توليد آئروژل بر پايه پروتئين سفيده تخم¬مرغ و كاربرد آن در بسته¬بندي موادغذايي به عنوان عايق حرارتي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم و صنايع غذايي

دكتري

بسياري از محصولات غذايي با ارزش مانند گوشت مرغ بدليل رطوبت و پروتئين بالا، در دماي يخچال از ماندگاري پاييني برخوردار مي¬باشند. بنابراين كنترل زنجيره سرما در حين حمل و نقل و فروش اين نوع محصولات يك امر اجباري براي جلوگيري از ضرر¬هاي اغ قتصادي توليدكنندگان و اطمينان از ايمني و كيفيت غذا براي مصرف¬كنندگان مي¬باشد. براي اين منظور، استفاده از بسته¬بندي¬هاي عايق حرارتي نقش بسيار مهمي را در محافظت از محصولات غذايي در برابر عوامل خارجي به خصوص دما به عنوان يكي از مهمترين فاكتورهاي مؤثر بر كنترل كيفيت، ايفا مي¬كند. از جمله مواد عايق پيشرفته آئروژل¬ها هستند كه بدليل تخلخل بالا هدايت حرارتي بسيار كمي دارند. امروزه آئروژل¬ها بر پايه پروتئين، بدليل زيست سازگاري بيشتر مورد توجه قرار گرفته¬اند. پودر سفيده تخم‌مرغ به دليل سهولت حمل و نقل، نگهداري راحت و سازگاري با محيط زيست در مقايسه با تخم‌مرغ‌هاي تازه، در سال‌هاي اخير با افزايش شديد تقاضا در مقياس جهاني روبرو بوده است. با اين حال پودر سفيده تخم¬مرغ هيدراته شده داراي خاصيت انحلال‌پذيري كم و تجمع است كه استفاده از آن را محدود مي¬كند. در اين پژوهش فراصوت با شدت بالا و پلاسماي تخليه سد دي‌الكتريك به عنوان فناوري¬هاي جديد و غيرحرارتي براي اصلاح پروتئين سفيده تخم‌مرغ استفاده گرديدند. آئروژل¬هاي بدست آمده از پروتئين سفيده تخم¬مرغ اندازه منافذ بزرگي دشتند. در نتيجه در اين پژوهش تشكيل كمپلكس¬ از طريق برهمكنش¬هاي الكتروستاتيكي و آبگريز موضوع مورد مطالعه قرار گرفت. در زمينه بهبود خواص آئروژل¬هاي حاصل از كمپلكس¬ها، هيدروكلوئيدها نقش كليدي دارند كه از جمله پركاربردترين¬ها صمغ زانتان مي¬باشد. پروتئين سفيده تخم¬مرغ با استفاده از امواج فراصوت با شدت بالا با توان¬هاي 100، 200 و 300 وات، و پلاسما تخليه سد دي‌الكتريك با شدت¬هاي 16، 18 و 20 كيلوولت اصلاح گرديد. سپس اثرات تيمارها بر تغييرات ساختاري، خواص فيزيكوشيميايي و ويژگي¬هاي عملكردي پروتئين مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. الگوهاي الكتروفورز پروتئين شاهد و تيمار شده نشان داد كه تمامي نمونه‌ها حاوي اووترانسفرين، اوواينهيبيتور و اووآلبومين بودند. طيف‌سنجي رنگ ‌تابي دوراني نشان داد كه تيمارها ساختار دوم پروتئين سفيده‌ تخم‌مرغ را تغيير دادند. درصد مارپيچ آلفا و چرخش بتا كاهش، در حالي كه صفحه بتا و مارپيچ تصادفي افزايش يافتند. در آناليز طيف سنجي فرابنفش شدت پيك‌هاي نمونه‌هاي تيمار شده در نتيجه باز شدن پروتئين و حركت سطحي تيروزين و تريپتوفان، نسبت به نمونه شاهد بيشتر بود. شدت فلورسنس ذاتي پروتئين تيمار شده در نتيجه تغير ساختار سوم، كاهش يافت. براي بررسي گروه‌هاي عاملي پروتئين سفيده تخم‌مرغ قبل و بعد از پيش تيمار، از طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه استفاده شد. با توجه به تغييرات ساختاري كه در پروتئين رخ داد، حلاليت، پتانسيل زتا و آبگريزي سطح افزايش يافت و اندازه ذرات و كشش سطحي كاهش يافت. تغييرات ساختاري و خواص فيزيكوشيميايي منجربه بهبود خواص كف كردن و امولسيون‌كنندگي نمونه¬ها گرديد. پروتئين سفيده تخم¬مرغ تيمار شده با فراصوت در توان 300 وات و پلاسما در شدت 20 كيلو ولت با غلظت 10% به عنوان بهترين نمونه¬ها براي توليد هيدروژل¬هاي دوجزئي با استفاده از صمغ زانتان 5/0% در نسبت هاي مختلف (5:0، 4:1، 3:2، 2:3، 1:4و 0:5) انتخاب شدند. تجزيه و تحليل خواص رئولوژيكي هيدروژل¬ها نشان داد كه تيمارهاي فراصوت و پلاسما ويسكوزيته ظاهري محلول¬ها را كاهش و مدول ذخيره¬اي هيدروژل¬ها را افزايش دادند. علاوه بر اين، تيمارها باعث افزايش ظرفيت نگهداري آب و سفتي نمونه‌ها شدند. اين درحالي بود كه افزايش نسبت صمغ منجربه افزايش ويسكوزيته محلول¬ها، افزايش مدول افت، افزايش ظرفيت نگهداري آب و كاهش سفتي هيدروژل¬ها گرديد. پس از بررسي خواص هيدروژل¬ها، با استفاده از روش خشك¬كن انجمادي آئروژل¬ها بدست آمدند و ويژگي¬هايي نظير دانسيته توده¬اي، دانسيته واقعي، تخلخل، هدايت حرارتي، مقاومت مكانيكي و مورفولوژي آن¬ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه در اثر تيمارهاي فراصوت، پلاسما و با افزايش نسبت صمغ زانتان دانسيته، هدايت حرارتي، اندازه منافذ و مدول الاستيسيته كاهش و تخلخل افزايش مي¬يابد. بر اساس تجزيه و تحليل با استفاده از روش سطح پاسخ نمونه پروتئين سفيده تخم¬مرغ تيمار شده با پلاسماي 20كيلوولت و نسبت پروتئين به صمغ 4/6:4/0 به عنوان آئروژل بهينه انتخاب شد و علاوه بر ويژگي¬هاي فيزيكي، مورفولوژيكي و ساختار شيميايي، ويژگي‌هاي جذب بخار آب، سطح ويژه، ميانگين اندازه خلل و فرج، پايداري حرارتي، رفتار حرارتي آن نيز بررسي گرديد.

233338

مهندسي صنايع غذايي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان