The use of xanthan gum in a milk-containing ice cream with the whey protein microparticulate

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Hydrocolloids of stabilization systems are necessary components in ice cream production. They influence viscosity, stabilization of structural elements and melting rate. Their role is especially important in production of ice cream with the low content of fat and nonfat milk solids. Today, specialized stabilization systems for production of such ice cream are absent. Moreover, when choosing stabilization systems, there are problems of economic character that are linked with an increase in prices on the effective polysaccharide — locust bean gum. The aim of the research was substantiation of the composition of the effective formulation of hydrocolloids using their available variety, xanthan gum, to use in production of milk-containing ice cream (with the reduced content of fat and dry nonfat milk substances). To achieve the best quality indicators, a whey protein microparticulate was introduced into milk-containing ice cream. Based on the synergetic properties of hydrocolloids in terms of dynamic viscosity, the composition of four formulations was determined with the content of xanthan gum of 8.6% (in samples 1 and 2), 16% (in sample 3) and 3% (in sample 4). Ice cream with the complex stabilization system of the trademark Cremodan 334 was produced as a control sample. The following indicators were determined in all samples: dynamic viscosity, viscoelastic characteristics (hardness, adhesion strength, gumminess), melting rate, condition and dispersity of the air phase and ice crystals. All developed formulations were superior to the control sample in terms of viscosity by 1.2–2 times. It has been found that replacement of the kappa-carrageenan fraction with iota-carrageenan in combination with guar gum and xanthan gum in an amount of 50% leads to a decrease in viscosity by 1.3 times. A reduction of visco-elastic characteristics was noted in the samples of hydrocolloid formulations under study. When using iota-carrageenan (samples 2 and 4), a notable reduction of thermal stability of ice cream was revealed in sample 4. Furthermore, a decrease in dispersity of the air phase was observed; the content of air bubbles with a size of 50 µm reduced by almost 30%. Based on the results of the investigations, it has been established that the formulation of hydrocolloids of ice cream sample 1, which consists of mono- and di-glycerides of fatty acids, guar gum, xanthan gum and kappa-carrageenan, allows obtaining a product with technologically necessary quality indicators and the most cream-like consistency.

Sobre autores

A. Landikhovskaya

All-Russian Scientific Research Institute of Refrigeration Industry

Email: anna.landih@yandex.ru
12, Kostykova str, Moscow, 127422

A. Tvorogova

All-Russian Scientific Research Institute of Refrigeration Industry

Email: anna.landih@yandex.ru
12, Kostykova str, Moscow, 127422

S. Kochneva

All-Russian Scientific Research Institute of Refrigeration Industry

Email: anna.landih@yandex.ru
12, Kostykova str, Moscow, 127422

Bibliografia

  1. Goff, H. D. (2018). The Structure and Properties of Ice Cream and Frozen Desserts. Chapter in a book: Encyclopedia of Food Chemistry. Academic Press, 2019. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100596-5.21703-4
  2. Regand, A., Goff, H. D. (2003). Structure and ice recrystallization in frozen stabilized ice cream model systems. Food Hydrocolloids, 17(1), 95–102. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(02)00042-5
  3. Manzoor, A., Dar, A. H., Pandey, V. K., Shams, R., Khan, S., Panesar, P. S. et al. (2022). Recent insights into polysaccharide-based hydrogels and their potential applications in food sector: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 213, 987–1006. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.06.044
  4. Himashree, P., Sengar, A. S., Sunil, C. K. (2022). Food thickening agents: Sources, chemistry, properties and applications — A review. International Journal of Gastronomy and Food Science, 27, Article 100468. https://doi.org/10.1016/j.ijgfs.2022.100468
  5. Cofelice, M., Messia, M. C., Marconi, E., Cuomo, F., Lopez, F. (2023). Effect of the xanthan gum on the rheological properties of alginate hydrogels. Food Hydrocolloids, 142, Article 108768. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108768
  6. Kamińska-Dwórznicka, A., Łaba, S., Jakubczyk, E. (2022). The effects of selected stabilizers addition on physical properties and changes in crystal structure of whey ice cream. LWT, 154, Article 112841. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112841
  7. Udo, T., Mummaleti, G., Mohan, A., Singh, R. K., Kong, F. (2023). Current and emerging applications of carrageenan in the food industry. Food Research International, 173(2), Article 113369. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.113369
  8. Xu, H., Gao, Z., Huang, M., Fan, Q., Cui, L., Xie, P. et al. (2024). Static stability of partially crystalline emulsions stabilized by milk proteins: Effects of κ-carrageenan, λ-carrageenan, ι-carrageenan, and their blends. Food Hydrocolloids, 147(A), Article 109387. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109387
  9. Huang, J-Y., Jones, O. G., Zhang, B. Y. (2022). Interactions of casein and carrageenan with whey during pasteurization and their effects on protein deposition. Food and Bioproducts Processing, 135, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2022.06.002
  10. Seo, C. W., Oh, N. S. (2022). Functional application of Maillard conjugate derived from a κ-carrageenan/milk protein isolate mixture as a stabilizer in ice cream. LWT, 161, Article 113406. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113406
  11. Liu, W., Foster, T. (2022). Phase separation of a milk protein and guar gum: The effect of guar gum molecular weight and oil addition on the phase diagram. Food Hydrocolloids for Health, 2, Article 100048. https://doi.org/10.1016/j.fhfh.2021.100048
  12. Thombare, N., Jha, U., Mishra, S., Siddiqui, M. Z. (2016). Guar gum as a promising starting material for diverse applications: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 88, 361–372. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.04.001
  13. Bhat, I. M., Wani S. M., Mir, S. A., Masoodi, F. A. (2022). Advances in xanthan gum production, modifications and its applications. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 42, Article 102328. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2022.102328
  14. Brunchi, C-E., Morariu, S., Iftime, M–M., Stoica, I. (2023). Xanthan gum in solution and solid-like state: Effect of temperature and polymer concentration. Journal of Molecular Liquids, 387, Article 122600. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.122600
  15. Wu, G., Liu, X., Hu, Z., Wang, K., Zhao, L. (2022). Impact of xanthan gum on gluten microstructure and bread quality during the freeze-thaw storage. LWT, 162, Article 113450. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113450
  16. BeMiller, J. N. (2019). Polysaccharides: Properties. Chapter in a book: Carbohydrate Chemistry for Food Scientists (Third edition). Woodhead Publishing and AACC International Press, 2019. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812069-9.00005-4
  17. Patil, U., Patel, A. R. (2021). Polysaccharide-based functional colloids for food applications. Chapter in a book: Food, Medical, and Environmental Applications of Polysaccharides. Elsevier, 2021. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819239-9.00004-X
  18. Chuah, A. M., Kuroiwa, T., Kobayashi, I., Nakajima, M. (2014). The influence of polysaccharide on the stability of protein stabilized oil-in-water emulsion prepared by microchannel emulsification technique. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 440, 136–144. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2012.09.051
  19. Wijaya, W., Patel, A. R., Setiowati A. D., Van der Meeren, P. (2017). Functional colloids from proteins and polysaccharides for food applications. Trends in Food Science and Technology, 68, 56–69. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.08.003
  20. Balivo, A., d’Errico, G., Genovese, A. (2024). Sensory properties of foods functionalised with milk proteins. Food Hydrocolloids, 147(A), Article 109301. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109301
  21. Singh, R., Rothod, G., Meletharayil, G. N., Kapoor, R., Sankarlal, V. M., Amamcharla, J. K. (2022). Invited review: Shelf-stable dairy protein beverages — Scientific and technological aspects. Journal of Dairy Science, 105(12), 9327–9346. https://doi.org/10.3168/jds.2022-22208
  22. Patmore, J. V., Goff, H. D., Fernandes, S. (2003). Cryo-gelation of galactomannans in ice cream model systems. Food Hydrocolloids, 17(2), 161–169. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(02)00048-6
  23. Мельникова, Е. И., Станиславская Е. Б., Фёдорова, А. Р. (2021). Белково-полисахаридный имитатор жира для ферментированного молочного продукта. Хранение и переработка сельхозсырья, 3, 188–199. https://doi.org/10.36107/spfp.2021.220
  24. Ландиховская, А. В., Творогова, А. А. (2023). Показатели качества молочного мороженого с цитрусовыми волокнами и камедями. Пищевые системы, 6(2), 261–268. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-2-261-268
  25. Ren, Z., Li, X., Ma, F., Zhang, Y., Hu, W., Khan, Z. H. et al. (2022). Oil-in-water emulsions prepared using high-pressure homogenisation with Dioscorea opposita mucilage and food-grade polysaccharides: Guar gum, xanthan gum, and pectin. LWT, 162, Article 113468. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113468
  26. Agoub, A. A., Smith, A. M., Giannouli, P., Richardson R. K., Morris E. R. (2007). «Melt-in-the-mouth» gels from mixtures of xanthan and konjac glucomannan under acidic conditions: A rheological and calorimetric study of the mechanism of synergistic gelation. Carbohydrate Polymers, 69(4), 713–724. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.02.014
  27. Творогова, А. А., Ландиховская, А. В., Казакова, Н. В. (2022). Структура молокосодержащего мороженого при использовании концентратов молочного и сывороточного белков. Пищевая промышленность, 6, 66–69. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.6.6.015
  28. Nooshkam, M., Varidi, M., Zareie, Z., Alkobeisi, F. (2023). Behavior of proteinpolysaccharide conjugate-stabilized food emulsions under various destabilization conditions. Food Chemistry: X, 18, Article 100725. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2023.100725
  29. Мельникова, Е. И., Станиславская, Е. Б. (2021). Получение и применение микропартикулята сывороточных белков в технологии производства сметаны. Пищевые системы, 4(2), 117–125. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2020-4-2-117-125
  30. Kew, B., Holmes, M., Stieger, M., Sarkar, A. (2020). Review on fat replacement using protein-based microparticulated powders or microgels: A textural perspective. Trends in Food Science and Technology, 106, 457–468. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.10.032
  31. Černíková, M., Buňka, F., Pavlínek, V., Březina, P., Hrabě, P., Valášek, P. (2008). Effect of carrageenan type on viscoelastic properties of processed cheese. Food Hydrocolloids, 22(6), 1054–1061. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2007.05.020
  32. Zhu, J., Eid, M., Li, J., Geng, F., Li, B. (2022). Synergistic interactions between konjac glucomannan and welan gum mixtures. LWT, 162, Article 113425. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113425
  33. Brenner, T., Tuvikene, R., Fang, Y., Matsukawa, S., Nishinari, K. (2015). Rheology of highly elastic iota-carrageenan/kappa-carrageenan/xanthan/konjac glucomannan gels. Food Hydrocolloids, 44, 136–144. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.09.016
  34. Bhattacharyya, T., Palla, C. S., Dethe, D. H., Joshi, Y. M. (2024). Rheological investigation of the network structure in mixed gels of Kappa and Iota Carrageenan. Food Hydrocolloids, 146(B), Article 109298. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.109298
  35. Иванова, С. А. (2018). Пенообразующие свойства концентратов белков обезжиренного молока. Техника и технология пищевых производств, 49(4), 12–21. http://doi.org/10.21603/2074-9414-2018-4-12-21
  36. Martinez-Padilla, L. P., Garsia-Rivera, J. L., Romero-Arreola, V., Casas-Alencaster, N. B. (2015). Effects of xanthan gum rheology on the foaming properties of whey protein concentrate. Journal of Food Engineering, 156, 22–30. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.01.018
  37. Liu, X., Sala, G., Scholten, E. (2022). Effect of fat aggregate size and percentage on the melting properties of ice cream. Food Research International, 160, Article 111709. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111709
  38. Tsevdou, M., Cogou, E., Dermesonluoglu, E., Taoukis, P. (2015). Modelling the effect of storage temperature on the viscoelastic properties and quality of ice cream. Journal of Food Engineering, 148, 35–42. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2014.07.002

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Landikhovskaya A.V., Tvorogova A.A., Kochneva S.E., 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».