تولید و ارزیابی خصوصیات فیزیکوشیمیایی و رئولوژیکی شورتنینگ کم‌ا‌شباع با استفاده از تکنیک اورگانوژل‌سازی، مبتنی بر مونوآسیل گلیسرول و پلی‌گلیسرول استر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• راحله محجوب ¹
• وحید حکیم زاده ¹
• اسماعیل عطای صالحی ¹
• جمشید فرمانی ²

¹ دانشیار گروه علوم و صنایع غذایی، واحد قوچان، دانشگاه آزاد اسلامی، قوچان، ایران.

² گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده مهندسی کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

https://doi.org/10.22067/ifstrj.v17i1.86529

چکیده

در این تحقیق، از تکنیک اورگانوژل‌سازی مبتنی بر مونوآسیل گلیسرول و پلی‌گلیسرول استر به‌منظور تولید شورتنینگ با میزان اشباعیت پایین استفاده شده است. بدین‌منظور، یک گروه مخلوط دوتایی متشکل از 20% روغن پالم استئارین و80% روغن کلزا ساخته شد، به‌طوری‌که درصد اسیدهای چرب اشباع در ترکیب نهایی 20% گردید. اورگانوژلاتورهای مورداستفاده ترکیبی از مونوآسیل گلیسرول و پلی‌گلیسرول استر می‌باشند که در 6 نسبت دوتایی (0-100)، (20-80)، (40-60)، (60-40)، (80-20) و (100-0) مخلوط و در سه غلظت 3، 6 و 9 درصد (وزنی/وزنی) به ترکیب روغن اولیه افزوده شدند و خواص فیزیکوشیمیایی آن‌ها مانند ترکیب اسیدهای چرب، نقطه ذوب لغزشی، درصد چربی جامد، عدد پراکسید، درصد اسید چرب آزاد و همچنین خواص رئولوژیکی شامل مدول‌های ویسکوز، الاستیک، کمپلکس و زاویه فاز بررسی گردیدند. نتایج نشان داد که اسیدهای چرب اشباع‌شده، نقطه ذوب لغزشی، محتوای چربی جامد و مقاومت اکسایشی نمونه‌ها با افزایش نسبت اولئوژل‌ها از 3 به 9% افزایش یافته است. مقادیر عدد پراکسید و اسیدهای چرب آزاد اولئوژل‌های مختلف تولیدشده که به روغن افزوده شدند، تفاوت معنی‌داری نشان نداد. در تمامی اولئوژل‌ها، مقادیر مدول الاستیک از مدول ویسکوز بیشتر می‌باشد که نشان می‌دهد اولئوژل‌های تولیدی دارای خواص شبه‌جامد بیشتری بودند. اولئوژل‌های تهیه‌شده با نسبت 100 به صفر پلی‌گلیسرول استر و مونوآسیل گلیسرول دارای بیشترین مدول کمپلکس بودند. نتایج بررسی زاویه فاز اولئوژل‌ها در تطابق با یافته‌های مدول الاستیک بود و نسبت‌های 100 به صفر و 20 به 80 پلی‌گلیسرول استر و مونوآسیل گلیسرول دارای مقاومت بالاتری بوده و نسبت به سایر نمونه‌ها خواص مایع گونه را دیرتر ظاهر ساختند. بررسی پتانسیل کاربردی اولئوژل‌های تولیدی مشخص نمود که آن‌ها در تولید مارگارین‌های نانوایی و شورتنینگ‌های چندمنظوره مناسب می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

• شورتنینگ کم‌اشباع
• اولئوژل
• مونوآسیل گلیسرول
• پلی‌گلیسرول استر
• خصوصیات فیزیکوشیمیایی
• خصوصیات رئولوژیک

عنوان مقاله [English]

Production and evaluation of physicochemical and rheological properties of monoacylglycerol and polyglycerol ester-based Oleogels as a low saturated shortening

نویسندگان [English]

• Raheleh Mahjoub ¹
• Vahid Hakimzadeh ¹
• Esmaeil Atayesalehi ¹
• Jamshid Farmani ²

¹ Department of Food Science and Technology, Quchan Branch, Islamic Azad University, Quchan, Iran

² Department of Food Science and Technology, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran, PO Box: 578.

چکیده [English]

Introduction: The solidification of edible oils via some techniques like hydrogenation is always accompanied by an increase in the amounts of saturated fatty acids (SFA) and trans fatty acids (TFA). Such fatty acids play a crucial role in cardiovascular diseases which put health of consumers at risk. Today, various techniques are applied to reduce the amounts of SFA and TFA in fatty-based products. These techniques are including the blending of some fats, esterification and recently oleogel system. In this study, some oleogel systems prepared by mixing monoacyleglycerol (MAG) and polyglycerol ester (PGE) and adding to a mixture of 20% palm stearin oil and 80% rapeseed oil to decrease saturation in shortening were studied.
 
Materials & Methods: This research was conducted to investigate the structuring effect of mono-acilglycerol (MAG) and polyglycerol ester (PGE) to formulate some fatty-based product. For this purpose, various binary mixtures (VBM) of PGE:MAG were added to base oils ( 80% Canola Oil and 20% Palmestearin Oil ) at concentrations of 3, 6 and 9 (wt %) with ratios of  0:100, 20:80, 40:60, 60:40, 80:20, 100:0.
 
Result and Discussion: The results showed that saturated fatty acid (SFA), slip melting point (SMP) and solid fat content (SFC) increased with an increase in the VBM of MAG. MAG did not affect peroxide value and the free fatty acids. Rancimat test presents contradictory results. The rheological analysis revealed that G", G', G* and tan δ of the base oil were increased to 105 Pa. With proper plasticity and low SFA, MAG-based fats can be applicable in the production of some fatty-based products like bakery margarine and all-purpose shortening.
Due to the necessity of reduction in SFA content and TFA content in fatty-based products, researchers and producers have prompted to identify the applicable techniques for producing healthy fats. This study was set up in order to introduce the structured fats with low-SFA/TFA suitable in the formulation of shortenings and margarine.

کلیدواژه‌ها [English]

• Low-saturated Shortening
• Oleogel
• Monoacylglycerol
• Polyglycerol ester
• Physicochemical properties
• Rheological Properties

مراجع

AOCS 1996. Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists’ Society, Champaign, AOCS Press.

Basso, R. C., Ribeiro, A. P. B., masuchi, M. H., gioielli, L. A., Goncalves, L. A. G., Santos, A. O. D., Cardoso, L. P. Grimaldi, R. (2010). Tripalmitin and monoacylglycerols as modifiers in the crystallisation of palm oil. Food Chemistry 122, 1185-1192.

Caponio, F., Paradiso, V., Bruno, G., Summo, C., Pasqualone, A., Gomes, T. (2011). Do monoacylglycerols act as pro-oxidants in purified soybean oil? Evidence of a dose-dependent effect. Italian Journal of Food Science, 23, 239-245.

Chen, B., Mcclements, D. J., Decker, E. A. (2014). Impact of diacylglycerol and monoacylglycerol on the physical and chemical properties of stripped soybean oil. Food Chemistry 142, 365-372.

Colakoglu, A. S. (2007). Oxidation kinetics of soybean oil in the presence of monoolein, stearic acid and iron. Food Chemistry 101, 724–728.

Gaudino, N., Ghazani, S. M., Clark, S., Marangoni, A. G., Acevedo, N. C. (2019). Development of lecithin and stearic acid based oleogels and oleogel emulsions for edible semisolid applications. Food research International 116, 79-89.

Ghotra, B. S., Dyal, S. D., NarineS. S. (2002). Lipid shortenings: a review. Food Research International 35 (10), 1015-1048.

Gomes, T., Caponio, F., Bruno, G., Summo, C., Paradiso, V. M. (2010). Effects of monoacylglycerols on the oxidative stability of olive oil. Journal of the Science of Food and Agriculture 90, 2228–2232.

Husaini, Z. (1999). Conventional methods for food analysis. 3rd Edition. Shiraz University Press.

Jang, A., Bae, W., Hong, H., Hyeon, G., Lee, S. (2015). Evaluation of canola oil oleogels with candelilla wax as an alternative to shortening in baked goods. Food Chemistry 187, 525–529.

Jirasubkunakorn, W., Bell, A. E., Gordon, M. H., Smith, K.W.) 2006). Effect of variation in palm stearin: palm olein ratio on the crystallisation of a low- trans shortening. Food Chemistry 103, 477-485.

Krishnamurthy, R. G. (1982). Cooking oils, salad oils and salad dressings. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. 4th Edition. New York.

Krog, N. (2001). Crystallization Properties and Lyotropic Phase Behavior of Food Emulsifiers. in Garti N, Sato K. editors. Crystallization Processes in Fats and Lipids Systems, New York: Marcel Dekker Inc. 505-526.

Lupi, f. R., gabriele, d., facciolo, d., baldino, n., seta, l., De Cindio, b. (2012). effect of organogelator and fat source on rheological properties of olive oil-based organogels. Food research international 46, 177-184.

Lupi, F. R., Gabriele, D., Greco, V., Baldino, N., Seta, L., De Cindio, B. (2013) A rheological characterisation of an olive oil/fatty alcohols organogel. Food Research International 51(2), 510-517.

Martini, S., Herrera, M. L., Hartel, R. W. (2002). Effect of processing conditions on microstructure of milk fat fraction/sunflower oil blends. Journal of the American Oil Chemists' Society 79(11), 1063-1068.

Maruyama, J. M., Soares, F. A., D'Agostinho, N. R., Goncalves, M. I.,Gioielli, L. A., Da Silva, R. C. (2014). Effects of emulsifier addition on the crystallization and melting behavior of palm olein and coconut oil. Journal of Agricultural and Food Chemistry 62(10), 53-63.

Metzroth, D. J. (2004). Bailey’s industrial oil and fat products. 6th Edition. Vol 4. New Jersey: John Wiley & Sonsو 83-125.

Mistry, B. S., Min, D. B. (1988). Prooxidant Effects of Monoglycerides and Diglycerides in Soybean Oil. Journal of Food Science 53, 1896–1897.

Naderi, M., Farmani, J., Rashidi, L. (2016). Structuring of Chicken Fat by Monoacylglycerols. Journal of the American Oil Chemists' Society 93, 1221–1231.

Naderi, M., Farmani, J. Rashidi, L. (2018). The impact of saturated monoacylglycerols on the oxidative stability of Canola oil under various time/temperature conditions. Grasas Aceites 69, 267.

O'Brien, R. D.(2004) Fats and oils: Formulating and processing for applications, 2ed Edition: crc press.

Ogütcüa, M. Yılmaz, E. (2014). Oleogels of virgin olive oil with carnauba wax and monoglyceride as spreadable products. Grasas y Aceites 65(3).

Paradiso, V. M., Caponio, F., Bruno, G., Pasqualone, A., Summo, C., Gomes, T. (2014). Complex role of monoacylglycerols in the oxidation of vegetable oils, different behaviors of soybean monoacylglycerols in different oils. Journal of Agricultural and Food Chemistry 62, 10776–10782.

Pernett,i M., Van Malssen, K., Kalnin, D., Flöter, E. (2007). Structuring edible oil with lecithin and sorbitan tri-stearate. Food Hydrocolloid 21, 855-861.

Patel, A. R., Dewettinck, K. (2015). Comparative evaluation of structured oil systems: Shellac oleogel, HPMC oleogel, and HIPE gel. European journal of lipid science and technology 117 (11), 1772-1781.

Peyronel, F., Marangoni, A. G. (2014). In search of confectionary fat blends stable to heat: hydrogenated palm kernel oil stearin with sorbitan monostearate. Food Research International 55, 93-102.

Saberi, A., Lai, O. M., Miskandar, M. (2012). Melting and Solidification Properties of Palm-Based Diacylglycerol, Palm Kernel Olein, and Sunflower Oil in the Preparation of Palm-Based Diacylglycerol-Enriched Soft Tub Margarine. Food and Bioprocess Technology. 5, 1674-1685.

Tarrago-Trani, M. T., Philips, K. M., Lemar, L. E., Holden, M. (2006). New and existing oils and fats used in products withreduced trans-fatty acid content. Journal of the American Dietetic Association 106(6): 867-880.

Verstringe, S., Danthine, S., blecker, C., Depypere, F., Dewettinck. K. (2013). Influence of monopalmitin on the isothermal crystallization mechanism of palm oil. Food Research International 51, 344-353.

Vichi, S., Pizzale, L., Conte, L. S., Buxaderas, S., Lopez-Tamames, E. (2003). Solid-phase microextraction in the analysis of virgin olive oil volatile fraction, modifications induced by oxidation and suitable markers of oxidative status. Journal of Agricultural and Food Chemistry 51, 6564–71.

Yi, B., Mi-Ja, K. 1., Su, Y., Lee, H. (2017). Physicochemical properties and oxidative stability of oleogels made of carnauba wax with canola oil or beeswax with grapeseed oil. Food Science and Biotechnology 26(1), 79-87.

Yılmaz, E., Öğütcü, M. (2015). The texture, sensory properties and stability of cookies prepared with wax oleogels. Food and function 6(4), 1194-1204.

Zhang, Z., Wang, Y., Ma, X., Wang, E., Liu, M., Yan, R. (2015). Characterisation and oxidation stability of monoacylglycerols from partially hydrogenated corn oil. Food Chemostry 173, 70-79.