Effect of potato modified starch on rheological, textural, physical and chemical properties of chicken blogona
Subject Areas : Journal of Quality and Durability of Agricultural Products and Food StuffsMehri Dakhteh Harouni 1 , Alireza Rahman 2 , Mania Salehifar 3
1 - Food Science and Technology Department, Islamic Azad University, Shahr-e-Qods branch, Tehran, Iran
2 - Food Science and Technology, Agriculture Faculty, Islamic Azad University, Shar-e-Qods Branch
3 - Food Science and Technology Department, Islamic Azad University, Shahr-e-Qods branch, Tehran, Iran
Keywords: Physico-chemical characteristics, Acetylated potato starch, rheology, Chicken Bologna,
Abstract :
In this study, the effect of acetylated potato starch as a fat replacer on the rheological, textural and physsicochemical properties of chicken bologna were examined. As starch concentration increased and oil decreased, viscosity rose in sample modulus tests at different frequencies. Samples show pseudoplastic behavior based on viscosity changes with shear velocity. Increasing starch and reducing oil percentage in chicken sausage formula raised moisture and carbohydrate content while lowering sample pH. Study found adding more acetylated starch & reducing oil content in chicken sausage increased stiffness & chewing ability. Adding 2 wt% acetylated starch increased adhesiveness. However, increasing starch and reducing oil decreased adhesiveness, with no effect on cohesiveness and springiness. By increasing starch and decreasing oil, L* and b* decreased but a* increased. 4% starch sample had best color rating. No significant aroma difference observed among treatments. Control sample rated best for taste. The data revealed that decreased oil and increased modified starch lowered sensory score.
اثر نشاسته اصلاح شده سيب زميني بر خواص رئولوژيکي، بافت و فيزيکی و شيميائي کالباس مرغ
چکیده
در این تحقیق اثر استفاده از نشاسته استيله سيب زميني به عنوان جايگزين چربي بر خواص رئولوژيکي، بافت و فيزيکوشيميايي کالباس مرغ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمونهای نوسانی نشان داد که مدول الاستیک 'G و مدول ویسکوز "G، نمونههای خمیر کالباس در سراسر محدوده فرکانس مورد بررسی، با افزایش غلظت نشاسته اصلاح شده و کاهش روغن، ویسکوزیته افزایش مییابد. بررسی تغییرات ویسکوزیته ظاهری نشان دهنده رفتار شبه پلاستيك نمونههای خمیر کالباس بود. نتایج نشان داد با افزایش درصد نشاسته استیله و کاهش درصد روغن در فرمولاسیون کالباس مرغ، میزان رطوبت، درصد خاکستر و درصد کربوهیدرات این نمونهها افزایش و pH نمونهها کاهش یافت. نتایج بررسی درصد چربی نشان دهنده کاهش چربی کل با افزایش نشاسته اصلاح شده و کاهش درصد روغن در فرمولاسیون است. بررسی ویژگیهای بافتی کالباسهای مرغ نشان داد که سفتی، حالت صمغی بافت و قابلیت جویدن با افزایش درصد نشاسته استیله و کاهش درصد روغن افزایش یافته است. با افزایش درصد نشاسته استیله از صفر به 2 درصد وزنی میزان چسبندگی افزایش یافت و پس از آن با افزایش درصد نشاسته و کاهش درصد روغن چسبندگی کاهش یافته است، در حالیکه پیوستگی و حالت ارتجاعی بافت تغییر نکرده است. با افزایش درصد نشاسته استیله و کاهش درصد روغن میزان روشنایی کاهش L*، پارمتر قرمزی a* افزایش و میزان رنگ آبی b* کاهش یافته است و نمونه حاوی 4 درصد نشاسته استیله، بهترین امتیاز رنگ را به خود اختصاص داده است. بررسی عطر نمونهها نشان داد هیچ تفاوتی در عطر نمونههای کالباس در تیمارهای مختلف وجود ندارد. امتیاز حسی مربوط به طعم و مزه نمونهها نشان داد بهترین طعم و مزه مربوط به نمونه شاهد است. نتایج بررسی حسی بافت نمونهها نشان داد که با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده و کاهش درصد روغن امتیاز حسی بافت کاهش یافته است. در رابطه با پذیرش کلی نمونههای شاهد و تیمار 1 و 2 بیشترین امتیاز حسی را به خود اختصاص دادهاند.
کلید واژهها: خصوصیات فیزیکی وشیمیایی، رئولوژی، کالباس مرغ، نشاسته استیله سیبزمینی
1-مقدمه
مطالعات اپيدميولوژي نشان داده است که ميان نوع رژيم غذايي و خطر بروز برخي بيماريها نظير سرطان روده، چاقي و بيماريهاي قلبي و عروقي رابطه مستقيم وجود دارد. از اين رو نگرانيهاي روزافزون پيرامون خطرات بالقوه مرتبط با مصرف غذاهاي با چربي زياد سبب شده است تا صنعت غذا به توسعه فرمولاسيونهاي جديد و اصلاح محصولات غذايي سنتي به فرآوردههاي با محتوي چربي کمتر روي آورد[1]. متداولترین روش كاهش چربي استفاده از تركيبات جايگزين چربي است كه ميتوانند خصوصيات و ويژگيهاي چربي را در فرمولاسيون بوجود آورند که طعم و بافتي دلپذير همانند محصولات پر چرب دارند، اما فاقد کالريهاي غير ضروري و کلسترول ميباشند . در این رابطه محققین به بررسي اثر نشاسته اصلاح شده (نشاسته سيب زميني بومي1 ، نشاسته اصلاح شده اسيدي2؛ نشاسته اصلاح شده دکسترينه شده3؛ نشاسته اصلاح شده پيش ژلاتينه4)بر خواص رئولوژي حالت پايدار و پويا امولسيون گوشت پرداختندکه نتایج حاصله نشان داد رفتار همه امولسيونهاي مورد مطالعه غير نيوتني و رفتار سودوپلاستيک (شاخص جريان پذيري کمتر از 1) بود.[2] همچنین در پژوهشی دیگر ، اثر نشاسته (ذرت، سیب زمینی و تاپیوکا) طی بررسی خواص رئولوژيکي و خواص رنگ ژل سوريمي-گوشت گاو نشان داد ندکه نشاسته اثرات منفي بر بازده پخت ژل سوريمي-گوشت گاو داشت در حاليکه در صورت استفاده از نشاسته تاپيوکا کمترين مقدار افت مشاهده شد[3].در صنعت غذا پذيرش و مقبوليت يك فرآورده از سوي مصرف كنندگان، تضمين كننده توليد آن فرآورده و تداوم حضور آن در بازار مصرف است بنابراين ارزيابي ويژگي هاي حسي در انتخاب بهترين فرمولاسيون، نقش اساسي دارد؛ بنابراين ضروري است تا تحقيقات در خصوص امكان مناسبترين روش توليد كالباس خشك كم چرب كه علاوه بر كاهش يافتن ميزان چربي از نظر و يژگيهاي كيفي نيز قابل قبول باشد، به عمل آيد. لذا هدف از این تحقیق مطالعه اثر نشاسته اصلاح شده سيب زميني بر خواص رئولوژيکي، بافت و فيزيکی و شيميائي کالباس مرغ بود.
2-مواد و روشها
مواد اولیه مورد استفاده در این تحقیق مطابق جدول فرمولاسیون بکار رفته در فرمولاسیون کالباس مرغ (جدول شماره 1) میباشد.
1-2- ارزیابی رئولوژیکی خمیر کالباس:
جهت اندازه گیری ویژگیهای رئولوژیکی خمیر کالباس از دستگاه رئومتر Anton Paar - MCR 301 (ساخت کشوراتریش) مجهز به سیستم تنظیم دمای Peltier Plate و سیرکولاتور آب با دقت 01/0± درجه سلسیوس استفاده شد[4] .
1-1-2- آزمون روبش کرنش5 : ناحیه ویسکوالاستیک خطی با انجام آزمون روبش کرنش در فرکانس ثابت 1 هرتز در حالیکه مقادیر کرنش از 1000- 01/0 درصد در حال تغییر بود تعیین گردید. پارامترهای ضریب الاستیک یا ذخیره 'G، ضریب افت یا ویسکوز "G، تانژانت افت tan δ)) در محدوده ویسکوالاستیک خطی و نقطه تلاقی نیز محاسبه گردید [5] .
2-1-2- آزمون روبش فرکانس6: مقادیر مدول الاستیک، مدول ویسکوز و تانژانت افت به عنوان تابعی از فرکانس در محدوده 01/0 تا 50 هرتز در کرنش ثابت 1 درصد در دمای 40 درجه سلسیوس تعیین گردید [4] .
3-1-2- آزمون رفتار جریان: نمودارهای رفتار جریانی (گرانروی ظاهری در مقابل نرخ برش و تنش برشی در مقابل نرخ برش) برای هر نمونه به دست آمد. سپس دادههای گرانروی در نرخ برش S-1 500-01/0 مقایسه گردیدند. برای توصیف خواص رئولوژیک، داده های آزمون با مدل هرشل بالکی7 و مدل توانی یا استوالد برازش شدند (معادله 1). در این معادله تنش و تنش تسلیم 8، k ضریب قوام9، γ سرعت برشی10 وn اندیس رفتار جریان11 است [6] .
2-2- بررسی ویژگیهای شیمیایی کالباس: پس از تهیه نمونههای کالباس تا زمان انجام آزمون های شیمیایی نمونهها در پوشش مناسب در دمای یخچال نگهداری شد و قبل از انجام آزمونها به دمای محیط رسانده شد و ویژگیهای شیمیایی آن شامل چربی تام (بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 742)، رطوبت و مقدار پروتئین تام(بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 745)، کربوهیدرات (بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 2303)، خاکستر (بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 744)، pH (بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 1028) و ارزیابی باقیمانده فسفات (از آنجاییکه نشاسته استیله سیبزمینی به روش شیمیایی اصلاح میشود و در روشهای اصلاح شیمیایی از ترکیبات فسفاته استفاده میشود میزان فسفات باقیمانده بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 1134) در سه بار تکرار انجام گردید [26,27,28,29,30,31,32] .
5-2- بررسی ویژگیهای فیزیکی کالباس
1-5-2- ارزیابی بافت: ويژگيهاي بافت با استفاده از دستگاه بافت سنج تعیین شد. برای این منظور نمونههايي با ضخامت 10 سانتیمتر و قطر 6/2 سانتیمتر از نمونه کالباس در دماي اتاق برش داده شد. جهت ارزیابی بافت، میزان بار اعمالی12 100 نیوتن، با سرعت حرکت 250 میلی متر بر دقیقه بر نمونه اعمال گردید و از تيغهاي با زاويه صفر درجه استفاده گردید. حداكثر نيروي برشي و مقدار انرژي مورد نياز براي برش به ترتیب توسط پيك منحني و سطح زير آن اندازهگيري شد [26] .
2-5-2-ارزیابی رنگ و ارزیابی حسی: جهت ارزیابی رنگ نمونهها از دستگاه هانترلب مدل Colorflex ez ساخت کشور آمریکا مطابق روش استاندارد 1-5725 AOCS صورت گرفت. برای مشخص کردن ميزان مقبوليت كلي محصول توسط مصرف كنندگان از 10 ارزياب آموزش ديده براي انجام آزمون استفاده شد و از آنها خواسته شد كه به نمونهها، صفتهاي كلي لذت بخشي (هدونيك5 نقطهای) از بسیار مطلوب تا بسیار نامطلوب بدهند. خواص حسی طعم، عطر، سفتی و پذیرش کلی، در سه تکرار توسط داوران مورد بررسی قرار گرفت. [7]
6-2-آنالیز دادهها: با استفاده از نرم افزار Rheoplus/32 V3.21 انجام گردید. همچنین رسم نمودارهای رئولوژیکی با استفاده از نرم افزار اکسل نسخه سال 2016 صورت گرفت. برازش دادهها برای بدست آوردن پارامترهای مدلهای رئولوژیکی با استفاده از نرم افزار متلب13 نسخه سال 2016، صورت گرفت. برای این منظور در هر تیمار با استفاده از اطلاعات تنش برشی14 – کرنش15 ضرایب مدل هرشل بالکی و مدل توانی (τ0، k و n در معادله (1)) تعیین شدند و ضریب تبیین R2 برای تعیین دقت برازش دادهها در هر مدل تعیین گردید.
جدول 1-فرمولاسیون کالباس مرغ (اعداد بر حسب درصد وزنی است)
تیمار5 | تیمار4 | تیمار3 | تیمار 2 | تیمار 1 | شاهد | نام ترکیب |
55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | گوشت مخلوط مرغ |
3 | 5/3 | 4 | 5/4 | 5 | 6 | نشاسته گندم |
19 | 5/19 | 20 | 5/20 | 21 | 22 | روغن نباتی |
6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 0 | نشاسته اصلاح شده سیبزمینی |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | آب و یخ |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | گلوتن |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ادویه |
55/1 | 55/1 | 55/1 | 55/1 | 55/1 | 55/1 | نمک |
4/0 | 4/0 | 4/0 | 4/0 | 4/0 | 4/0 | فسفات |
01/0 | 01/0 | 01/0 | 01/0 | 01/0 | 01/0 | نیتریت |
04/0 | 04/0 | 04/0 | 04/0 | 04/0 | 04/0 | اسید آسکوربیک |
100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | جمع کل |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3- نتایج و بحث
1-3- ارزیابی رئولوژیکی خمیر کالباس
1-1-3-روبش کرنش : ناحیه ویسکوالاستیک خطی16 با انجام آزمون روبش کرنش در فرکانس ثابت 1 هرتز در حالیکه مقادیر کرنش از 1000- 01/0 درصد در حال تغییر بود تعیین گردید. پارامترهای مدول الاستیک یا ذخیره G’، مدول افت یا ویسکوز G” ، نقطه تلاقی دو منحنی مدول ذخیره و مدول افت محاسبه گردید[5] . شکل (1) نشان دهنده تغییرات مدول الاستیک G’ و مدول ویسکوز G” ، بر اساس تغییرات کرنش است که از طریق آزمون روبش کرنش تعیین شده است. نتایج حاصل از آزمونهای نوسانی نشان میدهد که G’ و G” نمونههای خمیر کالباس وابسته به فرکانس بوده و در سراسر محدوده فرکانس مورد بررسی، با افزایش غلظت نشاسته اصلاح شده و کاهش روغن، مقدار هر دو مدول افزایش یافته، در حالی که تغییرات مدول الاستیک (G’) نسبت به مدول ویسکوز (G”) بیشتر است. همچنین روند تغییرات این مدولها در درصدهای کرنش مختلف تقریبا یکسان است. در نتیجه میتوان نمونهها را در دسته ژلها طبقه بندی کرد. با توجه به پارامترهای روبش کرنش، با افزایش غلظت نشاسته استیله سیبزمینی، مؤلفه G’ نسبت به G” در ناحیه ویسکوالاستیک خطی (LVE) بیشتر بوده و این امر بیانگر رفتار جامد ویسکوالاستیک میباشد. بیشترین افزایش مدول ذخیره نسبت به نمونه شاهد در محدوده ویسکوالاستیک خطی مربوط به نمونه خمیر تیمار 5 است. مقدار این افزایش در سه تیمار 2، 3 و 4 تقریبا به یک میزان است. در حالی که افزایش مدول ذخیره در نمونههای تیمار 1 با افزایش نشاسته اصلاح شده و کاهش درصد روغن و نشاسته گندم نسبت به نمونه شاهد کمترین مقدار است.
شکل1. نمودار روبش کرنش (تغییرات مدول ذخیره G’ و مدول افتG” ، بر حسب تغییرات درصد کرنش)
شکل (2) نشان دهنده نمودار مدول ذخیره و افت بر حسب تنش برشی و جدول (2) نشان دهنده تنش در نقطه تلاقی دو منحنی مدول ذخیره و افت میباشد. با توجه به دادههای این جدول به راحتی میتوان نتیجه گرفت که با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده و کاهش روغن مقدار تنش مورد نیاز برای تخریب ساختار خمیر افزایش یافته است. این مطلب نشان دهنده افزایش قدرت پیوندهای بین مولکولی در ساختار خمیر کالباس با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده است.
شکل 2. نمودار روبش تنش (تغییرات مدول ذخیره G’ و مدول افتG” ، بر حسب تغییرات تنش برشی
جدول 2. تنش در نقطه تلاقی دو منحنی مدول ذخیره و افت در نمونههای خمیر کالباس
تیمار | نقطه تلاقی مدول افت و ذخیره (پاسکال) |
شاهد | 1290 |
تیمار 1 | 1400 |
تیمار2 | 1410 |
تیمار3 | 1430 |
تیمار4 | 1440 |
تیمار5 | 1440 |
2-1-3-روبش فرکانس: نمودار روبش فرکانس برای نمونههای خمیر کالباس در تیمارهای مختلف در شکل (3) نشان داده شده است. همان طور که مشاهده میشود تغییرات مدول ذخیره و افت با افزایش فرکانس در نمودارهای مربوط به تیمارهای 3، 4 و 5 در یک محدوده است و تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند. بطوری که نمودارهای مربوط به تیمار 3 و 4 تقریبا همپوشانی دارند. در این نمودارها که در محدوده فرکانسهای پایین رسم شده است، G’ بزرگتر از G” است که این امر به این دلیل است که فرکانس پایین باعث تشکیل مجدد ساختار در نمونه خمیر کالباس میشود و در نتیجه سبب افزایش مدول ذخیره میشود.
شکل 3. نمودار روبش فرکانس (تغییرات مدول ذخیره G’ و مدول افت G” ، بر حسب تغییرات فرکانس)
بطور کلی نتایج حاصل از آزمونهای نوسانی نشان میدهد که مدول الاستیک G’ و مدول ویسکوز G” ، نمونههای خمیر کالباس وابسته به فرکانس بوده و در سراسر محدوده فرکانس مورد بررسی، با افزایش غلظت نشاسته اصلاح شده و کاهش روغن، مقدار هر دو مدول افزایش یافته، در حالی که تغییرات مدول الاستیک (G’) نسبت به مدول ویسکوز (G”) بیشتر است. همچنین روند تغییرات این مدولها در درصدهای کرنش مختلف تقریباً یکسان است. افزایش دو مدول با افزایش درصد نشاسته استیله و کاهش درصد روغن با نتایج تحقیقات Wuو همکاران و Zhang و همکاران همخوانی داشت[8,3] . در تحقیق حاضر، پس از ناحیه ویسکوالاستیک خطی در کلیه نمونهها با افزایش کرنش هر دو مدول ذخيره ('G) و مدول اتلاف ("G) کاهش یافته است. با توجه به پارامترهای روبش کرنش، با افزایش غلظت نشاسته استیله سیبزمینی، مؤلفه G’ نسبت به G” در ناحیه ویسکوالاستیک خطی (LVE) بیشتر بوده و این امر بیانگر رفتار جامد ویسکوالاستیک میباشد که با نتایج Genccelep و همکاران همخوانی داشت[2].
بررسی مقدار تنشی که در آن مدول ذخیره و افت با یکدیگر برابر می شوند یا به عبارت دیگر تنشی است که ساختار خمیر به قدری تخریب میشود که شروع به جریان میکند، در نمونههای خمیر کالباس نشان داد که با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده و کاهش روغن مقدار تنشی مورد نیاز برای تخریب ساختار خمیر افزایش یافته است. این مطلب نشان دهنده افزایش قدرت پیوندهای بین مولکولی در ساختار خمیر کالباس با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده است.
3-1-3- رفتار جریان (تنش برشی – سرعت برشی): همان طور که در شکل (4) مشاهده میشود با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده و کاهش درصد روغن در نمونههای خمیر کالباس مورد آزمون تنش برشی در سرعت برش ثابت افزایش یافته است. به طوری که کمترین مقادیر تنش در سرعت برش ثابت مربوط به نمونه شاهد و بیشترین آن به تیمار 5 تعلق دارد.
شکل 4. نمودار تنش – سرعت برش نمونههای خمیر کالباس مرغ
دادههای حاصل از آزمون رئولوژیکی نشان داده شده در شکل (4) با استفاده از دو مدل هرشل بالکی 17و مدل استوالد18 یا توان برازش شدند. پارامترهای دو مدل ارزیابی شده، ﺿﺮﯾﺐ ﻫﺒﺴﺘﮕﯽ (R2) و ﺟﺬر ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻣﺮﺑﻌﺎت ﺧﻄﺎ19 برازش انجام شده در جدول (3) ارائه شده است. در تمام برازشهای صورت گرفته دقت مدل هرشل بالکی در مقایسه با مدل توانی یا استوالد بیشتر است و بهتر میتواند دادههای رئولوژیکی را پیش بینی نماید. نکته قابل توجه این است تنش تسلیم که بیانگر مقدار تنشی است که باعث ایجاد تغییر فرم پلاستیک محسوس در نمونه مورد آزمون میشود و این مقدار نمیتواند منفی باشد. به عبارتی تنش تسلیم منفی از لحاظ فیزیکی معنیدار نمیباشد. از این رو با توجه به اینکه مقادیر ضریب همبستگی برازش دادهها توسط مدل استوالد بالاتر 92/0 است این مدل به عنوان مدلی مناسب برای پیش بینی مقدار تنش در سرعتهای برش مختلف میتواند بکار گرفته شود.
بررسی نمودارهای تنش برشی– سرعت برش بطور کلی نشان داد که با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده و کاهش درصد روغن در نمونههای خمیر کالباس مورد آزمون تنش برشی در سرعت برش ثابت افزایش یافته است، این روند نیز نشان دهنده افزایش قدرت پیوندهای بین مولکولی در ساختار خمیر کالباس با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده است. برازش داده های نمودارهای تنش برشی– سرعت برش توسط مدل توان یا استوالد نشان داد که این مدل به خوبی می تواند رفتار تنش برشی بر حسب سرعت برش را پیش بینی نماید.
جدول 3. پارامترهای مدل هرشل بالکی و مدل استوالد بر اساس برازش داده ها
تیمار |
| . | k | RMSE20 | R2 | |
شاهد | هرشل بالکی | 7/518- | 1715/0 | 1/831 | 4/116 | 9756/0 |
استوالد | --- | 2758/0 | 1/345 | 8/170 | 9452/0 | |
تیمار1 | هرشل بالکی | 704- | 1483/0 | 1063 | 145 | 9655/0 |
استوالد | --- | 263/0 | 4/389 | 3/206 | 9271/0 | |
تیمار2 | هرشل بالکی | 9/609- | 164/0 | 9/945 | 8/136 | 9711/0 |
استوالد | --- | 2721/0 | 1/380 | 6/196 | 9377/0 | |
تیمار3 | هرشل بالکی | 4/629- | 1594/0 | 9/974 | 9/133 | 9712/0 |
استوالد | --- | 2689/0 | 7/380 | 9/193 | 937/0 | |
تیمار4 | هرشل بالکی | 6/695- | 1526/0 | 1064 | 9/143 | 9685/0 |
استوالد | --- | 2651/0 | 3/400 | 3/207 | 9318/0 | |
تیمار5 | هرشل بالکی | 8/619- | 165/0 | 2/973 | 7/140 | 9711/0 |
استوالد | --- | 2726/0 | 3/389 | 4/201 | 9381/0 |