سینتیک هیدرولیز باند استری LACTEM در طول ذخیره سازی طولانی مدت

استرهای اسید لاکتیک مونو- و دی گلیسریدها (LACTEM) به طور گسترده در صنعت پخت برای بهبود هوادهی خمیر کیک و نرمی خرده نان به دلیل تمایل -کریستالی و فعالیت سطحی عالی آنها استفاده می شود. با این حال، پیوندهای استری لاکتیک در مولکول‌های LACTEM به تدریج در طی ذخیره‌سازی طولانی مدت هیدرولیز می‌شوند و باعث کاهش غیرقابل برگشت ظرفیت امولسیون کنندگی آنها می‌شود. این مقاله به طور سیستماتیک سینتیک هیدرولیز باند استری LACTEM را تحت شرایط مختلف ذخیره سازی بررسی می کند، اثرات هیدرولیز را بر روی شکست امولسیون سازی دیررس در محصولات پخته شده تجزیه و تحلیل می کند، و یک استراتژی جبران GMS را به عنوان هسته یک رویکرد ترکیبی پیشنهاد می کند، که مبنای نظری را برای طراحی فرمولاسیون اولیه{7}محصولات طولانی{6} ارائه می کند.

بسیاری از محصولات پخته شده کیفیت عالی را در زمان تولید از خود نشان می دهند، اما سفت شدن خرده نان، بافت درشت، و تردی بیش از حد در مدت زمان ماندگاری اواسط-تا-دیگر ایجاد می کنند که نمی توان آن را به طور کامل با پسرفت نشاسته توضیح داد. فرمولاتورها اغلب این را به پیری نشاسته یا از دست دادن رطوبت نسبت می دهند، اما یک عامل نادیده گرفته شده این استخود امولسیفایر در طول ذخیره سازی فعالیت خود را از دست می دهد.

LACTEM نماینده معمولی این پدیده است. ساختار مولکولی آن از یک ستون فقرات گلیسرول، یک زنجیره اسید چرب و یک گروه اسید لاکتیک تشکیل شده است.پیوند استر لاکتیکاین پیوند شیمیایی است که گروه اسید لاکتیک را به ستون فقرات گلیسرول متصل می کند. این پیوند استری از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است و در طول ذخیره سازی به آرامی هیدرولیز می شود و اسید لاکتیک آزاد و مونو{1}}دی گلیسیرید آزاد می کند. عواقب آن عبارتند از:

• ساختار مولکولی LACTEM از بین می رود و فعالیت سطحی متمایز خود را از دست می دهد.
• اسید لاکتیک آزاد تولید شده توسط هیدرولیز در خرده نان انباشته می شود و به طور بالقوه باعث ایجاد نت ترش می شود.
• مونو-دی‌گلیسریدهای باقی‌مانده پس از هیدرولیز هنوز دارای عملکرد امولسیون‌کننده هستند، اما تمایل کریستالی - آنها به مراتب کمتر از LACTEM دست نخورده است.

بنابراین،عملکرد امولسیون کننده LACTEM دارای "عمر ماندگاری" است.توسط نرخ هیدرولیز پیوند استری تعیین می شود.

1. ماهیت واکنش هیدرولیز

هیدرولیز پیوند استر لاکتیک LACTEM یک واکنش جایگزینی هسته دوست است. مولکول‌های آب در شرایط اسیدی یا قلیایی به کربن کربونیل پیوند استری حمله می‌کنند و باعث شکسته شدن پیوند و تولید اسید لاکتیک و گلیسرید می‌شوند.

سرعت واکنش توسط عوامل زیر کنترل می شود:

• فعالیت آب: آب یک واکنش دهنده است. فعالیت بیشتر آب، هیدرولیز را تسریع می کند.
• دما: سرعت هیدرولیز به ازای هر 10 درجه افزایش تقریباً دو تا سه برابر می شود.
• pH: هر دو محیط اسیدی و قلیایی هیدرولیز را تسریع می کنند. pH خنثی کندترین سرعت را به همراه دارد.
• زمان ذخیره سازی: درجه هیدرولیز به مرور زمان جمع می شود و برگشت ناپذیر است.

2. نرخ هیدرولیز تحت شرایط مختلف ذخیره سازی

تحت pH خنثی (تقریباً 6.5-7.0)، هیدرولیز پیوند استری LACTEM از سینتیک‌های شبه-- مرتبه اول پیروی می‌کند. موارد زیر در شرایط مختلف نیمه عمر تخمین زده می شوند:

کلید یابی: در شرایط مرطوب محیطی (مانند خرده نان، فعالیت آب تقریباً 0.85{1}}0.90)، نیمه عمر LACTEM ممکن است به کوتاهی باشد.2-3 ماه. این بدان معنی است که برای یک محصول نان با ماندگاری 6 ماهه، LACTEM ممکن است بیشتر فعالیت امولسیون کنندگی خود را در نیمه دوم عمر مفید از دست داده باشد.

3. جدول زمانی اثرات هیدرولیز بر کیفیت محصول پخته شده

1. چرا GMS را به عنوان جزء جبرانی انتخاب کنید؟

GMS و LACTEM هر دو به خانواده امولسیفایرهای گلیسرید تعلق دارند، اما ساختار مولکولی GMS فقط حاوی پیوندهای استری لاکتیکی نیست{0}}پیوندهای استری گلیسرول. پیوندهای استر گلیسرول از نظر شیمیایی بسیار پایدارتر از پیوندهای استر لاکتیک هستند و فقط با سرعت هیدرولیز1/5 تا 1/10LACTEM تحت شرایط نگهداری یکسان.

این بدان معنی است که از آنجایی که LACTEM به تدریج در طول ذخیره سازی از بین می رود، GMS فعالیت امولسیون کنندگی خود را حفظ می کند و به انجام کمپلکس نشاسته و عملکردهای ضد بیاتی در اواسط{-تا-دوره ماندگاری ادامه می دهد.

2. مکمل عملکردی GMS و LACTEM

منطق مکملLACTEM "شارژ اولیه" را کنترل می کند (با ارائه هوادهی اولیه و خاصیت ارتجاعی پخت)، در حالی که GMS "دفاع دیرهنگام" را کنترل می کند (ادامه بازدارندگی نشاسته پس از شکست LACTEM).

3. نسبت های ترکیبی توصیه شده

بر اساس زمان ماندگاری و شرایط نگهداری، نسبت‌های مخلوط زیر توصیه می‌شود (بر اساس افزودن کل امولسیفایر 0.4 تا 0.6 درصد وزن آرد):

4. ملاحظات هماهنگی فرآیند

• کنترل فعالیت آب: نگه داشتن فعالیت آب محصول زیر 0.85 به طور قابل توجهی نیمه عمر LACTEM را افزایش می دهد. با این حال، فعالیت بیش از حد کم آب بر احساس دهان تأثیر می گذارد.
• تنظیم pH: کنترل pH خمیر یا خمیر بین 6.5-7.0 از شرایط اسیدی یا قلیایی که هیدرولیز باند استری را تسریع می کنند جلوگیری می کند.
• مانع بسته بندی: استفاده از مواد بسته بندی با مانع بالا، مهاجرت و جذب رطوبت در طول ذخیره سازی را کاهش می دهد.
• GMS -حفاظت کریستالی: GMS همچنین در طول ذخیره سازی تحت → انتقال کریستالی قرار می گیرد که می تواند با ترکیب ردیابی با PGMS تثبیت شود.

در یک سیستم نان تست نرم (امولسیفایر کل 0.5٪، فعالیت آب 0.88، ذخیره سازی در محیط)، تغییرات سختی خرده نان در طول عمر مفید 6 ماهه در سه فرمول مقایسه شد:

داده ها این را نشان می دهدفرمول مخلوط شده افزایش سختی قابل توجهی کمتری را در 6 ماه نسبت به هر یک از امولسیفایرها به تنهایی نشان می دهد. LACTEM به تنهایی شتاب شدیدی را در مراحل سخت شدن دیررس نشان می‌دهد و این فرضیه را تایید می‌کند که هیدرولیز پیوند استری منجر به شکست امولسیون‌سازی می‌شود. GMS به تنهایی در ابتدا کمی ضعیف تر است اما در دوره بعدی پایدارتر است. فرمول ترکیبی هوادهی اولیه را با ظرفیت ضد بیاتی-مرحله پایانی- متعادل می کند.

هیدرولیز باند استری LACTEM یک مکانیسم-مدت نادیده گرفته شده برای کاهش کیفیت در محصولات پخته شده است. وجودش به این معناستمقدار امولسیفایر اضافه شده با "مقدار موثر" امولسیفایر برابر نیست. برای محصولات-با ماندگاری طولانی{2}}، فرمول‌سازها باید از "تفکر فرمول‌بندی استاتیک" به "تفکر ذخیره‌سازی پویا" تغییر کنند و تکامل شیمیایی امولسیفایرها در طول عمر مفید را در نظر بگیرند.

GMS، به عنوان جزء جبرانی LACTEM، ارزش اصلی خود را نه از "بهتر" بودن، بلکه از "بادوام تر" بودن به دست می آورد. از طریق طراحی نسبت ترکیب منطقی، GMS می‌تواند به آرامی عملکردهای ضد بیات شدن را برعهده بگیرد، زیرا LACTEM به تدریج از کار می‌افتد و میزان کاهش کیفیت در طول عمر مفید را به حداقل می‌رساند. برای شرکت‌های نانوایی که عمر مفید و کیفیت بالا را دنبال می‌کنند، درک و بکارگیری این استراتژی جبران‌سازی منبع قابل توجهی برای رقابت محصول است.