پلی گلیسرول پلی ریسینولئات

افزودنی‌های غذایی در طول سال‌ها برای رفع نیازهای تولید مواد غذایی ساخته شده‌اند. فرآوری مواد غذایی در مقیاس بزرگ بسیار متفاوت از تهیه آنها در آشپزخانه است. مواد افزودنی مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که مواد غذایی فرآوری شده در طول مسیر خود از کارخانه تا مغازه و در دست مصرف کننده در شرایط خوبی باقی می‌مانند. برخی از افزودنی‌های غذایی آنقدر ضروری هستند که حتی در غذاهای ارگانیک نیز استفاده می‌شوند. افزودنی‌ها به طور کلی برای تامین اهداف زیر به ماده غذایی اضافه می‌شوند:

• برای حفظ یا بهبود کیفیت تغذیه‌ای
• برای حفظ کیفیت و تازگی محصول
• برای کمک به فرآوری یا تهیه ماده غذایی
• برای جذاب‌تر کردن ظاهر، طعم و عطر محصولات غذایی

امولسیفایرها

امولسیفایرها از اجزای ضروری بسیاری از فرمولاسیون‌های محصولات غذایی هستند و در صنعت غذایی کارکردهای زیر را ارائه می‌دهند:

• امولسیون سازی آب و روغن
• اصلاح بافت و خواص ارگانولپتیک
• افزایش ماندگاری
• کمپلکس کننده یا تثبیت کننده سایر اجزاء مانند نشاسته یا پروتئین

کاربردهای اصلی امولسیفایرها بر اساس توانایی آنها در تعامل در سطح مشترک بین فازها است. سیستم‌های چند فازی از دو یا چند فاز متمایز تشکیل شده‌اند. سیستم‌های رایج در مواد غذایی عبارتند از:

• آب در روغن (W/O)
• روغن در آب (O/W)
• جامد در روغن
• گاز در مایع
• گاز، جامد یا روغن در آب

این سیستم‌ها اغلب به دلیل اختلاط ناپذیری و در نتیجه دافعه بین فازها ناپایدار هستند. بخشی از ساختار امولسیفایرها آبدوست و بخشی دیگر چربی دوست است. امولسیفایرها کشش سطحی بین فازهای سیستم چند فازی را کاهش می‌دهند، در نتیجه سیستم‌های غذایی را پایدارتر می‌کنند.

شیمی امولسیفایرها

امولسیفایرها از دو بخش چربی دوست و آب دوست تشکیل شده‌اند:

• بخش چربی دوست اغلب از زنجیره‌های هیدروکربنی اسیدهای چرب تشکیل شده
• بخش آبدوست از مولکول‌های قطبی مانند گلیسرول، اسید لاکتیک، اسید سیتریک و پلی گلیسرول تشکیل شده است.

انواع و اندازه بخش‌های چربی دوست و آب دوست رفتار عملکردی در سیستم‌های چند فازی را تعیین می‌کنند. غلبه بخش آبدوست بر چربی دوست معمولاً امولسیون‌های روغن در آب را تثبیت می‌کند و حالت عکس به منجر به تشکیل امولسیون آب در روغن می‌شود.

انواع امولسیفایر

امولسیفایرها، ترکیباتی با ساختار شیمیایی گوناگون و در نتیجه با مکانیسم‌های عمل متنوع و اثرات متفاوت هستند. بنابراین امولسیفایرها به عنوان یونی یا غیریونی طبقه‌بندی می‌شوند. امولسیفایرهای غیریونی (مونوگلیسریدها، مونوگلیسریدهای مقطر، مونوگلیسریدهای اپوکسیله و استرهای ساکارز اسیدهای چرب) به دلیل پیوندهای کووالانسی در آب تجزیه نمی‌شوند. امولسیفایرهای یونی ممکن است آنیونی (استرهای دی استیل تارتاریک اسید مونوگلیسریدها، سدیم استئاروئیل-2-لاکتیلات) یا کاتیونی باشند. امولسیفایرهای کاتیونی در فرمولاسیون مواد غذایی استفاده نمی‌شوند. امولسیفایرهای آمفوتریک (لسیتین) دارای هر دو گروه آنیونی و کاتیونی هستند و خواص سطح فعال آنها وابسته به pH است.

کاربرد PGPR

PGPR یا Polyglycerol polyricinoleate (به فارسی پلی گلیسرول پلی ریسینولئات) امولسیفایری پرکاربرد در صنعت غذا به ویژه برای فرآوری شکلات است. PGPR (E 476) به عنوان امولسیفایر در امولسیون‌های روغن کاری قلع برای کنسروها و تولید اسپری با چربی کم استفاده می‌شود. با این حال، کاربرد اصلی PGPR در صنعت شکلات است؛ جایی که علاوه بر عملکرد آن به عنوان یک امولسیفایر، دارای خواص مهمی به عنوان یک اصلاح کننده ویسکوزیته نیز می‌باشد. PGPR خواص قالب گیری شکلات مذاب را بهبود می‌بخشد. خاصیت دیگر PGPR در شکلات، توانایی آن در مقابله با سفیدک چربی است. PGPR در واقع پلی گلیسرول استرهای اسیدهای چرب است و کشش سطحی قوی بین آب و روغن را کاهش می‌دهد.  PGPRبه طور گسترده به عنوان یک امولسیفایر عالی آب در روغن در صنایع غذایی شناخته می‌شود؛ زیرا امولسیون‌های بسیار پایداری را حتی زمانی که میزان آب بسیار بالا (حدود 80 درصد) است، تشکیل می‌دهند. در این کاربرد، PGPR را می‌توان به تنهایی یا مخلوط با مونوگلیسریدها برای به دست آوردن کیفیت مطلوب استفاده کرد.

روش تولید PGPR

پلی ریسینولئات پلی گلیسرول، PGPR، از گلیسرول پلیمریزه شده تولید می‌شود. روش‌های شیمیایی شناخته شده برای تهیه PGPR زمان واکنش طولانی و دمای عملیاتی بالا دارد که بر کیفیت محصول نهایی تأثیر منفی می‌گذارد. برخی از این روش‌های شیمایی منجر به بروز مشکلات رنگ و بو در محصول می‌شوند. سنتز آنزیمی PGPR به عنوان روشی جایگزین توسعه یافته است. آنزیم‌ها در شرایط واکنش ملایم دما و فشار، PH خنثی و در سیستم بدون حلال عمل می‌کنند. سنتز آنزیمی PGPR نکات مثبت زیادی دارد از جمله:

• با محیط زیست سازگار است
• فاقد واکنش جانبی است

نقش PGPR در فرایند تولید شکلات

• بهبود فرایند قالب‌گیری

 مهم‌ترین مزیت در تولید شکلات، توانایی آن در جلوگیری از ایجاد کریستال با کاهش ویسکوزیته مایه شکلات است، در نتیجه سیالیت آن را بهبود می‌بخشد، فرآیند قالب‌گیری شکلات را تسریع و بهینه می‌کند.

• جلوگیری از ایجاد حباب و حفره در شکلات

PGPR همچنین به آزادسازی حباب‌های کوچک تولید شده در طول فرآیند قالب‌گیری کمک می‌کند و در نتیجه از ایجاد حباب و سوراخ در محصول شکلات جلوگیری می‌کند.

• کاهش مصرف کره کاکائو

می‌تواند تنش برشی و مقدار کره کاکائو مورد نیاز (برای کاهش هزینه برای سازندگان شکلات) در فرمولاسیون شکلات را کاهش دهد و پردازش را تسهیل کند.

• جلوگیری از سفیدک زدن چربی

سفیدک چربی همیشه به دلیل یک سری شرایط ساده مانند خیس شدن شکلات ایجاد نمی‌شود. در طول فرایند تولید شکلات، فرآیندی به نام تمپرینگ استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که فقط کریستال‌های پایدار تشکیل می‌شوند. سفیدک چربی در اثر برهمکنش انواع مختلف کریستال‌ها یا فرآیند تعدیل (یا فقدان آن) ایجاد می‌شود. این سفیدک معمولاً به صورت لکه‌های رنگ روشن‌تر روی شکلات ظاهر می‌شود.

• ایجاد پوشش یکنواخت و یک‌دست از قطعات شکلات

در مجموع، استفاده از PGPR، شکلاتی بدون افت کیفیت و طعم و با صرفه جویی در هزینه تولید می‌کند. از آنجایی که لسیتین و PGPR دارای خواص رئولوژیکی مکمل هستند، اغلب به صورت ترکیبی برای کنترل بهینه رئولوژی شکلات استفاده می‌شوند.