بررسي اثر غلظت ساكارز بر خصوصيات رئولوژي ژل آب انار بر پايه ژلاتين/كاپا-كاراگينان

Effect of sucrose concentration on rheological properties of pomegranate juice gels based on gelatin/Ƙ-carrageenan

سابقه و هدف: در اين مقاله ژل هاي آب انار، رقم شيرين پوست قرمز محلي (50٪ حجمي – حجمي محلول نهايي)، كه بر پايه هيدروكلوئيدهاي ژلاتين يا كاپا- كاراگينان با مقادير مختلف ساكارز (2/6 و 5/8 درصد وزني - حجمي محلول نهايي) تهيه شده اند، از لحاظ ويژگيهاي بافتي (سختي، انسجام و فنريت) و ويژگيهاي ويسكوالاستيك مورد ارزيابي قرار گرفته اند. ميوه انار يكي از محصولاتي است كه به طور گسترده در ايران كشت مي شود كه ميتواند به عنوان يك منبع مناسب جهت توليد محصولات متنوع غذايي مورد استفاده قرار گيرد. با اين حال شرايط ويژه اين ميوه از جمله pH پايين، طعم متنوع، رنگ قرمز تيره، تركيبات فنولي و آنتوسيانيني و غيره مي تواند بر ويژگي هاي محصول نهايي مؤثر باشد. از اين نظر، نياز است تا تاثير استفاده از آب انار طبيعي بر كيفيت ژل نهايي مورد مطالعه قرار گيرد. از آنجا كه ژلاتين و كاراگينان دو نماينده خوب از هيدروكلوئيدهاي پروتئيني و پلي ساكاريدي با قابليت دسترسي بالا و قيمت پايين مي باشند، ژل هاي آب انار برپايه اين هيدروكلوئيدها تهيه شد. همچنين با توجه به اينكه در فرمولاسيون اكثر ژل ها شكر به عنوان يك طعم دهنده و بهبود دهنده بافت به كار مي رود، تأثير آن بر ويژگيهاي بافتي ژل بر پايه آب انار و در نتيجه برهمكنش با تركيبات ژل مورد بررسي قرار گرفته است. مواد و روش ها: جهت بررسي ويژگيهاي بافتي از جمله سختي، انسجام و فنريت از آزمون هاي بافت سنجي فشاري به كمك دستگاه بافت سنج و جهت تعيين ويژگي هاي ويسكوالاستيك ژلها از ارزيابي هاي ديناميكي ويسكوالاستيك نوساني به كمك رئومتر نوساني استفاده شده و با توجه به مدول ذخيره، مدول ويسكوز و تانژانت افت، رفتار رئولوژيكي نمونه ها تفسير گرديده است. يافته ها: نتايج آزمون پروفيل بافت نشان مي دهد كه استفاده از ساكارز در ژلهاي (آب انار) بر پايه ژلاتين بطور موثري باعث افزايش سختي، انسجام و فنريت بافت شده است. همچنين ارزيابي هاي رئولوژيكي نوساني نشان مي دهد كه افزايش غلظت ساكارز سبب بهبود ويژگي الاستيسيته ژل هاي ژلاتيني مي شود و اين ژل ها در فركانس هاي بالاتري تضعيف ميگردند. از آنجا كه ژل هاي ژلاتيني ماهيت پروتئيني دارند، در pHهاي مختلف بار الكترواستاتيكي متفاوتي دارد. به همين دليل در pH اسيدي آب انار، كه پايينتر از pH ايزوالكتريك اين پروتئين مي باشد، ژلاتين مي تواند داراي بار مثبت شود كه آن را قادر مي سازد با گروههاي آنيوني موجود در محيط واكنش دهد. بر اين اساس، وجود تركيبات فنلي، فلاونوئيدها و تاننها در آب انار كه ساختار آنيوني دارند به افزايش اين برهمكنش ها كمك مي كنند. همچنين نتايج آزمايشات نشان مي دهد كه استفاده از آب انار طبيعي و شكر به عنوان افزودني براي تهيه ژل برپايه ژلاتين، به علت pH مناسب آبميوه و برهمكنش الكترواستاتيك و هيدروژني تركيبات موجود در پروتئين، آب انار و ساكارز، باعث تشكيل ژلي با كيفيت بالا مي شود. در مورد ژل كاپا-كاراگينان، افزايش غلظت ساكارز به دليل جلوگيري از تشكيل ساختار ويسكوالاستيك شبه جامد در ژل كاپا-كاراگينان منجر به كاهش سختي و انسجام و همچنين افزايش مدول ويسكوز در اين ژل مي گردد. ساكارز اگرچه در غلظت پايين باعث بهبود ويژگيهاي ژل مي گردد ولي در غلظت هاي بالا اثر معكوسي روي الاستيسيته ژل كاراگينان مي گذارد. دليل اصلي چنين اثري احتمالا مربوط به اثر ممانعت كنندگي ساكارز بر تشكيل اتصالات عرضي است. علاوه بر اين، تركيبات مختلف موجود در آب انار نيز ممكن است اثر هم افزايي با ساكارز در كاهش كيفيت بافتي ژل كاراگينان داشته باشند. نتيجه گيري: نتايج اين مطالعه نشان مي دهد كه مي توان ژل هايي با كيفيت مطلوب بر پايه آب انار طبيعي به كمك هيدروكلوئيدهاي ژلاتين و كاپا-كاراگينان با غلظت بهينه شكر تهيه نمود، بدون آنكه ويژگي هاي طبيعي آب انار، مانند pH و يونهاي موجود در آن، تأثير منفي بر ساختار اين ژل ها داشته باشد.

Background and objectives: In this paper local pomegranate juice (50% V/v final Solution) based gels made from gelatin or kappa-carrageenan with Sucrose (2.6%, 5.8% w/v final solution) have been examined to determine their textural characteristics and Viscoelastic properties. Pomegranate is one of the most important crops cultivated in Iran which extensively used as a source of variety of products. However, some especial properties of this fruit such as low pH, varied tastes, red color, and phenolic and anthocyanin compounds may affect final product properties. In this regard, it is required to study the influence of applying natural pomegranate juice on final gel quality. Since gelatin and kappa-carrageenan are two popular examples of protein and polysaccharide hydrocolloids which are available with low cost, in this work pomegranate gels were prepared based on these hydrocolloids. Generally, gel formulations include Sugar as a taste and texture improver so its interaction with gel components and its effect on textural properties of pomegranate gel was investigated. Materials and methods: In order to determine textural properties like hardness, cohesiveness and springiness, texture profile analyses have been used. Also, to investigate Viscoelastic properties, dynamic oscillation measurements were used and their rheological behavior was interpreted regard to loss tangent, elastic and Viscos modulus. Results: The result of texture profile analysis show that incorporation of sucrose into gelatin based gels effectively increases hardness, cohesiveness and springiness. Furthermore, the results of oscillatory dynamic rheological measurements show that gelatin gels are more elastic and resist higher frequencies when sucrose concentration increased. Since gelatin has the protein nature, it has different electrostatic charges at different pH levels, so at lower/higher pH than pI it would be found with positive/negative charge. Accordingly, under acidic condition of pomegranate juice with pH lower than gelatin pI, gelatin may carry positive charge which able it interact with anionic agents in the media. In this case, presence of phenolic compounds, flavonoids and tannins with anionic nature in pomegranate juice can enhance these interactions. The results of our investigations have shown that applying pomegranate juice and sucrose for the preparation of gelatin gels leads to form a high quality gel due to proper pH of the juice and adequate hydrogen and electrostatic interactions. In case of R-carrageenan gels, increase in the sucrose level enhances viscose modulus and decrease hardness and cohesiveness because of preventing the formation of a solid-like viscoelastic texture. Although low concentration of sucrose can improve gel textural properties, at high concentration it inversely affects on carrageenan gel elasticity. The major reason for this effect may be due to sucrose prohibition from cross-linking interactions. Moreover, different compounds in pomegranate juice may have synergistic effect on decreasing textural quality of carrageenangels by sucrose. Conclusion: The results of this study indicate that high quality pomegranate gels based on gelatin and R-carrageenan with optimum concentration of sucrose can be produced with no adverse effects of natural conditions of pomegranate juice (low pH and contained ions) on the quality.