۲-۳- هیدروکلوئیدها
هیدروکلوئیدها به عنوان پلیمرهای محلول در آبی تعریف می‎شوند که توانایی ایجاد ویسکوزیته یا سیستم‌های آبی ژل‌شونده را دارند. هیدروکلوئیدها به ‎عنوان افزودنی‎های چند منظوره در فرآوری مواد غذایی و به ‎منظور بهبود خواص کاربردی مانند ویسکوزیته، ظرفیت جذب آب و پایداری امولسیون‎ها مورد توجه‎ هستند (سنگتونگ و تونگکاو، ۲۰۰۹؛ براوین و همکاران، ۲۰۰۶). برخی از هیدروکلوئیدها و اساساً پلی ساکاریدهای بلند زنجیره می‎توانند جذب روغن را طی سرخ کردن کاهش دهند. این اثر مربوط به توانایی آن‌ها در اتصال به آب است، چرا که رابطه قوی بین حذف آب و جذب روغن وجود دارد (دوگان و همکاران، ۲۰۰۵). از جمله این هیدروکلوئیدها می‎توان به مشتقات سلولز مانند هیدروکسی متیل سلولز و متیل سلولز اشاره کرد (آلبرت و میتل، ۲۰۰۲؛ سورگی، ۱۳۸۸).
در زمینه محصولات گوشتی فرآوری شده ، ممکن است لازم باشد که پروتئین ها رطوبت بیشتری نسبت به ظرفیت حفظ رطوبت ذاتی خود داشته باشند. بهینه سازی در استفاده مناسب از مواد اولیه ، مانند نمک و فسفات ، و همچنین شرایط فرایند ، سبب افزایش توانایی پروتئین در حفظ رطوبت می گردد. برخی از اجزا در محیط با آب بیشتری نسبت به آن چیزی به راحتی می تواند مدیریت کند ، قرار گیرد این آب اضافی در طول فرایند حرارتی و ذخیره سازی پس داده می شوند. استفاده بهینه از این اجزا می تواند بهترین عملکرد کلی را با بهترین هزینه فرآهم کند. اگر خواص هیدرودینامیکی این اجزا شناسایی شود، درک بهتری از این مواد بدست خواهد آمد (لی ، ۲۰۰۲). نشاسته و برخی از صمغ ها هنگامی که به گوشت اضافه می شوند به شدت فعال هستند ، که این فعالیت به طور مشهودی در زمان فرایند حرارتی قابل مشاهده می باشد. اگر چه پروتئین گوشت دارای عملکرد بسیار مفید است ، اما زمان این رسیده است که در محصولات گوشتی از اجزا عملکردی دیگر نیز بهره مند شوند. این اجزا افزودنی خواص عملکردی پروتئین را افزایش نمی دهد، اما برای کمک به حفظ رطوبت و تغییر بافت با پروتئین همکاری می کند (تارت ،۲۰۰۹).

در سالهای اخیر میزان مصرف هیدروکلوئیدها به شدت افزایش یافته است. هیدروکلوئیدها در غلظت های بسیار کم گاهی کمتر از یک درصد بر ویژگی های بافتی و ارگانولپتیک محصولات اثرات زیادی دارند. بازار جهانی هیدروکلوئید ها در حدود ۴/۴ میلیارد دلار با حجم تولید ۲۶۰ هزار تن است و رشد آنها در حدود ۳-۲ درصد است. انتخاب هیدروکلوئید بستگی به عواملی از قبیل ویژگی های آنها، قیمت و نحوه توزیع دارد (نصیرپور،۱۳۹۱). درصنعت گوشت علاقه بسیاری برای بکار بردن صمغ های پلی ساکاریدی (کاراگینان و آلژینات ) در فرمولاسیون گوشت به منظور کاهش هزینه و محتوای چربی در محصولات گوشتی بدون چربی با بهبود ظرفیت نگهداری آب وجود دارد.تاثیر کاراگینان روی ویژگی های عملکردی محصولات گوشتی ماکیان موضوع تعداد زیادی از تحقیقات بوده است (وربکن و همکاران،۲۰۰۵).
۲-۳-۱- آلژینات
تعریف
آلژینات اولین بار توسط استانفورد در سال ۱۳۸۱ کشف شد. آلژیناتها گروهی از پلی ساکاریدهای طبیعی هستند که از جلبک های قهوه ا استخراج می شوند (متفاوت از آگار و کاراگینان هستند که از جلبک قرمز استخراج می شوند). در ارپا گونه های لامیناریا و اسکوفیلام گره دار برای تولید به کار می روند در حالی که در ژاپن الکونیا کاوا درو می شود و افریقای جنوبی الکونیای ماکسیمال در فضاهای دیواره سلول (مکان طبیعی) و میان سلولی آلژینات به عنوان مخلوطی از کلسیم/ سدیم/ نمک پتاسیم از اسید آلژینک یافت می شود. مولکول های آلژنیک انعطاف پذیری و قدرت لازم برای رشد جلبک در دریا را تولید می کنند صمغ آن به عنوان آلژینات سدیم فروخته می شود که در آب حل و به عنوان غلیظ کننده مولد ژل در حضور کلسیم و دیگر یونهای فلزی چند کاره به کار می رود (تارت ،۲۰۰۹).
ساختار
اسید آلژنیک یک پلیمر خطی است که ترکیبی از اسید مانورونیک (M)D و اسید گولورونیک (G)L بوجود آمده است (ویستر و کربی، ۱۹۵۹). نواحی که می توانند شامل یک یا بیشتر با مونومرها در ترتیب جایگزینی باشند(شکل۲-۱).

شکل ۱-۱- واحدهای منومر آلژینات (ویستر و کربی، ۱۹۵۹).
کاربردها
کاربردهای چندی از آلژینات در مواد غذایی تحقیق شده است (ایمسون وهمکارن، ۱۹۸۴). که شامل نرم کردن بافت میوه، تهیه ژل های مخصوص، کاربرد آن در اکستروژن پروتئین، افزایش قابلیت نگهداری سیب زمینی های انبار شده، تثبیت آنزیم های موز، در پاتی های گوشت ماهی چرخ شده، استفاده در صنایع گوشتی و موارد دیگر هستند. پخت محصول، pH، قدرت اتصال شیمیایی و خصوصیات بافتی رول های گوشت گاو در ساختار آلژینات نیز در حال مطالعه هستند (شندی و همکاران، ۱۹۹۳). پختن محصولات آلژین-کلسیم با صمغ گلان بهتر صورت می گیرد صمغ های دیگر مانند گزانتان، گوار، پکتین، کربوکسی متیل سلولز (CMC) نگهداری آب را بهتر می کنند اما تاثیرات زیان آوری بر بافت محصول دارند. مطالعه دیگر بهترین استفاده از مواد افزودنی مانند آلژین، کربنات کلسیم، اسید لاکتیک کپسول شده، اسید لاکتیک خشک، لاکتات کلسیم، روغن پالم و گوشت گاو را تحت بررسی قرار می دهد که چگونه بر محصولات گوشتی چه از نظر اقتصادی و چه از نظر کاربردی تاثیر می گذارند (انسور و همکاران، ۱۹۹۰). در آینده انتظار می رود که استفاده از آلژینات افزایش پیدا کند.
کاربرد آلژینات در صنعت گوشت
سدیم آلژینات (یک جزء ترکیبی معمول در صنعت مواد غذایی) هیدروکلوئیدی است که در حضور یون های چند تایی شکل می گیرد و ژل پایدار در مقابل حرارت را تولید می کند. این فرایند مزایایی از جمله لازم نبودن اضافه کردن نمک و فسفات برای استخراج پروتئین را در پی دارد و به دلیل مقاوم به حرارت بودن این ژل تشکیل شده ، یکپارچگی ساختار محصول در برابر درجه حرارت پخت و پز عادی برای محصولات گوشتی حفظ می گردد (کلارک و همکاران،۱۹۸۸ ؛ مینز و همکاران،۱۹۸۷ ؛ مینز و همکاران ،۱۹۸۶).
کومار و همکاران (۲۰۰۷) به ارزیابی اثر آلژینات سدیم به عنوان جایگزین چربی بروی خصوصیات فیزیکوشیمیایی و ماندگاری پاتی های گوشت خوک نگهداری شده در دمای ۴ درجه سانتی گراد پرداختند. افزایش محتوای رطوبت و بازده پخت و پذیرش بیشتر طعم و مزه با افزایش میزان آلژینات سدیم مشاهده شد. در نمونه های حاوی آلژینات سدیم نسبت به نمونه شاهد مقدار ۷۸/۴۹ و ۲۳/۴۳ درصد از چربی و کلسترول کاهش یافت.
چیدانا و همکاران (۲۰۰۷) اثر آلژینات سدیم بروی خصوصیات کیفی پاتی های گوشت در طوی نگهداری در دمای ۴ درجه سانتی گراد به مدت دو ماه بررسی کردند. نمونه های حاوی آلژینات به طور معنی داری میزان تیوباربیوتیک اسید، کشت میکروبی کلی و کشت کپک و مخمر کاهش یافته بود. میزان ۲ درصد آلژینات توانسته بود باعث بهبود معنی داری در خصوصیات ظاهری، بافتی و رنگ نمونه ها شود.
بری (۱۹۹۷) به بررسی اثر سدیم آلژینات در ترکیب با آرد تاپیوکا اصلاح شده بروی خصوصیات کیفی پاتی های گوشت گاو گریل شده در دمای ۶۸ تا ۷۴ درجه سانتی گراد پرداخت. نمونه هایی که مخلوط آلژینات و تاپیوکا دارند به طور معنی داری باعث بهبود تردی، آبداری بافت، بازده پخت، کاهش چربی و پذیرش کلی شدند.
الباکی و همکاران (۱۹۸۲) خصوصیات سوسیس بوفالو آماده شده با آلژینات سدیم در طی دوره نگهداری در دمای ۴ درجه سانتی گراد بررسی شد. نتایج نشان داد که افزودن ۳ درصد آلژینات به طور معنی داری باعث افزایش ظرفیت نگهداری آب، بازده پخت و پلاستیسته بافت شد. در تمام نمونه ها ظرفیت نگهداری آب و پایداری امولسیون کاهش پیدا کرد به جز نمونه های حاوی ۳ درصد آلژینات که ثابت باقی ماند.
۲-۳-۲-کاراگینان
تعریف
کاراگینان از خانواده پلی ساکارید های بدست آمده از جلبک های دریایی شامل کاراگینان فورسلاران^[۲۸] و آگار است. ). جلبک های دریایی قرمز شامل یک خانواده صمغی می شوند که شامل آگار، فورسلاران و سه نوع از کاراگینان می شود. این پلی مرها دارای یک ساختار گالاکتوزی بوده ولی نسبت و جایگاه گروه های استرسولفات در آنها متفاوت است. کاراگینان های مختلف دارای ویژگی های رئولوژیکی متفاوتی از یک ترکیب ویسکوز تا ژل و از نظر بافتی از بافتهای نرم و الاستیک تا سفت و شکننده هستند. از لحاظ ساختاری یک پلی ساکارید با وزن مولکول بالا و ساختار خطی است و دارای واحد های تکرار شونده گالاکتوز و ۶ و۳-آنهیدروگالاکتوز است که هر دو ممکن است سولفاته و یا غیر سولفاته باشند (مالر و ریس، ۱۹۶۸ ).
ساختمان
کاراگینان ها پلی ساکاریدهای خط هستند که متشکل از تعداد متناوبی (۳-۱)α و (۴-۱)β واحدهای گالاکتوز اتصال یافنه هستند. واحد تکراری اساسی کارابیوز است که یک دی ساکارید می باشد و واحدهای باقیمانده (۴-۱) معمولا همیشه مانند ۶ و ۳- انهیدرو نشان داده می شوند. این واحد تکراری در شکل (۲-۲) نشان داده شده است(مالر و ریس، ۱۹۶۸ ).

شکل ۲-۲- واحد تکراری اصلی کاراگینان (مالر و ریس، ۱۹۶۸)
کاراگینان ها به میزان زیادی سولفاته می شوند. واحدهای ۳-۱-D گالاکتوز روی ۲ و ۴ سولفات قرار می گیرند یا گهگاهی دارای سولفات نیستند. درصورتیکه واحدهای ۴-۱ روی موقعیت ۲-سولفات، ۶-سولفات، ۶و۲سولفات، ۶-۴ انیدرید ۲ سولفات اتفاق می افتد (مالر و ریس، ۱۹۶۸ ).
کاپاکاراگینان بوسیله کلرید پتاسیم رسوب می کند در حالیکه قسمتی از بخش کاپا در محلول باقی می ماند. در این بخش ها نیمی از واحدهای قند که در کاپاکاراگینان بودند عبارتند از: ۳ و ۶ آنهیدرو-D گالاکتوز در صورتکه لانداکاراگینان شامل مقدار کمی یا اصلا شامل نمی شود. کاراگینان ها شامل تعداد کمی از پلی ساکاریدها می شود (مالر و ریس، ۱۹۶۸ ).
منابع
کاراگینان ها از گیاهان دیپلوئید و هاپلوئید استخراج می شود. منابع اولیه بذر دریایی قرمز کاراگینان Chondrus Crispus هستند و جلبک دریایی کوچک آب سرد تولید انواع کاپا و لاندا می نماید. گونه های Eucheuma آب گرم تولید کاپا و یوتا می نماید. جلبکهای دریایی آب سرد سالی یک بار برداشت می شوند، در حالیکه جلبک های دریایی آب گرم در یک سیکل سه ماهه رشد می کنند. کاراگینان هایی که تولید algae می کنند در فیلیپین، اندونزیا، کانادا، امریکا، فرانسه، کره، اسپانیا، مکزیک و برزیل رشد می کنند(بتر و همکاران، ۱۹۹۲).
جنبه های قانونگذاری
کاراگینان در امریکا دارای مرتبه GRAS و به عنوان یک ماده افزودنی توسط سازمان غذا و دارو تایید شده است. در اروپا کاراگینان بخاطر ایمنی و مفید بودنش تایید شده است. در ژاپن با توجه به اینکه کاراگینان یک محصول طبیعی است به عنوان ماده افزودنی شناخته نشده است و درقانونگذاری مواد افزودنی این کشور منظور نشده است. تکنولوژیست ها در سال ۱۹۸۴ از سراسر دنیا گرد هم آمده و تاکید کردند که کاراگینان ها می توانند در غذاها استفاده شوند و دیگر این که ضرورتی ندارد میزان قابل قبول کاراگینان ورودی بدن مشخص شود(بتر و همکاران، ۱۹۹۲).
کاربرد کاراگینان در صنعت گوشت
مهم ترین انواع کاراگینان شامل لامبدا ، آیوتا و کاپا بوده که با روش های استخراج قابل جدا شدن هستند. ویژگی های فیزیکی گونه های مختلف کاراگینان کاملا با یکدیگر متفاوت بوده برای مثال کاپا کاراگینان ایجاد یک ژل سفت در حضور یونهای پتاسیم می نماید در حالیکه آیوتا و لامبدا به میزان ناچیزی تحت تاثیر قرار می گیرند. کاپا کاراگینان به تنهایی بیشترین عملکرد پخت و پز و سفتی بافت را نشان می دهد.انتخاب نوع کاراگینان به ویژگی محصول نهایی مورد نظر بستگی دارد. کاپا کاراگینان در صنعت گوشت بسیار پر کاربرد است. آنها عملکرد پخت و پز را بهبود داده، سبب کاهش آب انداختن ( سینرزیس ) ، و در برخی موارد بافت محکمتری ایجاد می کند. آیوتا کاراگینان بازده پخت را افزایش می دهد، سینرزیس را کاهش داده ، و یک بافت با الاستیسیته بالاتری تولید می کند. (نصیرپور، ۱۳۹۱). کاراگینان ویژگی هایی از جمله حفظ آب ، قوام، ورقه شدن ، و بافت محصولات مرغی که میزان بالایی آب نمک به آنها افزوده شده است را بهبود بخشید (باتر و همکاران،b1992؛ ترادسو،۱۹۸۵). کاراگینان کاربرد بسیار وسیعی در گوشت های کم چربی پیدا کرده است . کاراگینان با نتیجه بسیار خوب در پاتی های گوشت چرخ کرده به عنوان یک توسعه دهنده و پرکننده ناشی از تواناییشان در حفظ رطوبت استفاده شده است ( مالیکا و همکاران ،۲۰۰۹).کاراگینان کاپا و یوتا در ماهی کمک به طعم و بافت مطلوب آن می کند (گوسیلی و همکاران، ۱۹۸۰؛ گلیکسمن، ۱۹۸۳).
مودی و همکاران (۲۰۱۲) اثر کاراگینان و آرد جو را بر خصوصیات کیفی کوفته گوشتی (یک غذای سنتی هندی) به منظور کاهش میزان چربی و افزایش فیبر محصول بررسی کردند. در تمام نمونه ها افزایش معنی داری در میزان رطوبت، بازده پخت و کاهش چربی مشاهده شد.
باربوت (۲۰۱۰) نشان داد که اضافه کردن کاراگینان ظرفیت نگهداری آب را افزایش داد و باعث تغییر قابل توجهی در بافت و ساختار مولکولی سوسیس گیاهی شد. اضافه کردن غلظت بالای کاراگینان ،سوسیس بسیار چسبناک و سختی را ارائه داد، در حالی که غلظت پایین آن قابلیت ارتجاعی (الاستیسیته) کمتری را داشت. کاراگینان در ترکیب با پودر آب پنیر رفتار سینرژیس متفاوتی روی ویژگی های بافتی نشان داد.
سیرچ و همکاران (۲۰۰۹) نتیجه گرفتند که بکارگیری کاراگینان در سوسیس فرانکفورتر افت وزن طی انبار داری و پخت را کاهش داد و ویژگی های حسی و بافتی را بهبود بخشید.
راسونی و همکاران (۲۰۰۳) اثر سدیم سیترات، کربوکسی میتل سلولز و کاراگینان بروی خصوصیات کیفی سوسیس و کالباس کم چرب وکم نمک بررسی کردند. در نمونه های حاوی کاراگینان، پذیرش کلی بیشتری نسبت به سایر نمونه مشاهده شد.
تروی و همکاران (۱۹۹۹) کیفیت فیزیکوشیمیایی و حسی برگرهای گوشت گاو کم چرب حاوی جایگزین چربی آرد تاپیوکا، کاراگینان، فیبرجو، پکتین، وی پروتئین و مخلوط کاراگینان و لوبیای لوکاست بررسی کردند. نتایج نشان داد که بیشتر مخلوط ها به طور معنی داری بازده پخت، ظرفیت نگهداری آب، پذیرش کلی و بافت را افزایش دادند که این موارد در نمونه های حاوی تاپیوکا، وی پروتئین، کاراگینان نسبت به سایر نمونه ها بیشتر مشاهده شد.
زیونگ و همکاران (۱۹۹۹) در یافتند که لامبدا کاراگینان در مقایسه با کاپا و آیوتا بیشترین عملکرد در سوسیس گوشت گاو دارا بود.
ین و کیتون (۱۹۹۸) به بررسی اثر کاراگینان و آلژینات بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی و بافتی پاتی های گوشت گاو کم چرب پرداختند. پاتی های حاوی مخلوط آلژینات و کاراگینان دارای بیشترین بازده پخت و محتوی رطوبت بودند. بهبود بافت در نمونه های آلژینات بیشتر از نمونه ها حاوی کاراگینان مشاهده شد.
دیفریتاز و همکاران (۱۹۹۷) در مطالعه خود تاثیر افزودن کاراگینان بر روی پروتئین های محلول در نمک گوشت پرداختند. نتایج نشان داد که کاراگینان باعث افزایش ظرفیت نگهداری امولسیون گوشت می شود و این عمل را از طریق نگهداری آب در فضای درون شبکه ژل پروتئین انجام می دهد.
بری و بیگنر (۱۹۹۶) از یوتاکاراگینان و آرد کنجاک برای تولید ناگت خوک کم چرب استفاده کردند. این تیمارها بازده پخت و خصوصیات بافتی بخصوص پارامتر تردی را بطور معنی داری بهبود دادند.
۲-۴- روش تولید برگر سبزیجات
سویا برگر از جمله فرآورده های بدون گوشت متعلق به طبقه بندی مواد غذایی و جزء رده ی برگر سبزیجات و محصولی با میزان چربی اشباع و کلسترول پایین است، که در آن از سویا به عنوان ماده اصلی استفاده می شود و سایر مواد که به صورت اختیاری استفاده می شوند شامل: پنیر،مواد کربوهیدراتی، روغن گیاهی، آب و ادویه و سبزی های مختلف وافزودنی های معطر و مجاز می باشد و سپس بوسیله دستگاه مکانیکی مخلوط و به شکل گرد یا دایرهای شکل بسته بندی و منجمد می گردد (استاندارد ملی ایران، ۹۷۱۵).
در تهیه برگرهای گیاهی لازم است ابتدا همه اجزای فرمولاسیون توزین شوند. سپس بصورت ملایم با هم مخلوط می شوند. بری اینکار می توان از هم زن های با دور پائین مشابه خمیرگیرهای نانوایی استفاده کرد. نکته مهم آن است که در فرایند تولید برگرها از کاتر استفاده نمی شود و لذا محصول نهایی نیز حالت امولسیونی ندارد. خمیر اختلاط یافته و آماده شده در نهایت به شکل دایره ای قالب زنی شده و روی تسمه ای قرار می گیرد و از میان یک فریزر دورانی یا تونلی عبور می کند. در این حالت به منظور انجماد سریع در معرض در اکسیدکربن یا ازت قرار می گیرد. انجماد سریع مزایایی از جمله آسیب کمتر کریستال های کوچک یخ نسبت به کریستال های بزرگ به فیبر ماهیچه را دارد. فراورده هایی که به طور سریع منجمد می شوند به سرعت نیز یخ زدایی می گردند و همان طور که کریستال های کوچک یخ تبدیل به قطرات کوچک آب می شود، توسط پروتئین ها جذب شده و منجر به کاهش افت طی فرایند حرارتی (مثل سرخ و گریل کردن) می گردد. برگرهای منجمد در خلاء بسته بندی و توسط کاغذ مومی از یکدیگر جدا می شوند. اگر فراورده به صورت غیر بسته بندی به مدت طولانی در شرایط انجماد قرار گیرد سوختگی انجمادی اتفاق می افتد و منجر به افت پخت طی فرایند حرارتی می شود (اکسون، ۲۰۰۸).
به دلیل اینکه برگرها به حالت منجمد، گریل یا سرخ می گردند، بنابراین فرایند حرارتی مسئول یخ زدایی سریع و پخت می باشد. آلودگی های میکروبی طی این مرحله از بین می روند. اما طی گریل در دمای بالا و زمان طولانی آمین های سرطان زا نیز تشکیل می شوند. زمان کوتاه و دمای بالا برای تیمار حرارتی فراورده مناسب تر می باشد. در طی پخت افزایش دما تا ۸۰ درجه سانتی گراد خطر جدی در مورد تشکیل آمین یا پخت بیش از حد فراورده ندارد (قیدوروس و همکاران، ۲۰۱۰). علاوه وجود کریستال های کوچک یخ در فراورده های که به سرعت منجمد شده اند در تلفیق با ذرات چرخ شده و نرم چربی مسئول انتقال سریع حرارت طی سرخ کردن یا گریل شدن می باشد.
فرایند تولید برگر سبزیجات به صورت شماتیک در شکل (۲-۳) آورده شده است.

شکل ۲-۳- فرایند تولید برگر سبزیجات (ارسین و همکاران، ۲۰۱۲)