GLOBAL KNOWLEDGE ARK

Žemės ūkis ir ateities maisto sistemos · Straipsnis

Geliai, emulsijos ir vandens surišimas

Suprasti sudedamųjų dalių funkcines savybes nagrinėjant tinklines struktūras, skysčio lašelius ir sulaikytą vandenį konkrečiam maisto produktui būdingomis sąlygomis.

Pasirengimas ir susiję straipsniai

Bendrieji žinių pagrindai

Straipsnis padės

  • Atskirti gelio tinklinę struktūrą, emulsiją ir sutirštintą skystį.
  • Paaiškinti skirtingus krakmolo, baltymų, skaidulų ir riebalų vaidmenis.
  • Interpretuoti vandens sulaikymo matavimo rezultatą nedarant išvadų apie maisto saugą.

Padažui svarbu ne tik sudedamųjų dalių kiekiai

Dviejuose padažuose gali būti panašūs vandens ir aliejaus kiekiai, tačiau jie gali skirtingai sluoksniuotis. Vienas gali tekėti tolygiai, o iš kito gali išsiskirti vandeningas sluoksnis. Skirtumą lemia tai, kaip sudedamosios dalys išsidėsčiusios ir sąveikauja, o ne vien jų bendri kiekiai sudėties lentelėje.

Funkcionalumas nusako, ką sudedamoji dalis daro konkrečioje receptūroje: pavyzdžiui, tirština, sudaro tinklinę struktūrą, stabilizuoja lašelius ar sulaiko vandenį. Ta pati sudedamoji dalis gali elgtis skirtingai pasikeitus rūgštingumui, temperatūrai, koncentracijai ar apdorojimui. Pradėkite nuo norimos struktūros ir sąlygų, kuriomis ji turi išlikti.

Tinklinė struktūra nėra vien tirštumas

Gelyje yra vientisa tinklinė struktūra, dėl kurios medžiaga pasižymi kietajam kūnui būdinga elgsena ir kartu sulaiko daug skysčio. Klampus skystis priešinasi tekėjimui, tačiau vien tirštumas neįrodo, kad tokia vientisa tinklinė struktūra egzistuoja. Kai kurie maisto produktai pasižymi abiejų tipų elgsena, kurią reikia vertinti apibrėžtomis sąlygomis.

Kaitinamos esant prieinamam vandeniui, krakmolo granulės gali brinkti ir prarasti tvarkingą struktūrą, o dėl kleisterizacijos mišinys tirštėja. Šis procesas nėra tas pats, kas želatina, ir ne kiekvienas sutirštėjęs krakmolo mišinys vėsdamas sudaro tokį patį gelį. Svarbi krakmolo rūšis ir jo apdorojimas.

Pektinas iš augalų audinių ir agaras iš raudonųjų dumblių sudaro kitokias gelį formuojančias sistemas. Joms reikia skirtingų mišinio sudėties ir paruošimo sąlygų. Vieno ingrediento pakeitimą kitu reikėtų išbandyti atsižvelgiant į tikrąjį maisto rūgštingumą ir ankstesnį kaitinimą bei vėsinimą, o ne taikyti vien todėl, kad abu ingredientai vadinami gelį formuojančiomis medžiagomis.

Baltymai gali formuoti struktūras ir tarpfazinius paviršius

Baltymų susilankstymas ir sąveikos turi įtakos jų funkcinėms savybėms. Tinkamomis sąlygomis baltymai gali sudaryti tinklines struktūras arba padėti stabilizuoti aliejaus lašelius. Nė vienos iš šių savybių savaime neužtikrina didelis baltymų procentas. Ekstrakcija ir ankstesnis apdorojimas veikia ingredientą, o mišinio, kuriame jis yra, sudėtis veikia jo elgseną.

Tyrimais parodyta, kad hidratuoti žirnių ir bulvių baltymai sudaro tinklines struktūras, kurias galima suskaidyti į smulkias gelio daleles. Tai pavyzdys, kaip tepamasis poveikis sukuriamas keičiant struktūrą, o ne pridedant aliejaus. Laboratoriniai trinties matavimai atskleidžia naudingą elgseną, tačiau vien jų nepakanka nustatyti, ką vartotojai jaučia valgydami paruoštą patiekalą ar kam teikia pirmenybę.

Emulsijoje skysčiai išlieka lašelių pavidalo

Emulsijoje „aliejus vandenyje“ aliejaus lašeliai yra pasiskirstę ištisinėje vandeninėje fazėje. Emulsijoje „vanduo aliejuje“ šių fazių vaidmenys yra priešingi. Disperguotas aliejus nėra tiesiog ištirpęs vandenyje. Mechaniškai maišant susidaro lašeliai; tinkami emulsikliai veikia jų tarpfaziniuose paviršiuose ir padeda išvengti fazių atsiskyrimo.

Schemoje vaizduojamas siūlomo emulsinio padažo „aliejus vandenyje“ gaminimas: aliejus ir vandeninė fazė patenka į maišymo etapą, o tinkamas emulsiklis padeda stabilizuoti naujai susidariusių lašelių tarpfazinius paviršius. Gautas mišinys išlieka dispersine sistema. Vienu momentu stabiliai atrodantis mėginys neįrodo, kad jis išliks stabilus visą laikymo laiką ar vėliau gaminant maistą.

Baltymai ir fosfolipidai gali veikti kaip emulsikliai, tačiau jų veiksmingumas priklauso nuo ingrediento ir aplinkos sąlygų. Pasikeitus rūgštingumui ar temperatūrai, veiksmingumas gali pakisti. Riebalų poveikį taip pat lemia jų pačių struktūra ir fizinė būsena; jie nėra vien tarpusavyje pakeičiami aliejaus kiekiai.

Lašeliams reikia fazių sąlyčio paviršiaus

Lašeliams reikia fazių sąlyčio paviršiausAliejaus vandenyje tipo padažo modelyje maišant aliejus disperguojamas vandeninėje fazėje. Tinkamas emulsiklis veikia naujai susidariusiuose fazių sąlyčio paviršiuose; aliejus išlieka lašelių pavidalo, o ne sudaro tirpalą. Tik konceptuali schema: nenurodyta dozė, maišymo greitis ar saugaus laikymo sąlygos. Emulsikliai padeda išlaikyti stabilumą; jie nepaverčia aliejaus molekuliniu tirpalu.AliejusVirsta disperguotais lašeliaisVandeninė fazėIšlieka ištisine skystąja terpeMaišant susidaro lašeliaiSusidaro aliejaus ir vandens faziųsąlyčio paviršiaiTinkamas emulsiklisGali veikti aliejaus ir vandensfazių sąlyčio paviršiuoseAliejaus dispersijavandenyjeStabilumas priklauso nuo sudėtiesir vėlesnių sąlygųdispersinė fazėištisinė fazėlašeliųsusidarymasfazių sąlyčiopaviršiausstabilizavimas
Tik konceptuali schema: nenurodyta dozė, maišymo greitis ar saugaus laikymo sąlygos. Emulsikliai padeda išlaikyti stabilumą; jie nepaverčia aliejaus molekuliniu tirpalu.
Skaityti schemos paaiškinimą

Aliejaus vandenyje tipo padažo modelyje maišant aliejus disperguojamas vandeninėje fazėje. Tinkamas emulsiklis veikia naujai susidariusiuose fazių sąlyčio paviršiuose; aliejus išlieka lašelių pavidalo, o ne sudaro tirpalą.

Dalys

Aliejus
Virsta disperguotais lašeliais
Vandeninė fazė
Išlieka ištisine skystąja terpe
Maišant susidaro lašeliai
Susidaro aliejaus ir vandens fazių sąlyčio paviršiai
Tinkamas emulsiklis
Gali veikti aliejaus ir vandens fazių sąlyčio paviršiuose
Aliejaus dispersija vandenyje
Stabilumas priklauso nuo sudėties ir vėlesnių sąlygų

Ryšiai

  • Aliejus → Maišant susidaro lašeliai: dispersinė fazė
  • Vandeninė fazė → Maišant susidaro lašeliai: ištisinė fazė
  • Maišant susidaro lašeliai → Aliejaus dispersija vandenyje: lašelių susidarymas
  • Tinkamas emulsiklis → Aliejaus dispersija vandenyje: fazių sąlyčio paviršiaus stabilizavimas

Vandens sulaikymas – metodu apibrėžtas rezultatas

Vanduo gali sąveikauti su ingredientais ir būti sulaikomas tinklinėje ar porėtoje struktūroje. Skaidulų gausūs ingredientai, krakmolai ir baltymai gali prie to prisidėti skirtingais būdais. Vandens sulaikymo bandymais galima įvertinti skystį, išsiskyrusį nuvarvinant, spaudžiant ar centrifuguojant; metodas ir ankstesnis mėginio apdorojimas lemia, kas yra lyginama.

Išgalvotame bandyme 100 g mišinio yra 80 g vandens ir 20 g sausųjų medžiagų. Iš jo išsiskiria 5 g skysčio, kuris pagal sąlygą yra vien vanduo, o sausųjų medžiagų neprarandama. Todėl likusi dalis sveria 95 g ir joje yra 75 g vandens. Tai šio bandymo rezultatų apskaita, o ne universali vandens surišimo geba.

Jei išsiskyrusiame skystyje yra ir ištirpusių sausųjų medžiagų, ši paprasta prielaida nebegalioja. Vandens sulaikymas struktūroje savaime nepatvirtina mikrobiologinio stabilumo. Vandens aktyvumui ir faktinėms saugos kontrolės priemonėms įvertinti reikia atskirų duomenų.

Parinkite ingredientą pagal paskirtį

Apibrėžkite tikslą: pavyzdžiui, pilamas salotų padažas, šaukštu kabinamas įdaras ar formą išlaikantis gelis. Tada patikrinkite svarbias savybes po maišymo, kaitinimo, aušinimo ir laikymo realiomis sąlygomis. Vienas klampos matavimo rezultatas negali atsakyti į visus klausimus apie stabilumą ar tekstūrą.

Užfiksuokite ir sėkmingus rezultatus, ir ribotumus. Mišinys gali gerai sulaikyti vandenį, bet prastai emulguoti, arba sudaryti tvirtą tinklinę struktūrą, netinkamą numatytam patiekalui. Kulinarinės savybės, maistinė sudėtis ir maisto sauga tebėra susiję klausimai, kuriems reikia skirtingų matavimų.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Paaiškinkite padažo išsisluoksniavimą

Hipotetinis „aliejus vandenyje“ tipo emulsinis padažas išsisluoksniuoja pasikeitus rūgštingumui. Kodėl didesnis aliejaus kiekis nėra pakankamas paaiškinimas, o papildomas aliejaus įpylimas negarantuoja, kad padažą pavyks pataisyti?

  1. Nustatykite pradinę struktūrą: aliejaus lašeliai ištisinėje vandeninėje fazėje.
  2. Rūgštingumo pokytis gali paveikti emulsiklį arba kitas ingredientų sąveikas.
  3. Įvertinkite fazių sąlyčio paviršiaus stabilumą ir paruošimo sąlygas; vien bendras aliejaus kiekis neleidžia nustatyti priežasties.

Problema susijusi su dispersine struktūra ir ją veikiančiomis sąlygomis. Šis stebėjimas neleidžia nustatyti konkretaus pataisymo būdo ar patvirtinti recepto tinkamumo.

Apskaičiuokite sulaikyto vandens kiekį

Išgalvotame nuvarvėjimo pavyzdyje 100 g mėginyje yra 80 g vandens, o iš jo išteka 5 g gryno vandens, neprarandant kietųjų medžiagų. Kas lieka?

  1. Likusi masė = 100−5 = 95 g.
  2. Sulaikyto vandens masė = 80−5 = 75 g; sausųjų medžiagų lieka 20 g.
  3. Vandens masės dalis likusiame mėginyje = 75/95×100 ≈ 78.9%.

Lieka 95 g, iš kurių 75 g yra vanduo, o 20 g – sausosios medžiagos. Maždaug 78.9% drėgnis apibūdina šią likusią dalį, o ne saugos ribą.

Pasitikrinkite supratimą

  1. Ar emulsijoje esantys aliejaus lašeliai būtinai yra ištirpę juos supančiame vandenyje?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Ne.

    Jie išlieka atskira dispersine skystąja faze.

  2. Ar klampus skystis savaime įrodo, kad yra gelio tinklas?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Ne.

    Pasipriešinimas tekėjimui ir vientisas kietojo kūno savybių turintis tinklas yra skirtingos savybės.

  3. Atliekant nuvarvinimo bandymą, iš produkto išsiskiria mažai vandens. Ar tai patvirtina, kad produktą saugu laikyti?

    Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

    Ne.

    Šis bandymas neįvertina visų svarbių mikrobiologinių ar kitų pavojų ir nenustato patvirtintų laikymo sąlygų.

Svarbiausios mintys

  • Apibūdinkite struktūrą, kurią turi sukurti ingredientas.
  • Atskirkite lašelius, tinklines struktūras ir pasipriešinimą tekėjimui.
  • Matuokite vandens sulaikymą taikydami nurodytą metodą ir medžiagų balansą.
  • Išbandykite galutinį pritaikymą, užuot manę, kad vieną ingredientą galima pakeisti kitu santykiu vienas su vienu.

Šaltiniai

Šaltiniai, kuriais grindžiami straipsnio paaiškinimai ir pavyzdžiai.

  1. Modern pastry and plated dessert techniques: gelatinization (2015)BC Cook Articulation CommitteeVadovėlio skyriusopentextbc.caSkaityti šaltinį
  2. Food emulsifiers (FAPC-254, 2024)Nurhan Turgut DunfordMokomoji medžiagaextension.okstate.eduSkaityti šaltinį
  3. Transforming sustainable plant proteins into high performance lubricating microgels (2023)Ben Kew, Melvin Holmes, Evangelos Liamas, Rammile Ettelaie, Simon D. Connell, Daniele Dini, Anwesha SarkarMokslinis straipsnisnature.comSkaityti šaltinį
  4. OpenStax, Rice University2 šaltiniai
    1. Biology 2e, section 3.4: proteinsMary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung ChoiVadovėlio skyriusopenstax.orgSkaityti šaltinį
    2. Biology 2e, section 3.3: lipidsMary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung ChoiVadovėlio skyriusopenstax.orgSkaityti šaltinį
  5. Water activity in foods: physical definitions (1984)U.S. Food and Drug AdministrationŽinynasfda.govSkaityti šaltinį