Növényi eredetű gyöngy-alternatíva fejlesztése: alginát-kitozán és gellán-gumi-kitozán kettős hidrogél hálózattal, fordított gömbösítési technológiával
A növényi alapú kapszulák napjaink egyik legizgalmasabb élelmiszeripari fejlesztési területeként jelennek meg. Ezek a termékek növényi fehérjék és poliszacharidok felhasználásával igyekeznek kialakítani gyöngy funkcionális, érzékszervi és táplálkozási tulajdonságait. A „koleszterinmentes”, „allergénszegény” és „fenntartható” címkék miatt az ilyen alternatívák iránt egyre nagyobb az érdeklődés, és már több cég is piacra dobott növényi gyöngykészítményeket.
A probléma bemutatása: A tojássárgája egyedülálló szerkezete és tulajdonságai miatt számos étel elengedhetetlen összetevője. A sárgája természetes, gömb alakú emulziós szerkezete különleges textúrát, ízt és vizuális élményt nyújt. A növényi alapú alternatívák fejlesztése során ez a gömb alakú forma és stabil emulziós szerkezet nehezen utánozható.
(a) A kappa-karragénán (k-CG) és a kitozán (CS) kémiai szerkezete.
(b) Az ultravékony κ-karragénán/kitozán hidrogél előállításának sematikus ábrázolása.
A jelenlegi növényi tojáshelyettesítők többsége folyékony vagy por formában készül, és bár funkcionális tulajdonságaikat már sikerült részben reprodukálni, a tökéletes, esztétikus, stabil gömb alakú tojássárgája megalkotása továbbra is kihívást jelent.
Gyakorlati jelentősége óriási lehet: a gasztronómiában és az élelmiszeriparban olyan innovációt eredményezhet, amellyel a növényi alapú éttermek, ételkiszállítók és élelmiszergyártók új szintre emelhetik kínálatukat. Emellett segítheti a fenntartható táplálkozás elterjedését, kielégítve a vegetáriánus, vegán, allergiás vagy koleszterinszintjükre odafigyelő fogyasztók igényeit.
A növényi alapú, gömb alakú tojássárgája-analóg előállítása szferifikációs alapon lehetséges, amely stabil szerkezetű, hőálló, és képes megőrizni formáját különböző konyhai eljárások során. Ennek érdekében a kísérlet a fordított gömbösítési technológia alkalmazására fókuszál, ahol alginát-kitozán és gellán gumi-kitozán alapú kettős hidrogél hálózatot használható, biztosítja a tojássárgája természetes membránszerkezetét.
A Cn nm gélek szintézisének és szerkezetének vázlatos ábrázolása.
a) A kitozán lúgos oldatban való oldódási folyamata;
(c) A csak 4r-PEG-CHO-t tartalmazó gélek szerkezete;
(d) a 4r-PEG-CHO-t és 4r-PEG-NH2-t tartalmazó gélek szerkezete;
(e) A reaktánsok molekulaszerkezete.
A jobb oldali SEM kép a C2-N0 gélhez, a bal felső és bal alsó SEM képek a C2-N2 gélhez, illetve a C2-N4 gélhez tartoznak. PEG: polietilénglikol.
Módszerek és eljárás: A növényi alapú, gömb alakú tojássárgája-analógok előállítása fordított gömbösítési eljárással. A folyamat lépései:
- Növényi alapú emulzió előállítása borsó- és zabfehérjéből, valamint növényi zsírból.
- Nátrium-alginát és gellán gumi-oldat elkészítése.
- Kitozán-oldat készítése 1%-os ecetsavoldatban.
- Kalcium-kloridos keresztkötő fürdő előkészítése.
- Gömbösítés: a szimulált tojásfolyadék cseppentése a kalcium-klorid oldatba.
- Kitozán-réteg kialakítása a már formált gömbök felületén.
- Optikai, mechanikai és hőállósági tesztek elvégzése.
Eredmények:
- A gömb, sima, fényes, átlátszó membránnal
- A magasabb kitozán koncentráció erősebb, rugalmasabb membránt biztosít.
- A gömbök sárgás színe és belső állaga a főzés után a lágy tojássárgájához hasonlítanak.
- Mechanikailag a gömbök jól ellenállnak a terhelésnek.
- Hőállóság szempontjából a gömbök főzés, forralás és sütés során is stabilak maradnak.
- Az elkészült gömbök esztétikailag és funkcionálisan is jól hasonlítanak a természetes tojássárgájához.
Összefoglalás: A vizsgálat igazolta, hogy alginát, gellán gumi és kitozán kombinációjával, fordított gömbösítési technológiával létrehozható olyan növényi alapú gyöngy, amely hőálló, stabil és gasztronómiai szempontból is alkalmazható. Az eredmények alapján az innováció nemcsak laboratóriumi, hanem gyakorlati szinten is megvalósítható alternatívát kínál.