Physical and chemical properties of whipped cream containing Liquorice powder

Document Type : Full Research Paper

Authors

• Zahra Hoseinpour
• Hojjat Karazhiyan

Department of Food Science and Technology, Torbat Heydarieh Branch, Islamic Azad University, Torbat Heydarieh, Iran.

https://doi.org/10.22067/ifstrj.v15i4.75272

Abstract

Introduction: Whipped cream is one of the cream products that is widely used in confectionary products and is bulked by whipping and incorporating air bubbles. Cream is converted to a foam system by aeration process. The continuous phase is liquid serum and the dispersed phase is air bubbles. Profit formation of a complex foam-emulsion structure of whipped cream to create a desirable texture is dependent on different factors such as whipping conditions, fat content, and presence of stabilizers. A whipped cream with appropriate quality should contain 30-40% milk fat, easily whippable, and produce good foam with high over run. It should also have a long shelf-life and maintain its stability during preservation. Liquorice is one of the oldest pharmaceutical plants, whose active ingredients are used in pharmacy, confectionary, and beverage industries. The most important active ingredient is glycyrrhizic acid which is 50 times sweeter than sucrose. Its root is also an overflowing source of saponin which has different physiochemical properties. Stable foam formation is a property of saponin index. Liquorice saponin can be used in industrial use especially in pharmaceutical, food, and cosmetics industries. The aim of current research is to evaluate physiochemical and rheological properties and textural attributes of whipped cream containing different levels of liquorice powder as an aerating and foaming agent.
 
Matrials and methods: Whipped cream was produced from cream with at least 70% fat content, low fat pasteurized milk with 1.5% fat content, milk protein concentrate with 70% protein content, vanilla, sucrose, and different levels of liquorice powder (2, 4, 6, and 8%). Whipping time, acidity, pH, over run, and syneresis of final products were evaluated. Rheological properties were studied at 40C and at shear rate 0-100 S-1. Textural attributes were evaluated using back extrusion with a cylindrical probe (38 mm diameter) and penetration rate 1 mm/s and penetration depth 30 mm.
 
Results and discussion: Whipping time increased with elevation of liquorice percentage in whipped cream formulation, which is due to presence of stabilizers which can both increase the viscosity of liquid phase and prevent foaming properties of milk proteins from protein-stabilizer interactions. The highest over run belonged to 4% treatment while the lowest magnitude was reported for 8% sample. Over run quantity is dependent on different factors such as mixture ingredients including fat content, solid materials, sweeteners, and presence of stabilizers. Due to presence of saponin in liquorice, it can be concluded that elevation of over run in samples containing liquorice up to 4% is probably because of foaming ability of saponins. From literature review, it has been reported that with the rise in gum concentration (gum in liquorice), over run decreases in the foam system. Generally, with further increase in viscosity of the liquid phase with the growth of gum concentration, air bubbles cannot be introduced to the system through aeration process. Hence, the descending trend in over run of samples containing 6 and 8% liquorice is probably due to higher viscosity of the whipped cream. Acidity content of samples also increased. Acidity increment in whipped cream samples with liquorice rise is probably due to the acidic nature of saponins in liquorice powder. PH was reduced significantly with an increase in liquorice amount in the formulation a growth in acidity. Saponins present in the extract can produce acidic properties to some extent. The highest extent of syneresis in different samples was reported for 6% while the lowest amount was for 2%. Syneresis in confectionary cream shows emulsion rupture and has a close relationship with product viscosity. So it can be expected that higher viscosity in whipped cream results in less syneresis in the final product. According to the results of the current research, syneresis value in 2% was lower compared to control sample, which is probably due to the increase in viscosity of the whipped cream. With elevation of liquorice, syneresis increased compared to the control sample. As indicated, liquorice root has gum and gums increase the viscosity of the final product, thereby reducing syneresis by absorbing water and incorporating it in the gelly network. Power law model was selected for predicting rheological properties of samples. The results suggested that flow index behavior was less than 1 in all samples indicating non-Newtonian, pesudoplastic behavior. Apparent viscosity versus shear rate showed shear thinning behavior, which indicated that the apparent viscosity diminished with increase in the shear rate. Gums have shear thinning behavior, so regarding the presence of gum in liquorice and augmented liquorice percentage, more deviation from Newtonian state was observed. Textural analysis indicated that hardness, adhesiveness, and adhesive force had an ascending trend with increase in liquorice percentage except for 4% sample. Totally, it can be concluded that a desirable product with higher over run and profit texture can be obtained using liquorice powder as a natural, native, local plant product in whipped cream formulation with pharmaceutical properties which can be potentially useful for the health of consumers.
 

Keywords

• Glycyrrhiza glabra
• Whipped cream
• overrun
• Textural attributes
• Viscosity

References

احمدی، م.ا.، رفتنی امیری، ز. و حسینی پرور، س.ه.، 1391، بررسی امکان کاربرد صمغ فارسی به‌عنوان پایدارکننده در بستنی، دومین سمینار ملی امنیت غذایی.

امیری جم، ز .، 1393، مدل سازی پایداری خامه قنادی حاوی صمغ گزانتان و کنسانتره پروتئین آب پنیر با استفاده از روش سطح پاسخ، پایان نامه دوره کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر قدس.

اردلان، ب.، پوراحمد، ر. و مهدوی عادلی، ح.ر.، 1395، اثر آنزیم ترانس گلوتامیناز و صمغ لوبیای لوکاست بر ویژگی های فیزیکی شیمیایی و حسی بستنی سنتی زعفرانی، نشریه پژوهش های صنایع غذایی، 27(1)، 26-13.

باطبی، ر.، نقی پور، م.، عندلیب، پ. و نصرا...پور، ب.، 1392، بهینه‌سازی دسر لبنی با استفاده از استویا و کربوکسی متیل‌سلولز، نشریه فرآوری و تولید مواد غذایی، 2، 64-57.

پورثانی، پ.، رضوی، س.م.ع. و مظاهری تهرانی، م.، 1395، تاثیر صمغ دانه بالنگو و کنسانتره پروتئین آب پنیر بر خصوصیات رئولوژیکی بستنی بدون چربی، اولین کنگره بین المللی و بیست و چهارمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، 6-1.

جاویدی، ف.، رضوی، س.م.ع. و مظاهری تهرانی، م.، 1393، بررسی کاربرد صمغ های دانه ریحان و گوار به‌عنوان جایگزین چربی در بستنی وانیلی، بیست و دومین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، 5-1.

جوینده، ح.، دانش، ع. و گودرزی، م.، 1395، تأثیر آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی بر ویژگی‌های فیزیکی، رئولوژیکی، بافتی و ارگانولپتیکی بستنی نیم چرب، نشریه پژوهش‌های علوم و صنایع غذایی ایران، 13(4)، 479-469.

شهیدی، ف.، خلیلیان، ص.، محبی، م.، خزایی، ا. و مقامی کیا، ح.، 1392، بررسی اثر نشاسته و گوار بر پارامترهای بافتی، رنگی و پذیرش پاستیل هویج، نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی، 4(2)، 28 -15.

صالحی، ف.، کاشانی‌نژاد، م. و علی پور، ن.، 1395، بررسى ویژگی‌هاى فیزیکوشیمیایى، حسى و بافتى کیک اسفنجى غنى شده با پودر سیب، فصلنامه فناوری‌های نوین غذایی، 11، 47-39.

صفری بیدختی، م.، 1393، بررسی تأثیر استفاده از عصاره هیدروکلوئیدی چوبک بر خصوصیات رئولوژیکی و بافتی ماست، پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی کشاورزی- علوم و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی -واحد سبزوار، سبزوار.

عزیزی، ش.، مرتضوی، س.ع.، شفافی زنوزیان، م. و هوشمند دلیر، م.ا.، 1393، بررسی تاثیر ایزوله پروتئین سویا (SPI)وصمغ ثعلب بر خواص فیزیکوشیمیایی و حسی خامه زده کم‌چرب، نشریه نوآوری در علوم و فنّاوری غذایی، 4، 18-9.

غلامحسین پور، ع. ا. و مظاهری تهرانی، م.، 1390، استفاده از کنسانتره پروتئینی شیر (85-MPC) در تولید خامه کم‌چرب و ارزیابی خواص فیزیکوشیمیایی و حسی آن، نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران، 7(2)، 178-172.

فرجی، ب.، امام جمعه، ز.، الهی، م.، محبی، م. و جودکی، ح.، 1393، بررسی تاثیر صمغ دانه قدومه شهری بر روی پایداری خامه قنادی. سومین همایش ملی علوم وصنایع غذایی، 9-1.

قدس روحانی، م.، 1385، اصول فراوری شیر و فراورده‌های شیری، نشرآموزش کشاورزی، صفحه 78.

قهرمانی، ن.، کاراژیان، ح. و شریفی، ا.، 1397، ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بافتی سس مایونز حاوی عصاره گیاه چوبک به‌عنوان جایگزین تخم‌مرغ، نشریه نوآوری در علوم و فناوری غذایی، 10، 126-117.

کاراژیان، ح.، حسینی بای، ا. و میرزائی، ح.، 1395، خصوصیات رئولوژیکی عصاره شیرین بیان، نشریه پژوهش‌های علوم و صنایع غذایی ایران، 12(1)، 200-193.

کاراژیان، ح. و کیهانی، و.، 1393، بررسی تأثیر عصاره چوبک به‌عنوان جایگزین سفیده تخم‌مرغ بر کیفیت کیک اسفنجی، نشریه پژوهش‌های علوم و صنایع غذایی ایران، 1، 76-63.

کاتوزیان، ا.، معتمد زادگان، ع. و دانشی، م.، 1393، تاثیر مالتودکسترین بر ویسکوزیته و رفتار جریانی خامه قنادی، همایش ملی علوم و فناوری‌های نوین در صنایع غذایی، 8-1.

کاتوزیان، ا.، معتمد زادگان، ع. و دانشی، م.، 1394، تاثیر افزودن سوکرالوز و مالتودکسترین بر خواص رئولوژیکی، فیزیکیوشیمیایی و حسی خامه قنادی، نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی، 8(1)، 40-23.

کیهانی، و.، مرتضوی، س.ع.، کریمی، م.، کاراژیان، ح. و شیخ الاسلامی، ز.، 1394، بررسی و مقایسه تاثیر عصاره چوبک (Acanthophyllum Glandulosum) و امولسیفایر منو و دی گلیسرید بر ویژگی های کیفی کیک روغنی، نشریه پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، 4(2)، 172-153.

گوهری اردبیلی، ا.، حبیبی نجفی، م.ب. و حداد خداپرست، م.ح.، 1384، بررسی تاثیر جایگزینی شکر با شیره خرما بر ویژگی‎های فیزیکی و حسی بستنی نرم، مجله پژوهش‌های علوم صنایع غذایی ایران، 10-1.

مقیمی پور، ا. و خلیلی، س.، 1386، استخراج ساپونین های تام ریشه شیرین بیان و مقایسه فعالیت کاهش دهنده کشش سطحی آن با ساپونین های کیلایا در حضور کلسترول، علوم داروئی، 55 -47.

موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.، 1385، شیر و فرآورده های آن – تعیین اسیدیته وpH - روش آزمون، استاندارد ملی ایران، شماره 2852، چاپ اول.

موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران.، 1389، خامه پاستوریزه و خامه فرادما(UHT)– ویژگی ها و روش های آزمون، استاندارد ملی ایران، شماره 191، تجدید نظر سوم.

مهدیان، ا.، کاراژیان، ر. و صبری، س.، 1392، بررسی اثر جایگزینی چربی شیر با اینولین و کنسانتره پروتئینی شیر بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی و حسی بستنی کم چرب، مجلّه نوآوری در علوم و فنّاوری غذایی، 4، 51-44.

نقی‌زاده رئیسی، ش.، شهیدی یاساقی، س. ا.، اسفندیاری، ز. و قربانی حسن سرایی، آ.، 1387، تأثیر پایدارکننده‌ها و مقدار چربی بر ویژگی‌های همزنی و فیزیکی خامه قنادی، مجله الکترونیک فرآوری و نگهداری موادغذایی، 1(1)، 85-73.

Akalin, A.S. & Erisir, D., 2008, Effects of inulin and oligofructose on the rheological characteristics and probiotic culture survival in low fat probiotic ice cream. Journal of Food Science, 73(4), 184-188.

Anderson, M. & Brooker, B.E., 1988, Dairy foams. P221-255, In E. Dickinson, and G. Stainsby (Eds.), Advances in food emulsions and foams. Elsevier Applied Science, London.

Akın, M.B., Akın, M.S. & Kırmac, Z., 2007, Effects of inulin and sugar levels on the viability of yogurt and probiotic bacteria and the physical and sensory characteristics in probiotic ice-cream. Food Chemistry, 104(1), 93-99.

Baran, A. & Fenercioglu, H., 1991, A research study on thedetermination of the properties and preservation of licorice extract. Gida, 16(6), 391-396.

BahramParvar, M., Razavi, S.M.A. & Khodaparast, M.H.H., 2010, Rheological characterization and sensory evaluation of a typical soft ice cream made with selected. Food Science and Technology International, 16(1), 79-88.

Bruhn, C.M. & Bruhn, J.C., 1988, Observations on the Whipping Characteristics of Cream. Journal of Dairy Science, 71(3), 857-862.

Camacho, M.M., Martinez-Navarrete, N. & Chiralt, A., 1998, Influence of locust bean gum/λ-carrageenan mixtures on whipping and mechanical properties and stability of dairy creams. Food Research International, 31(9), 653-658.

Clarke, C., 2012, The Science of Ice Cream. Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK.

Civille, G.V. & Szczesniak, A.S., 1973, Guidelines to training a texture profile panel. Journal of Texture Studies, 4(2), 204–223.

Dickinson, E. & Stainsby, G., 1987, Progress in the formulation of Food emulsions and foams. Food Technology, 41, 74-82.

Emadzadeh, B., Razavi, S.M.A. & Hashemi, M., 2011, Viscous Flow Behavior of Low-Calorie pistachio Butter: A Response Surface Methodology. International Journal of Nuts and Relate Sciences, 2(1), 37-47.

Emam-Djome, Z., Mousavi, M.E., Ghorbani, A.V. & Madadlou, A., 2008, Effect of whey protein concentrate addition on the physical properties of homogenized sweetened dairy creams. International Journal of Dairy Technology, 61(2), 183-191.

Glicksman, M., 1982, Food Hydrocolloids. Boca Raton, Florida, CRC Press Inc, pp, 68–75.

Hostettman, k. & Marston, A., 1996, Chemistry and pharmacology of natural products: Saponins. University press, UK, 7335.

Ibanoglu, E. & Ibanoglu, S., 2000, Foaming behaviour of liquorice (Glycyrrhiza glabra) extract. Food Chemistry, 70(3), 333-336.

Izidoro, D.R., Scheer, A.P., Sierakowski, M.-R. & Haminiuk, C.W.I., 2008, Influence of green banana pulp on the rheological behaviour and chemical characteristics of emulsions (mayonnaises). LWT Food Science and Technology, 41(6), 1018– 1028.

Javidi, F., Razavi, S.M., Behrouzian, F. & Alghooneh, A., 2016, The influence of basil seedgum, guar gum and their blend on the rheological, physical and sensory properties of low fat ice cream. Food Hydrocolloids, 52, 625–633.

Lim, S.Y., Swanson, B.G., Ross, C.F. & Clark, S., 2008, High Hydrostatic Pressure Modification of Whey Protein Concentrate for Improved Body and Texture of Low-fat Ice Cream. Journal of Dairy Science, 91(4), 1308-1316.

Milani, F.X., 1993, Modification and Pilot Production of Induced Complex Formation between Xanthan Gum and Whey Proteins at Reduced pH Value. Dissertation Abstracts International, Abst, 54 (7) 3414.

Morton, J.f., 1977, Major medicinal plants. Charles C. Thomas publishers. Spring field-Illinois, USA.

Mukhopadhyay, M. & Panja, p., 2008, A novel process for extraction of natural sweetener from licorice (Glycyrrhiza glabra) roots. Separation and Purification Technology, 63(3), 539-545.

Noda, M. & Shiinoki, Y., 1986, Microstructure and rheological behavior of whipping cream. Journal of Texture Studies, 17(2), 189-204.

Nguyen, V., Duong, C.T. & Vu, V., 2015, Effect of thermal treatment on physical properties and stability of whipping and whipped cream. Journal of Food Engineering, 163, 32–36.

Pak, T., 1995, Dairy processing handbook. Tetra pak processing systems, Lund, Sweden.

Prentice, J.H., 1992, Dairy rheology, a concise guide. New York: VCH Publishers.

Pasban, A., Mohebbi, M., Pourazarang, H., Varidi, M. & Abbasi, A., 2014, Optimization of foaming condition and drying behavior of white button mushroom (Agaricusbisporus). Journal of Food Processing and Preservation, 39(6), 737-744.

Quemada, D., 1998, Rheological modelling of complex fluids. I. The concept of effective volume fraction revisited, 119-127.

Razavi, S.M.A. & Karazhiyan, H., 2008, Flow properties and thixotropy of selected hydrocolloids: Experimental and modeling studies. Food Hydrocolloids, 23(3), 908-912.

Rha, C., 1975, Theories and principles of viscosity. In C. Rha (Ed.), "Theory determination and control of physical properties of food materials". Dordreretch, The Netherlands, Reidel, pp. 123-141.

Sajedi, M., Nasirpour, A., Keramat, J. & Desobry, S., 2014, Effect of modified whey protein concentrate on physical properties and stability of whipped cream. Food Hydrocolloids, 36, 93-101.

Simon, J.E., Chanwich, A.F. & Craker, L.E., 1984, Herbs: and indixed biliography. The scientific literature on selected herbs and aromatic and medicinal plant of the temperate zone. Elsevier, Amsterdam, 1971-1980.

Smith, A.K., Goff, H.D. & Kakuda, Y., 2000, Microstructure and rheological properties of whipped cream as affected by heat treatment and addition of stabilizer. International Dairy Journal, 10(4), 295–301.

Sopade, P.A. & Kassum, A.L., 1992, Rheological characterization of akamu a semi-fluid food from maize millet and sorghum. Journal of Cereal Science, 15(2), 193-202.

Soukoulis, C., Lebesi, D. & Tzia, C., 2009, Enrichment of ice cream with dietary fibre: Effects on rheological properties, ice crystallisation and glass transition phenomena. Food Chemistry, 115(2), 665–671.

Szczesniak, A.S., 2002, Texture is a sensory property. Food Quality Preference, 13(4), 215–225.

Van Lent, K., Thu Le, C., Vanlerberghe, B. & Van der Meeren, P., 2008, Effect of formulation on the emulsion and whipping properties of recombined dairy cream. International Dairy Journal, 18(10-11), 1003-1010.

Zhao, Q., Zhao, M., Li, j., Yang, B., Su, G., Cui, Ch. & Jiang, Y., 2009, Effect of hydromethylcellulose on the textural and whipping properties of whipped cream. Food Hydrocolloids, 23, 2168-2173.

Zhao, Q., Zhao, M., Yang, B. & Cui, Ch., 2009, Effect of xanthan gum on the physical properties and textural characteristics of whipped cream. Food Chemistry, 116(3), 624-628