بررسی ویژگی‌های رئولوژیکی و بافتی هیدروژل‌ هیبریدی حاوی ایزوله پروتئین آب پنیر- آپونتیا

سابقه و هدف : میوه آپونتیا (opuntia stricta) با نام متداول گلابی کاکتوس به عنوان منبعی جهت تولید ترکیبات پلی‌ساکاریدی (موسیلاژ) شناخته می‌شود که دارای خاصیت ژل کنندگی می‌باشد. هیدروژل‌ها شبکه‌های پلی‌مری سه بعدی همراه با اتصالات عرضی هستند که دارای قابلیت جذب مقدار زیادی آب بوده و در سال‌های اخیر استفاده ازاین ترکیبات به عنوان عامل سفت کننده و یا ژل دهنده در محصولات غذایی افزایش یافته است. در میان سیستم‌های هیدروژلی، هیدروژل پروتئین آب پنیر به دلیل ارزش تغذیه‌ای بالا، خواص عملکردی مناسب و سازگاری زیستی، مورد استقبال صنعت غذا قرار گرفته است. با توجه به اهمیت بهبود ویژگی‌های عملکردی پروتئین آب پنیر، در این مطالعه تولید هیدروژل نوین (هیدروژل‌های هیبریدی) در ترکیب با هیدروژل آپونتیا (دارای ترکیبات پلی‌ساکاریدی) مورد بررسی قرار گرفت. لذا هدف از این مطالعه بررسی رفتار هیدروژل هیبریدی ایزوله پروتئین آب پنیر- پالپ آپونتیا (w-op h) به لحاظ رفتار رئولوژیکی و ویژگی‌های بافتی به ‌عنوان تابعی از غلظت پروتئین و پلی‌ساکارید بود. مواد و روش : پودر میوه آپونتیا طی فرایند خشک کردن غیر مستقیم (خشک کن هوای گرم) از پالپ میوه فراهم گردید و سپس هیدروژل‌های پایه شامل هیدروژل پالپ آپونتیا (op) (20 درصد وزنی- وزنی ) و هیدروژل ایزوله پروتئین آب پنیر (w) (15 درصد وزنی- وزنی) تهیه و در نسبت های مختلف هیدروژلی (80-20، 70-30، 60-40، 50- 50: op/w) با کمک همزن برقی با دور آهسته به مدت 1 دقیقه با یکدیگر مخلوط شدند و در نهایت ویژگی‌های بافتی (ویسکوزیته، چسبندگی، سفتی و قوام) ، ظرفیت نگهداری آب، نرخ تورم و خواص رئولوژیکی آن‌ها بررسی شد. تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از نرم افزار sas و مقایسه میانگین داده‌ها با استفاده از آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح 5 درصد صورت گرفت.یافته‌ها: افزایش نسبت هیدروژل آپونتیا به هیدروژل پروتئین آب پنیر سبب افزایش معنا‌دار ویسکوزیته، انسجام و پیوستگی، سختی و چسبندگی هیدروژل‌های هیبریدی (w-op h)در مقایسه با شاهد پروتئینی (پروتئین آب پنیر) در سطح اطمینان 95 درصد گردید. همچنین ظرفیت نگهداری آب و نرخ تورم با افزایش نسبت هیدروژل آپونتیا در مخلوط هیدروژلی افزایش یافت )0.05 (p ≤. به‌طوری که نمونه هیدروژل آپونتیا (شاهد پلی‌ساکاریدی) و هیدروژل ایزوله پروتئین آب پنیر (شاهد پروتئینی) به‌ترتیب دارای بیشترین (42.89 ± 694.71 درصد) و کمترین نرخ تورم (7.19 ± 340.22 درصد) در بین سایر نمونه‌ها بودند. از طرفی افزودن هیدروژل آپونتیا به هیدروژل ایزوله پروتئین آب پنیر سبب تقویت رفتار ویسکوالاستیک مخلوط گردیده به گونه‌ای که با افزایش نسبت هیدروژل آپونتیا، مدول‌های ذخیره و افت در نمونه‌های هیدروژل هیبریدی افزایش یافت. تانژانت اتلاف مربوط به تمامی نمونه‌های هیدروژل بین 0.24 تا 0.36 بود که می‌توان دریافت نمونه‌های تولیدی، شبه ژل بوده و رفتار الاستیک در آن‌ها غالب‌تر از رفتار ویسکوز بود.نتیجه‌گیری: هیدروژل هیبریدی) 40-60 (op/w: به دلیل دارا بودن بالاترین ویسکوزیته ( n.sec 34.26)، بیشترین ظرفیت نگهداری آب (99.93 درصد) و نرخ تورم مناسب (495.66 درصد) به عنوان بهترین نمونه در جهت تغلیظ کنند‌گی و بهبود بافت مواد غذایی پیشنهاد گردید. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که افزودن ترکیبات پلی‌ساکاریدی نظیر هیدروژل آپونتیا به هیدروژل پروتئین آب پنیر سبب بهبود رفتار رئولوژیکی نمونه‌ها (افزایش مدول ذخیره و افت) گردید.

evaluation of rheological and textural properties of hybrid hydrogel containing whey protein isolate – opuntia

background and objective: cactus pear (opuntia stricta) is known as a source of polysaccharide compounds (mucilage) that can trap water by the three-dimensional network. hydrogels are three-dimensional polymer networks with cross-links that can absorb large amounts of water. in recent years, the use of these compounds as a thickening or gelling agent has increased. in these systems, whey protein hydrogel due to its high nutritional value, good functional properties, and biocompatibility has attracted the attention of the food industry. in this study, the production of new hydrogels (hybrid hydrogels) in combination with a polysaccharide component for improving the functional properties of whey protein was investigated. the purpose of this study was to evaluate the behavior of whey protein isolated-opuntia hybrid hydrogels in terms of rheological behavior and textural properties as a subordinate of protein and polysaccharide concentrations.materials and methods: opuntia fruit powder was prepared from the fruit pulp by a hot air dryer. to prepare the main/final mixture of the hydrogel, two hydrogel bases including opuntia pulp hydrogel (op) (20% w/w) and whey protein isolate hydrogel (w) (15% w/w) were mixed in different ratios (w/op: 80-20, 70-30, 60-40, 50-50) by an electric mixer at low speed for 1 minute. finally, textural properties including (viscosity, consistency, hardness, adhesiveness), water holding capacity, swelling ratio, and rheological properties were tested. data were analyzed using sas software and the mean values were compared using duncan’s multiple range test at the 5% level. results:increasing ratio of opuntia hydrogel to whey protein hydrogel caused a significant increase in viscosity, consistency, hardness, and adhesiveness of hybrid hydrogels (w-op h) compared to protein control (whey protein) (p≤0.05). also, water holding capacity and swelling ratio increased with increasing the ratio of opuntia hydrogel in the samples (p≤0.05). opuntia and whey protein isolate hydrogel had the highest (694.71± 42.89 %) and lowest (340.22 ± 7.19 %) swelling ratios among the other samples, respectively. on the other hand, the addition of opuntia hydrogel to whey protein isolate hydrogel enhanced the viscoelastic behavior of the mixture, so that with increasing opuntia hydrogel ratio, the storage and loss modulus was increased. the loss factor of hydrogel samples was between 0.24-0.36, which can be obtained as semi-gel material and the elastic behavior was more dominant than the viscose behavior.conclusion: hybrid hydrogel (w/op: 60-40) due to its highest viscosity, maximum water holding capacity, and swelling ratio, as well as the presence of appropriate rheological behavior, was suggested as the best sample for thickening agent and texture improvement in food products such as ice cream, sauces, meat products, dairy products, tofu, noodles, etc.keywords: hybrid hydrogel; opuntia fruit; whey protein isolate; thickening agent