Maltodekstrinin fonksiyonel özellikleri ve uygulamaları nelerdir?

Maltodekstrin, enzimatik düşük hidroliz, rafine etme ve sprey kurutma yoluyla nişasta veya amilopektinden yapılan serbest nişasta içermeyen bir nişasta türevidir. Maltodekstrinin hammaddesi mısır nişastası, tapyoka nişastası, buğday nişastası vb. gibi nişasta veya pirinç ve mısır gibi amilopektin içeren ham tahıllar olabilir.
Maltodekstrin bir nişasta hidroliz ürünüdür ve hidroliz derecesi genellikle DE değeri olarak ifade edilir. DE değeri (glikoz eşdeğeri), toplam katıların bir yüzdesi olarak nişasta hidrolizatındaki doğrudan indirgen şekerlerin (glikoz olarak ifade edilir) yüzdesini ifade eder. Doğal nişastanın DE değeri 0'a yakınken, tamamen hidrolize glikozun DE değeri 100'e yakındır. maltodekstrinler DE değerlerine göre 3 kategoride sınıflandırılır: MD10, MD15 ve MD20.
Maltodekstrin nişastanın tamamlanmamış bir hidroliz ürünü olduğundan, fonksiyonel özellikleri şeker bileşimi (moleküler ağırlık dağılımı, ortalama zincir uzunluğu, dallanma derecesi vb.) ile yakından ilişkili olan bir karışımdır ve maltodekstrindeki şeker bileşimi tatlılığını, viskozitesini, higroskopikliğini ve renklendirme özelliklerini doğrudan etkileyecektir.
Maltodekstrinin DE değeri 4-6 olduğunda, şeker bileşiminin tümü tetrasakkaritin üzerindeki daha büyük moleküllerdir; DE değeri 9-12 olduğunda, şeker bileşimi daha fazla yüksek moleküler şeker ve daha az düşük moleküler şeker içerir, bu nedenle bu tür maltodekstrinin tatlılığı yoktur, kahverengileşmeye eğilimli değildir ve nem emilimine eğilimli değildir; DE değeri 13-17 olduğunda, daha düşük tatlılığa, nispeten daha düşük indirgen şeker oranına, daha iyi çözünürlüğe sahiptir ve gıdaya uygulandığında uygun viskozite üretebilir; DE değeri 13-17 olduğunda, daha düşük tatlılığa, nispeten düşük indirgen şeker oranına sahiptir ve uygun viskozite üretebilir; DE değeri 13-17 olduğunda, daha düşük tatlılığa sahiptir ve gıdaya uygulandığında uygun viskozite üretebilir. DE değeri 18～20 olduğunda, hafif tatlı bir tada sahip olacak, nem emilimi artacak ve indirgen şekerin bir kısmı olacak ve esmerleşme reaksiyonu meydana gelecektir.
Maltodekstrinin hidroliz derecesi ne kadar yüksekse (DE değeri ne kadar yüksekse), ortalama molekül ağırlığı o kadar düşük, doğrusallık derecesi o kadar düşük, moleküler yapı o kadar basit, yaşlanma derecesi o kadar düşük, çözünürlük, tatlılık, higroskopiklik, geçirgenlik, fermantasyon, esmerleşme reaksiyonu ve donma noktasındaki düşüş o kadar büyük; ve organizasyon, viskozite, stabilite ve anti-kristalizasyon o kadar kötüdür.
Farklı DE değerlerine sahip maltodekstrinlerin farklı fonksiyonel özelliklerinden dolayı maltodekstrinler şekerleme, dondurma, hamur işleri, içecekler ve hazır gıdalar da dahil olmak üzere çok çeşitli gıda ürünlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Maltodekstrinler gıda ürünleri için kurutma maddesi olarak kullanılır.

Maltodekstrin iyi akışkanlığa, kokuya, iyi çözünürlüğe, güçlü ısı direncine, düşük higroskopikliğe, aglomerasyona sahip değildir, yüksek konsantrasyonda kullanılsa bile diğer hammaddelerin lezzetini ve aromasını maskelemez, çok iyi bir taşıyıcı role sahiptir, meyve suyu ürünlerinin kurutma işleminde yaygın olarak kurutma maddesi rolünü oynamak için kullanılır, böylece meyve suyu tozu ürün aglomerasyonunu önlemek, ürünün çözünürlüğünü artırmak, ürün organizasyon yapısını iyileştirmek için.
Reçel hazırlanmasında, daha yüksek işleme sıcaklıkları ve daha uzun işleme süresi nedeniyle meyve suyu ürünleri meyvenin besin bileşimini etkileyecek, meyvedeki antioksidan maddelerin içeriğini azaltacaktır.
Çalışmalar, meyvelerdeki polifenollerin (antosiyaninler gibi) sıcaklığa karşı daha hassas olduğunu ve işleme sıcaklığı 60 ° C'den yüksek olduğunda, antosiyaninlerin taze meyvelere kıyasla 20% ila 50% oranında kaybolacağını göstermiştir. Bu nedenle, işleme ve depolama sırasında meyvelerin besin maddelerinin ve duyusal özelliklerinin nasıl korunacağı ve meyvelerin raf ömrünün nasıl uzatılacağı araştırmaların odak noktasıdır.
Püskürtmeli kurutma, meyve işlemede sıvıyı toza dönüştürmek için yaygın olarak kullanılır ve aşağıdaki faydalara sahiptir: püskürtmeli kurutma daha kısa işlem süresi ve daha düşük sıcaklık, ısıya duyarlı bileşenler içeren meyveler için uygundur; meyvelerdeki aroma maddelerini, rengi ve besin maddelerini korumaya elverişlidir; meyve tozlarından yapılmış ambalajın hacmini azaltabilir, kullanımı ve taşınması daha kolaydır ve raf ömrünü uzatabilir.
Püskürtmeli kurutmanın avantajları daha fazla olmasına rağmen, meyve suyu ürünlerinin püskürtmeli kurutma işlemi kolay değildir, çünkü esas olarak küçük moleküler şeker (fruktoz, glikoz, sukroz) içeriğindeki meyve suyu ürünleri yüksektir, püskürtmeli kurutma partiküllerinin yapışması kolaydır ve sorunun püskürtmeli kurutma kulesi duvarına yapışması kolaydır, püskürtmeli kurutmanın termal verimliliğini azaltır.
Buna ek olarak, sprey kurutmadan sonra meyve suyu tozunun nemi emmesi kolaydır, akışkanlığı zayıftır. Küçük moleküllü şekerdeki meyve suyu, küçük moleküllü şeker cam geçiş sıcaklığının (Tg) düşük olması nedeniyle bağlanma fenomenine eğilimlidir, Tg ne kadar düşükse, malzeme o kadar kolay bağlanır. Örneğin, laktoz, maltoz, sukroz, glukoz ve fruktozun Tg'si sırasıyla 101, 87, 62, 37 ve 16 ℃'dir ve göreceli bağlanma kolaylıkları buna göre artar.
Maltodekstrin, daha yüksek moleküler ağırlığı, daha düşük viskozitesi ve daha yüksek Tg'si nedeniyle, genel sistemin Tg'sini arttırmak için püskürtmeli kurutma için bir taşıyıcı olarak kullanılabilir, böylece sistem kekleşme ve bağlanma olgusunu azaltır.
Araujo-Díaz ve arkadaşları, yaban mersini tozu elde etmek amacıyla yaban mersini suyunu püskürterek kurutmak için kurutma yardımcıları olarak sırasıyla maltodekstrin ve inülin kullanmışlar ve iki kurutma yardımcısının yaban mersini tozunun fizikokimyasal özellikleri ve antioksidan maddelerin tutulması açısından yeteneklerini değerlendirmişlerdir. Taşıyıcı olarak maltodekstrin ve inülin kullanılan meyve suyu tozları arasında fizikokimyasal özellikler açısından bir fark olmadığını, ancak taşıyıcı olarak maltodekstrinin yaban mersinindeki resveratrol ve kuersetin 3-D-galaktopiranosidi inülinden daha etkili bir şekilde tuttuğunu bulmuşlardır.
Ferrari ve arkadaşları, taşıyıcı olarak maltodekstrin ve arap zamkının spreyle kurutulmuş böğürtlen tozunun fizikokimyasal özellikleri üzerindeki etkilerini incelemişlerdir. Arap zamkı ile karşılaştırıldığında, taşıyıcı olarak maltodekstrin kullanılan böğürtlen tozunun higroskopikliğe daha az eğilimli olduğu, daha yüksek miktarda antosiyanin tuttuğu, daha güçlü bir antioksidan kapasiteye sahip olduğu, daha düşük su içeriğine sahip olduğu ve daha iyi bir rehidrasyon kapasitesine sahip olduğu görülmüştür. Püskürtmeli kurutma ile elde edilen böğürtlen tozu, çeşitli gıdalarda (içecekler, tatlılar, jöleler, reçeller vb.) doğal renklendirici olarak da kullanılabilir.
Maltodekstrin aynı zamanda hurma, kuru erik, limon, havuç gibi meyve sularının ve mango ve domates gibi kurutulmuş meyvelerin kurutulmasında da kullanılmaktadır ve bunların hepsi iyi bir kurutma yardımı sağlar.
Araştırmacılar ayrıca maltodekstrin konsantrasyonunun püskürtülerek kurutulmuş meyve suları üzerindeki etkisini incelemişlerdir, Oberoi ve ark. karpuz suyunu püskürterek kurutmak için farklı maltodekstrin konsantrasyonları (3%, 5%, 7% ve 10%) seçmiş ve maltodekstrinin karpuz tozu bağlanmasını hafifletmede etkili olduğunu ve maltodekstrin konsantrasyonunun artmasıyla, püskürtülerek kurutulan karpuz tozunun nem içeriğinin azaldığını ancak karpuz tozunun yeniden çözünür hale getirilme süresinin uzayacağını belirtmiştir.
Negrao-Murakami ve arkadaşları, farklı DE değerlerine (DE10, DE15 ve DE18) sahip maltodekstrinlerin spreyle kurutulmuş Paraguay çay ekstraktları üzerindeki etkisini araştırmış ve düşük DE değerine (DE10) sahip maltodekstrinlerin, en iyi polifenol stabilitesi ve antioksidan aktivite ile depolama süresi boyunca çay ekstraktlarının en iyi şekilde korunmasını sağladığını belirtmiştir.
Püskürtülerek kurutulan tozun nem içeriğinin DE değeri arttıkça ve yeniden çözünürleştirme süresi uzadıkça arttığı da tespit edilmiştir; bu durum, yüksek DE değerine sahip maltodekstrinlerin yüksek derecede dallanma ve hidrofilik gruplara sahip olması ve toz halindeyken suyu bağlama olasılığının daha yüksek olmasıyla ilişkilendirilebilir. Bu bulgu Fazaeli ve diğerlerinin çalışmasıyla tutarlıdır. DE değeri ne kadar düşükse böğürtlen tozu üzerindeki kurutma etkisi o kadar iyi olmaktadır.
Önceki literatür esas olarak maltodekstrinin spreyle kurutulmuş veya dondurularak kurutulmuş meyvelerin Tg'si üzerindeki etkisini araştırmış, kurutulmuş meyvelerin Tg'sinin maltodekstrin içeriğinin artmasıyla artacağını belirtmiş, ancak Tg'nin aynı zamanda malzemenin yapısından ve malzemenin nem içeriğinden (veya su aktivitesinden) de etkileneceğini dikkate almamıştır, Kurutma malzemesinin Tg eğrilerinin ve izotermal seyreltme eğrilerinin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesinin daha sistematik verilerle sonuçlanacağını ve meyvelerin kurutma sürecinde işleme özelliklerinin, depolama özelliklerinin ve dokunun değişim kuralını tahmin etmek için kullanılabileceğini belirtmiştir.
Pycia ve arkadaşları, farklı enzimatik bozunma derecelerine sahip maltodekstrinler hazırlamak için hammadde olarak modifiye nişasta kullanmış, DE değerinin artmasıyla modifiye nişastadan hazırlanan maltodekstrinlerin Tg'sinin kademeli olarak düşeceğini ve diastark fosfat ve asetillenmiş diastark fosfattan (DE6) hazırlanan maltodekstrinlerin, diastark fosfat ve asetillenmiş diastark fosfattan hazırlandıklarında en büyük Tg'ye sahip olduklarını belirtmişlerdir.
Maltodekstrini modifiye ederek veya modifiye nişastadan maltodekstrin hazırlayarak, maltodekstrinin sistemin Tg'sini düzenlemek için bir kurutma yardımcısı olarak yeteneği daha da optimize edilebilir ve daha işlevsel özelliklere sahip özelleştirilmiş maltodekstrin hazırlanması, derinlemesine araştırmaya değer bir sonraki adım olacaktır.
Gömme işleminde maltodekstrin uygulaması

Maltodekstrin, gıda mikroenkapsülasyonu için kullanılan iyi duvar malzemelerinden biridir. Mikroenkapsülasyon teknolojisi biyoloji, tıp, gıda, pestisitler, kozmetik ve benzeri alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Gıdalarda yaygın olarak bulunan aroma maddelerinin mikroenkapsülasyonunu örnek olarak alırsak, aroma maddeleri çekirdek malzeme iken, kapsüllenmiş malzeme duvar malzemesidir veya taşıyıcı olarak bilinir. Genel olarak mikrokapsülün uzunluğu 3 mm'yi geçmez ve gömülü ürünün boyutuna göre nano ölçekli (1-100nm) ve mikron ölçekli (100-1000nm) olarak ikiye ayrılabilir.
Malzeme gömme için çok önemli bir adım mikrokapsüllerin duvar malzemesini taramaktır, iyi duvar malzemesinin aşağıdaki koşulları karşılaması gerekir: iyi emülsifikasyon özellikleri ve film oluşturma özellikleri; yüksek katı madde içeriği altında düşük viskozite ve higroskopiklik; çekirdek malzemenin daha iyi korunması; işleme ve depolama sırasında stabilite; tat yok; düşük fiyat.
Mikrokapsüllenmiş duvar malzemeleri olarak maltodekstrinler, fonksiyonel katı ve sıvı yağların, biyolojik olarak aktif maddelerin, aroma maddelerinin, probiyotiklerin ve benzerlerinin kapsüllenmesi gibi bir dizi farklı gıda uygulamasında kullanılmaya başlanmıştır.

Enkapsülasyon için duvar malzemesi olarak maltodekstrin hakkındaki literatürün çoğu, esas olarak farklı DE değerlerine sahip maltodekstrinin enkapsülasyon etkisi üzerindeki etkisini araştırmıştır, ancak tutarlı bir sonuç elde edilmemiştir.
Matsuura ve arkadaşları, maltodekstrinlerin farklı DE değerlerinin (DE2, DE10 ve DE25) hidrojene hindistan cevizi yağının gömülmesi üzerindeki etkisini araştırmış ve DE10 maltodekstrinleri ile gömülen hindistan cevizi yağı tozunun rehidrasyondan sonra daha az stabil olduğunu bulmuşlardır; bunun nedeni DE10 maltodekstrinleri ile emülgatör sükroz ester arasındaki daha güçlü etkileşim olabilir ve bu da gömme işleminden sonra yağ tozunun stabilitesini etkiler.
Öte yandan, aroma maddelerini gömerken, araştırmacılar yüksek DE değerlerinin daha iyi gömme, daha uzun raf ömrü ve daha az oksijen geçişi sağladığını bulmuşlardır. sprey kurutma kullanarak etil oktanoatı gömmek için peynir altı suyu proteini ve maltodekstrin (DE5, DE10 ve DE15) karışımı kullanmış ve düşük DE değerine sahip maltodekstrinlerle karşılaştırıldığında, yüksek DE değerine sahip dekstrinlerin düşük DE maltodekstrinlere kıyasla daha iyi gömüldüğünü bulmuşlardır, Yüksek DE değerlerine sahip dekstrinler, gömüldükten sonra mikrokapsüllerin yüzeyindeki düzensizliği azaltma konusunda daha yetenekliydi, böylece mikrokapsül kabuklarının işlevselliğini korudu ve depolama süresi boyunca bozulmaya ve lezzet kaybına daha az duyarlıydı.
Yüksek DE değerine sahip maltodekstrin oksijen izolasyonu ve aroma salınımı üzerinde daha iyi etkiye sahip olsa da, DE değerinin artmasıyla nişasta hidrolizatının tatlılığı daha yüksek olur, nemi emmesi daha kolaydır ve ayrıca Meladik reaksiyona girmesi daha kolaydır. Bu nedenle, uygun maltodekstrini seçmek için yukarıdaki faktörlerin dikkate alınması gerekir.
Ayrıca, maltodekstrinin DE değeri bir duvar malzemesi olarak işlevselliğini etkilese de, DE değeri tek başına maltodekstrinin kapsülleme etkisini tahmin etmek için yeterli değildir.
Son zamanlarda, araştırmacılar maltodekstrinlerin moleküler ağırlık dağılımının aynı DE değeri için aynı olmadığını ve maltodekstrinlerin moleküler ağırlık dağılımının maltodekstrinlerin uygulama özelliklerini belirlemede daha doğru olabileceğini bulmuşlardır.
Maltodekstrin, zayıf emülsifiye etme kabiliyeti nedeniyle, arap zamkı, süt proteini ve diğer emülsifiye ediciler gibi daha iyi emülsifiye etme kabiliyetine sahip diğer duvar malzemeleriyle birlikte bir duvar malzemesi olarak da kullanılır.
Premi ve ark. maltodekstrin, arap zamkı ve peynir altı suyu proteini konsantresinin farklı kombinasyonlarının moringa yağının gömülmesi üzerindeki etkisini araştırmış ve gömme etkisini emülsiyon özellikleri, gömme hızı, mikro yapı ve yağ tozunun oksidatif stabilitesi üzerinden değerlendirmiştir, Maltodekstrin ve arap zamkı kullanılarak yapılan gömme işleminin etkisinin, maltodekstrin ve peynir altı suyu proteini konsantresinin etkisinden daha üstün olduğu ve ayrıca mikro yapının gözlemlenmesi yoluyla maltodekstrin ve arap zamkı kombinasyonunun, toz halindeki sıvı ve katı yağların duvarının mikro yapısında çatlaklar olmaksızın sürekli ve pürüzsüz bir yüzey oluşturabildiği tespit edilmiştir.
Fernandes ve arkadaşları biberiye uçucu yağını gömmek için arap zamkı, modifiye nişasta, maltodekstrin ve inülin kombinasyonunu kullanmış ve daha iyi emülsifikasyon özelliklerine sahip olan arap zamkı ve modifiye nişasta ile birlikte maltodekstrin kullanımının uçucu maddeleri tutmada daha etkili olduğunu bulmuşlardır. Benzer şekilde, maltodekstrin, modifiye nişasta ve arap zamkı (1:1:4) kombinasyonunun, tarçın oleoresini gömerken her bir duvar malzemesinin tek başına kullanılmasına kıyasla aroma maddelerini korumada daha etkili olduğu bulunmuştur.
Proteinlerin Fonksiyonel Özelliklerinin Geliştirilmesinde Maltodekstrin Uygulaması

Gıda endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte, bileşen pazarı, gıda bileşenleri olarak işlevsel ve besleyici özelliklere sahip proteinlere acilen ihtiyaç duymaktadır. Bu nedenle, bir yandan mükemmel özelliklere sahip protein kaynaklarını güçlü bir şekilde geliştirmeli, diğer yandan da proteinlerin modifikasyonu olan gıdalardaki özel gereksinimlerini karşılamak için mevcut proteinleri değiştirmeliyiz.
Maltodekstrin, proteinlerin fonksiyonel özelliklerini esas olarak proteinlerle melad reaksiyonu yoluyla geliştirir. Proteinlerin fonksiyonel özelliklerini iyileştirmek için Melad reaksiyonu kullanılarak proteinlerin maltodekstrinlerle kovalent bağlanması gerçekleştirildiğinde, reaksiyonun ilk aşamada kalması için reaksiyon sürecini kontrol etmek bu teknolojinin çok önemli bir kilit noktasıdır.
Polihidroksil gruplarına sahip maltodekstrinin eklenmesine bağlı olarak protein ve maltodekstrin aşısındaki hidroksil gruplarının hidrofilik doğası, tüm molekülün çözünürlüğünde ve emülsifikasyon özelliklerinde önemli bir artışa yol açabilir.
Shepherd ve arkadaşları, kazein ve maltodekstrin aşı reaksiyon ürünlerinin emülsifikasyon kapasitesinde tek başına kazeine kıyasla daha büyük bir artış bulmuştur.
O'Regan ve arkadaşları maltodekstrini sodyum kazeinat hidrolizatları ile meladik reaksiyonda kullanmış (hidroliz dereceleri sırasıyla 6%, 13% ve 48%) ve reaksiyon ürünleri hızlandırılmış raf ömrü deneylerinde (7 gün, 45°C) emülsiyonların stabilitesini artırabilmiş ve reaksiyon ürünleri pH 4'te proteinlerin çözünürlüğünü artırmıştır.0 ila 5.5 arasında, transgeneratif çapraz bağlama reaksiyonu olmaksızın sodyum kazeinat hidrolizatları ile karşılaştırıldığında (10% ila 50% artış).
Xue ve arkadaşları, soya fasulyesi izolat proteini ve maltodekstrinin melad reaksiyon ürününü hazırlamak için kuru ısı kullanmış, aşılanmış soya fasulyesi izolat proteininin izoelektrik noktada çözünürlüğü büyük ölçüde artmış ve yapısal olarak aşılanmış soya fasulyesi izolat proteininin protein yapısı α-sarmal ve β-katlanma derecesinde bir azalma ve düzensiz kıvrımlarda bir artış göstermiştir. Araştırmacılar ayrıca proteinin maltodekstrin ile ilk melad reaksiyonunu kontrol eden reaksiyon koşullarının kritik olduğunu bulmuşlardır.
Wang ve arkadaşları, melad reaksiyonunu maltodekstrin ve peynir altı suyu izolatı proteinleriyle farklı pH koşullarında (pH 4-7) gerçekleştirmiş ve pH 6'da protein greftlerinin yüksek aşılama derecesi, düşük yüzey hidrofobikliği, düşük izoelektrik noktası ve yüksek termal denatürasyon sıcaklığı, reaksiyon ürünlerinin en iyi termal stabilizasyonuyla sonuçlanmıştır.
Meladik reaksiyona giren maltodekstrinlerle farklı proteinler, uygun reaksiyon koşullarını kontrol ederek proteinlerin fonksiyonel özelliklerini artırabilir ve bu da proteinlerin daha fazla gıda uygulamasında kullanımını genişletecektir.
Semenova ve arkadaşları, patates maltodekstrini ve soya globulini arasındaki melad reaksiyonu için farklı DE değerleri (2, 6 ve 10 DE değerleri) kullanarak, farklı DE değerlerine sahip maltodekstrinlerin soya globulininin termodinamik özellikleri üzerindeki etkisini araştırmış ve DE değeri 10 olan maltodekstrin ile reaksiyon durumunda protein greftlerinin hidrofilikliğinin daha dramatik bir şekilde arttığını ve yüzey aktivitesinin azaldığını bulmuşlardır. Maltodekstrinin DE değeri moleküler ağırlığı ile ters orantılıdır ve DE değeri ne kadar büyükse ortalama moleküler zincir uzunluğu o kadar kısadır, bu da maltodekstrinin protein ile aşılama reaksiyonunda DE değerinin son ürünün çözünürlüğü ve yüzey aktivitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olacağını gösterir.
Mulcahy ve arkadaşları, maltodekstrin (DE değerleri 6, 12 ve 17), mısır şurubu katıları (DE değerleri 30 ve 38) ve peynir altı suyu proteini melad reaksiyon ürünlerinin özelliklerini nemli ısı yöntemi kullanarak araştırmıştır. Aşılama reaksiyonunun kapsamı, aynı reaksiyon süresi için artan DE değerleri ile artmıştır. Maltodekstrin (DE değeri 6), 50 mM NaCl çözeltisinde peynir altı suyu proteininin termal stabilitesini artırmak için peynir altı suyu proteini ile daha iyi reaksiyona girmiştir.