مقاله HFCS وكاربرد آن در صنایع غذایی

مقاله HFCS وكاربرد آن در صنایع غذایی

مقدمه:

HFCS شربتی پرکاربرد و در عین حال فروکتوز، منوساکاریدی است که تقریباً 75 درصد شیرین‌تر از ساکاروز است؛ به همین علت فروکتوز و فرآورده‌های آن، غالباً جانشین ساکاروز می‌شوند و می‌توان آن را از هیدرولیز ساکاروز به دست آورد.در طبیعت، فروکتوز (لوولوز) قند اصلی بسیاری از میوه‌ها و سبزیجات است و به همین دلیل به آن قند میوه می‌گویند. عسل حاوی 55 درصد وزنی فروکتوز بر مبنای ماده­ی خشک است. فروکتوز در شکل پلیمری، به عنوان اینولین در منابعی از قبیل کنگر اورشلیمی، کاسنی و گیاه مولد قاصدک وجود دارد و ضمن فرآیند با اسید یا آنزیم آزاد می‌شود.

HFCS مخفف High Fructose Corn Syrup به معنی شربت ذرت با فروکتوز بالاست. شربت‌های با میزان فروکتوز بالا، افزایش روزافزون تقاضا برای قند و نیز افزایش قیمت آن، توجه دانشمندان را معطوف به تولید شیرین‌کننده‌های دیگر کرد. شربت‌های اینورت، شربت‌های گلوکز ـ فروکتوز و یا شربت‌های دارای میزان‌ فروکتوز بالا به عنوان شیرین‌کننده‌هایی که می‌توانند جایگزین ساکاروز شوند؛ در نظر گرفته شدند. علت این امر وجود فروکتوز است که دارای اندیس شیرینی 173 در مقایسه با گلوکز با شیرینی 74 یا ساکاروز با شیرینی 100 بود.

• Ø     HFCS مخفف High Fructose Corn Syrup به معنی شربت ذرت با فروکتوز بالاست.  HFCS شربتی پرکاربرد و در عین حال فروکتوز، منوساکاریدی است که تقریباً 75 درصد شیرین‌تر از ساکاروز است.تلاش‌های جدی جهت تولید فروکتوز در آمریکا به اوایل دهه ی 1950 برمی‌گردد. اما فقط در اواسط دهه ی 1970 بود که محققان موفق شدند فروکتوز خالص را به صورت تجاری به دست آورند، حق ثبت شده ی انحصاری آن متعلق به هولشتاین (Holestein) و هولسینگ(Holsing)  است.
• Ø     علل اهمیت HFCS در آمریكا :

در حال حاضر بسیاری از تولید کنندگان مواد غذایی آمریکا  HFCS را جایگزین قند معمولی در انواع مواد غذایی فرآیندی، نموده اند كه دلایل زیر را برای چنین تصمیماتی عنوان می کنند:

• ·        تولید فراوان محصول ذرت
• ·        یارانه های دولتی به بخش کشاورزی
• ·        تعرفه های بالای گمرکی برای واردات شکر نسبتاً ارزان
• ·        انتقال آسان به دلیل حمل فله ای
• ·        سهولت در افزودن به مواد غذایی به دلیل مایع بودن
• ·        استفاده از HFCS سبب افزایش ماندگاری مواد غذایی در قفسه های آشپزخانه ها .

 HFCS هم اکنون تأمین بیش از 40 درصد شیرین کننده های انرژی زا را در آمریکا برعهده دارد و بعنوان افزودنی بمیزان 42 درصد در صنایع نوشابه های غیر الکلی، 21 درصد در صنایع غذایی و 13 درصد در صنایع پُخت و فرآوری غلات مصرف می گردد.

• Ø     تولید HFCS:

 HFCS از طریق فرآیند روی نشاسته ی ذرت و تبدیل آن به گلوکز و سپس فرآیند تبدیل گلوکز به درصد بالای فروکتوز تولید شده است. در این فرآیند نشاسته ذرت سفید به شربت شفاف کریستالی تبدیل می‌شود که درحقیقت این فرآیند بسیار پیچیده است. برای شکستن ساختار نشاسته ذرت به قند‌های ساده ی گلوکز و فروکتوز سه آنزیم متفاوت نیازست که این آنزیم‌ها مرکب از زنجیره‌های گلوکزی با طول تقریبا زیادست. این سه آنزیم عبارتند از‌:  آلفا‌ آمیلاز، گلوکو آمیلاز و گلوکز ایزومراز که سومین آنزیم، بسیار گران است.

• Ø     كاربرد مهندسی ژنتیك در تولید HFCS :

  گلوكز ایزومراز، آنزیمى است كه در فرآیند تولید HFCS از اهمیت فراوان برخوردار است. این آنزیم در بیوراكتورهاى صنعتى توسط یك واكنش شیمیایى بین  گلوكز و گروه هاى آمین ثانویه لیزین موجود در ساختار آنزیم، غیرفعال مى شود. محققین در شركت Gist- Brocade روشى را براى اصلاح ژن گلوكز ایزومراز ایجاد كردند، كه در آن قسمتى از مولكول آنزیم (جزء لیزین) كه گلوكز به آن حمله مى كند، به گروه هایى (جزء آرژینین) كه مورد حمله گلوكز واقع نشده ولى قادر هستند كه ساختار آنزیم را حفظ كنند، تبدیل مى شود. با استفاده از این روش، زمان استفاده مفید از آنزیم گلوكز ایزومراز در شرایط صنعتى به طور قابل ملاحظه اى افزایش یافته و این موضوع باعث افزایش ظرفیت تولید و كاهش هزینه هاى عملیاتى مى شود.

• Ø     فواید HFCS :
• ·        این شربت جزء شیرین کننده ها طبیعی است و شیرینی معادل شیرینی شکر را فراهم می کند .
• ·        HFCS یک قند احیا کننده است که باعث تشدید طعم محصول شده و رنگ مطلوب طلایی ایجاد می کند.
• ·        عامل ایجاد بافت نرم در شیرینی ، اسنک ها و دیگر محصولات نانوایی می شود.
• ·        با ثابت نگه داشتن رطوبت مانع از كریستالیزه شدن بعد از پخت می شود،
• ·        در كنسانتره های منجمد شده ای كه مشكل حلالیت دارند، حل می شود.
• ·        باعث ثبات طعم شیرینی در محصولاتی مثل سس ها و سالادهای میوه می شود،
• ·        96درصد قند موجود در آن قابلیت تخمیر دارد و در صنعت نانوایی بسیار پر اهمیت است،
• ·         با جلوگیری از فساد میكرواركانسیم ها و كاهش water activity باعث حفظ تازگی محصول می شود.

• Ø     انواع HFCS  عبارتند از :

HFCS-100 ، HFCS-90، HFCS-55، HFCS-50 و HFCS-42 .

• ·        در حال حاضر بیشترین تقاضای HFCS در بازار مصرف (به ویژه در آمریکا ) مربوط به انواع

            HFCS- 42وHFCS-55 می باشند.

• ·        HFCS-55  دارای شیرینی معادل شکر بوده و در تولید نوشابه های گازدار استفاده می شود.گونه 42 درصد آن از شیرینی کمتری برخوردار بوده و در نوشابه های بدون گاز ( آب میوه ها ) ، محصولات تخمیری نانوایی و محصولاتی که به نقطه انجماد پایین نیاز دارند و یا سطح آنها می بایست طلایی تر و یا عطر آنها تشدید شود مورد مصرف قرار می گیرد.

• Ø     منشأ جیوه در HFCS :
• ·        در تولید HFCS  برای جدا کردن نشاسته از ذرت از سود سوز آور (NaoH) استفاده می شود.
• ·        از قرن نوزدهم کارخانجات کلر صنعتی با استفاده از سلول های جیوه سود سوزآور تولید می کنندکه این مسئله در نهایت ممکن است منجر به آلودگی HFCS  به جیوه شود.
• Ø     كاربرد HFCS در نوشابه:

ترکیبات دی کربونیل و 5- هیدروکسی 2- فورفورال (5-HMF  ) در نوشابه های غیر الکلی گازدار معمولی (CSD) یافت شدند. این ترکیبات باعث : تصاعد گاز دی اکسید کربن،تجزیه ی اسیدهای آمینه و  بدطعمی نوشابه ها می شوند. بررسی های انجام شده نشان داد که منشأ این ترکیبات در نوشابه های گازدار،HFCS  می باشد.

عوامل مؤثر بر غلظت دی کربونیل ها در نوشابه ها :

1- میزان HFCS :

الف)نوشابه های غیر الکلی گازدار معمولی (CSD) :

• ·        بررسی ها بر نوشابه های گازدار غیر الکلی نشان می دهد که مقادیر دی کربونیل به ویژه

3-DOG            بالا بوده است.

• ·        در دو فرمول رایج HFCS-42 و HFCS-55 بالاترین سطح دی کربونیل مشاهده شد. که از نظر کمیت DOG از همه بیشتر و سپس MGO و GO  بود.
• ·        بالاترین سطح 3-DOG در نوشابه تولید شده با HFCS-42 بود (حدود 7 میلی گرم در صد میلی لیتر ). که این میزان دو برابر مقدار 3-DOG در نوشابه تولید شده با HFCS-55 میباشد.

ب- نوشابه های رژیمی :

• ·        در نوشابه های رژیمی و حاوی آسپارتام میزان ترکیبات دی کربونیل یافت شده بسیار ناچیز بود که این مقادیر اندک دی کربونیل در این نوع نوشابه ها می تواند ناشی از کارامل و یا طعم های طبیعی و مصنوعی آلوده می باشد.

ج- نوشابه های انرژی زا :

• ·        در نوشابه های انرژی زا که حاوی مقادیر بالای HFCS  می باشند میزان دی کربونیل ها به ویژه MGO بسیار بالاست که حتی مقدار آن ممکن است از 100 میکروگرم در صد میلی لیتر تجاوز کند.

2- فرآیند تولید :

• ·        هرچه کیفیت فرآیند تولید افزایش یابد، میزان دی کربونیل در نوشابه (روز صفر) پایین تر خواهد بود.

3- شرایط نگهداری :

• ·        با افزایش دما، به طور کلی غلظت انواع دی کربونیل ها و همچنین 5-HMF  افزایش می یابد.
• ·        به علت میزان بالا و غیر منتظره ی 3-DOG در نوشابه های حاوی HFCS ، 5-HMF به عنوان یک شاخص نگهداری نامناسب انتخاب شد.

4- استفاده از EGCG و پلی فنول های دیگر :

• ·        وجود ترکیباتی مانند اپیگالو کاتچین گالات یا EGCG و احتمالاً سایر پلی فنول ها که مواد طبیعی هستند باعث پایداری نوشابه ها می گردد چرا که کاتچین ها با دی کربونیل ها وارد واکنش شده و سطوح دی کربونیل فعال را به طور موثری کاهش می دهند.