برای توصیف دادههای تجربی حاصل برای گروه شاهد و امولسیون با غلظت 5/555 درصد صمغ اسوالد و برای سایر غلظتها هرشل بالکلی بود. تغییرات غلظت تاثیر معنیداری بر اندیس جریان و ضریب قوام )مرتبط با ویسکوزیته( داشت. با افزایش غلظت صمغ گرانروی و رفتار رقیقشوندگی افزایش یافت. در آزمون روبش فرکانس نتایج نشان داد که در مقادیر فرکانسهای باالتر نمونه فقط رفتار جریانی از خود نشان داده درصورتیکه در مقادیر فرکانس پایین دارای هر دو رفتار جریانی و االستیک بود. از نظر آماری تفاوت معنیداری بین تاثیر غلظتهای مورد بررسی بر اندازه قطرات تا غلظت 5/3 * مسئول مکاتبه: s.h.hosseiniparvar@sanru.ac.ir 19

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 درصد در سطح اطمینان 5/55 درصد مشاهده نشد. در غلظت 5/3 درصد حضور بیش از حد مولکولهای صمغ جذب نشده منجر به فلوکوالسیون تجمعی و افزایش معنیدار در اندازه قطرات گردید. واژههای کلیدی: امولسیون صمغ دانه ریحان ایزوله پروتئین آب پنیری توزیع اندازه ذرات رئولوژی مقدمه در سیستمهای غذایی یک جزء یا بیشتر از یک جزء به صورت پراکنده در جزء دیگر قرار گرفتهاند به یک چنین سیستمهای غذایی دیسپرسیون گفته میشود. در این سیستمها جزء پراکنده موسوم به فاز پراکنده یا غیر پیوسته و جزء یا قسمتی که اجزای پراکنده را در برمیگیرد فاز پیوسته نامیده میشود. امولسیون یک دیسپرسیونی بوده که از دو مایع غیرقابلاختالط )معموال آب و روغن( تشکیل شده که یکی از مایعات بهصورت قطرات کروی کوچک که معموال قطر آنها بین 5/1 تا 155 میکرون بوده در دیگری پراکنده شده است)مک کلمنتس 2552(. امولسیونها بر طبق توزیع فضایی نسبی دو فاز آب و روغن میتوانند به انواع امولسیونهای آب در روغن W/O )مارگارین وکره( و روغن در آب O/W )شیر خامه و مایونز( طبقهبندی شوند. عالوه بر مضاعف نیز امکانپذیر است که بهعنوان نمونه میتوان امولسیونهای مرسوم ذکر شده تهیه امولسیونهای به امولسیونهای روغن در آب در روغن )O/W/O( و آب در روغن در آب )W/O/W( اشاره کرد )مک کلمنتس 2552(. امولسیونها از لحاظ ترمودینامیکی سیستمهای ناپایداری میباشند بنابراین با گذشت زمان تمایل به دو فازه شدن دارند. از لحاظ فیزیکی یک امولسیون میتواند توسط خامهایی شدن فلوکوله شدن کواگوله شدن و یا Ostwald ripening ناپایدار گردد )مک کلمنتس 2552(. اما این سیستمها میتوانند برای دورههای زمانی قابل توجهایی از لحاظ سینتیک پایدار باشند. پایداری امولسیون عبارت است از توانایی یک امولسیون در جلوگیری از ایجاد هر گونه تغییر در خصوصیات فیزیکوشیمیایی آن در طول زمان. بهطورکلی تهیه یک امولسیون پایدار از لحاظ کینتیک در طی یک دوره زمانی )روز هفته ماه و...( بهوسیله افزودن استابیالیزرها یا پایدار کنندهها به محیط امولسیون امکانپذیر است. استابیالیزرها بسته به نوع عملکرد خود به دو دسته امولسیفایر و تعدیل کننده بافت تقسیم میشوند. به هرگونه ماده فعال در سطح که توانایی جذب در حد فاصل بین سطح روغن و آب را داشته و از قطرات امولسیون در مقابل تشکیل 19

مهسا خرمي و همکاران توده حفاظت کند امولسیفایر گویند. امولسیفایرها مولکولهای آمفیفیلیک با قسمتهای لیپوفیلیک و هیدروفیلیک بهصورت توام میباشند. در واقع امولسیفایری موثر است که کشش بین سطحی را بین سطح روغن و آب بهسرعت کاهش داده و قطرات تازه شکل گرفته را در برابر فلوکوله شدن محافظت کند که این عمل محافظت ابتدا از طریق اثر کشش سطحی دینامیکی )مکانیسم گیبس- مارانگونی( و بعد از آن از طریق تعامالت دافعه کلوئیدی )مکانیسمهای پایداری فضایی و الکترواستاتیک( انجام میشود )دیکینسون 1222(. درصورتیکه یک امولسیفایر مناسب با غلظت مطلوب به امولسیون افزوده شود الیه قوی و پایداری بر روی سطح قطرات ریز تازه تشکیل شده فاز پراکنده ایجاد شده که این الیه از بروز بههم چسبیدن و یکی شدن قطرات در هنگام برخورد آنها با یکدیگر جلوگیری کرده و عدم ثبات امولسیون را بهحداقل می رساند )دیکینسون 2552(. امولسیفایرهای زیادی بهعنوان اجزای غذایی در دسترس بوده و هریک از آنها خصوصیات منحصر بهفرد خود را دارند )کرگ و اسپارسو 2552(. تاثیر یک امولسیفایر برای یک کاربرد خاص تابع یک سری خصوصیات بوده که عبارتند از: حداقل مقدار الزم برای تولید یک امولسیون پایدار توانایی آن برای تولید ذرات کوچک در طول هموژناسیون و توانایی آن در جلوگیری از تجمع ذرات در طول زمان. این خصوصیات به نوع غذایی که امولسیفایر در آن وجود دارد و به شرایط محیطی برای مثال قدرت یونی نوع روغن فعل وانفعاالت بین اجزا دما همزدن مکانیکی و ph بستگی دارد. مصرف امولسیفایرها در تولید انواع مواد غذایی از سالها پیش متداول گردیده و با سرعت چشمگیری در حال توسعه و ترقی میباشد )اسمیترز و همکاران 1226(. متداولترین امولسیفایرهای بهکار برده شده درصنعت مواد غذایی سورفاکتانتها و بیوپلیمرهای آمفیفیلیک میباشند. این امولسیفایرها بسته به خصوصیات فیزیکی شیمیایی ومولکولی خود از قابلیتهای متفاوتی جهت تشکیل امولسیون و پایداری آن برخوردار هستند )دیکینسون.)2552 پروتئینهای شیر و هیدروکلوئیدها بیوپلیمرهای فعال در سطح بوده که اغلب بهعنوان امولسیفایر در مواد غذایی استفاده میشوند. پروتئینهای شیر بهعلت اهمیت تغذیهای و خصوصیات فیزیکوشیمیایی خود ترکیبات کلیدی در اغلب مواد غذایی میباشند. این نوع از ترکیبات بهعنوان امولسیفایر بهفرمهای شیرکامل پروتئینهای آب پنیر و کازئینها در بسیاری از فرآوردههای غذایی بر پایه امولسیونی مانند نوشیدنیها دسرهای منجمد شده بستنی مکملهای ورزشی و سس ساالد به کار میروند. آنها سبب تسهیل در تشکیل امولسیون و بهبود پایداری آن از طریق کاهش کشش سطحی و تشکیل یک غشای محافظ در اطراف گلبولهای چربی میشوند. 19

آب نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 پنیر یک محصول جانبی حاصل از تولید پنیر و کازئین بوده که حاوی مخلوطی از چندین پروتئین با ارزش تجاری میباشد و از نظر تغذیهایی و بیولوژیکی از جایگاه خوبی در مواد غذایی برخورداراست )اسمیترز و همکاران 1226(. پروتئینهای آب پنیر بهچندین فرم مختلف تولید و عرضه میگردند که معمولیترین آنها پروتئین آب پنیر ایزوله و پروتئین آب پنیر کنسانتره هستند. ایزوله پروتئین آب پنیری در مقایسه با پروتئین آب پنیر کنسانتره دارای غلظتهای پروتئینی بیشتر و ناخالصی کمتری بوده و متعاقبا بهدلیل انجام فرایندهای بیشتر بر روی آن از لحاظ قیمت نیز گرانتر میباشد )لیزاراگا و همکاران 2550(. واژه هیدروکلوئید معموال برای توصیف یک گروهی از پلیساکاریدها و تعداد کمی از پروتئینها )مخصوصا ژالتین( به کار میرود. هیدروکلوئیدها از منابع بسیار متنوعی مانند درختان قسمتهای مختلف گیاهان جلبکهای دریایی بافتهای حیوانی و منابع میکروبی بهدست میآیند. یکی از نقشهای کلیدی هیدروکلوئیدهای غذایی کنترل ماندگاری امولسیونها است. اغلب هیدروکلوئیدها میتوانند بهعنوان پایدارکننده امولسیونهای روغن در آب )تعدیلکننده بافت( عمل کنند ولی تنها تعداد کمی از آنها در نقش امولسیفایر فعالیت دارند. عملکرد اخیر نیازمند فعالیت سطحی قابل توجه در سطح بین فاز آب و روغن است )دیکینسون.)2553 کاربردیترین امولسیفایرهای هیدروکلوئیدی در مواد غذایی عبارتند از: صمغ عربی نشاسته اصالح شده سلولز اصالح شده انواعی از پکتینها برخی از گاالکتومانانها و صمغ دانه ریحان. ریحان یک گیاه یکساله با شاخههای کوچک و آرومای مطلوب بوده که در ایران رشد میکند. دانههای این گیاه با موسیالژ پوشانده شده و بهعنوان پماد برروی زخم استفاده میشوند. این گیاه در بسیاری از مناطق دنیا بهخصوص مناطق گرمسیری آسیا آفریقا و آمریکای جنوبی و مرکزی رشد میکند )شرمن 1225 سیارینی و همکاران 2552(. دانههای ریحان در داروهای سنتی برای درمان بیماریهای گوارشی استفاده میشود. عالوه بر این در ایران و بسیاری از مناطق آسیا در نوشیدنیها )شربت( و دسرهای یخی )فالوده( به منظور ایجاد ظاهر مناسب و همچنین فیبر رژیمی بهکار میرود. دانه ریحان بهرنگ سیاه و بهشکل بیضی بوده و دارای ابعادی بهطول 3/11±5/22 میلیمتر و عرض 1/02±5/26 میلیمتر و ارتفاع 1/32±5/1 میلیمتر میباشد )حسینیپرور و همکاران 2515(. وقتی که دانه ریحان در آب خیسانده میشود بهدلیل وجود مواد پلیساکاریدی پریکارپ بیرونی متورم شده و به یک ماده ژالتین مانندی تبدیل میشود )آزوما و ساکاموتو 2553(. تحقیقات نشان دادهاند که پلیساکارید استخراج شده از دانه ریحان شامل دو بخش اصلی گلوکومانان )23 درصد( با اتصاالت عرضی )2 1( و گزیالن 11

مهسا خرمي و همکاران )22/22 درصد( و همچنین دارای بخش کوچکی از گلوکان )2/31 درصد( میباشد. عالوه بر این حضور آرابینو گاالکتان بسیار منشعب همراه با گلوکومانان و گزیالن گزارش شده است )آزوما و ساکاموتو.)2553 در اکثر سیستمهای غذایی پروتئینها و پلیساکاریدها بهعنوان اجزای اصلی ماده غذایی حضور داشته و پایداری کلی و ساختار این سیستمهای غذایی نه فقط بستگی به خصوصیات فیزیکی- شیمیایی این ماکرومولکولها داشته بلکه به ماهیت و قدرت فعل و انفعاالت این اجزا نیز بستگی دارد )دیکینسون 1220(. در سالهای اخیر پیشرفت بسیار خوبی برای درک متغیرهای مهم و برهمکنشهایی که پایداری فیزیکی رئولوژی و بافت مخلوطهای پروتئین و پلیساکارید را کنترل میکنند انجام گرفته است. کمپلکسهای پروتئین-پلیساکارید میتوانند بهعنوان عوامل ایجاد بافت عوامل انکپسوله کننده جایگزین چربی و پایدارکننده امولسیونها و سیستمهای پراکنده دیگر نقش مهمی را در مواد غذایی ایفا کنند. بنابراین این پژوهش درک درستی از تعاملهای ایجاد شده بین پروتئین پلیساکارید در محیط امولسیون را فراهم کرده و هدف آن استفاده بیشتر از پروتئین و پلیساکارید بهصورت توام در امولسیونهای غذایی میباشد. مواد و روشها روغن مایع گیاهی کانوال ساخت شرکت فامیالی ایران از فروشگاه محلی سدیم آزاید از شرکت مرک آلمان ایزوله پروتئین آب پنیری از شرکت فونترای نیوزلند و دانه ریحان از یک عطاری در مشهد خریداری شد. در مرحله استخراج صمغ و همچنین برای تهیه استوکها و نمونههای امولسیون از آب دیونیزه استفاده گردید. برای استخراج صمغ ابتدا دانههای ریحان بهدقت تمیز شده و بعد از جداسازی ناخالصیها بهصورت دستی دانهها از الک عبور داده شدند تا گرد و غبار سنگها و ضایعات موجود در آنها جدا شوند. بر اساس روش رضوی و همکاران )2552( از دمای 05 درجه سانتیگراد ph0 25 دقیقه زمان خیساندن و نسبت آب به دانه 1:65 جهت استخراج صمغ استفاده شد. در مرحله اول استخراج دانهها در نصف مقدار آب دیونیزه الزم خیسانده و بهمدت 25 دقیقه تا متورم شدن کامل در بن ماری 05 درجه سانتیگراد )همراه با همزدن در فواصل کوتاه( گذاشته شدند. جداسازی صمغ از دانههای متورم بهوسیله عبور دانهها از استخراجکننده )پارس خزر 055) p که سطح چرخان آن تراش خورده و صاف شده بود انجام گردید. 15

زا) نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 این صفحه چرخان موجب تراشیدن الیه صمغ سطح دانه میشود. صمغ جداسازی شده در این مرحله جمعآوری شده و مابقی صمغ چسبیده به دانهها با غوطهور کردن دانهها در نصف آب باقیمانده و عبور دادن از اکستراکتور جدا شدند. در مرحله سوم بقیه آب اضافه شده و استخراج همانند مرحله دوم تکرار گردید. صمغ جمعآوری شده از مراحل مختلف با هم مخلوط شده و سپس از یک صافی پارچهای جنس حریر با منافذ بسیار ریز( با فشار گذرانده شد تا ذرات ریز و ناخالصیهای موجود در آن کامال صاف شوند. سپس در ظروف یک بار مصرف با حجم مشخصی ریخته شده و به مدت 02 ساعت در آون فندار با دمای 55 درجه سانتیگراد قرار گرفت تا کامال آب از دست داده و خشک شود. صمغ خشک شده در پایان کار جمعآوری و با آسیاب برقی پودر شده و در ظروف دربدار ریخته شده و تا زمان مصرف در یخچال نگهداری گردید. برای تهیه محلول اصلی پروتئینی از آب دیونیزه حاوی 5/53 درصد سدیم آزاید )جهت جلوگیری از رشد میکروبها( استفاده شد. برای تهیه 155 گرم محلول اصلی ایزوله پروتئین آب پنیری 25 درصد وزنی- وزنی 25 گرم پودر پروتئین آب پنیر ایزوله به 05 گرم آب دیونیزه در دمای اتاق بهصورت تدریجی اضافه و با همزن digital( )IKIA,Rw20 بهمدت نیم ساعت با دور 355-555 rpm همزده شد. سپس محلول تهیه شده در یخچال در دمای 2 درجه جهت هیدراته شدن کامل بهمدت یک شبانه روز نگهداری گردید. برای تهیه محلول اصلی صمغ 1 درصد وزنی وزنی یک گرم پودر صمغ در 22 گرم آب دیونیزه حاوی 5/53 درصد سدیم آزاید در حال همزدن با همزن مکانیکی با سرعت 1255 حل rpm گردید. محلول تهیه شده به مدت یک شب در حال همزدن با همزن مکانیکی جهت هیدراته شدن کامل قرارگرفته وسپس در دمای 2 درجه سانتیگراد نگهداری گردید. برای تهیه امولسیونهای روغن در آب با غلظت ثابت پروتئین 5/5( درصد وزنی- و وزنی( درصدهای مختلف صمغ دانه ریحان )5 درصد 5/555 درصد 5/52 درصد 5/50 درصد 5/15 درصد و 5/3 درصد وزنی-وزنی( سیستمهای مخلوط پروتئین و پلیساکارید با وزنهای معینی از محلولهای اصلی و آب دیونیزه تهیه شده و بهمدت 15 دقیقه برای همگن شدن کامل توسط مخلوطکن ( IKIA, )Rw20 digital همزده شدند. سپس فاز آبی تهیه شده بههمراه فاز روغنی در بن ماری با دمای 35 درجه سانتیگراد قرار گرفته تا دمای هر دو فاز به 35 درجه برسد. در مرحله بعد فاز روغنی به فاز آبی اضافه 19

مهسا خرمي و همکاران 2/655 rpm بهمدت 1 دقیقه با دور )IKIA,T25 digital( شده و مخلوط تهیه شده ابتدا با اولتراتوراکس 1 و سپس توسط اولتراسوند Gr( )Sonoplus ultrasonic homogenizer, Bandelin, HD3200, با فرکانس 25 کیلوهرتز و توان 155 وات بهمدت 6 دقیقه هموژنیزه شدند. بعد از امولسیفیکاسیون نمونهها درون ظروف پالستیکی استریل دربدار ریخته و در دمای محیط جهت انجام آزمایشات مربوطه قرار گرفتند. الزم بهذکر است که ph نهایی امولسیون در محدوده خنثی اندازهگیری شد. 3 اندازهگیری شد. 2 و میزان خامهایی شدن برای بررسی پایداری امولسیون توانایی امولسیونکنندگی اندازهگیری توانایی امولسیونکنندگی با استفاده از سانتریفیوژ طبق روش سارینی و همکارانش )2552( با کمی اصالحات انجام گرفت بالفاصله پس از تهیه امولسیون نمونهها درون ظروف استریل مدرج شده ریخته و با دور 2555g بهمدت 5 دقیقه و دمای 25 درجه سانتریفیوژ گردیدند سپس بر اساس حجم فازهای جدا شده شاخص ویژگی امولسیونکنندگی اندازهگیری شد. تمام اندازهگیریها دوبار انجام گرفتند. در اینجا ESI= ( f EV i EV ) 100 f EV و i EV بهترتیب حجم نهایی و حجم اولیه امولسیون است. سنجش میزان خامهایی شدن امولسیون از طریق مشاهده ظاهری طبق روش وانگ و همکارانش )2515( با کمی اصالحات انجام گرفت. در این روش بالفاصله پس از تهیه امولسیون هر یک از نمونهها را در درون ظروف استریل )با حجم مشخص( ریخته و پس از بستن درب آنها بهمنظور جلوگیری از تبخیر در یک محل ساکن با دمای 25 درجه بهمدت 20 روز نگهداری شدند. بررسی پایداری و تفکیک نمونههای امولسیون در روزهای 21 12 0 1 و 20 ام با استفاده از معادله زیر محاسبه شد. تمام اندازه- گیریها دوبار انجام گرفتند. در اینجا CI=( H S H E ) 100 H S و H E بهترتیب ارتفاع سرم و ارتفاع امولسیون میباشند. آلمان و ژئومتر آزمونهای رئولوژیک بوسیله دستگاه رئومتر MCR 301 ساخت شرکت آنتونپار 2 double gap در دمای 25 درجه سانتیگراد یک روز پس از تهیه امولسیونها انجام شد. برای تنظیم دما 1- Ultra- turax 2- Emulsion Stability Index 3- Creamin Index 4- Anton par 19

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 سیستم.Peltier plate مجهز به سیرکوالتور آب بهکار گرفته شد. این آزمونها شامل آزمون پایا و آزمون نوسانی )روبش فرکانس( بود. رفتار جریانی پس از 5 دقیقه استراحت بهصورت دومرحلهای رفت s - 5/555-255 1 و برگشت -1 s 255-5/555 انجام گرفت. برای انجام آزمون روبش فرکانس ابتدا محدوده ویسکواالستیک خطی تعیین و سپس این آزمون در محدوده خطی 5 درصد= γ و دامنه فرکانس 155-5/51 هرتز انجام گردید. تمام اندازهگیریها دوبار نسخه 3/2 ثبت و در نرمافزار مینیتب رسم شدند. انجام گرفتند. نمودارها توسط نرمافزار رئوپالس 1 2 بر داده- 3 و اسوالد بهمنظور تعیین مدل مناسب برای رفتار جریانی مدلهای هرشل بالکلی 2 کاسون های تجربی برازش داده شد و پارامترهای مدل مذکور برای کلیه نمونهها تعیین و مدل هرشل بالکلی و مدل اسوالد بهعنوان بهترین مدل بر اساس باالترین مدل هرشل بالکلی R 2 و پایینترین SD انتخاب گردیدند. n τ = k γ + τ τ= kγ n مدل اسوالد )pa( تنش تسلیم :τ اندیس جریان :n )pa. s( ضریب قوام : k اندازهگیری متوسط قطر توزیع اندازه و سطح مخصوص ذرات با کمک دستگاه سنجش اندازه ذرات usa( )Mastersizer,,2000 MALVERN, در روز اول و بیست و هشتم آمادهسازی نمونهها انجام شد. با ذکر این نکته که قبل از تزریق به دستگاه نمونه کامال همگن و اندازهگیری در دمای محیط انجام گردید. این دستگاه قطر ذرات را براساس تئوری Mie و از روی پراکنش اشعه محاسبه نموده و میانگین قطر یا میانگین قطر حجم یا میانگین قطر سطح - وزن )32 d( عدد دبروکر 6 را تحت عناوین عدد ساتر 5 وزن )43 d( بهدست میدهد. نمودار باریکتر باشد عدد اندازه پهنای نمودار توزیع اندازه ذرات را نشان میدهد هر چه این اسپان 0 اسپان کوچکتر است و مقدار آن از فرمول زیر بهدست میآید. سطح 1- Rheoplus 2- Herschel- Balklley 3- Casson 4- Ostwald 5- Sauter 6- De Brouckere 7- Span 19

مهسا خرمي و همکاران مخصوص ذرات 1 شد: نیز بر حسب میلیمتر مربع بر میلیلیتر از روی قطر متوسط بهصورت ذیل محاسبه D 32= nidi3 nidi 2 D 43= nidi4 d (v,90) d(v,10) nidi3 SSA= 6/D32 Span = d(v,50) ni تعداد قطرات با قطر di میباشند. در این فرمول d(v,0/5) d(v,0/1) و d(v,0/9) بهترتیب نمایانگر 15 درصد 55 درصد و 25 درصد ذرات موجود با قطری کمتر از مقدار داده شده میباشند. کلیه آزمایشات حداقل در دو تکرار و در قالب طرح کامال تصادفی انجام شدند. برای تعیین بهترین مدل جهت توصیف دادههای تجربی بهدست آمده از آزمونهای رئولوژی پایا از روش رگرسیون استفاده شد و برای تعیین کیفیت برازش از R 2 )ضریب همبستگی( و SD )انحراف معیار( استفاده گردید. بهمنظور که ارزیابی رفتار تیکسوتروپی)کاهش ویسکوزیته در اثر برش( میزان مساحت حلقه هیسترسیس 2 و رو به پایین مساحت بین دادههای تنش برشی رو به باال 3 2 در منحنی رفتار جریان است اندازهگیری و مقایسه گردید. آنالیز دادههای رفتار جریان و مدلینگ و نیز محاسبه مساحت حلقه هیسترسیس توسط ویرایش 3/2 انجام شد. نتایج اثر تیمارها بر صفات مختلف بهصورت انحراف معیار نرمافزار رئوپالس 5 6 و در سطح اطمینان ± میانگین ارائه شد. آنالیز واریانس و نیز مقایسه میانگینها با استفاده از آزمون توکی 0 ویرایش 16 انجام شد. برای ترسیم گرافها نیز از نرمافزارهای 25 درصد توسط نرمافزار مینیتب مینیتب و اکسل 2550 استفاده شد. نتايج و بحث برای سنجش خامهایی شدن و توانایی امولسیونکنندگی در این قسمت شش نمونه امولسیون 5/5 درصد پروتئین با غلظتهای مختلف صمغ دانه ریحان )5 5/15 5/50 5/52 5/555 و 5/3 درصد( در شرایط خنثی )ph=6/5( تهیه و میزان خامهایی شدن آنها در طول 20 روز بهصورت چشمی و با در 1- Surface special area 2- Hysteresis Loop 3- Upward 4- Downward 5- Rheoplus 3.2x, Anton Paar Germany GmbH 6- Turkeys, Test 7- Minitab 16, Minitab Inc., USA 11

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 نظر گرفتن خطای چشم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از سنجش خامهایی شدن امولسیون در یک دوره زمانی بیست و هشت روز در شکل 1 آورده شده است. دادهها میانگین حاصل از 2 تکرار میباشند. Creaming index (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 a* b c c d fg de hi hi fgh fgh hi gh ghfg ef de fgh fgh j j j j ij hi fgh i hi fgh j 0 0.005 0.02 0.08 0.15 0.3 BSG (%) 1 DAY 7 DAY 14 DAY 21 DAY 28 DAY شکل 1- اثر افزودن صمغ دانه ریحان بر روی میزان خامهایی شدن امولسیون ایزوله پروتئین آب پنیری. *حروف متفاوت نشاندهنده معنیدار بودن اختالف در سطح )5/50<P( است. همانطور که مشاهده میشود در تمامی نمونهها بهجز امولسیون حاوی غلظت 5/15 درصد صمغ بعد از گذشت یک روز از تولید هیچ گونه نشانهایی از خامهایی شدن مشاهده نشده اما با گذشت زمان پدیده دوفازه شدن در سایر نمونهها نیز اتفاق افتاده و باالترین سرعت دوفازه شدن مربوط به امولسیون با غلظت 5/3 درصد صمغ میباشد. در روز هفتم بین گروه شاهد و غلظتهای 5/52 5/555 و 5/15 درصد و همچنین بین غلظتهای 5/15 و 5/50 درصد و نیز بین گروه شاهد و غلظتهای 5/50 و 5/555 درصد اختالف معنیداری وجود نداشته در صورتی که بین غلظت 5/50 و 5/52 درصد و همچنین بین غلظت 5/3 درصد و بقیه غلظتها اختالف معنیداری وجود دارد. در روز چهاردهم و بیست و یکم تفاوت معنیداری بین گروه شاهد و غلظتهای 5/52 5/555 5/50 و 5/15 درصد مشاهده نشده درصورتیکه بین غلظت 5/3 درصد و بقیه غلظتها اختالف معنیداری وجود دارد. در روز بیست و هشتم بین گروه شاهد و غلظتهای 5/555 و 5/50 درصد و نیز بین غلظتهای 5/52 5/555 و 50/ درصد و همچنین بین غلظتهای 5/52 و 5/15 درصد 5 تفاوت معنیداری مشاهده نشده درصورتیکه بین غلظت 5/52 درصد و گروه شاهد و نیز بین گروه شاهد و غلظت 5/15 درصد و همچنین بین غلظت 5/3 درصد و بقیه غلظتها اختالف معنیداری وجود دارد. 911

مهسا خرمي و همکاران نتایج خامهای شدن امولسیونها نشان میدهد که بعد از گذشت 20 روز از تولید باالترین میزان خامهایی شدن مربوط به امولسیون حاوی غلظت 5/3 درصد صمغ میباشد. از لحاظ آماری بین غلظتهای 5/52 و 5/15 درصد )به استثنای روز اول( از نظر میزان خامهایی شدن تفاوت معنیداری وجود نداشته با این وجود میتوان گفت که بهعلت یکسان بودن سرعت دو فازه شدن امولسیون 5/15 درصد در روزهای 21 12 و 20 ام این امولسیون از لحاظ سینتیک پایدارتر است. نتایج حاصل از سنجش توانایی امولسیونکنندگی بالفاصله پس از تهیه امولسیون در شکل 2 آورده شده است. دادهها میانگین حاصل از 2 تکرار میباشند. 100.00 c bc ab ab a ESI (%) 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.5-0 0.5-0.005 0.5-0.02 0.5-0.08 0.5-0.15 0.5-0.3 BSG - WPI (%) d* شکل 2- اثر افزودن صمغ دانه ریحان بر روی توانایی امولسیونکنندگی امولسیون ایزوله پروتئین آب پنیری. * حروف متفاوت نشاندهنده معنیدار بودن اختالف در سطح )5/50<P( است. نتایج حاصل از بررسی اثر غلظت بر روی توانایی امولسیونکنندگی نشان میدهد که بین گروه شاهد و غلظتهای 5/15 5/50 5/52 و 5/3 درصد صمغ از نظر توانایی امولسیونکنندگی تفاوت معنیداری وجود داشته و کمترین توانایی مربوط به امولسیون 5/3 درصد صمغ و بیشترین توانایی مربوط به امولسیونهای 5/50 5/52 و 5/15 درصد صمغ میباشد. مطابق با نتایج بهدست آمده در امولسیونهای حاوی صمغ و پروتئین در حضور همه غلظتهای صمغ جداسازی فازی در مدت زمان کوتاهی اتفاق افتاده که علت آن ناسازگاری ترمودینامیکی میباشد و اینگونه میتوان تفسیر کرد که در این سیستمهای امولسیونی و در ph خنثی هر دو بیوپلیمر دارای بار منفی بوده و از این رو احتماال بهدلیل عدم بر هم 919

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 کنش با یکدیگر منجر به جداسازی دو فاز سرمی و خامهایی میشوند. در این ارتباط نتایج مشابهی توسط خالوفی )2550b( که تاثیر صمغ آنیونی حاصل از گیاه بزرک را بر پایداری نمونههای امولسیونی حاوی ایزوله پروتئین آب پنیری بررسی کرد مشاهده شد. از آنجاییکه بین گروه شاهد و غلظتهای 5/52 5/15 5/50 و 5/3 درصد صمغ از نظر توانایی امولسیونکنندگی تفاوت معنیداری وجود دارد بنابراین میتوان تا حدودی حضور صمغ دانه ریحان در ناحیه بین سطحی را پیشبینی کرد. در واقع صمغ دانه ریحان پلیساکاریدی آنیونی است که عالوه بر دارا بودن خاصیت پایدارکنندگی دارای خاصیت امولسیفایری نیز میباشد. در سیستمهای امولسیونی حاوی پروتئین پلیساکارید که به روش مخلوط 1 )حضور توام پروتئین و پلیساکارید به هنگام امولسیفیکاسیون( تهیه میشوند پلیساکارید )در صورت داشتن خاصیت امولسیفایری( به دو روش میتواند در ناحیه بین سطحی حضور داشته و پایداری امولسیون را افزایش دهد: 1- از طریق ایجاد کمپلکس ضعیف با قطعات پپتیدی پروتئینهای اطراف گلبولهای چربی )در صورت باردار بودن پلیساکارید( 2 -رقابت با پروتئینها و قرارگرفتن در ناحیه بین سطحی )تاناسوکارن و همکاران 2556(. تعاملهای باردار تنها زمانی اتفاق میافتند که پروتئین بهطور کامل دارای بار منفی یا مثبت نباشد )اسمیت و همکاران 1220(. در باالتر از نقطه ایزوالکتریک پروتئین بهطور کامل دارای بار منفی نبوده و تعدادی از قطعات پپتیدی آن هنوز دارای بار مثبت میباشند )کلین و همکاران 2515(. در این مقادیر از (ph>iep) ph پروتئینهای اطراف گلبولهای چربی میتوانند با هیدروکلوئیدهای باردار واکنش داده و کمپلکس ضعیفی را تشکیل دهند که نه تنها کمپلکس حاصل رسوب نکرده بلکه ترکیبی است کلوئیدی که بهمانند یک توده مولکولی بزرگ با خصوصیت بین سطحی و آمفیفیلیک عمل میکند. در نمونههای امولسیونی تهیه شده با غلظتهای مختلف صمغ دانه ریحان بهدلیل باالتر بودن ph محیط از نقطه ایزوالکتریک پروتئین صمغ آنیونی دانه ریحان از یک طرف با ایجاد کمپلکس ضعیف با قطعات پپتیدی پروتئین )دارای بار مثبت( و از طرف دیگر با حضور خود در ناحیه بین سطحی میتواند تا حدودی پایداری امولسیون را افزایش دهد. الزم بهذکر است که تایید حضور صمغ در ناحیه بین سطحی تنها از طریق اندازهگیری قطر قطرات امکانپذیر بوده و بدون بررسی روند تغییرات اندازه قطرات با غلظت صمغ نمیتوان حضور صمغ را در ناحیه بین سطحی تایید کرد. البته نقش پایدارکنندگی 1- Mixe method 919

مهسا خرمي و همکاران پلیساکارید نیز در اعمال پایداری بسیار حائز اهمیت است. مابقی مولکولهای آب دوست صمغ)که جذب پروتئین در ناحیه بین سطحی نشده و یا در رقابت پیروز نشده( وارد فاز آبی شده و با جذب آب سبب افزایش ویسکوزیته میگردند. ویسکوزیته باال سبب کند شدن و به تعویق انداختن حرکت قطرات و در نتیجه کاهش سرعت دو فازه شدن میشود)وندین و هال 2551(. تاثیر غلظت صمغ بر پایداری امولسیون نیز بسیار موثر میباشد. نتایج پایداری بهروشنی نشان میدهد که با افزایش غلظت صمغ از 5/15 به 5/3 درصد پایداری بهطور معنیداری کاهش یافته پس بهنظر میرسد که غلظت 5/3 درصد همان غلظت بحرانی در پدیده تجمع تخلیه ایی بوده که سبب ناپایداری امولسیون میگردد. در واقع حضور بیش از حد صمغهای اضافی )جذب نشده( عامل ناپایداری امولسیون در فاز پیوسته امولسیون عالوه بر افزایش نیروی 5/3 درصد صمغ میباشد. وقوع فلوکوالسیون تخلیهایی 1 جاذب بین قطرات بهعلت ایجاد فشار اسمزی در بین ذرات باعث نزدیک شدن آنها به یکدیگر شده در نتیجه عالوه بر فاز خامهایی منجر به جدا شدن فاز سرمی هم میشود. در جدول 1 الف و ب کلیه پارامترهای بدست آمده از برازش مدلهای اسوالد و هرشل بالکلی بر دادههای تجربی مشاهده میشود. دادهها میانگین حاصل از 2 تکرار میباشند. * حروف متفاوت در هر ردیف نشان دهنده معنیدار بودن اختالف در سطح )5/55<P( است. این نتایج مربوط به یک روز پس از آمادهسازی نمونهها میباشد. مقایسه میانگینها نشان داد که اثر غلظت بر روی اندیس جریان و ضریب قوام )مرتبط با ویسکوزیته( معنیدار بوده و با افزایش غلظت صمغ گرانروی و رفتار رقیقشوندگی افزایش مییابد که میتواند بهدلیل تشکیل شبکه و ساختار قویتر در حضور غلظت باالتر صمغ دانه ریحان باشد. بهطوریکه امولسیون حاوی 5/3 درصد صمغ دارای باالترین ضریب قوام و پایینترین اندیس جریان میباشد. نمودار جریان امولسیون نیز)شکل 3( همین موضوع را تایید میکند. ماندال و همکاران) 2552 ( نشان دادند که افزایش غلظت صمغ زانتان باعث افزایش ضریب قوام و کاهش اندیس جریان میشود. وانگ و همکاران )2511( گزارش دادند که افزایش غلظت صمغ بذر کتان سبب افزایش ویسکوزیته و رفتار رقیقشوندگی در امولسیونهای تثبیت شده با ایزوله پروتئین سویا شد. 1- Depletion flocculation 919

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 جدول 1- میانگین و انحراف معیار برخی ویژگیهای رئولوژیک پایا برای امولسیون با غلظتهای مختلف صمغ دانه ریحان )الف( ضریب قوام )pa.s(k نمونه اندیس جریان تنش تسلیم میزان هیسترسیس )pa/s( 5/125±5/156 e 1/515±5/226 e 2/555±5/206 d )pa(y 0 - - 5/556±5/555 b 5/553±5/555 d 5/552±5/551 d 5/550±5/551 cd n a* 5/223±5/553 5/262±5/530 a 5/025±5/513 b (WPI% - BSG%( 5 /5-5 5 /5-5/555 5 /5-5/52 0/365±5/032 c 5/510±5/556 b 5/536±5/553 b 5/256±5/522 a SE 5/551 5/551 5/552 5/552 5/555 5/512 5/512±5/552 c 5/525±5/550 b 5/101±5/551 a ضریب همبستگی )ب( 12/155±5/615 b 33/035±5/226 a مدل انتخابی اسوالد )قانون توان( اسوالد )قانون توان( هرشل بالکلی هرشل بالکلی هرشل بالکلی هرشل بالکلی R 2 5 /222 5/222 5/226 5/220 5/226 5/226 5/050±5/520 bc 5/666±5/535 c 5/501±5/551 d 5 /5-5/50 5/5-5/15 5/5-5/3 نمونه BSG%( (WPI% - 5 /5-5 5 /5-5/555 5 /5-5/52 5 /5-5/50 5/5-5/15 5/5-5/3 همانطور که در شکل 3 مشاهده میشود رفتارجریانی کلیه نمونهها غیرنیوتنی و از نوع روانشونده با برش بوده و بهترین مدل برای توصیف دادههای تجربی حاصل برای گروه شاهد و امولسیون با غلظت 5/555 درصد صمغ اسوالد و برای سایر غلظتها هرشل بالکلی )بهعلت وجود تنش تسلیم( میباشد. 911

مهسا خرمي و همکاران viscosity (cp) 10000 1000 100 BSG concentration 0 0.005 0.08 0.15 0.3 0.02 10 1 0.01 0.1 1 10 shear rate(1/s) 100 1000 شکل 3- رفتار جریانی امولسیونهای ایزوله پروتئین آب پنیری با غلظتهای مختلف صمغ دانه ریحان. وجود ویسکوزیته باال در فاز پیوسته امولسیون 5/3 درصد صمغ را میتوان به وقوع پدیده فلوکوالسیون نقصانی )تخلیهایی( نسبت داد. در اثر پدیده فلوکوالسیون تخلیهایی بیش از حد و بهدلیل ساختار شبکهایی ایجاد شده گرانروی باالیی در فاز پیوسته ایجاد میشود که با در برگرفتن قطرات روغن فرایند جداسازی فاز بهتاخیر میافتد )سان و همکاران 2550(. اما بهنظر میرسد ویسکوزیته حاصل برای بهتاخیر انداختن فرایند خامهایی شدن کافی نبوده و بههمین دلیل جداسازی اتفاق میافتد. مقایسه پایداری امولسیونها نشان داد که با افزایش غلظت صمغ از صفر به درصد پایداری 5/15 امولسیون بهویژه بعد از 20 روز نگهداری افزایش و سرعت خامهایی شدن کاهش یافته است. علت ناپایداری امولسیون در غلظتهای پایین صمغ را میتوان به حرکت آزادانه قطرات روغن در سیستم نسبت داد. بهگونهایی که در غلظتهای پایین صمغ نیروهای ضعیف ویسکوز در فاز آبی برای جلوگیری از برخورد قطرات روغن کافی نبوده و در اثر برخورد با یکدیگر منجر به تجمع قطرات میشوند )کوچکی و همکاران 2552 سان و همکاران 2550(. اما با افزایش غلظت صمغ گرانروی افزایش پیدا کرده زیرا هیدروکلوئیدها اصوال مولکولهای آب دوست هستند که با حضورشان از طریق افزایش فضای آبی پیوسته اطراف قطرات فاز پراکنده و تثبیت آنها در شبکه ژل مانند با ایجاد ممانعت فضایی سرعت خامهایی شدن را کاهش و در نتیجه پایداری امولسیون را افزایش میدهند )هانگ و همکاران 2551(. در واقع این ترکیبات با تغییر رفتار رئولوژیکی در نواحی بین قطرات روغن سرعت جداسازی فاز را کنترل میکنند )گوزی و همکاران 2552(. بنابراین دلیل دیگر پایداری امولسیون 5/15 درصد صمغ را میتوان به ویسکوزیته نسبتا باالی فاز پیوسته آن در اثر حضور مولکولهای صمغ در فاز آبی نسبت داد. 915

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 در بررسی رفتار جریانی امولسیونها حلقه هیسترسیس هم مشاهده شد که نشان میدهد. نمونهها عالوه بر دارا بودن رفتار رقیقشوندگی با برش دارای رفتار تیکسوتروپیک نیز میباشند. رضوی و کاراژیان در سال 2552 وجود حلقه هیسترسیس را در صمغهای ثعلب و دانه بالنگو گزارش نمودند. میزان هیسترسیس اندازهگیری شده نمونهها در جدول 1 الف آورده شده است. نتایج آنالیز واریانس میانگین مساحت حلقه هیسترسیس نمونههای امولسیونی با غلظتهای مختلف صمغ دانه ریحان نشان داد که نمونهها در سطح احتمال 5 درصد اختالف معنیداری دارند. همانطور که در شکل 2 مشخص است میزان هیسترسیس امولسیون 5/3 درصد صمغ بهطور معنیداری بیشتر از سایر نمونههای امولسیونی میباشد. این پدیده احتماال در اثر جدا شدن فازی است. در واقع افزایش میزان شکست ساختار سبب تشدید رفتار وابسته به زمان میشود. 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000 a ناحیه هیسترسیس b c d e e 0 0/005 0/02 0/08 0/15 0/3 BSG (%) شکل 4 - اثر غلظت صمغ دانه ریحان بر مقادیر هیسترسیس. *حروف متفاوت نشاندهنده معنیدار بودن اختالف در سطح 5/50<P است. در آزمون روبش فرکانس نتایج نشان داد که در مقادیر فرکانسهای باالتر نمونه تنها دارای رفتار جریانی بوده درصورتیکه در مقادیر فرکانس پایین دارای هر دو رفتار جریانی و االستیک میباشد. در تمامی نمونهها در فرکانسهای پایین مدول ذخیره 'G که نشاندهنده میزان رفتار االستیک )جامد( میباشد باالتر از مدول اتالف ''G است. با افزایش غلظت صمغ هر دو مولفه االستیک و ویسکوز به مقادیر باالتری منتقل شده و خصوصیت االستیک امولسیونها با افزایش غلظت صمغ افزایش یافته که این هم میتواند بهدلیل کنشهای بیشتر 919

مهسا خرمي و همکاران بین صمغ و اجزا امولسیون باشد )مانداال و همکاران 2552(. شکل 5 رفتار ویسکواالستیک نمونههای امولسیونی را نشان میدهد. G', G" (Pa) 1000 100 10 1 0.1 BSG V ariable concenntration G'(Pa) 0.000 G'(Pa) 0.005 G'(Pa) 0.020 G'(Pa) 0.080 G'(Pa) 0.150 G'(Pa) 0.300 G"(Pa) 0.000 G"(Pa) 0.005 G"(Pa) 0.020 G"(Pa) 0.080 G"(Pa) 0.150 G"(Pa) 0.300 0.01 0.001 0.01 0.1 1 10 100 Frequency(Hz) شکل 0 - رفتار ویسکواالستیک امولسیونهای ایزوله پروتئین آب پنیری با غلظتهای مختلف صمغ دانه ریحان. کرد. بررسی شکل منحنیهای توزیع اندازه قطرات نمونههای امولسیون داللت بر این دارد که همگی آنها بهجز غلظت 3/ درصد صمغ از نوع مونومدال یا تک کوهانه بوده و توزیع اندازه ذرات بهصورت نرمال میباشد )شکل 6 و 0(. در طی 20 روز نگهداری نمونههای امولسیون منحنیهای توزیع اندازه قطرات به تدریج به سمت راست تغییر مکان داده)اندازه قطرات بزرگتر شده( و متوسط قطر قطرات افزایش پیدا شکل 6- منحنی توزیع اندازه قطرات ریحان در روز اول. V0lume (%) 8 Particle Size Distribution - 1day 7 6 5 4 3 2 1 0 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 Particle Size ( m) 0.5%WPI-0% BSG 0.5%WPI - 0.02% BSG 0.5%WPI - 0.3% BSG 0.5%WPI - 0.005%BSG 0.5% WPI - 0.08% BSG 0.5%WPI - 0.15% BSG نمونه امولسیونهای حاوی غلظت ثابت پروتئین و غلظتهای مختلف صمغ دانه 919

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 Volume (%) 8 Particle Size Distribution -28 day 7 6 5 4 3 2 1 0 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 Particle Size ( m) 0.5% WPI - 0.02% BSG 0.5%WPI - 0.3%BSG 0.5%WPI - 0.005% BSG 0.5%WPI - 0.08% BSG 0.5%WPI - 0.15% BSG 0.5% WPI - 0% BSG شکل 7- منحنی توزیع اندازه قطرات نمونه امولسیونهای حاوی غلظت ثابت پروتئین و غلظتهای مختلف صمغ دانه ریحان در روز بیست و هشتم. بررسی روند تغییرات اندازه قطرات با غلظت صمغ مشخص کرد که با افزایش غلظت صمغ از صفر به 5/52 درصد متوسط قطر گویچهها افزایش یافته اما در باالتر از این مقدار )تا غلظت 5/15 درصد( قطر ذرات شروع به کاهش نموده و دوباره با با افزایش غلظت صمغ تا 5/3 درصد بهطور چشمگیری اندازه قطرات افزایش یافته )شکل 0( با این وجود از نظر آماری تفاوت معنیداری بین تاثیر غلظتهای مورد بررسی بر اندازه قطرات در سطح اطمینان 5/55 درصد تا غلظت 5/3 درصد مشاهده نشد. خالوفی و همکاران )2550a( نیز گزارش دادند که افزودن صمغ بذر کتان تا غلظت 5/33 درصد بر روی اندازه ذارت امولسیون ایزوله پروتئین آب پنیری تاثیر معنیداری نداشت. عدم تفاوت معنیدار بین تاثیر غلظت- های صمغ بر اندازه قطرات نشاندهنده حضور ناچیز صمغ دانه ریحان در ناحیه بین سطحی و میزان کم تعامل بین صمغ و پروتئینهای کلوئیدی )پروتئینهای اطراف گلبولهای چربی( میباشد. از طرف دیگر تاثیر معنیدار غلظتهای صمغ بر روی ضریب قوام )مرتبط با ویسکوزیته( بهروشنی نشان میدهد که مولکولهای صمغ بیشتر از آنچه که نقش امولسیفایری داشته به عنوان پایدارکننده در این امولسیونها عمل کرده و با افزایش ویسکوزیته از طریق جذب آب سبب کند شدن سرعت جداسازی فازی شده اما در غلظت 5/3 درصد حضور بیش از حد مولکولهای صمغ منجر به فلوکوالسیون تجمعی ایجاد پیوند- های عرضی بین قطرات افزایش معنیدار در اندازه قطرات و به دنبال آن ناپایداری شدید در امولسیون 919

مهسا خرمي و همکاران شده است. نتایج مشابهی توسط سان و همکارانش )2550( در رابطه با اثر صمغ زانتان بر پایداری نمونههای امولسیونی حاوی ایزوله پروتئین آب پنیری گزارش شده است. d32-1 day 2.000 1.900 1.800 1.700 1.600 1.500 1.400 1.300 1.200 1.100 1.000 d32-28 day a* b bc bc bc cd d cd cd d d d 0.5-0 0.5-0.005 0.5-0.02 0.5-0.08 0.5-0.15 0.5-0.3 BSG-WPI Concentration(%) شکل 8- تاثیر مقدار صمغ دانه ریحان بر متوسط اندازه ذرات )d32( *حروف متفاوت نشاندهنده معنیدار بودن اختالف در سطح )5/50<P( است. نگاهی به توزیع اندازه قطرات )شکل 6 و 0( بهروشنی نشان میدهد که در غلظت 5/3 درصد صمغ تغییرات چشمگیری در اندازه گویچهها اتفاق افتاده بهطوریکه دو پیک در منحنی توزیع اندازه قطرات ایجاد شده است که نشاندهنده اندازه قطرات بزرگ است که در تسریع جداسازی فاز امولسیون تاثیرگذار میباشند. نتایج مربوط به تاثیر غلظت صمغ بر روی سطح مخصوص قطرات نیز در شکل 2 آورده شده و همانطورکه مشاهده میشود بعد از گذشت بیست و هشت روز گویچههای چربی موجود در امولسیون حاوی 5/3 درصد صمغ سطح مخصوص بهمراتب کوچکتری نسبت به قطرات موجود در امولسیونهای تهیه شده با سایر غلظتها داشتند. 911

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 7.000 SSA - 1day 6.000 SSA- 28 day 5.000 4.000 3.000 ab abc ab abc ab a cd cd cd bc d e* 2.000 1.000 0.5-0 0.5-0.005 0.5-0.02 0.5-0.08 0.5-0.15 0.5-0.3 شکل 9- تاثیر مقدار صمغ دانه ریحان بر سطح مخصوص ذرات *حروف متفاوت نشاندهنده معنیدار بودن اختالف در سطح )5/50>P( است. عالوه بر این نتایج بررسی اسپان منحنیهای توزیع اندازه ذرات نمونههای امولسیونی جدول 2 بیانگر این است که کمترین درجه یکنواختی اندازه گویچهها در روز اول و بیست وهشتم مربوط به امولسیون حاوی 5/3 درصد صمغ میباشد جدول 2- نتایج بررسی اسپان منحنیهای توزیع اندازه ذرات نمونههای امولسیونی. غلظت صمغ دانه ریحان 5 درصد 5/555 درصد روز اول 1 /052±5/535 روز بیست و هشتم 1/050 ±5/55 1/006±5/55 1/065±5/55 2/022±5/536 2/520±5/555 3/350±5/252 1 /212±5/522 1/001±5/521 1 /223±5/555 2 /112±5/322 2 /060± /555 5/52 درصد 50 درصد 5/15 درصد 5/3 درصد نتیجهگیري امولسیون تهیه شده با صمغ دانه ریحان بهترین پایداری را در غلظت 5/15 درصد صمغ بهدلیل افزایش ویسکوزیته نسبتا باالی فاز پیوسته و محدود کردن حرکت قطرات روغن در امولسیون طی نگهداری نشان داد. اما در غلظت 5/3 درصد صمغ بهدلیل تاثیر حضور و غلظت صمغ در ایجاد 991

مهسا خرمي و همکاران فلوکوالسیون تخلیهایی یا نقصانی در مدت زمان کوتاهتری ناپایداری و جداسازی فازها مشاهده شد. دادههای رئولوژیکی نشان دادند که رفتار جریانی کلیه نمونهها غیرنیوتنی و از نوع روانشونده با برش بوده و بهترین مدل برای توصیف دادههای تجربی حاصل برای گروه شاهد و امولسیون با غلظت 5/555 درصد صمغ اسوالد و برای سایر غلظتها هرشل بالکلی )بهعلت وجود تنش تسلیم( بود. اثر غلظت بر روی اندیس جریان و ضریب قوام )مرتبط با ویسکوزیته( معنیدار بوده و با افزایش غلظت صمغ گرانروی و رفتار رقیقشوندگی افزایش یافت. از نظر آماری تفاوت معنیداری بین تاثیر غلظتهای مورد بررسی بر اندازه قطرات )به استثنای غلظت 5/3 درصد( در سطح اطمینان 5/55 درصد مشاهده نشد. عدم تفاوت معنیدار بین تاثیر غلظتهای صمغ بر اندازه قطرات نشاندهنده حضور ناچیز صمغ دانه ریحان در ناحیه بین سطحی و میزان کم تعامل بین صمغ و پروتئینهای کلوئیدی )پروتئینهای اطراف گلبولهای چربی( بود. تاثیر معنیدار غلظتهای صمغ بر روی ضریب قوام )مرتبط با ویسکوزیته( بهروشنی نشان داد که مولکولهای صمغ بیشتر از آنچه که نقش امولسیفایری داشته به عنوان پایدارکننده در این امولسیونها عمل کرده و با افزایش ویسکوزیته از طریق جذب آب سبب کند شدن سرعت جداسازی فازی شده اما در غلظت 5/3 درصد حضور بیش از حد مولکولهای صمغ سبب فلوکوالسیون تجمعی ایجاد پیوندهای عرضی بین قطرات افزایش معنیدار در اندازه آنها و بهدنبال آن منجر به ناپایداری شدید امولسیون گردید. سپاسگزاري این پژوهش در آزمایشگاه مرکز رشد واحدهای فنآوری طبرستان انجام گرفته است. نویسندگان مقاله بهدین وسیله از مدیریت و کارشناسان این مرکز قدردانی مینمایند. منابع Azoma, J. and Sakamoto, M. 2003. Cellulosic hydrocolloid system present in seed of plants. Trends in Glycoscience and Glycotechnology, 15: 1 14. Dickinson, E. 1992. Introduction to Food Colloids, Oxford University Press, Oxford, UK. Dickinson, E. 1998. Stability and rheological implications of electrostatic milk protein polysaccharide interactions. Trends in Food Science and Technology, 9: 347 54. 999

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 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, 16: 153-160. Dickinson, E. 2009. Hydrocolloids as emulsifiers and emulsion stabilizers. Food Hydrocolloids, 23:1473-1482. Guzey, D., Kim, H.J. and McClement, D.J. 2004. Factors influencing the production of o/w emulsions stabilized by β-lactoglobulin-pectin membrances. Food Hydrocolloids, 18: 967 975 Huang, X., Kakoda, Y. and Gui, W. 2001. Hydrocolloid in emulsions particle size distribution and interfacial activity. Food Hydrocolloids, 15: 533 542. Hosseini-Parvar, S.H., Matia-Merino, L., Goh, K.K.T., Razavi, S.A. and Mortazavi, S.M.A. 2010. Steady shear flow behavior of gum extracted from Ocimum basilicum L. seed: Effect of concentration and temperature. Journal of Food Engineering, 101: 236 243. Krog, N.J. and Sparso, F.V. 2004. Food Emulsifiers: Their chemical and physical properties. In S. Friberg, K. Larsson and J. Sjoblom (Eds.), Food emulsions (p141). New York: Marcel Dekker. Khalloufi, S., Corredig, M., Goff, H.D. and Alexander, M. 2008a. Flaxseed gums and their adsorption on whey protein-stabilized oil- in- water emulsions. Food Hydrocolloids, 23:611 618. Khalloufi, S., Alexander, M., Goff, H.D. and Correding, M. 2008b. Physicochemical properties of whey protein isolates stabilized oil- in water emulsion when mixed with Flaxeed gums at natural ph. Food Hydrocolloids, 23:611 618. Klein, M., Aserin, A., Svitov, I. and Garti, N. 2010. Enhanced stabilization of cloudy emulsions with gum Arabic and whey protein isolate. Colloids and Surfaces B: Bio interfaces, 77:75-81. Koocheki, A., Mortazavi, S.A., Shahidi, F., Razavi, S.M.A. and Taherian, A.R. 2009. Rheological properties of mucilage extracted from Alyssum homolocarpum seed as a new source of thickening agent. Journal of Food Engineering, 91: 490 496. 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: 868-878. McClements, D.J. 2004. Food Emulsions Principles, Properties and Techniques. Boca Raton, Fl: CRC Press. 632P. 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, Journal of Food Engineering, 64: 335-342. Razavi, S.M.A., Mortazavi, S.A., Matia-Merino, L., Hosseini-Parvar, S.H., Motamedzadegan, A. and Khanipour, E. 2009. Optimization study of gum 999

مهسا خرمي و همکاران extraction from Basil seeds (Ocimum basilicum L.). International Journal of Food Science & Technology, 44: 1755 1762 Razavi, S.M.A. and Karazhiyan, H. 2009. Flow properties and thixotropy of selected hydrocolloids: Experimental and modeling studies. Food Hydrocolloids, 23: 908-912. 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: 689 753. Sherman, P. 1995. A critique of some methods proposed for evaluating the emulsifying capacity and emulsion stabilizing performance of vegetable proteins. Italian Journal of Food Science, 1: 3-10 Smithers, G.W., Ballard, F.J., Copeland, A.D., De Silva, K.J., Dionysius, D.A. and Francis, G.L. 1996. Symposium: advances in dairy foods processing and engineering. Journal of Dairy Science, 79:1454-9. Sun, C., Gunasekaran, S. and Richards, M.P. 2007. Effec of xanthan gum on physicochemical properties of whey protein isolate stabilized oil-in-water emulsion. Food Hydrocolloids, 21: 555 564 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: 306 313. Thanasukarn, P., Pongsawatmanit, R. and McClements, D.J. 2006. Utilization of layer-by-layer interfacial deposition technique to improve freeze thaw stability of oil-in-water emulsions. Food Research International, 39: 721 729 Wendin, K., Hall, G. 2001. Influences of fat, thickener, and emulsifier contents on salad dressings: static and dynamic sensory and rheological analyses. Food Science and Technology, 34:222-231 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. Journal of Food Engineering, 96: 555 561. Wang,Y., Li,D., Wang, L.J. and Adhikari, B. 2011. The effect of addition of flaxseed gum on the emulsion properties of soybean protein isolate (SPI). Journal of Food Engineering, 104:56-62. 999

نشريه فرآوري و نگهداري مواد غذايي جلد )5( شماره 9919 9 EJFPP, Vol. 5 (2): 91-114 http://ejfpp.gau.ac.ir The influence of Basil seed gum concentration on the stability, particle size and rheological properties of oil-in- water emulsion stabilized by whey protein isolate M. Khorrami 1, S.H. Hosseini-Parvar 2 and A. Motamedzadegan 3 1 M.Sc Student, Department of Food Science and Technology, Sari University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Iran, 2,3 Assistant Prof., Dept. of Food Science and Technology, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University Abstract In this study the effect of Basil seed gum (BSG) concentration (0%, 0.005%, 0.02%, 0.08%, 0.15% and 0.3% w/w) on the stability, particle size distribution and rheological properties of O/W emulsion stabilized by whey protein isolate (0.5% w/w) was investigated at neutral ph.the emulsion prepared by using a sonicator with a nominal power output of 150 W and an operating frequency of 20 khz. Sonication of samples was carried out in a temperature-controlled chamber at a constant temperature of 20 ºC for 6minutes. The results of stability showed that after 28 days the highest and the lowest creaming index was related to the emulsion with 0.3% and 0.15% Basil seed gum (w/w), respectively. Rheological data showed that all model emulsions exhibit non-newtonian shear thinning flow behaviors (n<1). The best model for emulsions without and with 0.005% Basil seed gum (w/w) was Ostwald and for the another emulsions was Herschel Balklley. The consistency coefficient k, which is a reflection of the viscosity, has been significantly increased with the increasing gum concentration. The flow behavior index n, which indicates the extend of shea-thining behavior is decreased by the increase in Basil seed gum concentration. The results of frequency sweep experiments showed that at low frequency, all emulsions indicated both viscous(g'') and elastic (G') behavior but at high frequency all emulsions only indicated a viscous behavior The results of particle size distribution showed that the addition of Basil seed gum up to 0.3% had no significant effect on the particle size. At 0.3% concentration, over presence non adsorbed polysacharid result in depletion fluccolation and significant increase in particle size Keywords: Basil seed gum, Whey protein isolate, Creaming, Rheology, Particle size distribution 1 * Corresponding author; s.h.hosseiniparvar@sanru.ac.ir 991

مهسا خرمي و همکاران 995