نوشیدنی های شیر اسیدی به دلیل فواید سلامتی و طعم بی نظیرشان در سال های اخیر به طور فزاینده ای محبوب شده اند. با این حال، تثبیت این نوشیدنی ها می تواند چالش برانگیز باشد، زیرا اسید موجود در شیر می تواند باعث دناتوره شدن پروتئین ها و تشکیل دانه ها شود که منجر به رسوب و جدا شدن می شود. یکی از روش های موثر برای تثبیت نوشیدنی های شیر اسیدی شده از طریق استفاده از کربوکسی متیل سلولز (CMC)، یک پلیمر محلول در آب است که می تواند با پروتئین ها و سایر مواد برای تشکیل سوسپانسیون های پایدار تعامل کند. در این مقاله به مکانیسم عمل تثبیت نوشیدنی های شیر اسیدی شده توسط CMC می پردازیم.

ساختار و ویژگی های CMC

CMC مشتقی از سلولز است، یک پلیمر طبیعی که در دیواره سلولی گیاهان یافت می شود. این ماده با اصلاح شیمیایی سلولز با گروه های کربوکسی متیل ساخته می شود که حلالیت در آب و سایر خواص آن را بهبود می بخشد. CMC یک پلیمر بسیار شاخه‌دار با ستون فقرات زنجیره‌ای بلند و زنجیره‌های جانبی زیادی از گروه‌های کربوکسی متیل است. درجه جانشینی (DS) CMC به تعداد گروه های کربوکسی متیل در واحد سلولز اشاره دارد و میزان حلالیت و ویسکوزیته CMC را تعیین می کند.

مکانیسم عمل CMC در تثبیت نوشیدنی های شیر اسیدی

افزودن CMC به نوشیدنی های شیر اسیدی شده می تواند پایداری آنها را با مکانیسم های مختلفی بهبود بخشد:

1. دافعه الکترواستاتیک: گروه های کربوکسی متیل موجود در CMC دارای بار منفی هستند و می توانند با پروتئین های دارای بار مثبت و سایر مواد موجود در شیر تعامل داشته باشند و نیروی دافعه ای ایجاد کنند که از تجمع و ته نشین شدن پروتئین ها جلوگیری می کند. این دافعه الکترواستاتیک باعث تثبیت سیستم تعلیق شده و از رسوب جلوگیری می کند.
2. فعل و انفعالات هیدروفیل: ماهیت آبدوست CMC به آن اجازه می دهد تا با مولکول های آب و سایر اجزای آب دوست موجود در شیر تعامل داشته باشد و یک لایه محافظ در اطراف پروتئین ها تشکیل دهد و از برهم کنش آنها با یکدیگر جلوگیری کند.
3. مانع استریک: ساختار منشعب ازCMCمی تواند یک اثر بازدارنده فضایی ایجاد کند و از تماس نزدیک پروتئین ها و تشکیل دانه ها جلوگیری کند. زنجیره های بلند و انعطاف پذیر CMC همچنین می توانند به دور ذرات پروتئین بپیچند و مانعی ایجاد کنند که از تماس آنها با یکدیگر جلوگیری می کند.
4. ویسکوزیته: افزودن CMC به نوشیدنی های شیر اسیدی شده می تواند ویسکوزیته آنها را افزایش دهد که می تواند با کاهش سرعت ته نشینی ذرات از رسوب جلوگیری کند. ویسکوزیته افزایش یافته همچنین می تواند با افزایش فعل و انفعالات بین CMC و سایر مواد موجود در شیر، تعلیق پایدارتری ایجاد کند.

عوامل موثر بر تثبیت نوشیدنی های شیر اسیدی شده توسط CMC

اثربخشی CMC در تثبیت نوشیدنی های شیر اسیدی شده به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

1. pH: پایداری نوشیدنی های شیر اسیدی شده به شدت تحت تأثیر pH است. در مقادیر pH پایین، پروتئین‌های موجود در شیر دناتوره می‌شوند و راحت‌تر دانه‌ها را تشکیل می‌دهند و تثبیت را چالش‌برانگیزتر می‌کنند. CMC می تواند نوشیدنی های شیر اسیدی شده را در مقادیر pH پایین 3.5 تثبیت کند، اما اثربخشی آن در مقادیر pH پایین کاهش می یابد.
2. غلظت CMC: غلظت CMC در شیر بر خاصیت تثبیت کنندگی آن تأثیر می گذارد. غلظت‌های بالاتر CMC می‌تواند منجر به افزایش ویسکوزیته و بهبود پایداری شود، اما غلظت‌های زیاد می‌تواند منجر به بافت و طعم نامطلوب شود.
3. غلظت پروتئین: غلظت و نوع پروتئین موجود در شیر می تواند بر پایداری نوشیدنی تأثیر بگذارد. CMC در تثبیت نوشیدنی‌هایی با غلظت پروتئین پایین بسیار مؤثر است، اما اگر ذرات پروتئین کوچک و به طور مساوی توزیع شوند، می‌تواند نوشیدنی‌هایی با غلظت پروتئین بالاتر را نیز تثبیت کند.
4. شرایط فرآوری: شرایط فرآوری مورد استفاده برای تولید نوشیدنی شیر اسیدی شده می تواند بر پایداری آن تأثیر بگذارد. نیروهای برشی بالا و گرما می تواند باعث دناتوره شدن و تجمع پروتئین شود و منجر به ناپایداری شود. شرایط پردازش باید برای به حداقل رساندن پروتئین بهینه شود.