مالتو دکسترین و خواص کاربردی در محصولات آردی

مالتودکسترین، پلیمری از ساکاریدهای فاقد طعم شیرین است که اکی والان دکستروز آن کمتر از 20 و شامل مخلوطی از ترکیبات با وزن مولکولی مختلف است. برای تولید مالتودکسترین از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود؛ در یکی از این روش‌ها، نشاسته را در معرض هیدروکلریک اسید قرار می‌دهند. روش دیگر روش آنزیمی است. امروزه برای تداوم فرآیند هیدرولیز از ترکیب مداوم اسید و آنزیم استفاده می‌کنند. از جمله خواص مالتودکسترین افزایش حجم، ایجاد بافت و بدنه است.

مالتو دکسترین جایگزین چربی بر پایه کربوهیدرات و فاقد طعم شیرین است. محلول مالتودکسترین بی‌رنگ بوده و با ایجاد شبکه ژلی قادر است تا احساس دهانی شبیه چربی اما با 50 درصد انرژی کمتر تولید نماید(چراناکیس ، 1998 ؛ سیبل و دیگران، 1996). استفاده از این ماده مزیت‌هایی دارد که از این قبیل می‌توان به هزینه اندک، بو و مزه خنثی، ویسکوزیته ناچیز در غلظت‌های زیاد مواد جامد و مقاومت بالا به اکسیداسیون اشاره کرد. بزرگ‌ترین مشکل در استفاده از این ترکیب به عنوان پوشش مربوط به ظرفیت ناچیز امولسیون‌کنندگی آن است (یای و دیگران، 2008). بنابراین، ترجیحا با دیگر پلیمرهای زیستی فعال همچون نشاسته اصلاح شده و پروتئین‌ها به منظور بهبود راندمان ریزپوشانی ترکیب شود (بول و دیگران، 2010؛ سینگ  و دیگران،‌ 2007؛ کندی و دیگران،‌1995). به طور معمول، مالتودکسترین (MD)، محصول نشاسته هیدرولیز شده با معادل دکستروز (DE) 2-36.5، پتانسیل بهبود کیفیت پخت را دارد (بیزا  و دیگران،‌ 2020). مالتودکسترین و صمغ عربی به دلیل خواص ممانعت‌کننده عالی، حلالیت در آب بالا و طعم، بو و رنگ خنثی از رایج‌ترین مواد برای کپسوله‌کردن هستند. مالتودکسترین‌ها محصولات هیدرولیز نشاسته جزئی با مقادیر معادل دکستروز زیر 20 هستند. توانایی آنها در کاهش رطوبت سنجی و چسبندگی پودرهای خشک آنها را به گزینه‌ای عالی برای کپسوله کردن آب میوه‌هایی تبدیل می‌کند که به دلیل داشتن قند و اسید آلی بالا هنگام خشک شدن تمایل به چسبندگی دارند (اشتورم و دیگران، 2019؛ زینگ و دیگران،‌2018).

مالتودکسترین‌ به علت توانایی تشکیل شبکه و کارایی ریزپوشانی بالا، پایین ‌بودن گرانروی محلول حتی در غلظت‌های بالا، در دسترس بودن در وزن‌های مولکولی مختلف و پایین بودن قیمت، دیواره مناسبی هستند و در ریزپوشانی به طور گسترده به کار می‌روند (آپین تاناپونگ  ‌و دیگران ،‌2003). مالتودکسترین‌ها با طعم ملایم و قیمت مناسب این الزامات را برآورده می‌کنند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند (زو  و دیگران 2022). محققان نشان دادند ریزپوشانی رنگدانه‌ها و پپیگما‌ن‌ها با استفاده از مواد دیواره مختلف موجب افزایش پایداری آن‌ها می‌شود. برای مثال زمان نگهداری بیکسین با ریزپوشانی آن با صمغ عربی و مالتودکسترین تا ده برابر افزایش یافت (4). مالتودکسترین با حلالیت بالا، ویسکوزیته پایین، قیمت کم، طعم و آرمای خنثی، ماده دیواره مناسب برای حفاظت از ترکیبات حساس به اکسیداسیون، از طریق تسهیل فرآیند خشک کردن پاششی، بیشترین کاربرد را در میان سایر حامل‌ها دارد( گولا  و دیگران، 2012؛ بوترل  و دیگران 2014). توانایی مالتودکسترین‌ها در مهار تشکیل کریستال‌های یخ در دماهای پایین، جلوگیری از کریستال شدن قند و افزایش ویسکوزیته و چگالی مایعات مورد توجه است. علاوه بر این، مالتودکسترین به محصولات خواص حسی مورد نظر را می‌دهد، به‌ویژه جایگزینی چربی و بایندرها با خواص پری بیوتیک (مارکوس  و دیگران، ‌2019). از کاربردهای مالتودکسترین برای خشک کردن پاششی آبمیوه و کنستانتره‌ها می توان به عصاره گوشت میوه کاکتوس (DE=20) (‌ مبهمر  و دیگران،‌ 2006) ، پودر سس سویا (DE=20) ( وانگ ، ‌2015) ، عصاره مالت (DE=20)  (ابروی  و دیگران، 2015)، آب هندوانه(جانیسزوسکا ، 2014) ، آب چغندر قند (DE=20)  (شریستا  و دیگران،‌ 2007)، اشاره کرد.آن‌ها پلیمری [C6H10O5)n H2O] از ساکاریدهای فاقد طعم شیرین بوده که اکی والان دکستروز آن کمتر از 20 و شامل مخلوطی از ترکیبات با وزن مولکولی بین پلی ساکاریدها و الیکوساکاریدهاست که به صورت پوردهای سفید رنگ یا شربت‌های غلیظ در دسترس است ( چراناکیس ،‌1998؛ ازبک  و دیگران، 2001). مالتودكسترين محصـول هيـدروليز اسـيدي يـا آنزيمـي نشاسته است كـه از اليگومرهـا يـا پليمرهـاي D -گلـوكز بـا پيوندهاي (4،1(α تشكيل شده و معمـولاً معـادل دكسـتروز ).(DE)كمتر از 20 دارد (کارنیرو  و دیگران،‌ 2013

ویژگی‌های  فیزیکی و شیمیایی مالتودکسترین

الف. مالتودکسترین‌ ممکن است به صورت ‍پودر آبگیر یا دان دان یا محلول آبی شفاف تا کدر تهیه و عرضه شود.

ب. اغلب به صورت پودر و گرانول به رنگ سفید یا مخلوط غلیظ شده است.

پ. مالتودکسترین باید بو و مزه ویژه خود را داشته باشد و عاری از هرگونه بوی خارجی بوده و مزه شیرین نداشته باشد.

ت. مالتودکسترین(پودر؛ گرانول) باید به راحتی در آب حل یا پراکنده شود (احمدی و همکاران؛۱۳۹۶).

تأثير مالتودكسترين به عنوان جانشين چربي برروي شيريني‌هاي سنتي عربي

معمول، برازق و قوريبه محصولات بيكري پرچـرب و شـيريني هسـتند كـه معمولاً در خاورميانـه مصـرف مـي‌شـوند Obeidat  .و همكاران در سال 2018 در پژوهشي تأثيرات جـايگزيني چربـي بـا مالتودكسترين را در سطوح مختلف  روي خصوصـيات كيفـي و شيميايي اين شيريني‌ها بررسي كردند. بيشترين ميـزان چربـي قابـل جايگزيني در معمول، برازق و قوريبه بـه ترتيـب ۲۰،۳۰،۴۰درصد بـود. چربـي و انـرژي بـه طـور قابـل تـوجهي بـا افـزايش سـطح مالتودكسترين در اين محصولات كاهش يافت. رضايت كلي، طعـم، رنگ و نرمي اين شيريني‌ها در نسبت‌هـاي جـايگزيني 10-20 درصد در مقايسه با نمونه شاهد به طور قابل توجه تحت تـأثير قـرار نگرفـت. درصدهاي بالاتر جايگزيني، براي مثال 30 تا 40 درصد، كاهش قابل توجهي برروي پذيرش حسي اين سه محصول داشت (لاکشمیناریان^[1]، 2006).

تأثير جايگزيني چربي با مالتودكسترين دركيك

تأثير جايگزيني چربي بـا مالتودكسـترين در ويسـكوزيته خميـر كيك و كيفيت كيك‌هاي نهايي توسط Lakshminarayan  و همكاران در ســال 2006 مطالعــه شــد. وقتــي چربــي بــه طــور كامــل بــا مالتودكسترين جايگزين شد، ويسكوزيته خمير به طـور قابـل توجـه كاهش يافت و كيك‌هاي تهيه شده با آن، حجم كـم و بافـت سـفتي داشتند. به نسـبت بـا تغييـر ميـزان مالتودكسـترين در فرمولاسـيون،  ويسكوزيته خمير افزايش يافته و كيك‌هاي بهتري بدست آمد (سودها^[2]، 2007).

بيسكويت نرم كم كالري با مالتودكسترين

در توليد بيسكويت نرم كم كالري Sudha و همكاران در سال ۲۰۰۷ ميزان چربي در فرمولاسيون بيسكويت را از 20 درصد (نمونه شاهد) به 10 ،8 و 6 درصـد كـاهش دادنـد. تغييـرات خصوصـيات رئولوژي خمير بيسكويت با كاهش ميزان چربي مورد مطالعـه قـرار گرفت. با كاهش سطح چربي، سختي خمير افزايش پيدا كرد و زمان تورم خمير بيسكوييت از 43 ثانيه (20 %) تا 167 ثانيه (6 %) افـزايش يافت. آناليز بافت افزايش سـختي بافـت از 78/۲۰ N بـه 08/ ۴۴ N را نشان داد. جايگزيني چربـي بـا مقـدار برابـر مالتودكسـترين و پلـي دكستروز ثبات و سختي خمير را به مقدار زياد كـاهش داد. كـاهش ميزان چربي تأثير منفي برروي بافت چربي داشـت ولـي جـايگزيني چربي با مالتودكسترين سبب بهبود بافت بيسـكويت بـه طـور قابـل  توجهی شد (دسائی^[3]، 2004).

تأثير مالتودكسترين برروي رئولوژي، بافت و رطوبت كيك برنج

تأثير مالتودكسترين برروي رئولوژي، بافت و رطوبت كيك برنج در سه غلظت متفاوت در مدت هفت روز توسـط Das و همكـاران در سال 2017 مطالعه شد. به ميزان 5/0 ،1 و 2 درصد وزني از وزن كل نمونه كيك برنج، مالتودكسترين به فرمول اضافه شد. نتايج نشان داد كه حجم كيك برنج به طور غيرمستقيم با درصـد مالتودكسـترين در كيك متناسب است. بررسي شاخص‌هاي رئولـوژي نشـان داد كـه هرچه مقدار مالتودكسترين افزايش يابد، سختي كيك بيشتر مي‌شـود. مالتودكسترين تأثير خـوبي بـرروي بهبـود بافـت و همچنـين رنـگ  نسبت به نمونه شاهد در طول زمان 7 روز نگهداري داشت(سرین^[4]، 2017)

توليد كيك با مالتودكسترين به عنوان جايگزين چربي

SERIN و همكاران در سال 201۷ تأثير استفاده از مالتودكسـترين با نسبت‌هاي 20 ،30 و 40 درصد در فرمولاسيون كيـك بـه عنـوان جايگزين چربي را مورد مطالعه قرار دادند. نتايج آنها نشان داد كـه جهــت رســيدن بــه بهتــرين نتيجــه و حصــول خــواص حســي (Organoleptic) بهينه در كيك، مالتودكسترين تا بيشـينه 30 درصـد 10 قابل استفاده است (ژانگ^[5]، 2016)

کاربرد های غذایی

مالتودکسترین توانایی تشکیل ژل و نگهداری آب را دارد. بنابراین در صنعت به عنوان بهبوددهنده بافت با تشکیل ژل، نگهدارنده آب و جایگزین چربی به کار می رود. از جمله ویژگی‌های کاربردی مهم در سیستم‌های غذایی شامل افزایش حجم، ایجاد بافت و بدنه، تشکیل فیلم، اتصال به اجزای ایجاد کننده طعم و چربی، محافظت در برابر اکسیژن، براق کنندگی سطحی، کمک به پخش شوندگی و انحلال پذیری، کنترل انجماد و ممانعت از کریستالیزاسیون و ایجاد ویژگی‌های گسترش‌پذیری در محصول است(کروناکیس، 1998)

مالتودکسترین در مقایسه با هیدروکلوئیدهای خوراکی مهم دیگر ارزان‌تر است و حالت محلول آن طعم ملایم و احساس دهانی لطیف دارد. به رغم نقش چند کاربردی‌اش، معمولا” افزودن نشاسته‌ی هیدرولیز شده برای تأمین بافت مناسب، کیفیت قابل لمس و جلب رضایت مصرف‌کننده کافی نیست و باید کربوهیدرات‌های دیگر و پروتئین‌ها نیز اضافه شوند.

برخی از انواع کاربردهای مالتودکسترین در پرکردن و پوشش‌ها، فرآورده‌های لبنی (شامل دسرهای منجمد)، گوشتی، نانوایی( شیرینی، اسنک و کیک)، قنادی، میکرواینکپسوله کردن رنگ و طعم و … است. مالتودکسترین به عنوان پوشش‌دهنده در روغن‌های سالاد کم‌کالری قابلیت جایگزینی با بخشی از روغن را دارد. در پوشش‌های قابل برداشت با قاشق و قابل ریزش، مالتودکسترین با صمغ‌های طبیعی و سنتزی مثل زانتان و صمغ‌های با پایه ی سلولزی ترکیب شده است.

مالتودکسترین می‌تواند به صورت خشک شده به ترکیبات مایعی که در تولید خمیر وجود دارند، اضافه شود. مالتودکسترین به‌راحتی با روغن‌ها و چربی‌های طبیعی مخلوط می‌شود و امولسیون‌های پایدار در شرایط یخچالی ایجاد می‌کند. در این خصوص مالتودکسترین با DE کمتر مناسب‌تر است. در دسرهای منجمد مالتودکسترین ترکیب‌شده با صمغ‌های سلولزی از تشکیل کریستال‌های بزرگ طی انجماد جلوگیری می‌کند و کریستالیزاسیون را کنترل و نقطه‌ی ذوب را کم می کند.

مالتودکسترین می تواند مانعی مفید برای کاهش واکنش میلارد باشد و در میکرو اینکپسوله کردن اجزای غذا مانند چربی‌ها، روغن‌ها، ویتامین‌ها، مواد معدنی و ترکیبات رنگی استفاده شود.این کاربرد مالتودکسترین به دلیل ویژگی جذب آب و تشکیل ژل است. مواد میکرواینکپسوله شده (هسته) به وسیله یک فیلم تشکیل شده از مواد پوشش‌دهنده (wall) پوشش داده شده اند، که از هسته محافظت می کنند و محتویات خود را تحت شرایط مطلوب رها می‌کنند (گنجعلی، 1392).

میکروانکپسولاسیون تکنولوژي است که در آن ذرات ريز و قطرات به وسیله موادي مختلف پوشانده می شوند تا بتوان خصوصیات مفیدي از آن به دست آورد و در آن ترکیبات هدف، توسط ترکیبات ديواره پوشش داده می‌شود تا ذرات میکروکپسول به وجود آيد. ترکیبات مورد استفاده در ريزپوشانی در محدوده‌اي از پلیمرهاي طبیعی يا سنتزي قرار دارند. ترکیب پوشش عامل تعیین کننده‌ای از خواص کپسول تولیدشده است. مواد پوششی می‌بايست طوري انتخاب شوند که يک امولسیون يا محلول پراکنده مناسبی را با مواد فعال تولید کنند و طی فرآيند يا نگهداري نبايد با مواد فعال واکنش دهند يا تجزيه شوند.

علاوه بر آن، می‌بايست با خصوصیات حلالیت پذيري کپسول و نیز با خواص رهايش مواد فعال مطابقت داشته باشند. کربوهیدرات‌ها نظیر نشاسته، مالتودکسترين و … به دلیل دارا بودن خصوصیات فیزيکوشیمیايی مطلوبی چون حلالیت و ذوب شدن، اندازه‌هاي مختلف و قیمت کم، بهترين انتخاب برای کاربردهاي ريزپوشانی هستند.

در صورتی که مالتودکسترین با روغن‌ها مخلوط شود، به دلیل ویسکوزیته  پایینی که محلول آن دارد، امولسیون‌سازی روغن را مانند سایر مواد افزایش نمی‌دهد. مولکول‌های با DE بالا از روغن در برابر اکسیداسیون محافظت می‌کنند. این گونه حدس زده می‌شود که کپسول تشکیل شده از ترکیب مالتودکسترین، لستین زرده تخم مرغ، ژلاتین و کازئینات، اپتیمم محافظت را در برابر اکسیداسیون نشان می دهد.اثر مالتودکسترین در حفاظت طعم در مقابل اکسیداسیون بسیار مهم است.

مالتودکسترین به تنهایی در نگهداری ترکیبات فرار در خلال اسپری درایر به دلیل قابلیت تشکیل فیلم ضعیف و برخی ویژگی‌های آن مانند کدورت و آبگریزی نتیجه خوبی نخواهد داشت. در واقع نگهداری اجزای فرار با افزایش اندیس DE کاهش می یابد. برخی تحقیقات نشان داده‌اند نمونه‌های با اندیس DE بین 20 – 10 می‌توانند به عنوان یک پوشش با ویژگی‌های مطلوب برای اینکپسوله کردن طعم ها مورد استفاده قرار بگیرند. ترکیب‌شدن پروتئین‌های آب پنیر با مالتودکسترین با اندیس DE بالا (15 – 5) در سیستم پوششی برای اینکپسوله کردن ترکیبات فرار مؤثر است. برخی پوشش‌ها حفاظت و نگهداری ترکیبات فرار را تا حد زیادی تأمین می‌کنند و میزان هسته قابل استخراج محلول را تعیین می‌کنند. این میزان با افزایش اندیس DE کربوهیدرات کاهش می‌یابد (۴۳).

جدول 1- میزان مصرف در موارد مختلف

ویژگی‌های تغذیه‌ای و توکسیکولوژی

مالتودکسترین با DE پایین، بسیار قابل هضم بوده و کیفیت محصول را افزیش می‌دهد. البته در تمام کربوهیدرات‌های قابل هضم ژل آماده شده از یک بخش مالتودکسترین و سه بخش آب تشکیل شده که فقط یک کیلو کالری بوده و 9/1 کالری روغن و چربی دارد . اگر چه مالتودکسترین از نشاسته خرد شده به مقدار کمی به دست می‌آید و قدمت زیادی دارد، ولی چندان در مورد ویژگی‌های توکسیکولوژیک آن به شکل ویژه بحث نشده است (داس^[6] و دیگران، 2017)

سخن آخر

تکنولوژی تولید مالتودکسترین به طور قابل ملاحظه‌ای در حال انجام است. تعداد زیادی از مالتودکسترین‌های مختلف در حال حاضر در دسترس هستند که به عنوان افزودنی در صنعت غذا استفاده می‌شوند. مطالعه درباره نشاسته پیش‌زمینه‌ی لازم را برای درک بهتری از ویژگی‌های مالتودکسترین فراهم می‌کند. در حالی که ویژگی‌ها و کاربردهای آن بسیار مفید است. تفاوت بین انواع نشاسته بر ویژگی‌های عملکردی، ساختاری و فرآیندی مالتودکسترین تأثیرگذار است. انتخاب و گروه‌بندی دقیق مواد اولیه بر پایه‌ی نشاسته می تواند کاربردهای خاص آن را بهبود بخشد. دستیابی به تولید اقتصادی مالتودکسترین  به‌سرعت در حال انجام است و مطالعات کاربردی زیادی در این زمینه قابل انجام است.