المواد المضافة ( االمواد المثبتة للقوام (Stabilizers))

الهندسة الغذائية
1

[COLOR=“Blue”][SIZE=“4”][B]المواد المثبتة للقوام (Stabilizers)

[/b][/size][/color]
[COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B]المثبتات قبل أن يطلق عليها هذا المصطلح كانت تعرف بأسماء مختلفة منها على سبيل المثال Holders, colloids, binders and fillers حيث يعتبر العالم Frandsen أول من أطلق عليها مصطلح المثبتات بداية من عام 1915

تتميز تلك المواد بقدرتها على الاحتفاظ بالماء ولكن بدرجات مختلفة ولذلك فان من أهم استخدامات المثبتات في صناعة الايس كريم هي :

1- إكساب الايس كريم نعومة وقوام مرغوبين
2- تؤثر في خاصية ذوبان الايس كريم
3- تأخير أو تقليل حجم البللورات الثلجية أثناء التخزين
4- زيادة المقاومة للانصهار
5- توحيد صفات المنتج

وعموما فهي تضاف بمقادير صغيرة

دور المثبتات يمكن أن يأتي من خلال إما:-

1- تكوين الحالة الجيلية gel structure في الماء (حيث يحجز الجل المكونات الأخرى في شكل شبكة ثلاثية الأبعاد)
2- الارتباط مع الماء (تشرب الماء)

  • اى أن المثبتات تؤدى زيادة اللزوجة كنتيجة لعملية الارتباط بالماء التي حدث ولتكوين الشبكة الجيلية التي تحجز المكونات بداخلها كما تتداخل مع بعض المكونات الدقيقة macromolecules في المنتجات المجمدة
  • يجب ملاحظة أن المواد المثبتة عادة ما تستخدم بنسب ما بين 0.25 – 1% في المخلوط ولكن كنتيجة لعملية التجميد تقل كمية الماء المذيبة للمكونات لتحول جزء من هذا الماء إلى بللورات ثلجية مما يعنى أن تركيز المواد المثبتة يزيد لعدة أضعاف في الوسط الذي لم يتجمد بعد
    [/b][/size][/color]
    استخدام المثبتات Uses of stabilizers
    [COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B]يلاحظ أن المنتجات المجمدة إذا ارتفعت درجة حرارتها ثم انخفضت فان ذلك يعنى انصهار للبلورات الثلجية ثم تجميدها مرة أخرى وهذا التباين في درجات حرارة المنتجات المجمدة صعودا وهبوطاً (Fluctuation) يؤدى إلى انصهار البللورات الثلجية ثم تجميدها مرة أخرى مما يؤدى إلى حدوث تغيرات غير مرغوبة في التركيب البنائى لتلك المنتجات ومن هنا تأتى أهمية المواد المثبتة التي تعمل على ربط جزء من الماء مما يعنى تقليل الكمية من الماء التي تتحول إلى صورة بللورية ثم تنصهر مرة أخرى

• كمية المثبتات ونوعها التي يمكن استخدامها مع مخاليط الايس كريم تتباين تبعاً لعدة أمور منها:-

أ‌- تركيب المخلوط
ب‌- درجات الحرارة
ت‌- الضغوط المستخدمة
ث‌- درجات حرارة التخزين
ج‌- مدة التخزين
ح‌- وقت العملية التصنيعية

  • بصفة عامة تستخدم لمثبتات بمعدل 0.1 – 0.5% مع مخاليط الايس كريم
  • المخاليط الغنية بالدهن أو ذات الجوامد الكلية 40% وكذلك المخاليط المحتوية على الشيكولاتة أو التي تعرضت لدرجات حرارة مرتفعة أثناء البسترة تحتاج إلى المثبتات بنسبة اقل من المعتاد بعكس الحال مع المخاليط ذات الجوامد الكلية 37% أو التي عوملت بالبسترة العادية
  • المنتجات اللادهنية Non fat products تحتاج إلى المثبتات بنسبة تزيد عن 1%
    [/b][/size][/color]
    أنواع المثبتات Kind of stabilizers

[COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B]يمكن تصنيف المثبتات التي تستخدم مع مخاليط الايس كريم إلى :-

أ‌- مثبتات من اصل بروتينى ويمثلها الجيلاتين

ب‌- مثبتات أساسها السكريات العديدة والتى تضم :

  • المواد السليلوزية
  • الصموغ الميكروبية
  • الصموغ البذرية
  • بعض الافرازات النباتية Plant exudates
  • مستخلصات الطحالب

كل نوع من أنواع المثبتات لة تأثير معين على القوام والتركيب ونقطة الانصهار والثبات أثناء التخزين

الجدول التالي يوضح أنواع المثبتات المختلفة وبعض خصائصها:

نوع المثبت
مثبتات من اصل بروتينى ويمثلها الجيلاتين

البكتينات ويمثلها Low and high methoxyl

المواد السليلوزية ويمثلها

  • الصوديوم كربوكسى ميثيل سليلوز (CMC)
  • ال Microcrystalline cellulose
  • المثيل ايثيل سليلوز Methyl ethyl cellulose
  • الهيدروكسى بروبيل Hydroxypropyl
  • هيدروكسى بروبيل مثيل سلليلوز Hydroxy propyl methyl cellulose

الصموغ الميكروبية ويمثلها Xanthan

الصموغ البذرية Seed gums ويمثلها

  • Locust bean
  • Guar
  • Psyllium

الافرازات النباتية ويمثلها

  • Arabic
  • Ghatti
  • Karaya
  • Tragacanth gums

مستخلصات الطحالب ويمثلها

  • الاجار
  • الاليجينات
  • الكارجينان

[/b][/size][/color]

2

خصائص المثبتات السابقة:-

[COLOR=“Purple”][SIZE=“4”][B]1- الاجار

  • غير شائع الاستخدام في صناعة الايس كريم
  • يجب اذابتة في ماء يغلى
  • يستخدم عادة بنسبة 0.1 – 0.5%
  • يعتبر مكلف من الناحية الاقتصادية

2- الاليجينات -

  • تذوب في الماء البارد
  • تترسب في وجود كالسيوم اللبن الا إذا تم ربط الكالسيوم ببعض المواد المكلبشة مثل السترات او الفوسفات
  • تستخدم عادة بمعدل 0.1 – 0.5%
  • تعتبر غير شائعة الاستخدام في مخاليط الايس كريم
  • تعتبر مكلفة من الناحية الاقتصادية

3- الكربوكسى مثيل سليلوز -
يعرف بأسم صمغ السليلوز Cellulose gum

  • سهل الذوبان في مخاليط الايس كريم
  • يتميز بقدرة كبيرة على ربط الماء
  • يكون شبكة جيلية ضعيفة بمفردة ولكن في وجود الكارجينان وال Locust bean gum او صمغ الجوار يكون شبكة جيلية قوية
  • يستخدم بمعدل 0.1 – 0.2%
  • متوسط التكلفة الاقتصادية

4- الجيلاتين

  • ينتج من مواد بروتينية حيوانية
  • يستعمل بمقدار ضئيل
  • يمكن الحكم على جودة الجيلاتين على أساس لزوجة المحلول وسرعة تكوين مستحلب وقوة الجل الناتج

5- الكارجينان Carregeenans
يعرف كذلك باسم Irish moss

  • تستخدم الكارجينان عادة بنسبة 0.02 – 0.15%
  • ويوجد منة ثلاثة أنواع على حسب محتواة من الكبريت Sulfate كما يلي

Lambda

  • يحتوى على نسبة كبيرة من الكبريت
  • يذوب في الماء البارد مكونا جيل ضعيف

Iota

  • يذوب في اللبن الساخن 55م
  • يكون جل مقاوم للترشيح بسهولة

Kappa

  • يذوب في اللبن الساخن (اكبر من 70م)

  • يكون جيل متفتت Brittle gels والذي يقاوم الترشيح

  • مع المخاليط الساخنة تؤدى إلى تكوين لزوجة منخفضة نتيجة لوجودها في صورة فردية ولكن في حالة تبريد المخلوط تزيد اللزوجة لارتباط الوحدات الفردية وتزيد قوة الجل الناتج في حالة إضافة ايونات الكالسيوم

  • ال Kappa تتفاعل بصورة جيدة مع ال Locust bean gum مكونة جل يتميز بانةElastic and cohesive بدون اى راشح

  • مستخلصات الكارجينان السابقة والتي مصدرها الطحالب الحمراء لا تتواجد في الطبيعة في صورة نقية ولكن توجد في صورة مختلطة

  • كلا من ال Kappa وال Iota ترتبطان مع الكازين بروابط الكتروستاتيكية مكونة شبكة ثلاثية الأبعاد

  • تعتبر مكلفة اقتصاديا

6- جل السليلوز Cellulse gel
يعرف أيضا باسم Microcrystalline cellulose

  • عبارة عن بوليمرات لسكر الجلوكوز
  • لها المقرة على ربط الماء
  • يعطى إحساس مشابة جزئيا لوجود الدهن في الفم حيث يحدث تغطية للفم ولكن بدون إحداث عملية تشحيم أو Lubricate
  • يستخدم مع المنتجات اللادهنية بنسبة 0.2 – 0.8%
  • متوسط التكلفة الاقتصادية

الصموغ
لبعض أنواع الصموغ القدرة على امتصاص الماء ولذلك فهي تصلح كمواد مثبتة للقوام في صناعة المثلوجات ويشترط في الصموغ الا يكون لها تأثير سيء على الصحة العامة والا يكون لها قيمة غذائية كبيرة هذا ومن أنواع الصموغ التي يمكن استخدامها:-
1- الصمغ العربي ويستخرج من بعض النباتات
2- صمغ بذور الخروب ويستخرج من بذور الخروب الأسود
3- صمغ الجوار Guar gum
4- صمغ الكرايا Kraya gum

7- صمغ الجوار Guar gum

  • عبارة عن تكرار لسكر المانوز مع وجود ارتباط فرعى لوحدة فردية لسكر الجلاكتوز
  • يذوب على البارد بسهولة لذلك يفضل استخدامة مع المخاليط التي سوف تبستر بطريقة HTST لضمان تمام الإذابة قبل البسترة
  • التركيزات البسيطة منة تزيد من اللزوجة
  • يميل إلى ترسيب بروتينات اللبن الا إذا استخدم في وجود الكارجينان
  • يستخدم عادة بمعدل 0.05 – 0.3% مع مخاليط الايس كريم بينما في حالة الشربت والثلجيات Ices يستخدم بمعدل 0.25 – 0.5%
  • يعتبر مكلف من الناحية الاقتصادية

[/b][/size][/color]

3

نعني بالمواد المكثفة للاغذية تلك التي تحيل الوسط الغذائي إلى الحالة الغروية نصف الجامدة ويشترك في تشكيلها أساسا مادة البكتين الموجود في أغلب الفواكه حيث يساعدها على حدوث الحالة الهلامية للمادة المنتجة وأحيانا يضاف بشكل مستحضرات بكتينية جاهزة تضاف خلال التصنيع ومن المواد الهلامية المستعملة أيضا في التصنيع الغذائي آغار (Agar) حيث يضاف في صناعة المرملات من الفواكه (الأدنى جودة) , وكذلك مادة الجيلاتين وتلعب بعض مساحيق الحبوب أيضا دور المادة المخثرة كما هو في النشاء وسنأتي عليها بشيء من التفاصيل إن شاء الله.
1**- البكتين:-
=========
يستخلص البكتين من التفاح وقشور الحمضيات والبذور في الفواكه المختلفة حيث تحتوي وهي في الحالة الجافة من 8-18% بكتين ويعتبر تجفيف هذه المصادر البكتينة ضروريا إلى حدود 20% ماء وذلك لضرورة الحصول على النسبة العظمى من المواد البكتينية الموجودة حيث ثبت بأن استخلاص البكتين من الفواكه الطازجة يذهب بأكثر من نصف كمية البكتين الموجود لارتفاع لزوجة العصير الناتج وصعوبة عمليات الترويق والترشيح. ويضاف غاز SO2 بكمية 1000 ملغ/كغ كعامل حافظ للمواد البكتينية خلال الاستخلاص. تنقع مجففات الفواكه المذكورة في الماء بنسبة 4 ماء إلى واحد مادة جافة بهدف إزاحة السكريات والمواد المنحلة الأخرى ويعاد النقع ثانية بالماء بنسبة 8 ماء إلى واحد مادة جافة ثم يضاف حمض عضوي بنسبة 0.2% ويسخن أو يغلى إلى الدرجة 90مْ لمدة من 1/2 إلى 2 ساعة ويعتمد ذلك على نوع المادة الغذائية (الفاكهة) ودرجة نضوجها وكمية البكتين المتوقعة وبهذه الحالة يجب أن تكون كمية البكتين المتحللة من البروتوبكتين هي النسبة الأكبر في العصير الناتج يصفى المحلول البكتيني الناتج إلى أواني خاصة وتعصر المواد المتبقية جيدا بمكابس العصر في ضغوط كافية. ينقى المحلول الناتج من المواد البروتينية والنشوية بإضافة المستحضرات الأنزيمية الأميلية والبروتينية (Amylolitc, Proteolitic E) حيث تنحل هذه المواد ويتم تصفية المحلول وتنقيته بعدها بالفحم المنشط وبعض المرشحات الكلسية حيث نحصل على رائق صافي الذي يخضع للتكثيف في طباخات تحت الضغط إلى نسبة بكتين 3-4% حيث يتم تعقيمه بعدها. ويسمى المحلول على المواد السكرية وهيمي سيليلوز والمواد الآزوتية والحموض العضوية وغيرها. وتقوم بعض الدول بتحضير المستحضرات البكتينية الجافة من خلال تجفيف الرائق البكتيني في مجففات الرذاذ أو المجففات الاسطوانية وأحيانا يتم ترسيب البكتين بالكحول بتركيز 60% حيث يتجمع على شكل حبيبات يسهل فصلها بالترشيح والمكابس وقد لوحظ أن إعادة حل البكتين بالكحول يعطي مستحضر بكتيني نقي جدا تنخفض معه نسبة الرماد إلى 2%. ويستخدم البكتين الناتج في صناعة السكاكر والمربيات والصناعات الطبيعية. وتعتبر صناعات الجلي التي انتشرت في السنوات الأخيرة من الصناعات المعتمدة أساسا على البكتين والجيلاتين.
2**- أغار:-
======
وهو مادة كاربوايدراتية (دلتا غالاكتان Dalta galactan) يستحصل عليه من الطحالب البحرية (Sea Weed) وفي السوق التجارية بوجد على شكل مسحوق أو خيوط ناعمة صفراء. له قدرة هلامية كبيرة حوالي عشرة أضعاف الجيلاتين ويماثل في ذلك البكتين تقريبا. ويستخدم للحصول على المصنعات الهلامية (الجلي والمورملاد) متدنية الجودة حيث يضاف بنسبة 1% سواء إلى الماء أو المحاليل السكرية. ولا يوضع الآغار مباشرة في هذه السوائل وإنما ينقع بكمية تعادل عشرة أضعاف حجمه من الماء ويترك لمدة عشرة ساعات أو أكثر بعدها يسخن إلى الدرجة 80-90 مْ حيث تنصهر الخيوط أو المسحوق في السائل ويترك حيث يحدث التخثر في الدرجة 40 مْ. وعند إضافته إلى السوائل الغذائية أو بعض المصنعات الأخرى فإنه يسخن إلى الدرجة 60مْ حيث يذوب الهلام. إن تسخين الآغار في وسط حامضي ودرجات حرارة عالية لمدة طويلة يؤدي إلى التحلل المائي للغالاكتان حيث تفقد المادة خاصيتها الهلامية. وقد لوحظ أن قدرته على الارتباط بالماء ضعيفة بالمقارنة مع البكتين ويظهر ذلك في المواد المصنعة المضاف إليها حيث كثيرا ما ينفصل عن السائل فيها كما هو الحال في المرملاد.
3**- الجيلاتين:-
=========
الجيلاتين هو عبارة عن بروتين يوجد على شكل كولاغين (Collagen) في النسيج الجلدي من هذه النسج بنقعها في الماء الساخن. حيث تجفف بعدها من الماء وفي السوق التجارية يوجد على شكل صفائح جيلاتينية وأحيانا على شكل مسحوق أصفر أبو بلون أحمر أحيانا وينحل الجيلاتين في الماء الساخن حيث يتحول عند تبريده إلى الدرجة 30مْ إلى هلام ويمتاز الجيلاتين بتحمله لدرجات الحرارة العالية حيث لا يتفكك ولا يتميه وتبقى قدرته على التخثر دون تأثر ويعزى ذلك إلى ارتفاع نسبة البرولين (Proline) إلى 16% في الشبكة الحلزونية للبروتين فيه. ويضاف الجيلاتين بنسبة 2-5% إلى المكثفات الغذائية الغذائية. وقد استخدم في صناعة المربيات كبديل للبكتين. ويضاف أيضا إلى عصير الفواكه لترويقها.
4**- مساحيق الحبوب والبذور:-
==================
إن المساحيق المستخلصة من الحبوب كالنشاء وبعض بذور الفواكه تملك القدرة على تشرب الماء وتصبح لزجة في المحاليل المائية وتباع في الأسواق التجارية تحت أسماء مختلفة Neo-Dikin, Dickins, Neopectin, Ovopectin حيث تضاف عادة بنسبة 2% إلى السوائل وتعطى محلولا لزجا ولاصا. وقد استخدمت هذه المستحضرات في تكثيف بعض المصنعات الغذائية خلال الحرب العالمية كبديل للبكتين. وتستخدم حاليا في صناعة المعجنات والسكاكر نظرا لقدرتها على امتصاص الماء وتكثيف الوسط الغذائي. وتحتوي في تركبيها على هيمي سللوز والمواد السكرية والمركبات المعدنية وقليلا من البروتين.
5**- الاستر الميتيلي للسليلوز (تيلوز Tyloz):-
=========================
[COLOR=“Blue”][SIZE=“4”][B]وهي كيميائياً Carboximethylcelulose (CMC) مركب قابل للانحلال في الماء حيث ستخدم في التصنيع الغذائي بصفة غروي (Colloid) حافظ للكريما الغذائية وفي صناعة الكتشب وبعض المنتجات ذات القيمة الحرورية المحدودة لمرضى السكري.

[/b][/size][/color]