Charakterystyka suszonych rozpyłowo emulsji stabilizowanych białkami mleka

• Autorzy: Domian E.

Warianty tytułu

EN

Profile of spray-dried emulsions stabilized by milk proteins

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W opracowaniu przedstawiono zagadnienia z zakresu suszenia rozpyłowego emulsji typu olej w wodzie, stabilizowanych białkami mleka. Omówiono rolę składników emulsji (cukrów i białek mleka) w tworzeniu matrycy cząstek podczas suszenia rozpyłowego oraz opisano te cechy sproszkowanych emulsji, które są powiązane z formą proszku (zwilżalność, sypkość, podatność na zbrylanie). Przedstawiono dane dotyczące efektywności mikrokapsułkowania lipidów, tłuszczu wolnego na powierzchni suchych cząstek i odtwarzania emulsji pierwotnej po rekonstytucji proszku w wodzie, w aspekcie składu emulsji poddanej suszeniu rozpyłowemu. Białka mleka pełnią głównie rolę koloidu stabilizującego emulsję, a cukry rolę wypełniacza w tworzeniu stałej matrycy proszku. Kazeina i kazeiniany, ze względu na większą stabilność cieplną i lepsze właściwości powierzchniowe w porównaniu z białkami serwatkowymi, zapewniają większą trwałość suszonych emulsji. Skuteczną matrycę ścianki, zapewniającą efektywne kapsułkowanie o jak najmniejszym udziale tłuszczu wolnego na powierzchni cząstek, stanowią szkliste struktury niskocząsteczkowych cukrów, formujące się na skutek szybkiego usuwania wody podczas suszenia.

EN

This review highlights the issues referring to spray drying of oil-in-water emulsions that are stabilized by milk proteins. Discussed were the role of emulsion components (sugars and milk proteins) in forming a matrix of particles during the spray drying process, and described were those properties of powdered emulsions that were associated with the powder form (wettability, flowability, caking susceptibility). Presented were the data on the micro-encapsulation efficiency of lipids, free fat on the surface of dry particles, as well as on the reproduction of parent emulsion after the reconstitution of powder in water from the point of view of the composition of emulsion that underwent spray-drying. Milk proteins play mainly the role of an emulsion stabilizing colloid, whereas sugars play the role of filler when a solid powder matrix is being formed. Compared to whey proteins, caseins and caseinians show a higher thermal stability and better surface properties; therefore, they provide a better stability of dried emulsions. Glassy structures of low-molecular-weight sugars that form because water is quickly removed during drying constitute an effective wall matrix, which guarantees efficient encapsulation with the possible lowest content of free fat on the surface of particles.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2011
• Tom: 18
• Numer: 6
• Opis fizyczny: s.5-23,bibliogr.

Twórcy

autor

Domian E.

• Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159C, 02-776 Warszawa

Bibliografia

• [1] Akhtar M., Dickinson E.: Whey protein–maltodextrin conjugates as emulsifying agents: An alternative to gum arabic. Food Hydrocoll., 2007, 21, 607-616.
• [2] Bhandari B.R., Hartel W.: Phase transitions during food powder production and powder stability. In: Encapsulated and Powdered Foods. Ch. Onwulata. Ed. CRC Press, Boca Raton, 2005, pp. 261-292.
• [3] Buma T.J.: Free fat in spray-dried whole milk 5. Cohesion. Determination, influence of particle size, moisture content and free-fat content. Neth. Milk Dairy J. 25, 1971, 107-122.
• [4] Christensen K.L., Pedersen G.P., Kristensen H.G.: Physical stability of redispersible dry emulsions containing amorphous sucrose. Eur. J. Pharm. Biopharm., 2002, 53, 147-153.
• [5] Christensen K.L., Pedersen G.P., Kristensen H.G.: Preparation of redispersible dry emulsions by spray drying. Int. J. Pharm., 2001, 212, 187-194.
• [6] Dalgleish D.G.: Food emulsions – their structures and structure-forming properties. Food Hydrocoll., 2006, 20, 415-422.
• [7] Dickinson E.: Properties of emulsion stabilized with milk proteins: Overview of some recent developments. J. Dairy Sci., 1997, 80, 2607-2619.
• [8] Danviriyakul S., McClements D. J., Decker E., Nawar W.W., Chinachoti P.: Physical stability of spray-dried milk fat emulsion as affected by emulsifiers and processing conditions. J. Food Sci., 2002, 67(6), 2183-2189.
• [9] Darewicz M., Dziuba J.: Struktura a właściwości funkcjonalne białek mleka. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2005, 43(2), 1-14.
• [10] Darewicz M., Dziuba J.: Peptydy funkcjonalnie aktywne. W: Biologicznie aktywne peptydy i białka żywności - pod red. J. Dziuby i Ł. Fornal. WNT, Warszawa, 2009, ss. 71-94.
• [11] Dollo G., Le Corre P., Guerin A., Chevanne F., Burgot J.L., Leverge R.: Spray-dried redispersable o/w emulsions to improve oral bioavailability of poorly soluble drugs. Eur. J. Pharm. Sci., 2003, 19, 273-280.
• [12] Domian E.: Gęstość i sypkość wybranych produktów spożywczych w proszku. W: Właściwości geometryczne, mechaniczne i strukturalne surowców roślinnych i produktów spożywczych – pod red. B. Dobrzańskiego jr i L. Mieszkalskiego. Komitet Agrofizyki PAN, Wyd. Nauk. FRNA, Lublin 2007, ss. 96-108.
• [13] Domian E., Wąsak I.: Microencapsulation of rapeseed oil based on the spray drying method. Pol. J. Food Nutr. Sci., 2008, 58 (4), 479-485.
• [14] Domian E., Oręziak S.: Wpływ składnika białkowego na wybrane właściwości fizyczne suszonych rozpyłowo emulsji oleju rzepakowego. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol., 2010, 553, 63-73.
• [15] Fäldt P., Bergenståhl B.: Changes in surface composition of spray-dried food powders due to lactose crystallization. Lebensm.-Wiss.Technol., 1995, 29, 438–446.
• [16] Fäldt P., Bergenståhl B.: Fat encapsulation in spray-dried food powders. J. Am. Oil Chem. Soc., 1995, 72 (2), 171-176.
• [17] Fäldt P., Bergenståhl B.: Spray-dried whey protein/lactose/soybean oil emulsions.1. Surface composition and particle structure. Food Hydrocoll., 1996, 10 (4), 421-429.
• [18] Fäldt P., Bergenståhl B.: Spray-dried whey protein/lactose/soybean oil emulsions.2. Redispersibility, wettability and particle structure. Food Hydrocoll., 1996, 10 (4), 431-439.
• [19] Fäldt P., Bergenståhl B., Carlsson G.: The surface coverage of fat on food powders analyzed by ESCA (electron spectroscopy for chemical analysis). Food Struct., 1993, 12, 225-234.
• [20] Fitzpatrick J., Barry K., Delaney C., Keogh K.: Assessment of the flowability of spray-dried milk powders for chocolate manufacture. Lait, 2005, 85, 269-277.
• [21] Fortuna T., Sobolewska J.: Maltodekstryny i ich wykorzystanie w przemyśle spożywczym. Żywność. Nauka. Technologia, Jakość, 2000, 23, 100-109.
• [22] Granelli K., Fäldt P., Appelqvist L.A., Bergenståhl B.: Influence of surface structure on cholesterol oxidation in model food powders. J. Sci. Food Agric.,1996, 71, 75-82.
• [23] Hardy J., Scher J., Banon S.: Water activity and hydration of dairy powders. Lait, 2002, 82, 441-452.
• [24] Hogan S.A., McNamee B.F., O’Riordan E.D., O’Sullivan M.: Emulsification and microencapsulation properties of sodium caseinate/carbohydrate blends. Int. Dairy J., 2001a, 11, 137-144.
• [25] Hogan S.A., McNamee B.F., O’Riordan E.D., O’Sullivan M.: Microencapsulating properties of whey protein concentrate 75. J. Food Sci., 2001b, 66 (5), 675-680.
• [26] Hogan S.A., McNamee B.F., O’Riordan E.D., O’Sullivan M.: Microencapsulating properties of sodium caseinate. J. Agric. Food Chem., 2001c, 49 (4), 1934-1938.
• [27] Jafari S.M., AssadpoorE., Bhandari B., He Y.: Nano-particle encapsulation of fish oil by spray drying. Food Res. Int., 2008, 41, 172-183.
• [28] Jafari S.M., Assadpoor E., He Y., Bhandari B.: Re-coalescence of emulsion droplets during highenergy emulsification. Food Hydrocoll., 2008b, 22, 1191-1202.
• [29] Keogh M. K., O’Kennedy B. T.: Milk fat microencapsulation using whey proteins. Int. Dairy J., 1999, 9, 657-663.
• [30] Keogh M. K., O’Kennedy B. T., Kelly J., Auty M. A., Kelly P. M., Fureby, A.: Stability to oxidation of spray-dried fish oil powder microencapsulated using milk ingredients. J. Food Sci., 2001, 66 (2), 217-224.
• [31] Kim E.H.J., Chen X.D., Pearce D.: Surface characterization of four industrial spray-dried dairy powders in relation to chemical composition, structure and wetting property. Colloid. Surface B, 2002, 26 (3), 197-212.
• [32] Kim E.H.J., Chen X.D., Pearce D.: Effect of surface composition on the flowability of industrial spray-dried dairy powders. Colloid. Surface B, 2005a, 4 6(3), 182-187.
• [33] Kim E.H.J., Chen X.D., Pearce D.: Melting characteristics of fat present on the surface of industrial spray-dried dairy powders. Colloid. Surface B, 2005b, 42 (1), 1-8.
• [34] Kruk A., Ziajka S.: Koncentraty mleczne. W: Mleczarstwo zagadnienia wybrane 2. – pod red. S. Ziajki. Wyd. ART, Olsztyn 1997, ss. 241-294.
• [35] Millqvist-Fureby A., Burns A, Landstrom K., Bergenståhl B.: Surface activity at air-water interface in relation to surface composition of spray-dried milk protein-stabilized emulsions. In: Food emulsions and foams. E. Dickinson, J. Rodriguez-Patino, Eds. Royal Society of Chemistry, London 1999, p. 236.
• [36] Millqvist-Fureby A., Elofsson U., Bergenstahl B.: Surface composition of spray-dried milk proteinstabilized emulsions in relation to pre-heat treatment of proteins. Colloid. Surface B, 2001, 21, 4758.
• [37] Millqvist-Fureby A.: Characterisation of spray-dried emulsions with mixed fat phases. Colloid. Surface B, 2003, 31, 65-79.
• [38] Onwulata C.I., Smith P.W., Cooke P.H, Holsinger H.G.: Physical structures of encapsulated milkfat powders. Lebensm.-Wiss.Technol., 1996, 29, 163-172.
• [39] Onwulata C.I., Smith P.W., Craig J.C., Holsinger H.G.: Physical properties of encapsulated spraydried milkfat. J. Food Sci., 1994, 59, 316-320.
• [40] Pedersen G.P., Fäldt P., Bergenståhl B., Kristensen H.G.: Solid state characterisation of a dry emulsion: a potential drug delivery system. Int. J. Pharm., 1998, 171, 257-270.
• [41] Rennie P.R., Chen X.D., Hargreaves C., Mackereth A.R.: A study of the cohesion of dairy powders. J. Food Eng., 1999, 39, 277-284.
• [42] Roos Y.H.: Importance of glass transition and water activity to spray drying and stability of dairy powders. Lait, 2002, 82 (4), 475-484.
• [43] Schubert H.: Food particle technology. Part I: Properties of particles and particulate food systems. J. Food Eng., 1987, 6, 1-32.
• [44] Schubert H., Ax K., Behrend O.: Product engineering of dispersed systems. Trends Food Sci. Technol., 2003, 14, 9-16.
• [45] Sheu T.Y., Rosenberg M.: Microstructure of microcapsules consisting of whey proteins and carbohydrates. J. Food Sci., 1998, 63 (3), 491-494.
• [46] Sikorski Z.E.: Chemia żywności. WNT, Warszawa 2002.
• [47] Sliwinski E.L., Lavrijsen B.W.M., Vollenbroek J.M., van der Stege H.J., Van Boekel M.A.J.S., Wouters J.T.M.: Effects of spray drying on physicochemical properties of milk protein-stabilised emulsions. Colloid. Surface B, 2003, 31, 219-229.
• [48] Stauffer C.E.: Emulgatory. WNT, Warszawa 1999.
• [49] Sułek A., Domian E.: Wpływ ciśnienia homogenizacji na zawartość t łuszczu powierzchniowego w suszonych rozpyłowo emulsjach stabilizowanych białkami mleka. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2010, 73 (6), 168-176.
• [50] Vega C., Goff H.D., Roos Y.H.: Casein molecular assembly affects the properties of milk fat emulsions encapsulated in lactose or trehalose matrices. Int. Dairy J., 2007, 17, 683-695.
• [51] Vega C., Kim E.H.J., Chen X.D., Roos Y.H.: Solid-state characterization of spray-dried ice cream mixes. Colloid. Surface B, 2005, 45, 66-75.
• [52] Vega C., Roos Y.H.: Invited review: Spray-dried dairy and dairy-like – Emulsions compositional considerations. J. Dairy Sci., 2006, 89 (2), 383-401.
• [53] Vignolles M.L., Jeantet R., Lopez C., Schuck P.: Free fat, surface fat and dairy powders: interactions between process and product. A review. Lait, 2007, 87, 187-236.
• [54] Westergaard V.: Technologia mleka w proszku. Odparowanie i suszenie rozpyłowe. Niro A/S, Kopenhaga, Dania 2004.
• [55] Young S.L., Sarda X., Rosenberg M.: Microencapsulating properties of whey proteins. 1. Microencapsulation of anhydrous milk fat. J. Dairy Sci., 1993, 76, 2868-2877.
• [56] Young S.L., Sarda X., Rosenberg M.: Microencapsulating properties of whey proteins. 2. Combination of whey proteins with carbohydrates. J. Dairy Sci., 1993b, 76, 2878-2885.