Zakwaszone napoje mleczne cieszą się w ostatnich latach coraz większą popularnością ze względu na swoje właściwości zdrowotne i niepowtarzalny smak. Jednakże stabilizacja tych napojów może być trudna, ponieważ kwas w mleku może powodować denaturację białek i tworzenie agregatów, co prowadzi do sedymentacji i separacji. Jedną ze skutecznych metod stabilizacji zakwaszanych napojów mlecznych jest zastosowanie karboksymetylocelulozy (CMC), rozpuszczalnego w wodzie polimeru, który może wchodzić w interakcję z białkami i innymi składnikami, tworząc stabilne zawiesiny. W artykule omówimy mechanizm działania stabilizacji zakwaszanych napojów mlecznych za pomocą CMC.

Struktura i właściwości CMC

CMC jest pochodną celulozy, naturalnego polimeru występującego w ścianach komórkowych roślin. Otrzymuje się go poprzez chemiczną modyfikację celulozy grupami karboksymetylowymi, które poprawiają jej rozpuszczalność w wodzie i inne właściwości. CMC jest silnie rozgałęzionym polimerem o długim liniowym łańcuchu głównym i wielu łańcuchach bocznych grup karboksymetylowych. Stopień podstawienia (DS) CMC odnosi się do liczby grup karboksymetylowych w jednostce celulozy i określa stopień rozpuszczalności i lepkości CMC.

Mechanizm działania CMC w stabilizujących zakwaszonych napojach mlecznych

Dodatek CMC do zakwaszanych napojów mlecznych może poprawić ich stabilność poprzez kilka mechanizmów:

1. Odpychanie elektrostatyczne: Grupy karboksymetylowe w CMC są naładowane ujemnie i mogą oddziaływać z dodatnio naładowanymi białkami i innymi składnikami mleka, tworząc siłę odpychającą, która zapobiega agregacji i osadzaniu się białek. To odpychanie elektrostatyczne stabilizuje zawiesinę i zapobiega sedymentacji.
2. Interakcje hydrofilowe: Hydrofilowy charakter CMC pozwala na interakcję z cząsteczkami wody i innymi hydrofilowymi składnikami mleka, tworząc warstwę ochronną wokół białek i zapobiegając ich wzajemnemu oddziaływaniu.
3. Zawada przestrzenna: rozgałęziona strukturaCMCmoże wytworzyć efekt przeszkody przestrzennej, zapobiegając bliskiemu kontaktowi białek i tworzeniu agregatów. Długie, elastyczne łańcuchy CMC mogą również owijać się wokół cząstek białka, tworząc barierę uniemożliwiającą im kontakt ze sobą.
4. Lepkość: Dodatek CMC do zakwaszonych napojów mlecznych może zwiększyć ich lepkość, co może zapobiec sedymentacji poprzez zmniejszenie prędkości osiadania cząstek. Zwiększona lepkość może również stworzyć bardziej stabilną zawiesinę poprzez wzmocnienie interakcji pomiędzy CMC i innymi składnikami mleka.

Czynniki wpływające na stabilizację zakwaszanych napojów mlecznych metodą CMC

Skuteczność CMC w stabilizowaniu zakwaszanych napojów mlecznych zależy od kilku czynników, m.in.:

1. pH: Na stabilność zakwaszonych napojów mlecznych duży wpływ ma pH. Przy niskich wartościach pH białka w mleku ulegają denaturacji i łatwiej tworzą agregaty, co utrudnia stabilizację. CMC może stabilizować zakwaszone napoje mleczne przy wartościach pH tak niskich jak 3,5, ale jego skuteczność spada przy niższych wartościach pH.
2. Stężenie CMC: Stężenie CMC w mleku wpływa na jego właściwości stabilizujące. Wyższe stężenia CMC mogą prowadzić do zwiększonej lepkości i lepszej stabilizacji, ale zbyt wysokie stężenia mogą powodować niepożądaną konsystencję i smak.
3. Stężenie białka: Stężenie i rodzaj białek w mleku może mieć wpływ na stabilność napoju. CMC jest najskuteczniejsza w stabilizowaniu napojów o niskim stężeniu białka, ale może również stabilizować napoje o wyższym stężeniu białka, jeśli cząsteczki białka są małe i równomiernie rozmieszczone.
4. Warunki przetwarzania: Warunki przetwarzania stosowane do produkcji zakwaszonego napoju mlecznego mogą mieć wpływ na jego stabilność. Wysokie siły ścinające i ciepło mogą powodować denaturację i agregację białek, prowadząc do niestabilności. Warunki przetwarzania należy optymalizować w celu zminimalizowania ilości białka.