Ein funktionelles, streichfähiges Raps- und Milchprotein-Oleogel als gesundes System für Bonbongummis

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 12619 (2022) Diesen Artikel zitieren

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In letzter Zeit sind das Interesse und die Nachfrage nach gesunden und nützlichen Lebensmitteln zu einem globalen Bedarf geworden. Daher ist die Herstellung funktioneller Lebensmittel mit einem hohen Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren und Antioxidantien eine große Herausforderung. In dieser Studie wurden vier funktionelle streichfähige Oleogele auf Basis von Rapsöl und Milchproteinen entwickelt. Diese streichfähigen Oleogele wurden als innovatives Modell für die Herstellung von Bonbongummis verwendet. Die chemische Zusammensetzung, die Oxidationsstabilität und die Auswirkungen der Lagerbedingungen wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass der Fettgehalt in streichfähigen Oleogelen und Gummibärchen zwischen 35 und 47 bzw. 2,40–4,15 % lag. Der Proteingehalt in streichfähigem Doum und Karotte betrug 7,41 %, während er in streichfähigem Doum 6,15 % betrug und in Gummibärchen zwischen 10,25 und 12,78 % lag. Die Härte streichfähiger Oleogele und Gummis lag zwischen 0,3 und 0,9 bzw. 6,22 und 16,30 N. Streichfähige Karotten und streichfähiges Doum hatten nach der Lagerung Peroxidwerte von mehr als 8 meqO2/kg, wohingegen streichfähiges einfaches Oleogel und streichfähiges Raps-Oleogel eine bessere Oxidationsstabilität aufwiesen. Die antioxidative Aktivität von streichfähigen Oleogelen und Gummibärchen lag zwischen 66,98–46,83 % und 51,44–40,37 %. Darüber hinaus zeigten Transmissionselektronenmikroskopie- und Polarisationslichtmikroskopie-Aufnahmen das Vorhandensein eines kohärenten verschlungenen Netzwerks zwischen Oleogelen und Ernährungspolymeren. Die Ölbindungskapazität von streichfähigem Karotten-Oleogel hatte einen Maximalwert von 97,89 %, während die gebildeten Gummibärchen über 99 % lagen. Diese Studie zeigte einen vielversprechenden Weg auf, funktionelle streichfähige Oleogele als Modell für Lebensmittelprodukte herzustellen, die gut für Gesundheit und Ernährung sind.

Fette und Öle werden häufig in verschiedenen Formulierungen und Diäten verwendet, um den Nährwert und die Eigenschaften von Lebensmitteln zu verbessern. In letzter Zeit wird viel Wert auf die gesundheitlichen Vorteile von Fetten sowie auf die Umweltauswirkungen ihrer Produktion gelegt. Transfette und gesättigte Fette, die durch Ölhydrierung und -fragmentierung hergestellt werden, werden in Lebensmitteln verwendet. Der Verzehr dieser Fette schadet der menschlichen Gesundheit, einschließlich koronarer Herzkrankheit, endothelialer Dysfunktion, metabolischem Syndrom und oxidativem Stress1. Daher besteht ein dringender Bedarf an gesunden alternativen Methoden zur Herstellung fester Fette mit einem geringen Gehalt an gesättigten Fettsäuren2. Eines dieser vielversprechenden Mittel ist der Einsatz von Oleogelen als gesunde Alternative zu gesättigten und Transfettsäuren1. Rapsöl gilt aufgrund seiner biologischen Wirkung und kardioprotektiven Substanzen als eines der gesunden essbaren Pflanzenöle. Senkung des Plasmacholesterinspiegels und allgemeine Verbesserung der Gesundheit3. Rapsöl hat einen höheren Anteil an ungesättigten Fettsäuren als andere Pflanzenöle4. Anschließend ist es während der Lagerung möglicherweise stärker dem Oxidationsprozess ausgesetzt. Der neue Trend zur Vermeidung der Öloxidation und zur Maximierung seiner Nutzung ist die Bildung funktioneller Oleogele5. Oleogele sind verfestigte oder halbverfestigte Materialien, die durch Gelieren von Öl unter Verwendung mehrerer Oleogelatoren (z. B. verschiedener Wachse, Phospholipide, Monoglyceride, Ester oder Alkohole von Fettsäuren usw.) hergestellt werden.

In vielen Studien wurden verschiedene Oleogelatoren verwendet, um Oleogele zu bilden und Rapsöl zu schützen. Natürliche Wachse (Bienenwachs, Carnauba und Candelilla) und Rapsöl bildeten Oleogele und untersuchten auch ihre oxidative Stabilität6. Darüber hinaus verbesserten Candelillawachs und Rapsöl-Oleogel die Textur und verringerten die In-vitro-Stärkeverdaulichkeitseigenschaften von Mais-Tortillas7. Oleogel aus Rapsöl mit Candelillawachs wurde hergestellt und als Ersatz für Ghee verwendet, um eine hochwertige Alternative zu ungesättigten Fettsäuren herzustellen8. Stearinsäure hat unterschiedliche gesundheitliche Vorteile, wenn sie oral oder lokal angewendet wird9. Es wurde als Gelator für die Herstellung von Oleogel unter Verwendung von Sesamöl und Sojaöl10 verwendet. Stabile und halbfeste Oleogele und Oleogelemulsionen auf Sojalecithinbasis wurden unter Verwendung einer Kombination aus Sojalecithin und Stearinsäure als Gelbildner entwickelt11.

Oleogele fungieren als Vehikel für funktionelle Inhaltsstoffe wie Phytosterole12, Lecithin13 und β-Carotin14 sowie Spurenelemente15. Darüber hinaus spielt Protein eine wichtige und wirksame Rolle bei vielen lebenswichtigen Prozessen im menschlichen Körper, beim Aufbau von Zellen und Muskeln und bei der Versorgung des Körpers mit wichtigen Aminosäuren. Neben dieser Bedeutung ist die Proteinquelle auch für den Verdauungskomfort und die Absorptionsqualität von entscheidender Bedeutung. Milchproteine ​​sind erstaunliche funktionelle Proteine, die viele gesundheitliche und ernährungsphysiologische Werte haben. Es wird auch als natürliches Liefersystem für viele lebenswichtige Verbindungen verwendet, um ihre gesundheitlichen Vorteile aufrechtzuerhalten und sie während der Herstellung sowie während der Passage durch das Verdauungssystem vor Oxidation und Abbau zu schützen16. Diese Proteine ​​sind leicht verdaulich und absorbierbar. Die durchschnittliche Verdaulichkeit liegt bei etwa 95 %, was als eine der höchsten Verdaulichkeiten für Nahrungsproteine ​​gilt17. Darüber hinaus verfügen Milchproteine ​​in ihrer Struktur über Bindungsstellen, um verschiedene Moleküle zu binden18. Sie hatten eine antioxidative Aktivität; Sie hatten auch viele präventive Eigenschaften, die bei traditionellen Behandlungen unterstützend wirken konnten, etwa bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Stoffwechselstörungen, der Darmgesundheit und chemischen Schutzeigenschaften19. Die bei der Herstellung des streichfähigen Oleogels zugesetzten Milchproteine ​​führten zu einem Endprodukt, das homogen und stabil war20,21,22.

Diese Oleogele können in Backwaren und als Kopfhaut für Frühstück, Margarine, Schokolade, Schokoladenprodukte und einige Fleischprodukte verwendet werden23,24. In mehreren Produkten werden verschiedene Oleogelformulierungen verwendet, die auf unterschiedlichen Techniken basieren25. Die Lebensmittelwissenschaft verwendet Oleogel aufgrund seiner unterschiedlichen Anwendungen als Lebensmittelzusatzstoff häufig, um den Gehalt an gesättigten Fettsäuren und Transfetten in Lebensmitteln zu minimieren26,27. Folglich können Oleogele eine gute Gelegenheit sein, schädliches festes Fett zu ersetzen und so gesündere Lebensmittelprodukte zu entwickeln.

Unter Berücksichtigung der oben genannten Fakten besteht die eigentliche Herausforderung darin, gesunde Fettalternativen in der Lebensmittelproduktion und in Nahrungsergänzungsmitteln zu verwenden. In dieser Studie basierte die grundlegende Auswahl der Inhaltsstoffe auf ihren natürlichen, ernährungsphysiologischen und gesunden Eigenschaften. Die Hauptzutaten waren Rapsöl (Quelle für ungesättigte Fettsäuren), Milchproteine ​​(Quelle für Nährstoffe), Karottensaft (Quelle für Beta-Carotin), Doum-Saft und sein Extrakt (Quelle für Polyphenole und Flavonoide). Somit könnten streichfähige Raps-Oleogele, die von Natur aus reich an ungesättigten Fettsäuren, Proteingehalt und Antioxidantien sind, als innovatives Modell für ernährungsphysiologisch gesunde Gummiformulierungen verwendet werden. Die Ziele dieser Forschung bestanden daher darin, (1) neuartige funktionelle streichfähige Oleogele herzustellen und zu charakterisieren; (2) diese Aufstriche als natürliches Ernährungsmodell nutzen, um gesunde Gummibärchen zu entwickeln; (3) die chemische Zusammensetzung und Oxidationsstabilität der zubereiteten Formulierungen untersuchen; und (4) die Auswirkung der Lagerung auf Farbe, Ölbindungskapazität und pH-Wert bestimmen.

Sorbit wurde von BDH Chemicals Ltd, Poole, Vereinigtes Königreich, bezogen. Stearinsäure wurde von Spectrum Chemical Mfg. Corp. Gardena, Vereinigte Staaten, bezogen. Stärke wurde von SD Fine Chemical, Boisar, Indien, bezogen. Kasein wurde von VWR International Ltd, Poole, Vereinigtes Königreich, bezogen. Molkenproteinkonzentrat (WPC) wurde von Arla Foods Ingredients Videbaek bezogen. Dänemark. Das Maltodextrin wurde von Loba Chemie Pvt Ltd., Mumbai, Indien, bezogen. Zitronensäure wurde von ElNasr Pharmaceutical Chemicals Co., Ägypten, bezogen. Rapsöl, Doumpulver, Karotte; Gelatine, Zuckerrohr, Karamellsirup und Schokoladensirup wurden auf dem lokalen Markt in Gizeh, Ägypten, gekauft.

Die zerkleinerten Doum-Früchte wurden 10 Minuten lang in Wasser im Verhältnis 1:5 (Gew./Vol.) gekocht. Der Extrakt wurde durch eine Schicht Käsetuch abgelassen und gepresst, um den frei fließenden Extrakt zu erhalten. Der erzeugte Extrakt wurde durch ein Stück Baumwolle filtriert, um feine Partikel (Doum-Saft) zu entfernen. Die gleichen Verfahren wurden befolgt, um Doum-Extrakt durch Rotationsverdampfung herzustellen (Doum-Extrakt).

Die Karottensaftextraktion erfolgte mit einem Mixer-Mühle. Der extrahierte Saft wurde dann filtriert und 10 Minuten lang bei 80 °C pasteurisiert28.

Abbildung 1 zeigt die Herstellung funktioneller streichfähiger Oleogele auf Basis von Rapsöl. Rapsöl-Oleogel wurde unter Verwendung von Stearinsäure als Organogelator hergestellt. Stearinsäure (10 %) wurde in einem Becherglas (100 ml) in Rapsöl gelöst und unter Rühren auf 70 °C erhitzt, bis der Gelbildner vollständig im Öl gelöst war. Die heiße, klare Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und dann zur weiteren Analyse bei 4 °C im Kühlschrank gelagert (streichfähiges O). 10 g Kaseinpulver wurden in 100 ml Milli-Q-Wasser dispergiert und 2 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Zu der zuvor hergestellten Suspension wurde unter Rühren auf einer Rührplatte eine Molkenproteinlösung (10 % w/v) getropft. Dann wurden Stärke und Maltodextrin im Verhältnis 1:1 zu der Casein-Molkenprotein-Mischung hinzugefügt und 5 Minuten lang gerührt. Ein Hochgeschwindigkeitshomogenisator (POLYTRON® PT10-35GT, Kinematica AG, Schweiz) wurde verwendet, um die erhaltene Mischung mit zuvor hergestelltem streichfähigem O 5 Minuten lang bei 11.000 U/min zu mischen. Nach der Homogenisierung entstand das streichfähige Uni-Oleogel (streichfähiges P). Die gleichen Verfahren wurden für die Herstellung von funktionellem streichfähigem Oleogel befolgt, entweder streichfähigem Doum-Oleogel (streichfähig D) oder streichfähigem Karotten-Oleogel (streichfähig C). Bei streichfähigem D wurden der Doum-Saft und sein Extrakt anstelle von Wasser verwendet, bei streichfähigem C wurden jedoch Karottensaft und Orangenöl (4 % w/v) verwendet. Alle verschiedenen vorbereiteten streichfähigen Oleogele (P, C und D) wurden 5 Minuten lang bei 85 °C wärmebehandelt, dann abgekühlt und bis zur weiteren Untersuchung bei 4 °C im Kühlschrank gelagert.

Schematische Darstellung der Herstellung funktioneller streichfähiger (O, P, D und C) Oleogele und ihrer Anwendung in Schokoladen- und Karamellgummis.

Die gesunden, nahrhaften Bonbon-Gummiformulierungen wurden auf Basis der zuvor hergestellten funktionellen streichfähigen Oleogele hergestellt. Die Formulierungen für verschiedene gesunde Nahrungsgummis sind in Tabelle 1 aufgeführt, und die Verfahren sind in Abb. 1 dargestellt. Der Zuckersirup wurde durch Mischen von Schokolade oder Karamellsirup hergestellt; Zucker, Sorbitol und Zitronensäure mit Wasser. Die Sirupmischung wurde auf 118 °C erhitzt, bis der Feststoffgehalt 88–90 Brix erreichte, gemessen mit einem Refraktometer (Atago Co., Ltd., Japan). Granulierte Gelatine wurde 30 Minuten lang in kaltem Wasser hydratisiert und 1 Stunde lang in einem Wasserbad bei 60 °C geschmolzen. Die geschmolzene Gelatine wurde bei 100 °C zur vorherigen Sirupmischung gegeben und 3 Minuten lang gerührt, um eine gute Durchmischung zu gewährleisten. Das funktionelle streichfähige Oleogel (P oder D oder C) wurde dann zur Zucker-Gelatine-Mischung gegeben und 10 Minuten lang gerührt, um das Oleogel zu dispergieren. Die verschiedenen fertigen Gummiformulierungen wurden separat bei 60 °C in eine Silikonform gegeben. Die entwickelten Gummibärchen wurden 24 Stunden lang im Dunkeln bei Raumtemperatur in der Silikonform aufbewahrt, bevor sie entnommen wurden. Es wurden zwei Chargen Schokoladengummis hergestellt: Gummis auf Basis von streichfähigem P (Gummi Pcho); und Gummibärchen auf Basis von streichfähigem D (Gummi D). Es wurden zwei weitere Chargen Karamellgummis hergestellt: Gummibärchen auf Basis von streichfähigem P (gummiartiges Pcar) und Gummibärchen auf Basis von streichfähigem C (gummiartiges C).

Die Fettsäurezusammensetzung von Rapsöl wurde mit einem Hewlett Packard HP 6890-Gaschromatographen, einem Flammenionisationsdetektor (FID) und einer Kapillarsäule (30 m × 530 μm, 1,0 μm Dicke) bestimmt. Ein Trägergas, Stickstoff, wurde auf eine Durchflussrate von 15 ml/min eingestellt, während die Temperatur des Injektors und des Detektors auf 280 °C eingestellt wurde. Die Temperatur der Säule wurde auf 240 °C gehalten. Die Peaks wurden im Vergleich zu Chromatogrammen von Standard-Fettsäuremethylestern (Sigma, USA) identifiziert. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Rapsöl (Brechungsindex, Peroxid, Säure, Jod und Verseifungszahl) wurden gemäß29 bestimmt.

Fett, Protein, Asche, Gesamtfeststoffe, Gesamtproteingehalt und pH-Wert wurden gemäß30 bestimmt.

Alle Viskositätsstudien wurden bei Raumtemperatur (25 ± 1 °C) mit einem digitalen Viskosimeter von Ametek Brookfield (Middleboro, MA 02346, USA) gemessen. Die Proben wurden einer zyklischen Scherrate im Bereich von 3 s−1 bis 100 s−1 für streichfähiges (P, D und C) und S−6 für streichfähiges O für eine Aufwärtskurve ausgesetzt31. Die Viskosität wurde in Centipoise (cP s) ausgedrückt.

Die Texturprofilanalyse (TPA) wurde an Proben mit einem Doppelkompressionstester (Multitest 1d Memes in, Food Technology Corporation, Slinfold, W. Sussex, UK) durchgeführt. Alle ermittelten Parameter (Härte (N), Kohäsivität, Adhäsion (Ns), Federung (mm), Gummiigkeit (N) und Kaubarkeit (mJ) wurden anhand der Definition der International Dairy Federation (IDF, 1991) bestimmt. Die Proben waren vorbereitet und gemessen wie zuvor beschrieben von32.

Die funktionellen streichfähigen Oleogele (O, P, D und C) wurden 60 Tage lang in 20-ml-Glasfläschchen bei 4 °C gelagert. 6 g streichfähiges Oleogel wurden in ein 100-ml-Becherglas gegeben, in 60 ml n-Hexan suspendiert und bis zur vollständigen Auflösung geschüttelt. Die Mischung wurde filtriert und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft, bis ein konstantes Gewicht erreicht war. Der Peroxidwert wurde iodometrisch nach29 bestimmt und alle 15 Tage ausgewertet.

Der Antioxidans-Aktivitätstest unter Verwendung des stabilen freien Radikals 2,2′-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH·) wurde mit einigen Modifikationen von33,34 durchgeführt. Streichfähige Oleogele oder Gummibärchen (3 g) wurden 1 Stunde lang in 100 ml Methanol gerührt und dann mit Whatman Nr. 1 filtriert. 1 Papier. Der Rückstand wurde mit weiteren 100 ml Methanol 15 Minuten lang erneut extrahiert. Anschließend wurden 5 μl des Filtrats zu 995 μl reinem Methanol und 2 ml frisch zubereiteter 0,13 mM DPPH-Lösung in Methanol gegeben. Die Probenlösung wurde 30 Sekunden lang kräftig auf einem Vortex geschüttelt und dann sofort in ein UV/VIS-Spektrophotometer (T80 UV/VIS-Spektrometer, PG Instruments Ltd., UK) gegeben. Die Absorption wurde bei 516 nm nach genau 30 Minuten gegen reines Methanol gemessen. Eine Blindprobe wurde wie oben hergestellt, indem die Testprobe durch 5 μl Methanol ersetzt wurde. Der Prozentsatz der Radikalfängeraktivität (RSA %) wurde anhand der folgenden Gleichung berechnet:

Dabei sind AbB und AbS die Absorptionswerte des Leerwerts bzw. der Probe. Die Messungen wurden in Doppelbestimmung durchgeführt.

Die Auswirkung der Lagerbedingungen bei Raumtemperatur (30 °C) und Kühlschrank (4 °C) auf die chemische Zusammensetzung („Analyse der chemischen Zusammensetzung“), die Farbe, den pH-Wert und die Ölbindungskapazität (OBC) für Nahrungsgummiformulierungen wurde untersucht. Diese Formulierungen wurden in verschlossenen Glasfläschchen (22 ml) gelagert und 12 Wochen lang bei 30 °C im Dunkeln und 4 °C aufbewahrt. Zur visuellen Beobachtung wurden nach 0 und 12 Wochen Proben entnommen. Streichfähige Oleogelproben wurden 60 Tage lang bei 4 °C aufbewahrt.

Die Farbe des vorbereiteten streichfähigen Oleogels und der Gummibärchen wurde mit einem Minolta CR-10 Plus-Kolorimeter (Konica Minolta, Tokio, Japan) bestimmt. Eine 10 mm dicke Gummischeibe wurde vor einem weißen Hintergrund in einen transparenten runden Behälter gelegt. Der Reflexionsgrad wurde auf der gummiartigen Oberfläche gemessen. Das Ergebnis wurde als CIELAB-Werte L* für Helligkeit, + a* für Rot oder Grün (− a*) und + b* für Gelb oder Blau (− b*) ausgedrückt. Der Farbtonwinkel (h), die Chroma (C*) und die gesamten Farbunterschiede ΔE wurden gemäß den folgenden Gleichungen35 berechnet, wobei ΔL*, Δa* und Δb* die Helligkeits-, Rot- und Gelbintensitätsunterschiede gegenüber den ursprünglichen Proben sind. Alle Messungen wurden dreifach durchgeführt.

Die pH-Werte wurden mit einem digitalen Labor-pH-Meter Jenway 3510, UK, gemessen. Bibby Scientific LTD. Stone, Staffordshire, ST15 OSA.

Die OBC-Methode wurde von36 angepasst. Die geschmolzenen streichfähigen Oleogele/Gummis (1 ml) wurden in ein zuvor gewogenes Eppendorf-Röhrchen (Gewicht a) gegeben und für 1 Stunde in den Kühlschrank gestellt. Dann wurde das Röhrchen erneut gewogen (Gewicht b) und 15 Minuten lang bei 9160 g bei Umgebungstemperatur zentrifugiert. Nach der Zentrifugation wurden die Röhrchen zum Abtropfen des freigesetzten Öls auf ein Filterpapier gestellt und erneut gewogen (Gewicht c). Der OBC wurde mit der folgenden Gleichung berechnet.

FTIR-Spektren des gebildeten streichfähigen Oleogels und der Gummis wurden mit dem FTIR Bruker Vertex 80v (Nationales Forschungszentrum, Ägypten) mit einer Auflösung im Bereich von 4000–400 cm−1 aufgenommen.

Die Mikrostrukturen von vorbereitetem streichfähigem Oleogel und Gummibärchen wurden mit einem Polarisationslichtmikroskop (Modell BX51-P, Olympus, Japan) beobachtet. Die streichfähigen Oleogele (20 μl) wurden auf einen Objektträger gegeben und sofort mit einem Deckglas abgedeckt. Bei den gummiartigen Proben wurden die Proben auf 90 °C erhitzt, bis sie vollständig geschmolzen waren. 20 μl der heißen Mischung wurden auf einen vorgewärmten Glasobjektträger getropft und vorsichtig mit einem vorgewärmten Deckglas abgedeckt.

Die Proben wurden auf ein Kupfergitter gelegt, dann mit Kohlenstoff (Trägerpulver) beschichtet und bei Raumtemperatur trocknen gelassen. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM, JEOL, JEM, 1230 Japan) bei 100 kV.

Der organoleptische Test für streichfähige Oleogele und Gummibärchen wurde von den zwanzig Mitgliedern der Abteilung für Milchprodukte und der Abteilung für Fette und Öle am Nationalen Forschungszentrum in Ägypten durchgeführt. Die Proben wurden hinsichtlich Aussehen, Geschmack, Textur und Farbe getestet. Die organoleptischen Bewertungen wurden wie von37 beschrieben befolgt.

Die ungefähren Kosten der verschiedenen in dieser Studie untersuchten Produkte wurden wie von38 beschrieben berechnet, indem alle Kosten für Rohstoffe und Verarbeitungskosten auf Laborebene berücksichtigt wurden.

Eine statistische Analyse der Daten wurde mit der Software Statistica 6.0 (Stat Soft Inc., Tulsa, Oklahoma, USA) durchgeführt. Mittelwerte wurden mit dem Duncan-Mehrbereichstest verglichen und auf dem Niveau P ≤ 0,05 beurteilt.

Die Fettsäurezusammensetzung und die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Rapsöl sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Daten zeigten, dass 11 Fettsäuren identifiziert wurden, die 99,96 g × 100 g−1 der gesamten Fettsäuren ausmachten. Die Ölsäure und die Linolsäure machen 60,64 g × 100 g-1 bzw. 23,75 g × 100 g-1 der gesamten Fettsäuren aus. Diese Ergebnisse zeigten, dass das Rapsöl einen hohen Gehalt an ungesättigten Fettsäuren von etwa 93,65 g × 100 g−1 des Gesamtgehalts und ein sehr gutes Verhältnis von Omega-6/Omega-3 (2/1) aufweist. Die Ergebnisse zur Fettsäurezusammensetzung ähnelten denen von39. Dieser Index bestätigte die gesundheitlichen Eigenschaften von Rapsöl und zeichnete es als Pflanzenöl mit einem hochwertigen Fettsäureprofil aus4. Die Daten zeigten auch, dass Rapsöl einen sehr geringen Gehalt an gesättigten Fettsäuren hat und daher anderen Pflanzenölen (z. B. Leinsamen, Walnuss usw.) überlegen war40,41. Der hohe Gehalt an einfach ungesättigten Fettsäuren ähnelt dem von Olivenöl und trägt zum reibungslosen Funktionieren verschiedener physiologischer Systeme im menschlichen Körper bei. Die Menge an Omega-3-Fettsäuren (C18:3) war im Vergleich zu anderen Pflanzenölen (Oliven-, Mais-, Sonnenblumenöl usw.) erhöht42. Rapsöl zeigte die besten physikalisch-chemischen Eigenschaften: Brechungsindex (1,466 ± 0,001), Peroxidwert (3,5 ± 0,03), freie Fettsäuren (0,15 ± 0,002), Jodwert (102,52 ± 0,03), Verseifungswert (187,05 ± 0,07)43.

Die Entwicklung von Oleogelen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen erweitert ihre Einsatzmöglichkeiten in einer Vielzahl von Branchen wie der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie44. In dieser Studie wurde Raps-Oleogel unter Verwendung von Rapsöl und Stearinsäure als Gelbildner hergestellt. Bei einer höheren Temperatur war die Stearinsäurelösung in Rapsöl transparent. Das streichfähige O wurde durch Abkühlen der Lösung auf Raumtemperatur gebildet und mit der Umkehrrohrmethode45 bestätigt. Drei funktionelle streichfähige Oleogele (P, D und C) wurden auf Basis des streichfähigen O-Oleogels unter Verwendung von Nährstoffpolymeren (Kasein, Molkenprotein, Maltodextrin und Stärke) hergestellt. Streichfähiges P wurde als einfaches Produkt verwendet und zeigte ein weiß gefärbtes Gel. Streichfähiges D bildete aufgrund der Doum-Frucht, die als Quelle für Polyphenole und Flavonoide verwendet wird, ein bräunlich gefärbtes Gel. Streichfähiges P hatte ein orangefarbenes Gel, wenn Karottensaft als Beta-Carotin-Quelle verwendet wurde. Außerdem wurden vier Arten gesunder, nährstoffreicher Gummibärchen formuliert, die auf drei funktionellen streichfähigen (P, D und C) Oleogelen basieren: Gummy Pcho, Gummy D und Gummy Pcar, Gummy C. Die chemische Zusammensetzung, die oxidative Stabilität, die antioxidative Aktivität und die Lagerwirkung Bedingungen, morphologische Merkmale und organoleptische Tests wurden untersucht.

Die Schätzung der chemischen Zusammensetzung des Lebensmittelprodukts ist ein wichtiger Test, da sie dem Verbraucher einen Eindruck vom Gehalt der Nährstoffe vermittelt, die er verzehrt, wie Protein, Fett und andere Nährstoffe. Abbildung 2 bezieht sich auf die chemische Analyse verschiedener funktioneller streichfähiger Oleogele und Gummis. Der Fettgehalt in streichfähigen Oleogelen lag zwischen 35 und 47 %, während er in Gummibärchen zwischen 2,40 und 4,15 % lag. Der Feuchtigkeitsgehalt der streichfähigen Oleogele ist höher (34,8–36,37) als der der Gummibärchen (26,75–27,27). Je höher der Gesamtfeststoffgehalt, desto geringer ist der Feuchtigkeitsgehalt. Nach der Lagerung nahm die Feuchtigkeit leicht ab, während der Feststoffgehalt in den Gummibärchen zunahm. Die Ergebnisse der Gummifeuchtigkeit stimmten mit denen von37 überein, die Gummibonbons mit Karotten- und Ananassaft zubereiteten. Eine der wichtigsten Zutaten dieser Produkte, ob streichfähig oder gummiartig, ist ihr Proteingehalt, und die Quelle dieses Proteins sind Milchproteine. Der Proteingehalt ist bei streichfähig D und C (7,41 %) höher als bei streichfähig P (6,15 %). Der Proteingehalt stieg in Gummibärchen im Bereich von 10,25–12,78 %. Der höchste Proteingehalt wurde auch bei Gummibärchen C und Gummibärchen D festgestellt, die Karottensaft und Doumsaft sowie deren Extrakt enthalten. Dieser Anstieg des Proteingehalts kann auf den Proteingehalt in Karotten und Doum zurückzuführen sein. Nach der Lagerung stieg der Proteingehalt leicht auf einen Bereich von 10,29–12,97 % an. Dies kann auch auf einen leichten Anstieg des Gesamtfeststoffgehalts zurückzuführen sein, der durch Verdunstung und leichten Wasserverlust während der Lagerung bedingt ist.

Chemische Analyse von (A) funktionellem, streichfähigem Oleogel und (B) gesunden, nahrhaften Gummiformulierungen. Spalten mit ähnlichen Buchstaben unterscheiden sich laut DMRT statistisch nicht (p ≤ 0,05). Es wurde eine statistische Analyse durchgeführt, um die Signifikanz zum ersten Zeitpunkt und nach der Lagerung zu bestimmen.

Die Aschegehalte sind ebenfalls in Abb. 2 dargestellt. Der Aschegehalt war in den streichfähigen Oleogel-Proben im Vergleich zu Gummibärchen hoch. Der höchste Aschegehalt wurde bei streichfähigem C und gummiartigem C gefunden, der niedrigste Gehalt wurde jedoch bei streichfähigem P und den daraus hergestellten Gummis (gummiartiges PCho und gummiartiges PCar) festgestellt. Während der Lagerung stieg der Aschegehalt leicht an. Der höhere Aschegehalt in den Proben, die Karottensaft und Doum enthalten, kann auf den Aschegehalt in ihnen zurückzuführen sein, verglichen mit denen, die diesen nicht enthalten. Auch die Ergebnisse von Asche stimmten mit37 überein. Diese Produkte, ob streichfähig oder gummiartig, gelten als gute Quelle für funktionelles, gesundes und nahrhaftes Protein (Milchprotein (Kasein und Molke)). Sie sind außerdem eine reichhaltige Quelle für gesunde Omega-3- und 6-Fette (Rapsöl).

Die Viskositätsprüfung ist ein Werkzeug, das im Produktionsprozess aller Arten von Lebensmitteln und Getränken eingesetzt wird. Es handelt sich um einen sehr wichtigen Test, der wiederholbare und zuverlässige Ergebnisse liefert und sicherstellt, dass die Qualität des Produkts nicht nur erreicht, sondern von Charge zu Charge aufrechterhalten wird. Aus Abb. 3 geht hervor, dass die Viskosität des streichfähigen P die höchste unter allen getesteten streichfähigen Proben war, gefolgt vom streichfähigen D, dann dem streichfähigen C und dem niedrigsten Wert von streichfähigem O. Der Anstieg der Viskosität beim streichfähigen P kann darauf zurückzuführen sein auf das starke Netzwerk und die Wechselwirkung zwischen Milchproteinen (Casein und Molkenprotein) mit den anderen Polymeren (Maltodextrin und Stärke). Darüber hinaus wurden die Bindungen zwischen Rapsöl und Stearinsäure (als Gelbildner) zur Herstellung der Oleogele gebildet. Der Anstieg der Viskosität beim streichfähigen D kann auf die Verwendung von Doum-Saft und seinem Extrakt zurückzuführen sein, die den Säuregehalt und die Gesamtfeststoffe der Mischung sowie die Dispersion und den Abstand zwischen den Molekülen beeinflussen31,46. Karottensaft und Orangenöl beeinflussen durch die Zugabe von Orangenöl und Zitronensäure den Säuregehalt des streichfähigen C, was zu einer Verringerung des Fließvermögens der Mischung führt, was sich wiederum auf die Viskosität auswirkt, indem es abnimmt.

Viskosität funktioneller streichfähiger (O, P, D und C) Oleogele.

Die Kombination verschiedener Polymere (Kasein, Molkenproteinkonzentrate und Maltodextrin), die streichfähigen Oleogelen zugesetzt werden, spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Viskosität der verschiedenen streichfähigen Oleogele. Dies kann durch starke Netzwerke geschehen, die das Öl nach seiner Umwandlung mittels Stearinsäure (Oleogelator) binden. Kasein und Molkenprotein verfügen ebenfalls über Bindungsstellen in ihrer Struktur, um verschiedene Moleküle zu binden18,47. Maltodextrin gilt als vielversprechendes Polymer und wird häufig zur Gelierung des streichfähigen Oleogels verwendet. Es hat viele Eigenschaften wie verdickende, stabilisierende und gelierende Eigenschaften sowie Hydrokolloide48.

Neben ihrer gesundheitlichen und ernährungsphysiologischen Wirkung können Milchproteine ​​auch als Gelbildner eine wichtige Rolle spielen. Milchproteine ​​haben eine besondere Natur; Sie sind hydrophil, um Wasser zu binden, und können daher kristallisieren und ein Gel bilden, wie es in verschiedenen Milchprodukten der Fall ist49. Außerdem haben Milchproteine ​​hydrophobe Eigenschaften50,51. Molkenproteine ​​weisen je nach physikalisch-chemischer Behandlung (pH-Wert, Druck, Temperatur), der sie unterzogen werden, unterschiedliche Funktionen wie Emulgierung und Gelierung auf52,53. Diese funktionellen Eigenschaften von Molkenprotein hängen eng mit der Zusammensetzung und Aminosäuresequenz dieser Proteine ​​zusammen, die es ermöglichen, eine bestimmte Rolle in Lebensmitteln zu erfüllen, beispielsweise die Bereitstellung von Nährwerten oder die Erhöhung der Löslichkeit, Gelierung oder Emulgierung in verschiedenen Matrizen54.

Die Texturprofile verschiedener funktioneller Streich- und Gummibärchen sind in Tabelle 3 dargestellt. „Härten“ wurde als die Kraft definiert, die die Proben zerbricht oder zerreißt. Die Härtewerte der streichfähigen Oleogele lagen zwischen 0,3 und 0,9 N, während die der Gummis zwischen 6,22 und 16,30 N lagen. Bei den streichfähigen Oleogelen wurde die höchste Härte bei den streichfähigen Oleogelen festgestellt, während sie bei den gummiartigen Oleogelen hoch war, bei den gummiartigen Oleogelen Der niedrigste Wert war der streichfähige O. Die Gummibärchen werden durch ihre zähe Textur als Gelierfunktion von Gelatine und anderen Materialien wie Stärke und Maltodextrin beschrieben55. Die Gummieigenschaften und Kauergebnisse liegen bei Streich- und Gummibärchen auf demselben Niveau. Die höchste Gummiwirkung und Kaubarkeit wurden mit streichfähigem P und gummiartigem PCar erzielt. Der hohe Gesamtfeststoffgehalt der Gummibärchen spiegelt sich in der Textur wie Härte, Gummiigkeit und Kauverhalten wider. Darüber hinaus bildet sich schnell ein starkes Netzwerk, um verschiedene Inhaltsstoffe und Nährstoffe innerhalb dieses gelatineartigen Netzwerks zu speichern56,57. Das Kauen nimmt mit zunehmendem Feststoffgehalt im Produkt zu, was als Zeichen der Wasseraktivität gewertet wird58.

Die Konzentration der Gelatine und der pH-Wert hatten einen spürbaren Einfluss auf die Struktur der Gele, und die Zugabe von Milchproteinkonzentrat (MPC) und Magermilchpulver (SMP) veränderte die Struktur der Gelatine. Nach der Zugabe von Molkenprotein-Isolaten (WPI) wurde eine dem reinen Gelatinegel ähnliche Struktur beobachtet. Der Zusatz von SMP und MPC erhöhte die rheologischen Eigenschaften von Gelatinegelen, während der Zusatz von WPI diese negativ beeinflusste. Die Härte von Gelatinegelen wurde durch die Zugabe von Milchpulver und Gelatine in einer Konzentration von 5 % verbessert. Die Zugabe von Milchproteinen mit hoher Gelatinekonzentration führte zum Verlust von Crackgelen59.

Das Vorhandensein von Polymeren, hauptsächlich Milchproteinen (Kasein und Molke), in der Grundzusammensetzung des Gummibonbons hat den größten Einfluss auf die Textur und Zusammensetzung des Gels. Daher wird bei der Herstellung dieser Art von Gelatinebonbons hauptsächlich Gelatine verwendet, um die vom Verbraucher gewünschte Härte und das gewünschte Aussehen zu erreichen60. Auch das Vorhandensein von Proteinen, insbesondere Milchproteinen, sorgt für ein starkes Netzwerk in dieser Art von Dessert, das ihm in Gegenwart anderer Zutaten eine festere Form und Konsistenz verleiht60. Die rheologischen Eigenschaften haben einen erheblichen und deutlichen Einfluss auf den Geschmack und die Akzeptanz des Produkts beim Eintauchen, Kauen und Schlucken. Diese Eigenschaften repräsentieren auch das sensorische Erscheinungsbild der Produkttexturen und die Art und Weise, wie die Texturen während der Anwendung interagieren61.

Kohäsion und Elastizität wurden ebenfalls in Tabelle 3 dargestellt. Streichfähig P und D hatten die höchsten Werte, während bei Gummibärchen der höchste Wert bei Gummibärchen D festgestellt wurde. Wenn die Elastizität hoch ist, ist mehr Kauenergie im Mund erforderlich. Eine hohe Federung ergab sich, wenn die Gelstruktur während der ersten Kompressionstexturprofilanalyse (TPA) in einige große Stücke zerbrach, wohingegen eine niedrige Federung dadurch entstand, dass das Gel in viele kleine Stücke zerbrach58. Die Textur der verschiedenen streichfähigen Oleogele spiegelte sich in den Ergebnissen der Viskosität wider. Daher eignet es sich als Füllung für Backwaren und Kekse sowie als Deckschicht für die Dekoration von Kuchen.

Die oxidative Stabilität der Oleogelproben (O, P, D und C) wurde während 60 Tagen Lagerung bei Kühlschranktemperatur (4 °C) durch folgende PV-Messungen überwacht (Abb. 4). Die Peroxidwerte aller Proben neigten dazu, im Laufe der Lagerzeit allmählich anzusteigen. Diese Erkenntnisse stimmen mit den Ergebnissen der Studie von6 überein. Unter allen gelagerten Oleogelproben wurde der höchste PV in streichfähigem C gemessen, gefolgt von streichfähigem D, während streichfähiges P und O eine bessere oxidative Stabilität zeigten. Rapsöl enthält mehr ungesättigte Fettsäuren als andere Pflanzenöle4. Daher ist es möglicherweise anfälliger für den Oxidationsprozess während der Lagerung. Der neue Trend zur Vermeidung der Öloxidation und zur Maximierung seiner Nutzung ist die Bildung funktioneller Oleogele. Die Oleogel-Technologie kann als Methode zur Verhinderung der Öloxidation durch Immobilisierung von Öl eingesetzt werden62. Kasein ist ein hervorragender Kandidat für die Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen, die sowohl eine hohe oxidative als auch physikalische Stabilität aufweisen63. Die oxidative Stabilität von WPI und Natriumcaseinat zur Stabilisierung von Linolsäureemulsionen wurde untersucht64. Kaseine und andere Proteine ​​haben antioxidative Eigenschaften gezeigt65.

Oxidationsstabilität der Oleogelproben (O, P, D und C), bewertet durch Messung des Peroxidwerts (PV). Balken stellen den Standardfehler der Mittelwerte dar. Spalten mit ähnlichen Buchstaben unterscheiden sich laut DMRT statistisch nicht (p ≤ 0,05). Großbuchstaben beziehen sich auf denselben Zeitpunkt, während sich Kleinbuchstaben auf dieselbe Probe zu unterschiedlichen Zeitpunkten beziehen.

Verteilbares C oxidierte im Laufe der Lagerzeit und erreichte nach 60 Tagen Lagerung etwa 9 meq O2/kg. Karottensaft ist eine reichhaltige Quelle an Carotinoiden und Phenolverbindungen66, die die Öloxidation verzögern. Im gleichen Zusammenhang hat Kürbisschalenextrakt den höchsten Gehalt an Carotinoiden, und Phenol wurde verwendet, um die Oxidation von Rapsöl zu verhindern67. Darüber hinaus zeigte streichfähiges D (8,1 meqO2/kg) aufgrund seines Reichtums an polyphenolischen Verbindungen in Doum eine mäßige oxidative Stabilität68,69. Es wurde festgestellt, dass die Oxidation streichfähiger Oleogele durch deren Zusammensetzung beeinflusst werden könnte. Interessanterweise korrelierten diese Peroxidwertmuster mit der Härte der Oleogele. Das heißt, je härter das streichfähige P wurde, desto niedriger war sein Peroxidwert. Dies deutet darauf hin, dass die Einschränkung der Ölmobilität und -migration durch Organogelierung die Öloxidation während der Lagerung wirksam verlangsamt6.

Antioxidantien spielen eine wichtige und lebenswichtige Rolle bei der Verzögerung der Öloxidation und haben viele gesundheitliche und biologische Vorteile. Daher ist es wichtig, ihre Wirkung in Lebensmitteln abzuschätzen70,71. Abbildung 5 zeigt die antioxidative Aktivität funktioneller streichfähiger (P, D und C) Oleogele und Nahrungsgummis (Pcho, D, Pcar und C). Der streichfähige D zeigte die beste antioxidative Aktivität (66,98 %), was möglicherweise auf den hohen Antioxidantiengehalt von Doum-Extrakt und seinem Saft zurückzuführen ist, die im gleichen streichfähigen Teig kombiniert sind. Der Heißwasserextrakt aus der Doum-Fruchtpalme ist eine reichhaltige und starke Quelle an Antioxidantien. Auch streichfähiges P und C zeigten eine gute antioxidative Aktivität72. Es wurde festgestellt, dass ein nicht signifikanter Unterschied zwischen streichfähigem P (46,83 %) und C (47,05 %) festgestellt wurde. Die gleiche Beobachtung wurde für Gummibärchen D und C gemacht. Die antioxidative Aktivität von Gummibärchen D (50,37 %) und C (51,44 %) war aufgrund des Vorhandenseins von Doum und Karotte höher als die von Gummibärchen Pcho (44,40 %) und Pcar (40,37 %). Saft bzw.

Antioxidative Aktivität von funktionellem streichfähigem (P, C, D) Oleogel und Nahrungsgummis (Pcho, D, Pcar, C). Spalten mit ähnlichen Buchstaben unterscheiden sich laut DMRT statistisch nicht (p ≤ 0,05).

Viele Studien haben die Bedeutung und Rolle von Beta-Carotin gezeigt, das im Karottensaft als starkes Antioxidans enthalten ist und verschiedene therapeutische Vorteile hat und im menschlichen Körper in Vitamin A umgewandelt wird73,74. Darüber hinaus hat Orangenöl, das auch in dieser Studie verwendet wurde, eine antioxidative Wirkung und gilt als natürliches und attraktives Aroma75. Milchproteine ​​haben eine antioxidative Wirkung beim Abfangen reaktiver Sauerstoffspezies19. Wie bereits erwähnt, gelten die verschiedenen streichfähigen Oleogele und Gummibärchen in dieser Studie als ausgezeichnete Quellen für Antioxidantien. Schließlich wurden alle in dieser Studie verwendeten Materialien so ausgewählt, dass sie im Endprodukt eine funktionelle Rolle spielen.

Die Auswirkung der Lagerbedingungen bei Raumtemperatur (30 °C) und Kühlschrank (4 °C) über 12 Wochen auf die chemische Zusammensetzung („chemische Zusammensetzung“), die Farbe, den pH-Wert und die Ölbindungskapazität (OBC) für Nahrungsgummiformulierungen wurde untersucht . Allerdings wurden streichfähige Oleogelproben 60 Tage lang nur bei 4 °C aufbewahrt.

Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Farbanalyse von streichfähigem Oleogel, das 60 Tage lang im Kühlschrank gelagert wurde. Streichbares P zeigte im Vergleich zu den anderen streichbaren Oleogelen (O, D und C) die höchste Leuchtkraft (L*-Wert). Dies kann daran liegen, dass keine Farbe hinzugefügt wurde und die streichfähigen Zutaten (Stärke, Maltodextrin und Kasein) weiß sind. Positive b*-Werte weisen auf eine gelbliche Farbe hin, sodass streichfähiges C aufgrund der Farbe von Karottensaft viel gelber ist als streichfähige D-, P- und O-Oleogele66. Der h*-Wert bezieht sich auf die Position des Farbtons im CIE-L*C*h-Farbbereich. Es wurde festgestellt, dass der gleiche Trend nach der Lagerzeit beobachtet wurde, mit der Ausnahme, dass streichfähiges O die höchsten h*- und ΔE-Werte aufwies. Sowohl die Gummibärchen Pcho als auch Pcar verdunkelten sich im Kühlschrank leicht (C* stieg), bei Raumtemperatur nahm sie jedoch ab. Es wurde festgestellt, dass h* bei allen zubereiteten Gummibärchen in beiden Lagerzeiten abnahm. Außerdem ist in Tabelle 4 die Farbveränderung des Gummibärchens aufgeführt, das 12 Wochen lang bei Raumtemperatur und im Kühlschrank gelagert wurde. Sowohl Gummibärchen D als auch C zeigten den höchsten ΔE, was dem höchsten Ausmaß an Farbveränderung in den Proben entspricht. Während gummiartiges Pcho und Pcar den niedrigsten ΔE zeigten, was einen besseren Schutz des Oleogels zu Beginn bedeutet. Nach der Lagerung ist die Farbveränderung der Gummibärchen D und C bei Raumtemperatur größer als die Veränderung im Kühlschrank. Es ist sehr interessant, Ergebnisse im gleichen Zusammenhang wie die Ergebnisse des pH-Werts und der Ölbindungskapazität zu erhalten.

Tabelle 5 bezieht sich auf die pH-Werte und die Ölbindungskapazität verschiedener funktioneller streichfähiger Oleogele und gesunder, ernährungsphysiologischer Gummiformulierungen zu Beginn und nach der Lagerung. Der pH-Wert von streichfähigem O lag zu Beginn bei 4,05 und stieg nach der Lagerung leicht auf 4,12 an. Zu Beginn wurde der höchste pH-Wert bei streichfähigem C festgestellt, gefolgt von streichfähigem D, während der niedrigste pH-Wert bei streichfähigem P festgestellt wurde. Nach der Kühllagerung stiegen die pH-Werte an und die Proben lagen bei 0 Mal in der gleichen Linie. Bei unterschiedlichen Gummiformulierungen zum Zeitpunkt der Kühllagerung und zum ersten Zeitpunkt war Gummi D die Probe mit dem höchsten Gummigehalt; Auf Gummy PHo folgten Gummy C und Gummy PCar. Nach der Lagerung war der gummiartige PCho am höchsten, gefolgt von gummiartigem D, gummiartigem PCar und gummiartigem C. Bei der Lagerung bei Raumtemperatur waren die pH-Werte wie folgt: gummiartiger PCho lag in den Werten darüber, gefolgt von gummiartigem D, gummiartigem PCar und mindestens gummiartige C, und nach der Lagerung stiegen die pH-Werte während der Lagerung an, und es war der gleiche Trend. Aufgrund der unterschiedlichen pH-Werte führt neben der Zugabe von Zitronensäure zu Gummiproben aus Karamell und der Zugabe von Orangenöl auch der pH-Wert zu einem erhöhten Säuregehalt und damit zu einem Abfall des pH-Werts. Die pH-Werte der verschiedenen Gummis stimmten mit denen von57 überein, die einen pH-Wert im Bereich von 2,8 bis 3,1 ermittelten. Doum, Karotte und Gelatine hatten im Falle von Gummibärchen einen Einfluss auf den Proteingehalt (siehe Abb. 2), indem sie entweder den Anteil des Gummibärchens oder des Streichguts erhöhten pH-Wert des Produkts76.

Die ebenfalls in Tabelle 5 dargestellte Ölbindungskapazität ist definiert als die Gramm gebundenes Öl dividiert durch die Gramm festes Fett. Es handelt sich um einen wichtigen Test, der sich auf die Akzeptanz und das Erscheinungsbild des Produkts auswirkt77. Zu Beginn war der OBC bei streichfähigem O am geringsten, gefolgt von streichfähigem P, D und C. OBC lag in allen Fällen über 90 %, mit Ausnahme von streichfähigem O (80,90 %). Nach der Lagerung zeigte funktionelles streichfähiges Oleogel eine Reduzierung des OBC um etwa 6–10 %, bei nahrungshaltigen Gummiformulierungen zeigte sich jedoch eine leichte Veränderung. Gummiartiges PCar und PCho waren die höchsten Werte, gefolgt von gummiartigem D und C. Unter den streichfähigen Werten lag der OBC in der Reihenfolge: streichfähig O < streichfähig P < streichfähig D < streichfähig C, was den Einfluss der Zusammensetzung auf die Fähigkeit der Ölbindung widerspiegelt . Bei der Lagerung bei Raumtemperatur waren die Werte niedriger als bei der Lagerung bei Kühlschranktemperatur. Die Ergebnisse der Ölbindungskapazität stimmten mit denen von78 überein, die zwei Arten Oleogel-Carnaubawachs mit Rapsöl oder Bienenwachs mit Traubenkernöl in unterschiedlichen Konzentrationen herstellten. Die hohen Werte der Ölbindungskapazität in den streichfähigen und gummiartigen Proben im Vergleich zu den streichfähigen O-Proben waren auf das Vorhandensein von Milchproteinen (10 % Kasein und 10 % Molkenprotein) in den Proben sowie auf Gelatine in den Gummis zurückzuführen. Die hohe Fähigkeit, Fett zu binden, ist auch auf das Vorhandensein von Milchproteinen zurückzuführen, die eine hohe Fähigkeit zur Fettbindung aufweisen, da sie über Bindungsstellen und eine hohe Emulgierungsfähigkeit verfügen79,80. Wie von81 erwähnt, ist die Fähigkeit, Öl in einem strukturierten Netzwerk zurückzuhalten, ein komplexes Konzept, das Morphologie, Verteilung, Oberflächenabsorption und Oberflächenrauheit der Partikel im System umfasst. Die zuvor beschriebenen Ergebnisse verdeutlichen, dass Gelbildner, die Kristalle mit nadelartiger Morphologie bilden, zu einem Netzwerk mit einer effizienteren Einschlusskapazität für Öl führten. Die Ergebnisse stehen im gleichen Zusammenhang wie das makroskopische Merkmal, das für die Verwendung von Oleogel im Lebensmittelsystem von größter Bedeutung ist.

Um die möglichen Veränderungen chemischer funktioneller Gruppen in zubereiteten Formulierungen zu verstehen, werden in Abb. 682 FTIR-ATR-Spektren von Rapsöl, Kasein, Karottensaft, Doumsaft und gummiartigem P, D und C gezeigt. Die auffälligste Absorptionsbande von Rapsöl bei 1740 cm−1 kann der C=O-Streckschwingung aliphatischer Ester zugeordnet werden. Die starken Banden bei etwa 2923 und 2855 cm−1 gehören zu den asymmetrischen und symmetrischen C-H-Streckschwingungen von CH2-Gruppen. Die Bande bei etwa 1159 cm−1 kann der Streckung der CO-Bindungen aliphatischer Ester oder CH2-Biegeschwingungen zugeordnet werden83. Für die Oleogelbildung können für Rapsöl die Peaks bei 2916, 2855 und 1740 cm−1 beobachtet werden. Der charakteristische Peak von Stearinsäure bei 1705 cm−1 aufgrund der Streckschwingung der Carbonylgruppe blieb in den FTIR-Spektren des Oleogels erhalten. Dies kann auf die Beteiligung der Carbonsäuregruppe der Stearinsäure an den nichtkovalenten Wechselwirkungen (Wasserstoffbrückenbindungen) während der Gelierung zurückzuführen sein10.

FTIR-ATR-Spektren von (a) streichfähigem P, (b) streichfähigem C, Gummy C und (c) streichfähigem D, Gummy D.

Für die streichfähige Bildung zeigt Kasein drei Absorptionspeaks bei 1625 cm−1 (Amid I), 1531 cm−1 (Amid II) und 1235 cm−1 (Amid III), die dem Polypeptidrückgrat, dem –COO, zugeschrieben werden können – asymmetrische Streckschwingung von Asp und Glu bzw. die Ringstreckschwingung der Tyr-Reste84. Die FTIR-Analyse aller streichfähigen Stoffe ergab, dass sich die Peaks bei 1627–1632 cm–1 und 1536–1545 cm–1 verbreiterten und verlängerten. Die Peaks bei 2916–2922 cm–1, 2842–2848 cm–1 und 1747 cm–1 zeigen jedoch eine geringere Peakintensität. Dies kann auf eine mögliche Wasserstoffbrückenbindung zwischen Oleogel und Kasein zurückzuführen sein, wodurch das Einschließen des Oleogels stabiler wird. Diese Ergebnisse sind mit OBC-Ergebnissen akzeptabel. Wassermoleküle könnten für die Peaks bei 3281 und 3278 cm−1 verantwortlich sein.

FTIR-Spektren zeigen hauptsächlich die Schwingungen, die von den wichtigsten Gummibestandteilen (Wasser, Zucker und Gelatine) ausgehen. Zuckerbedingte Banden werden hauptsächlich im Spektralbereich zwischen 750 und 1500 cm−1 beobachtet. Drei Hauptbanden (1258, 1348, 1412 cm−1) wurden zwischen dem Spektralbereich 1500 und 1200 cm−1 beobachtet, der als gemischter Bereich bekannt ist, der durch Biegemoden von > CH2- und CH3-Gruppen in Proteinen und CH-Biegeschwingungen beeinflusst wird von Kohlenhydraten85. Gelatine ist einer der Hauptbestandteile von Gummibonbons. In den FTIR-Spektren beobachten wir spektrale Merkmale, die auf die Anwesenheit von Gelatine zurückzuführen sind. Die signifikanteste Bande (Amid I), die mit Gelatine in Zusammenhang steht, wird im Spektralbereich von 1700–1600 cm−1 beobachtet86. Es wurde beobachtet, dass die FTIR-Spektren von Gummy D den Spektren von Gummy C ähnlich zu sein schienen. Basierend auf diesen Analyseergebnissen wurde gezeigt, dass ein durchaus geeignetes Produktionsrezept angewendet wurde, um die kommerziellsten Gummibonbons zu erhalten.

TEM und PLM beobachteten die Morphologie und Verteilung von streichfähigem O in den funktionellen streichfähigen Oleogelen und Nahrungsgummis. In den TEM-Aufnahmen zeigten sowohl streichfähiges O als auch P ein Aggregationsnetzwerk in Oleogel-Nadelform. Es wurde festgestellt, dass die streichfähigen Produkte D und C eine kleine Nadel aus Oleogel aufwiesen. Dies kann auf die wässrige Phase von Doum- (D) und Karottensaft (C) im Zubereitungsprozess zurückzuführen sein, die die Nadeln des Oleogels bedeckte (Abb. 7). Die PLM-Mikroaufnahmen zeigten das Vorhandensein eines kohärenten verschlungenen Netzwerks zwischen Oleogel und Ernährungspolymeren. Streichfähiges P und D zeigten nach der Gelbildung eine kleine nadelartige Kristallmorphologie. In streichfähigem O und C wurde eine dichtere Mikrostruktur mit großen nadelförmigen Kristallen beobachtet, während in streichbarem C größere Aggregate wie Federn aussehen (Abb. 7). In PLM-Mikrofotografien wurden nadelartige Kristalle sichtbar, ähnlich den Ergebnissen, die von87 beobachtet wurden. Trotz der Undurchsichtigkeit des Schokoladensystems wurden die Nadelkristalle funktioneller streichfähiger Oleogele nachts als Sterne in den Schokoladen- und Karamellgummis beobachtet (Abb. 8). Eine ähnliche Struktur wurde auch von88 berichtet.

TEM- (links) und PLM-Aufnahmen (rechts) von funktionellem streichfähigem Oleogel (a) streichfähiges O (b) streichfähiges P, (c) streichfähiges D und (d) streichfähiges C.

PLM von funktionellen Gummis auf der Basis von streichfähigem Oleogel (a) Gummi PCho, (b) Gummi D, (c) Gummi PCar und (d) Gummi C.

Die Akzeptanz von Milchprodukten ist in Lebensmitteln sehr wichtig und wird insbesondere in dieser Studie als Hauptziel angesehen. Für die Akzeptanz dieses Lebensmitteltyps spielen die verwendeten Zusatzstoffe eine wichtige Rolle. Farbe und Aussehen des Produkts müssen mit seinem Geschmack kompatibel sein. Verbraucher neigen dazu, Lebensmittel mit natürlichen Inhaltsstoffen und natürlichen Farbstoffen zu wählen, weil sie sich der Probleme und Schäden industrieller Materialien bewusst sind. Ein berühmtes Sprichwort besagt, dass der Mensch beim Essen die Augen vor dem Mund hat. Daher haben sich die Autoren in dieser Studie auf dieses Ziel konzentriert.

Alle in dieser Studie enthaltenen Proben werden von allen Verbrauchern organoleptisch akzeptiert. Alle getesteten Proben, ob streichfähig oder gummiartig, überzeugten in dieser Studie alle Verbraucher aller Altersgruppen und Kulturniveaus. Das Erscheinungsbild war attraktiv, auffällig, handlich und veränderbar, insbesondere im Fall der Gummibärchen. Der Geschmack war köstlich und attraktiv, wie die Testteilnehmer es beschrieben, insbesondere die Proben, denen Orangenöl und Karottensaft zugesetzt wurden, waren attraktiver. Die Textur wurde als Charakteristikum der Gummiigkeit bezeichnet, die Aufstriche waren jedoch individuell verwendbar und entsprachen den ihnen zugewiesenen Verwendungszwecken. Generell können diese Produkte, seien es Brotaufstriche oder Gummibärchen, als Transportgefäße für viele wichtige biokompatible Verbindungen sowie Medikamente in einer attraktiven Form verwendet werden, die vom Verbraucher oder Patienten so akzeptiert wird, wie sie von ihm bevorzugt werden. Die Ergebnisse der sensorischen Untersuchung entsprechen denen von37, als er im Verhältnis 70:30 Gelatinebonbons aus Ananassaft und Karottensaft herstellte. Außerdem untersuchte die von89 durchgeführte Studie die Möglichkeit der Verwendung einiger Gemüsesorten wie Karotten und Früchte wie Erdbeeren in Gelatinebonbons, was deren sensorische Akzeptanz durch die Schiedsrichter bestätigte. In einer anderen Studie wurde festgestellt, dass dieses ölige Pekannuss-Dessert als gesunde Dessertvariante mit niedrigem Gehalt an gesättigten Fettsäuren und Ölsäurequelle gut angenommen wird90.

Die prognostizierten Kosten des Produkts sind in dieser Studie enthalten. Für das Oleogel betragen die Rohstoffkosten für die Packung, die 12,5 g enthält und nach dem täglichen Bedarf berechnet wird, etwa 2 ägyptische Pfund. Die 25 g streichfähiges Oleogel reichen für den täglichen Bedarf und kosten etwa 4,5 ägyptische Pfund. Bei Gummibonbons kostet das Stück zwar 20 g, was aber auch für den Tagesbedarf von etwa 3 ägyptischen Pfund ausreicht. Im Allgemeinen liegen die Kosten zwischen 2 und etwa 5 ägyptischen Pfund, was 0,13 bis 0,32 Dollar ($) entspricht.

Die Entwicklung streichfähiger Oleogele mit unterschiedlichen Zusammensetzungen erhöht ihre Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Lebensmitteln. Die chemische Analyse ergab, dass entwickelte streichfähige Oleogele und Gummibärchen eine gute Quelle für Nahrungsprotein und Fett sind. Der höchste PV wurde bei streichfähigem C verzeichnet, gefolgt von D, während streichfähiges P und O einen guten Schutz für Öl zeigten. Die maximale antioxidative Aktivität wurde bei streichfähigem D, gummiartigem D und C festgestellt. In Bezug auf Lagerungsstudien gab es im Vergleich zur ursprünglichen Zeit einen kleinen Unterschied im pH-Wert und in der Farbe. Wie FTIR-Spektren zeigen, war die Wasserstoffbindung zwischen funktionellen streichfähigen Oleogelen und Gummis erhöht. Diese Produkte (Streich- oder Gelatinebonbons) haben nachweislich eine hohe sensorische Akzeptanz bei Verbrauchern aller Kategorien. Daher benötigen Märkte die Bereitstellung dieser Nährstoffe in Form ansprechender und vielseitig verwendbarer Produkte, beispielsweise als Füllungen für Backwaren, Kekse oder als Oberflächenschicht zum Dekorieren von Kuchen und Süßigkeiten. Schließlich sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die antimikrobielle Aktivität solcher Produkte zu untersuchen.

Die Patentnummer 2021/1287 wurde vom ägyptischen Patentamt bei der Academy of Scientific Research and Technology (ASRT) beantragt.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Milchabteilung, Nationales Forschungszentrum, Dokki, Gizeh, Ägypten

Heba H. Salama

Abteilung für Fette und Öle, Nationales Forschungszentrum, Dokki, Gizeh, Ägypten

Ayat F. Hashim

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Konzeptualisierung: HS und AFH; Methodik: AFH und HS Software: AFH; Schreiben – Originalentwurfsvorbereitung: HS und AFH; Rezension und Bearbeitung: HS und AFH

Korrespondenz mit Ayat F. Hashim.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Salama, HH, Hashim, AF Ein funktionelles streichfähiges Raps- und Milchprotein-Oleogel als gesundes System für Bonbongummis. Sci Rep 12, 12619 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16809-9

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Eingegangen: 23. März 2022

Angenommen: 15. Juli 2022

Veröffentlicht: 23. Juli 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16809-9

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