Entwicklung einer Instant-Phirni-Mischung (Pudding) mit niedrigem glykämischen Index

Jun 11, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 10710 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Details zu den Metriken

Reis mit hohem Amylosegehalt (HAR) und Carboxymethylcellulose (CMC) sind die bevorzugte Wahl zur Erhöhung des Gehalts an resistenter Stärke und zur Senkung des glykämischen Index in Milchdesserts. Die Auswirkungen verschiedener Mengen an Magermilchpulver (SMP): HAR-Mehl (45:55 bis 75:25) und CMC (0,1 bis 1 %) wurden auf die physikalischen Eigenschaften der Trockenmischung und auf Texturprofilparameter, resistente Stärke ( RS), vorhergesagter glykämischer Index (pGI), glykämische Last (GL) und allgemeine Akzeptanz von Phirni (einem traditionellen Milchpudding). Designexperten prognostizierten SMP (70), HAR (30) und CMC (0,8 %) als optimale Werte zur Reduzierung des pGI und zur Maximierung des RS-Gehalts und anderer Qualitätsmerkmale in Phirni. Der RS-Gehalt von Phirni (4,38 %), das aus optimierter Trockenmischung (ODM) hergestellt wurde, war höher, während pGI (48,12) und GL (7,50) niedriger waren als bei Phirni, das aus marktüblicher Trockenmischung (MDM) hergestellt wurde. Auch die viskothermischen Eigenschaften von ODM und MDM zeigten erhebliche Unterschiede. Der Speichermodul (Gʹ) und der Verlustmodul (Gʹʹ) zeigten, dass ODM-Phirni weniger fest war als MDM-Phirni. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten verschmolzene Strukturen in ODM, während auf der Oberfläche von MDM grobe schichtartige Strukturen beobachtet wurden. Somit kann ODM ein vielversprechender Ersatz für die verfügbaren Milchdesserts für Diabetiker sein.

Traditionelle Desserts auf Milchbasis haben tiefe kulturelle Vorlieben, ihre Herstellung war jedoch auf den nichtindustriellen Sektor beschränkt. Phirni – ein klassischer cremig-süßer Pudding – ist eines der berühmtesten traditionellen Desserts auf Milchbasis, das in Nordindien vor allem zu festlichen und gesellschaftlichen Anlässen genossen wird. Phirni wird normalerweise aus Reismehl oder Grieß und Milch unter Zusatz von Zucker und Aromastoffen zubereitet. Es wird durch Hitzetrocknung zu einer halbfesten oder pastösen Konsistenz gekocht und nach kurzem Abkühlen oder Abkühlen verzehrt1. Kheer wird in der Literatur als Synonym für Phirni verwendet, aber der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht in der Verwendung von vorgelatinierten Reiskörnern im ersteren und Reismehl im letzteren2. Traditionelle Desserts auf Milchbasis sind ohne Kühlung nur sehr kurz haltbar, was Forscher dazu veranlasst hat, Technologien zur Herstellung von Vormischungen auf Milch-Getreide-Basis mit sofortiger Rekonstitution zu entwickeln. Jha et al.2 stellten durch Sprühtrocknung eine gebrauchsfertige Kheer-Vormischung aus Milch-Reis-Aufschlämmung her. Verschiedene Varianten der Kheer-Mischung wurden hergestellt, indem Milch durch Magermilch (SMP)/Vollmilchpulver (WMP)/Sojamilch und Reis durch andere Getreidesorten ersetzt und verschiedene funktionelle Zutaten hinzugefügt wurden3,4. Kumar et al.5 formulierten eine Phirni-Mischung aus vorgelatiniertem Reismehl, Zucker, Kardamompulver und WMP:SMP im Verhältnis 18, 31, 1 und 50:50 %. Die Autoren standardisierten eine Kochzeit von 10 Minuten für die Zubereitung von Phirnion auf der Grundlage sensorischer Bewertung und rheologischer Parameter.

Die weltweite Nachfrage nach Lebensmitteln mit niedrigem GI ist aufgrund der zunehmenden Prävalenz von Diabetes mellitus um ein Vielfaches gestiegen. Die Prävalenz von Diabetes mellitus ist hoch: Weltweit leiden etwa 463 Millionen Menschen an Diabetes6. Reis ist für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung die wichtigste tägliche Kalorienquelle, während sein hoher Reisgehalt aufgrund seines hohen GI7 das Risiko für Diabetes mellitus erhöht. Obwohl verschiedene Lebensmittel mit niedrigem GI entwickelt wurden, gibt es kaum Anstrengungen, Desserts mit niedrigem GI zu entwickeln8. Phirni ist eine reichhaltige Quelle an Proteinen und Mineralien. Da es auch von halbfester Natur ist, wird es besonders für Patienten mit Schluckbeschwerden empfohlen. Reis wird mit einem GI-Wert zwischen 40 und 100 als Lebensmittel mit hohem GI eingestuft. Reisstärke mit einem hohen Amylosegehalt (> 25 %) führt jedoch normalerweise zu einem niedrigeren GI9. Zur Verbesserung von Konsistenz und Struktur werden Puddings auf Milchbasis normalerweise gelierende Polysaccharide und Gummis zugesetzt10,11. Zahidi et al.10 untersuchten die Auswirkungen von Sojamilch (10–100 %) und CMC (0, 0,5 %) auf die Farbe und die rheologischen Eigenschaften von Sojadesserts. Proben, die CMC enthielten, zeigten einen hohen Konsistenzkoeffizienten. Arancibia et al.11 untersuchten die Wirkung von CMC bei Konzentrationen ≤ 0,9 Gew./Gew. auf die Rheologie und Mikrostruktur von Sojaprotein-Desserts und kamen zu dem Schluss, dass die Textur und die rheologischen Eigenschaften von Desserts mit hohem Proteingehalt durch die Zugabe von Verdickungsmitteln verändert werden könnten. Carboxymethylcellulose (CMC) – ein lineares Kettenpolymer aus D-Glucopyranose und anionischen Carboxylatgruppen – ist ein solches gelierendes Polysaccharid. Es hat die einzigartige Eigenschaft, die Verfügbarkeit von Wasser zu begrenzen, was die Gelatinierung von Stärke verringert12. Das Verkleisterungsverhalten von Stärke wird direkt durch die chemische und morphologische Struktur des in der Stärkegelmatrix vorhandenen Gummis, das Quellvermögen der Körnchen und die elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen Stärkekörnchen und Hydrokolloidmolekülen beeinflusst13. Die Wechselwirkung zwischen Stärke und Hydrokolloiden kann die Textur, Struktur und Viskosität von Lebensmitteln verändern und dadurch die Zugänglichkeit von Enzymen zu Stärkekörnern verändern14. Hydrokolloide haben die potenzielle Wirkung, die Viskosität von Lebensmitteln zu erhöhen und die Zugänglichkeit von Stärkekörnchen für die α-Amylase zu verändern. Das Mischen von Stärke mit Hydrokolloiden verringert die Geschwindigkeit der Stärkeverdauung. Einige frühere Studien haben auch berichtet, dass Hydrokolloide die Stärkehydrolyse in Reisstärke verringern15; Maisstärke16; Mais- und Weizenstärkemischungen17. Srikaeo und Paphonyanyong18 berichteten, dass die Zugabe von 1 % Hydrokolloiden in gekochten Reisproben zu einer geringeren Stärkeverdauungsrate führte. Oh et al.19 berichteten auch, dass die Zugabe von 0,4 % CMC die Stärkeverdaulichkeit von trockenem, hitzebehandeltem Reis mit hohem Amylosegehalt veränderte.

Trotz der steigenden Nachfrage nach Lebensmitteln mit niedrigem GI wurde bisher keine Studie zur Stärkeverdaulichkeit und der glykämischen Reaktion von traditionellen Desserts auf Milchbasis wie Phirni durchgeführt. Ziel dieser Studie war es daher, a) die Wirkung verschiedener Mengen an Reis mit hohem Amylosegehalt (HAR), Magermilchpulver (SMP) und Carboxymethylcellulose (CMC) auf die physikalischen Eigenschaften von Instant-Phirni-Trockenmischungen zu untersuchen die Texturparameter, resistente Stärke, glykämischer Index, glykämische Belastung und Gesamtakzeptanz der daraus rekonstituierten Phirni, und b) vergleichen Sie die Kleister-, thermischen, rheologischen und morphologischen Eigenschaften von optimierter Trockenmischung (ODM) und Markttrockenmischung (MDM). Die in der Studie postulierte Hypothese war, dass traditioneller Milchreis „Phirni“ mit niedrigem GI und verbesserten Qualitätsmerkmalen durch Änderungen der Zutaten zubereitet werden kann.

Gebrochene weiße HAR-Körner (Var Lalat) wurden in einer Labormühle (Perten, USA) gemahlen, um Reismehl zu erhalten, das durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 60 Mesh passte. Feuchtigkeit, Protein, Fett, Rohfaser, Ballaststoffe, Aschegehalt und Amylosegehalt von Reismehl wurden mit 11,30 %, 10,15 %, 1,25 %, 1,09 %, 3,90 % und 0,56 % bzw. 28,31 % aufgezeichnet. Das Rohmaterial wurde von den registrierten Saatgutzentren beschafft und alle bei dieser Arbeit verwendeten Methoden entsprechen den institutionellen Richtlinien. CMC in Lebensmittelqualität wurde von Sigma Aldrich bezogen, während SMP (Sifti, Indien) und Markttrockenmischung (MDM) vom Kaufhaus in Srinagar, Indien, bezogen wurden. Bei MDM waren die Zutaten Reismehl, Milchpulver, Zucker, Mandeln und Konservierungsstoffe.

Das 5-Level-2-Factor-Central-Composite-Rotatable-Design (CCRD) wurde verwendet, um die Auswirkungen verschiedener SMP-Level: HAR und CMC auf die physikalischen Eigenschaften von Instant-Phirni-Trockenmischungen sowie auf Texturprofilparameter und resistente Stärke zu untersuchen ( RS), vorhergesagter glykämischer Index (pGI), glykämische Last (GL) und Gesamtakzeptanz von aus Trockenmischung wiederhergestelltem Phirni. Die experimentellen Bereiche unabhängiger Variablen und ihre codierten Ebenen sind in Tabelle 1 dargestellt. Zur Analyse der Daten wurde die Regressionsmethode der kleinsten Quadrate verwendet, und Polynommodelle zweiter Ordnung wurden unter Verwendung der Statistiksoftware Design-Expert 9 (Stat-Ease Inc, Minnneapolis, MN, USA) erstellt. USA).

wobei \(y_{i}\) = Antwortvariable, xi (i = 1 und 2), xi2 und xixj lineare, quadratische und Interaktionseffekte der unabhängigen Variablen sind und bo, bi, bii und bij Regressionskoeffizienten für den Schnittpunkt sind , lineare, quadratische bzw. interaktive Effekte. Aus der ANOVA wurden die F-Werte verwendet, um die Angemessenheit der Modelle zu testen, während die Modellterme mit „Prob > F“ kleiner als 0,05 als signifikante Terme angesehen wurden20,21.

Alle trockenen Zutaten, dh HAR-Mehl, SMP und CMC, wurden in einem Planetenmischer (Phillips, Indien) in verschiedenen Anteilen gemäß dem Versuchsaufbau gemischt und homogenisiert (Tabelle 1). Sucralose wurde in allen Formulierungen mit 680 mg/100 g Trockenmischungsgewicht zugesetzt20,21.

Der Inhalt der Phirni-Trockenmischungsproben wurde mit kochendem Trinkwasser im Verhältnis 1:5 (Phirni-Trockenmischung: Wasser)4 in einer offenen Pfanne gemischt und bei schwacher Hitze (80–85 °C) unter ständigem Rühren gekocht 15-20 Minuten, bis die gewünschte Konsistenz erreicht ist. Rekonstituiertes Phirni wurde in Plastikbecher gegossen und vor der Analyse 12 Stunden lang unter gekühlten Bedingungen bei 4 ± 2 °C aufbewahrt.

Die Schüttdichte (\(\rho_{B}\)) und die wahre Dichte (\(\rho_{T}\)) wurden nach der von Raigar und Mishra22 beschriebenen Methode berechnet. Die Porosität wurde nach der Standardformel2 berechnet. Der Löslichkeitsprozentsatz wurde gemäß dem von Seth et al.23 beschriebenen Verfahren berechnet.

Die Texturprofilanalyse der Phirni-Proben wurde mit dem Texturanalysator TA-XT2i (Stable Microsystems, Surrey, UK) durchgeführt. Der Zwei-Zyklen-Penetrationstest mit einer Penetrationsgeschwindigkeit von 2 mm s−1 bis zu einer Tiefe von 5 mm wurde mit einer 0,05 N-Wägezelle und einer zylindrischen Sonde aus P-20-Edelstahl24 durchgeführt. Die erfassten Parameter waren Härte, Kohäsion (COH) und Adhäsion (ADH).

Die rekonstituierten Phirni-Proben wurden in einem Laborgefriertrockner (Leybold-Heraeus, GT 2A, Deutschland) gefriergetrocknet und einer Feinmahlung unterzogen. Gemahlene Proben (100 mg) wurden in einem schüttelnden Wasserbad mit Pepsin (Roche, Deutschland), pankreatischer Alpha-Amylase (Sigma-Aldrich, UK) und Amyloglucosidase (Megazyme, 3.300 U/ml) 16 Stunden lang bei 37 °C inkubiert gemäß dem detaillierten Protokoll von Naseer et al.21. Der Gehalt an resistenter Stärke wurde mit dem Megazyme Assay Kit (Megazyme International, Wicklow, Irland)25 gemessen und RS wurde anhand der in der Bedienungsanleitung angegebenen Formel berechnet.

Das von Naseer et al.21 beschriebene Verfahren wurde befolgt, um die In-vitro-Verdaulichkeit verschiedener gefriergetrockneter Phirni-Proben zu bestimmen. Die Stärkeverdauungsrate wurde als Prozentsatz der gesamten Stärke (TS) ausgedrückt, die in verschiedenen Zeitintervallen hydrolysiert wurde. Der Hydrolyseindex (HI) wurde anhand der Stärkeverdauungsgeschwindigkeitskurve (Glukosefreisetzung) berechnet. Die Fläche unter der Kurve der Versuchsprobe dividiert durch die Fläche unter der Kurve der Kontrollprobe (Weißbrot) wurde als HI genommen und der vorhergesagte glykämische Index (pGI) wurde unter Verwendung der Standardformel26 berechnet

Die glykämische Belastung (GL) der Proben wurde mithilfe der folgenden Gleichung berechnet

Sofern verfügbar, wurden Kohlenhydrate (CHO)/Portionsgröße von 50 g durch Subtraktion des Ballaststoffgehalts vom Gesamtkohlenhydratgehalt berechnet.

Die sensorische Bewertung verschiedener rekonstituierter Phirni-Proben wurde auf einer hedonischen 9-Punkte-Skala (9 – äußerst beliebt und 1 – äußerst unbeliebt)27 durch eine Jury aus 30 geschulten Richtern durchgeführt. Die Proben wurden nach dem Zufallsprinzip codiert und den Juroren in separaten, abgetrennten Kabinen präsentiert. Die Juroren bewerteten die Proben hinsichtlich verschiedener sensorischer Eigenschaften (Aussehen, Konsistenz, Geschmack und Klumpigkeit) gemäß den Bewertungskriterien und die Gesamtakzeptanz (OA) wurde als Durchschnitt verschiedener sensorischer Eigenschaften bestimmt. Vor der Beurteilung jeder Probe verwendeten die Juroren Trinkwasser zur Reinigung des Gaumens.

Allen analysierten Parametern wurden spezifische Ziele zugewiesen, um den Prozess zur Herstellung von Instant-Phirni-Trockenmischungen mithilfe des Erwünschtheitsfunktionsansatzes zu optimieren. Unter den physikalischen und strukturellen Eigenschaften wurden BD, TD, Härte und Kohäsion minimiert; wohingegen Porosität, Löslichkeit, Haftfähigkeit und OA maximiert wurden. Der RS-Gehalt wurde ebenfalls maximiert, während pGI und GL minimiert wurden. Aus den verschiedenen generierten Lösungen wurde die Lösung mit dem höchsten Erwünschtheitswert für die Herstellung einer Instant-Phirni-Trockenmischung ausgewählt. Die tatsächlichen Werte der physikalisch-chemischen, strukturellen und sensorischen Eigenschaften, die nach der Bewertung der aus optimierten Zutatenmengen hergestellten Instant-Phirni-Trockenmischung ermittelt wurden, wurden mit den von der Software generierten Vorhersagewerten verglichen, um den Optimierungsprozess zu validieren. Der prozentuale Vorhersagefehler wurde anhand der Gleichung von Scheuer et al.28 berechnet.

Feuchtigkeits-, Protein-, Asche-, Rohfaser-, Ballaststoff- und Fettgehalt wurden gemäß den Standardmethoden der AOAC29 bestimmt. Die Wasseraktivität wurde mit Hilfe eines Wasseraktivitätsmessgeräts (Pre-Aqua Lab, Indien) gemessen. Der Kohlenhydratgehalt wurde mithilfe der Differenzmethode geschätzt und der Kalorienwert mithilfe von Atwater-Faktoren berechnet. Der Gesamtfeststoffgehalt wurde gravimetrisch geschätzt und der Gesamtzucker wurde mithilfe der von FSSAI30 beschriebenen Lane-Eynon-Methode geschätzt. Zur Messung des Gesamtstärkegehalts wurde die Standardmethode AACC25 mit dem Gesamtstärke-Assay-Kit (K-TSTA, Megazyme, Bray, Irland) befolgt. Zur Bestimmung des Amylosegehalts wurde das Standardprotokoll mit dem Megazyme-Assay-Kit (K-AMYL 06/18) befolgt.

Die Kleistereigenschaften verschiedener Proben (3,50 g Trockenmischung, 25 ml entionisiertes Wasser) wurden mit einem Schnellviskositätsanalysator (RVA Starch TM, New Port, Scientific Warrie Wood, Australien) gemäß dem von Pracham und Thaiudom24 beschriebenen Verfahren gemessen. Die thermischen Eigenschaften wurden mit einem Differential Scanning Calorimeter (DSC-1 STARe 167 System, Mettler-Toledo) untersucht. 10 mg trockene Probe wurden in eine Aluminiumpfanne gegeben und 50 µl entionisiertes Wasser hinzugefügt. Als Referenz diente eine leere Aluminiumpfanne. Die Pfannen wurden hermetisch verschlossen und mit 10 °C/min von 20 auf 150 °C erhitzt.

Dynamische rheologische Eigenschaften wurden mit einem Modular Compact Rheometer (MCR-101, Anton Paar, Österreich) gemessen, das mit einer Parallelplattengeometrie (50 mm Durchmesser) ausgestattet war, unter Verwendung des von Thaiudomand Pracham31 angegebenen Verfahrens mit geringfügigen Modifikationen. Die Probe wurde mit einem Spatel auf den Stößel des Rheometers gelegt, gleichmäßig verteilt und an den erforderlichen Stellen zugeschnitten. Speichermodul (G´), Verlustmodul (G´´) und Verlustfaktor (tan δ) wurden durch einen Frequenzdurchlauftest von 0,1–100 rad/s mit einem Spalt von 1 mm bei 25 °C analysiert. Die Dehnung wurde bei allen Messungen, die dem linearen viskoelastischen Bereich entsprachen, konstant bei 2 % gehalten.

Die Morphologie der Proben wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (Hitachi S-3400 N, Tokio, Japan) bei 1,50 kX-Vergrößerung analysiert. Die Proben wurden mit doppelseitigem Klebeband auf Aluminiumstummeln befestigt. Die fixierten Proben wurden mit einer dünnen Gold-Palladium-Sputterschicht überzogen und unter einer Spannung von 20 kV untersucht.

Die Experimente wurden in dreifacher Ausfertigung durchgeführt und die präsentierten Ergebnisse waren der Durchschnitt aus drei Wiederholungen ± Standardabweichung. Die statistische Signifikanz der physikalisch-chemischen, strukturellen, klebrigen und thermischen Eigenschaften wurde durch den Students-T-Test mit der SPSS-Software bestimmt. Mittelwerte wurden mit dem Duncan-Multiple-Range-Test bei einem Signifikanzniveau von p < 0,05 verglichen.

Für die Schüttdichte, die wahre Dichte, die Härte, den Zusammenhalt, die resistente Stärke und den vorhergesagten glykämischen Index wurden quadratische Modelle vorgeschlagen. Für Porosität, Adhäsion, glykämische Belastung und Gesamtakzeptanz wurden dagegen lineare Modelle durch die Ausgabe von Anpassungsstatistiken vorgeschlagen (Tabelle 2). Für verschiedene Parameter aufgezeichnete R2-Werte (0,834–0,990) zeigten eine gute Übereinstimmung der entwickelten Modelle mit den tatsächlichen Werten. Die für verschiedene Qualitätsmerkmale der Instant-Phirni-Trockenmischung erstellten Modelle waren hochsignifikant (p ≤ 0,0001). Der Unterschied zwischen dem vorhergesagten und dem angepassten R2 betrug in allen Modellen weniger als 0,2, was darauf hindeutet, dass sie in angemessener Übereinstimmung miteinander sind32. Die erhaltenen F-Werte (25,29 bis 144,12) bewiesen zusätzlich die Gültigkeit der Modelle und es konnte nur eine Wahrscheinlichkeit von 0,01 % bestehen, dass diese F-Werte auf Rauschen basieren könnten. Der Variationskoeffizientenbereich (CV = 0,22–10,97 %) bestätigte ebenfalls die Reproduzierbarkeit der entwickelten Modelle. Die für verschiedene Parameter aufgezeichneten angemessenen Präzisionswerte wurden als wünschenswert angesehen33. Die fehlende Anpassung (LOF) war bei allen ausgewählten Parametern nicht signifikant, was auf eine gute Korrelation zwischen Polynommodellen zweiter Ordnung und den gemessenen Daten hinweist.

Schüttdichte (BD), wahre Dichte (TD) und Porosität (\(\emptyset) \) sind aus kommerzieller Sicht wichtige Funktionsparameter von Instantpulvern34. Bei verschiedenen Versuchsläufen lagen BD, TD und \(\emptyset\) der Phirni-Mischung im Bereich von 610 bis 685 kg/m3, 710 bis 817 kg/m3 bzw. 55,64 bis 56,82 % (Abb. 1a–c). Angepasste Regressionsmodelle für BD, TD und \(\emptyset\) sind unten dargestellt, wobei A den Anteil von SMP im Verhältnis zu HAR-Mehl angibt

(a–d) Zeigt die Wirkung von Magermilchpulver (SMP): Reis mit hohem Amylosegehalt (HAR) und CMC auf die physikalischen Eigenschaften von Instant-Trockenmischungen; (e–k) zeigt die Wirkung von SMP: HAR und CMC auf Texturparameter, resistente Stärke, Kinetik der Stärkeverdauung und Gesamtakzeptanz von Instant-Trockenmischungs-Phirni und (l) Optimierungsdiagramm.

Angepasste Regressionsgleichungen. (4–6) zeigten, dass der SMP-Einbau (A) signifikante negative lineare und quadratische Auswirkungen auf die Schüttdichte und die tatsächliche Dichte der Phirni-Mischung hatte. Allerdings überwogen lineare Effekte von SMP sowohl bei BD als auch bei TD gegenüber quadratischen Effekten. SMP hatte ebenfalls einen signifikanten (p < 0,05) linearen Effekt auf die Porosität der Phirni-Mischung. Mit zunehmender SMP-Konzentration sanken BD und TD, während ϕ zunahm (Abb. 1a – c). SMP hat eine geringere Dichte als Reismehl, was möglicherweise den BD von Phirni-Mischproben mit einem höheren Anteil an SMP verringert hat. Daher war die Agglomeration der Partikel in den Phirni-Mix-Proben mit einem höheren Anteil an SMP stärker, was die umgekehrten und direkten Beziehungen von SMP zur Dichte bzw. Porosität rechtfertigte. Die in der vorliegenden Studie aufgezeichneten Dichtewerte der Phirni-Mischung waren niedriger, während der Porositätsprozentsatz höher war als der von Jha et al.2 für die Kheer-Mischung angegebene Wert, was wahrscheinlich auf Variationen in der Zusammensetzung und den Inhaltsstoffen zurückzuführen ist.

Auch die Löslichkeit ist eines der wichtigen Qualitätsmerkmale von Instantpulvern. Die Löslichkeit verschiedener Phirni-Mix-Proben variierte zwischen 83,3 und 95,2 % (Abb. 1d). Das angepasste Regressionsmodell für die Löslichkeit ist unten dargestellt, wobei A den Anteil von SMP im Verhältnis zu HAR-Mehl und B die Konzentration von CMC angibt

Regressionsgleichung. (7) zeigte positive lineare Beziehungen von A und B und eine negative quadratische Beziehung von A mit der Löslichkeit. Als die SMP-Konzentration von 45 auf 60 % erhöht wurde, stieg die Löslichkeit von 83,3 auf 95,16 %. Bei einem weiteren Anstieg der SMP-Konzentration (60 bis 75 %) sank die Löslichkeit der Phirni-Mischung jedoch von 95,16 auf 88,18 % (Abb. 1d). Die Solubilisierung von Instant-Milchmischungen wird durch die strukturelle Organisation der Kaseinproteine ​​und deren Wechselwirkungen mit Wasser gesteuert35. SMP weist eine höhere Dispergierbarkeit und Porosität auf und erzeugt daher im Vergleich zu Reismehl einen geringeren Sedimentwert, was möglicherweise die Löslichkeit von Phirni-Mischungen erhöht hat, die aus Mischungen mit 45–60 % SMP entwickelt wurden. Ein höherer Einbau von SMP erhöht jedoch den Proteingehalt der Mischungen, was aufgrund hydrophober Protein-Protein-Wechselwirkungen36,37 und Protein-Hydroxyl-Wechselwirkungen von SMP und CMC38 möglicherweise die Löslichkeit von Phirni-Mischungen mit mehr als 60 % SMP verringert hat. McSweeney et al.36 berichteten auch über einen umgekehrten Effekt des Proteingehalts auf die Löslichkeit von Milchkonzentraten. Darüber hinaus besteht zwischen BD und Löslichkeit eine umgekehrte Beziehung39 und der gleiche Trend wurde auch in der vorliegenden Studie beobachtet (Gleichung 4 bzw. Gleichung (7). Gleichung (7) und Abb. 1d zeigten auch den signifikanten positiven linearen Effekt der CMC-Konzentration auf die Löslichkeit der Trockenmischung. Als die CMC-Konzentration von 0,1 auf 1 % erhöht wurde, stieg die Löslichkeit von 90,31 auf 95,21 % (Abb. 1d). Das Vorhandensein von Hydroxylgruppen erleichtert die Bindung zwischen CMC und benachbarten Wassermolekülen, was möglicherweise die Löslichkeit von Phirni-Mischproben mit höheren CMC-Gehalten erhöht hat. Obwohl CMC von Natur aus stark hygroskopisch ist, führt die Wechselwirkung von Proteinen und Hydroxylgruppen zu einigen Konformationsänderungen, die möglicherweise zu einer unterschiedlichen Empfindlichkeit der Phirni-Mischung gegenüber Hydratation und Bindung von Wassermolekülen geführt haben38.

Die Härte verschiedener rekonstituierter Phirni-Proben lag zwischen 0,24 und 0,80 N (Abb. 1e). Das angepasste Regressionsmodell für H ist unten dargestellt:

Regressionsgleichung. (8) zeigten, dass A einen signifikant negativen linearen Effekt auf die Härte hatte. Als die SMP-Konzentration von 45 auf 75 % anstieg, verringerte sich die Härte von 0,80 auf 0,24 N (Abb. 1e). Die Einbeziehung von SMP verringerte den Stärkegehalt der Formulierung, was möglicherweise die Härte der aus solchen Proben hergestellten Phirni verringert hat. Bei der höchsten Reismehlkonzentration (55 %) wurde die maximale Härte am höchsten gemessen (0,80 N), was auf die Wechselwirkung von SMP-Proteinen mit ausgelaugten Stärkebestandteilen in Phirni während des Abkühlens zurückzuführen ist40. Amylose hat die Fähigkeit, ein festes Gel zu bilden, was zu einer Wechselwirkung zwischen Stärke und Milch führen kann, was sich positiv auf die Festigkeit von Puddings auswirkt41. Abbildung 1e zeigt, dass B auch einen signifikanten negativen linearen Effekt auf die Härte hatte. Als die CMC-Konzentration von 0,1 auf 0,5 % erhöht wurde, verringerte sich die Härte von 0,75 auf 0,36 N. CMC hat ein gutes Haltevermögen und verringert somit die Gelhärte beim Kochen, was anschließend zur Herstellung weicher Puddings führt42.

Die Haftfähigkeit (ADH) gibt die Fähigkeit des Produkts an, beim Schlucken am Gaumen zu haften43, während die Kohäsivität (COH) die Stärke der inneren Bindungen und den Grad misst, in dem ein Lebensmittel verformt werden kann, bevor es zerfällt44. Sowohl ADH als auch COH sind wichtige Faktoren, die die Akzeptanz von Milchdesserts bestimmen. ADH verschiedener Phirni-Proben lag zwischen (-) 0,309 und (-) 0,628 N und COH zwischen 0,455 und 0,910 (Abb. 1f, g). Die angepassten Regressionsmodelle für ADH und COH sind unten dargestellt:

Beide unabhängigen Variablen (A und B) zeigten positive lineare Beziehungen mit ADH (Gleichung 9). Abbildung 1f zeigte, dass mit einem Anstieg der SMP- und CMC-Konzentrationen von 45 auf 75 % und 0,1 auf 1 % die ADH von Phirni-Proben von (−) 0,341 auf (−) 0,563 N und (−) 0,309 auf (−) 0,628 N anstieg , jeweils. Ein höherer ADH-Wert bedeutet eine weichere Textur, was bei Milchdesserts eine wünschenswerte Eigenschaft ist. Kasein – ein dominantes Protein in SMP – bildet bei sanftem Erhitzen und Rühren ein Proteingel und verleiht Phirni so Körper und Textur45. Höhere SMP verringern die Konsistenz von Phirni aufgrund der Bildung von Flüssigkeitsbrücken, was die ADH erhöht. Darüber hinaus wirkt Laktose aufgrund seiner hygroskopischen Natur in Gegenwart von Wasser als Weichmacher und schwächt somit den Glasübergang amorpher Zucker46, was auch den Anstieg von ADH bei einem Anstieg des SMP-Spiegels in Phirni rechtfertigt. Guimarães et al.47 berichteten auch über einen signifikanten Anstieg des ADH von Instant-Desserts mit der Erhöhung der Zugabe von Milchpulver im Vergleich zu Reismehl. Die in Phirni-Proben festgestellte positive Beziehung zwischen CMC und ADH kann auf die Wechselwirkung zwischen CMC und Calciumionen zurückgeführt werden. Coronato et al.48 berichteten, dass mit zunehmender Zahnfleischkonzentration auch die Haftfähigkeit der Milch-Gummi-Suspension zunahm.

Regressionsgleichung. (10) zeigte die umgekehrte Beziehung von A und die direkte Beziehung von B mit COH an. Die Durchsicht der in Abb. 1g dargestellten Ergebnisse zeigt, dass eine Erhöhung der SMP-Konzentration von 45 auf 75 % den COH-Wert von 0,651 auf 0,455 senkte, während eine Erhöhung der CMC-Konzentration von 0,1 auf 1 % den COH-Wert von 0,721 auf 0,910 erhöhte . Der Rückgang des COH bei steigendem SMP-Gehalt kann auf die Verdünnung des Stärkenetzwerks und die Schwächung der Bindung zwischen den Partikeln49 zurückgeführt werden, die durch die leichte Auflösung von SMP in Wasser verursacht wird. Im Gegensatz dazu bewirkte CMC eine verdickende Wirkung bei Phirni, was aufgrund der Stärke-Milch-Wechselwirkung möglicherweise zu einem Anstieg des COH50 geführt hat. Zhang et al.51 berichteten auch, dass die Zugabe von Gummi die Konsistenz und den Zusammenhalt der fettarmen fermentierten Magermilch erhöhte.

Resistente Stärke (RS) trägt wesentlich zur glykämischen Reaktion kohlenhydratreicher Lebensmittel bei. Daher wird derzeit intensiv geforscht, um den RS-Gehalt in verarbeiteten Lebensmitteln aufgrund seiner gesundheitlichen Vorteile zu erhöhen52. Der RS-Gehalt verschiedener Phirni-Proben lag zwischen 1,53 und 4,72 % (Abb. 1h). Das angepasste Regressionsmodell für RS ist unten dargestellt:

Beide unabhängigen Variablen zeigten signifikante positive Beziehungen zum RS-Gehalt (Gleichung 11). Auch die interaktive Wirkung von A und B auf den RS-Inhalt erwies sich als deutlich positiv. Die in Abb. 1h dargestellten Daten zeigten, dass bei einem Anstieg des SMP von 60 auf 75 % der RS-Gehalt von 2,25 auf 3,44 % anstieg, während bei einem Anstieg der CMC-Konzentration von 0,1 auf 1 % der RS-Gehalt von 1,53 auf 1,53 zunahm 4,62 %, jeweils in verschiedenen Phirni-Proben. Milchproteine ​​interagieren mit den Reisstärkekörnchen durch Adsorption und hydrophobe Bindungen53. Durch die Adsorption von Proteinaggregaten werden die Hohlräume im Inneren der Stärkekörner gefüllt, was die Diffusion von Wasser einschränkt und somit die Stärkehydrolyse und -verdauung einschränkt. Darüber hinaus induziert Erhitzen eine Protein-Protein-Aggregation und die Bildung von Amylose-Lipid-Komplexen, die die Zugänglichkeit zur Hydrolyse verringern können54. Aufgrund seiner verdickenden Wirkung hatte CMC im Vergleich zu SMP einen dominanten Einfluss auf den RS-Gehalt. In Abb. 1h ist ein deutlicher Anstieg des RS-Gehalts mit zunehmender CMC-Konzentration erkennbar. CMC bindet aufgrund der elektrostatischen Anziehung zwischen der positiven Ladung der Kaseinmizellen und anionischen Gruppen der CMC-Moleküle an die Oberfläche von Proteinen, wodurch die Enzym-Substrat-Wechselwirkungen während der enzymatischen Hydrolyse verringert werden. Darüber hinaus führt die elektrostatische Wechselwirkung auch zur Bildung von Protein-Polysaccharid-Komplexen, die relativ resistent gegenüber der Verdauung sind55. Elmstahl56 berichtete auch über einen Anstieg des RS-Gehalts in Grießbrei aufgrund von Stärke-Protein-Wechselwirkungen.

Lebensmittel mit niedrigem GI werden von der American Diabetic Association für die langfristige Behandlung von Diabetes mellitus empfohlen57. pGI und GL verschiedener Phirni-Proben lagen zwischen 47,15 und 51,78 bzw. 7,15 und 11,18 (Abb. 1i – j). Angepasste Regressionsmodelle für pGI und GL sind unten dargestellt:

Beide unabhängigen Variablen zeigten signifikante negative Beziehungen zu pGI und GL (Gl. 12 und 13). Im Fall von pGI war der interaktive Effekt von A und B ebenfalls signifikant negativ. Die in Abb. 1i – j dargestellten Daten zeigten, dass der pGI von Phirni-Proben von 51,55 auf 49,64 sank, wenn die SMP-Konzentration von 60 auf 75 % anstieg; während bei einem Anstieg der CMC-Konzentration von 0,1 auf 1 % der pGI von 51,78 auf 47,18 abnahm. Gleichzeitig verringerte der Anstieg der SMP-Konzentration von 45 auf 75 % den GL von 11,18 auf 7,15 und ein Anstieg der CMC-Konzentration von 0,1 auf 1 % den GL von 8,96 auf 8,22 in verschiedenen Phirni-Proben (Abb. 1i – j). ). Milchproteine, die sich an den Grenzflächen der Stärkekörnchen befinden, begrenzen die Wasserdiffusion innerhalb der Körnchen, wodurch die Gelatinierung der Stärke eingeschränkt wird40. Proteine ​​und teilweise/nicht gelatinierte Stärkekörnchen sind weniger anfällig für Hydrolyse und sind daher an der Stärke-Protein-Wechselwirkung beteiligt, die bei gleichzeitiger Einnahme die glykämische Reaktion und die glykämische Last senkt58. Es ist auch bekannt, dass Milchproteine ​​insulinotrope Eigenschaften haben und somit die glykämische Reaktion reduzieren59. Sugiyama et al.60 berichteten auch, dass der Verzehr von Reis und Milch die glykämische Reaktion abschwächt; Sun et al.58 berichteten auch, dass die gleichzeitige Einnahme von Sojamilch und Milch mit Brot den Blutzuckerspiegel deutlich senkte. Von zwei unabhängigen Variablen zeigte CMC im Vergleich zu SMP eine dominante Wirkung auf den pGI (Gleichung 12). Hydroxylgruppen von CMC interagieren mit Stärkekörnchen – über Wasserstoffbrückenbindungen – und bilden thermisch stabile Strukturen. Der Rückgang von pGI und GL könnte auch auf die erhöhte strukturelle Stabilität von Stärke zurückzuführen sein, die durch die Immobilisierung von Wasser und die Vernetzung von CMC mit glykosidischen Bindungen während des Erhitzens induziert wird. Darüber hinaus unterstützen die hydrophilen Polysaccharide aufgrund ihrer linearen Struktur und Ionenladung die Bildung retrogradierter Stärke61 während des Abkühlens von Phirni. Jung et al.62 berichteten auch, dass der glykämische Index von Segoami-Reisgelen deutlich abnahm, wenn die Zahnfleischkonzentration von 0,3 auf 0,7 % erhöht wurde.

Die SMP- und CMC-Formulierungen beeinflussten die sensorischen Eigenschaften von Phirnisamples erheblich. Für verschiedene Phirni-Proben lag die Gesamtakzeptanz (OA) zwischen 7,10 und 8,58 (Abb. 1k). Das angepasste Regressionsmodell für OA ist unten angegeben:

Die Gl. (14) zeigt signifikante positive Beziehungen von A und B mit OA. Abbildung 1k zeigte auch einen zunehmenden Trend bei OA mit der Erhöhung der Konzentration von SMP und CMC. SMP verbesserte den Geschmack von Phirni, möglicherweise aufgrund des Vorhandenseins von Milchzucker, während CMC aufgrund seiner verdickenden Wirkung die sensorischen Eigenschaften wie Textur und Viskosität verbesserte. Außerdem gelatiniert die Stärke beim Kochen und interagiert mit Milchproteinen und Hydrokolloid, was Phirni5 möglicherweise die gewünschte Textur und das gewünschte Mundgefühl verliehen hat.

Der Designexperte prognostizierte Reismehl mit hohem Amylosegehalt (70): SMP (30) und CMC 0,85 % als optimale Zutatenmengen für die Zubereitung von Phirni mit niedrigem GI. Der Erwünschtheitswert für die ausgewählte Lösung betrug 0,70 (Abb. 1l). BD, TD, Porosität, S, H, ADH, COH, RS, pGI, GL und OA von Phirni, die aus optimierten Zutatenmengen hergestellt wurden, wurden mit 634,15 kg/m3, 745,10 kg/m3, 55,16 %, 94,24 %, 0,311 N aufgezeichnet , (−) 0,642 N, 0,724, 4,38 %, 48,12, 7,50 bzw. 8,39. Die tatsächlichen Werte der abhängigen Variablen stimmten mit einer Abweichung von ≤ 3,66 % gut mit den vorhergesagten Werten überein, was das vorhergesagte Muster der entwickelten Modelle bestätigte.

Die physikalisch-chemische Zusammensetzung der optimierten Trockenmischung (ODM) und der Markttrockenmischung (MDM) ist in Tabelle 3 dargestellt. Feuchtigkeit, Wasseraktivität und Gesamtfeststoffgehalt von ODM und MDM unterschieden sich nicht signifikant voneinander. Die Werte dieser Parameter waren mehr oder weniger ähnlich den Werten, die von Jha et al.2 und Vashistha et al.63 für verschiedene Arten von Milchtrockenmischungen berichtet wurden. Der Proteingehalt war deutlich höher, während der Fettgehalt bei ODM im Vergleich zu MDM deutlich niedriger war, was möglicherweise auf unterschiedliche Inhaltsstoffe zurückzuführen ist. Der höhere Aschegehalt von ODM im Vergleich zu MDM war vermutlich auf SMP zurückzuführen. Auch der Roh- und Ballaststoffgehalt war in ODM deutlich höher als in MDM, was möglicherweise auf den Einbau von CMC in ODM zurückzuführen ist. Allerdings war der Kohlenhydratgehalt bei ODM im Vergleich zu MDM deutlich niedriger. Die deutliche Verringerung des Kohlenhydratgehalts von ODM war neben dem niedrigeren Gesamtzuckergehalt wahrscheinlich auf den höheren Protein- und Ballaststoffgehalt zurückzuführen. Im Falle von MDM wird in der Regel Saccharose als Geschmacksverstärker zugesetzt, während im Falle von ODM Laktose aufgrund des SMP-Einbaus der Hauptzucker war. Laktose hat einen GI-Wert von 43 und fällt in die Kategorie mit niedrigem GI, während Saccharose einen GI-Wert von 60 hat und in die mittlere GI-Kategorie fällt64. Der Energiewert von ODM war deutlich niedriger als der von MDM, was wahrscheinlich auf den geringeren Zucker-, Fett- und Kohlenhydratgehalt im ersteren zurückzuführen ist. Der deutlich höhere Stärkegehalt von ODM als der von MDM könnte auf den hohen Anteil an Reismehl in ODM zurückzuführen sein. Da Reismehl mit hohem Amylosegehalt als Basismaterial für die Herstellung von ODM verwendet wurde, könnte dies zu seinem hohen Amylosegehalt im Vergleich zu MDM geführt haben. Variationen bei SMP, Reismehl und anderen Zutaten führten möglicherweise zu beobachteten Unterschieden in der Zusammensetzungsanalyse von ODM und MDM. Bei aus ODM rekonstituierten Phirni wurde ein höherer RS-Gehalt (4,38 %) im Vergleich zu MDM-Phirni (0,50 %) festgestellt, was auf den hohen Amylosegehalt und den CMC-Einbau in ODM zurückzuführen ist. Aufgrund der linearen Kettenstruktur ist Amylose anfälliger für eine Retrogradation während des Heiz-Kühl-Zyklus, was möglicherweise den RS-Gehalt in ODM-Phirni erhöht hat. Darüber hinaus finden während der Phirni-Zubereitung verschiedene chemische Veränderungen statt, die möglicherweise die Denaturierung von Proteinen und die Bildung von Komplexen zwischen Stärke- und Nicht-Stärke-Komponenten erleichtert haben, die gegen amylolytische Hydrolyse resistent sind65. Die geringere glykämische Reaktion von ODM Phirni (48,12) im Vergleich zu MDM Phirni (60,20) war möglicherweise auf den höheren RS- und Ballaststoffgehalt zurückzuführen. Das Vorhandensein von Saccharose könnte möglicherweise auch den pGI von MDM phirni in die Höhe getrieben haben. Die Variation des glykämischen Index von aus ODM rekonstituiertem Phirni im Vergleich zu MDM verdeutlichte die Bedeutung des Reis- und Zuckertyps, einschließlich der Wirkung von Hydrokolloid auf die postprandiale hyperglykämische Wirkung.

TPA von Phirni, die aus ODM und MDM rekonstituiert wurden, ist in Tabelle 3 aufgeführt. Härte und Kohäsion (COH) waren bei Phirni, die aus MDM rekonstituiert wurden, höher als bei Phirni, die aus ODM rekonstituiert wurden. Ein höherer Proteingehalt verringert die Auswaschung von Amylose, was möglicherweise zu einer Verringerung der Härte von ODM-Phirni führt. Es kann angenommen werden, dass ein Netzwerk aus Kaseinmizellen die Textur von ODM-Phirni dominiert. Gleichung (8) zeigte auch, dass SMP im Vergleich zum positiven Effekt von CMC einen überwiegend negativen Einfluss auf die Phirni-Härte hatte. Darüber hinaus erzeugte MDM beim Erhitzen aufgrund der Anwesenheit zusätzlicher Inhaltsstoffe viskose Pasten, die sich nach dem Abkühlen in ein festes Gel verwandelten. Im Gegensatz dazu erzeugte ODM während der Rekonstitution eine flüssigkeitsähnliche Konsistenz und bildete daher nach dem Abkühlen ein festes Gel, das möglicherweise den COH von ODM Phirni verringert hat. ODM-Phirni hatten jedoch im Vergleich zu MDM-Phirni eine höhere ADH, was möglicherweise auf die weichere Textur und das Vorhandensein von Laktose aufgrund des hohen SMP-Einbaus (70 %) zurückzuführen ist46.

Die Klebeeigenschaften von ODM und MDM sind in Tabelle 4 dargestellt. ODM zeigte eine deutlich höhere Klebetemperatur als MDM, was darauf hindeutet, dass in ODM gebildete Stärkekristallite schmelzbeständig waren. Außerdem könnten durch die Wechselwirkung zwischen Stärke und Hydrokolloid einige stabile Strukturen entstanden sein, deren Desorganisation eine höhere Temperatur erfordert66. Noisuwan et al.40 berichteten, dass Proteine ​​an den Stärkekörnchen adsorbieren und die Diffusion von Wasser in die Stärkekörnchen während des Klebens einschränken, was die Klebetemperatur von ODM erhöhen kann. Allerdings waren die Spitzenviskosität und die Halteviskosität bei MDM höher als bei ODM (Tabelle 4). Das Vorhandensein von Saccharose in MDM hat möglicherweise zu seinen höheren Peak- und Hold-Viskositäten beigetragen, was mit den Ergebnissen von Pongsawatmanit et al.67 für Stärkesuspensionen mit Saccharoseeinschluss übereinstimmt. Allerdings könnte ein höherer Amylosegehalt (15,31 %) in ODM die Entwicklung einer viskosen Paste eingeschränkt und somit deren Spitzen- und Halteviskosität deutlich gesenkt haben. Darüber hinaus neigen die Proteinmoleküle in ODM aufgrund des hohen Proteingehalts (25,12 %) dazu, die Stärkekörnchen in der Matrix zu umschließen, was die Wasseraufnahme behindert. Einer der möglichen Mechanismen, die den Einfluss von SMP auf das Kleisterverhalten von Reismehl erklären können, könnte sein, dass Proteine ​​während der Gelatinierung von Stärke um Wasser konkurrieren und so das Quellen der Körnchen einschränken. Gleichzeitig diffundieren Laktose und Salz in die Stärkekörnchen, was die Auswaschung von Amylose in die kontinuierliche Phase durch die antiplastifizierende Wirkung von Laktose bzw. die stabilisierende Wirkung von Kationen auf die Stärkestruktur beeinflusst24. Die Paste hat eine niedrigere Abbauviskosität (BDV) und eine bessere Scherstabilität, was eine wünschenswerte Eigenschaft für Puddings ist68. Der niedrigere BDV von ODM deutete auf eine stärkere verstärkende Wirkung von Proteinmatrizen auf die Stärke-Protein-Wechselwirkung hin, möglicherweise aufgrund der Disulfidbindung, die möglicherweise die Scherfestigkeit von ODM im Vergleich zu MDM verbessert hat. Die Endviskosität (FV) und die Absetzviskosität (SBV) von ODM waren deutlich höher als die von MDM (Tabelle 4). Der höhere FV von ODM kann auf das Vorhandensein von CMC zurückgeführt werden. Die durch elektrostatische Abstoßung69 gesteuerte Wechselwirkung zwischen negativ geladenen CMC-Molekülen und positiv geladenen Casein-Miszellen könnte zu einem Anstieg des FV geführt haben. Die Ergebnisse der Klebrigkeitseigenschaften stimmten nahezu mit den Ergebnissen von Pracham und Thaiudom24 überein, die für Jasminreispudding berichtet wurden. Ein höherer SBV-Wert, der bei ODM festgestellt wurde, deutete auf eine höhere Retrogradationstendenz hin, die möglicherweise auf den hohen Amylosegehalt zurückzuführen war. Ye et al.70 und Naseer et al.71 haben ebenfalls über einen höheren SBV für Reis mit hohem Amylosegehalt berichtet.

Die in Tabelle 4 dargestellten Ergebnisse der Differential Scanning Calorimetric (DSC) zeigten, dass ODM deutlich höhere Spitzen-, Endtemperaturen und Gelatinierungsenthalpie (∆Hgel) aufwies als MDM. Die für beide Proben aufgezeichneten Anfangstemperaturen zeigten jedoch keinen signifikanten Unterschied. CMC-, Protein- und Amylosemoleküle konkurrieren miteinander um Wasser72, was möglicherweise die Spitzen- und Endtemperaturen von ODM erhöht hat. Darüber hinaus weisen Stärken mit hohem Amylosegehalt auch höhere Verkleisterungstemperaturen73,74 auf. Uthumporn et al.72 berichteten auch, dass Protein- und Stärkekörnchen um Wassermoleküle konkurrieren, was zu einer gehemmten Quellung und einer erhöhten Gelatinierungstemperatur führt. Ein höherer ∆Hgel deutete darauf hin, dass in ODM im Vergleich zu MDM besser organisierte Amylosestrukturen vorhanden waren und daher im Falle von ODM eine höhere Energie erforderlich war, um die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Monomeren aufzubrechen.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen in Abb. 2a zeigten das Vorhandensein von verschmolzenen Strukturen in ODM. Die Stärkekörner verschmolzen möglicherweise mit Proteinmolekülen und bildeten aggregierte Komplexe, die als verschmolzene Strukturen erschienen. Darüber hinaus schienen die durch intermizellare Brücken miteinander verbundenen Kaseinmizellen in mikroskopischen Aufnahmen von ODM wie Kugeln auszusehen (Abb. 2a). Feine Spitzen um diese Kaseinaggregate können auf das Vorhandensein von Polysaccharid-/Fasermaterialien zurückgeführt werden75. Insgesamt schien es, als ob die Oberfläche von ODM von Proteinen dominiert würde und verschiedene Bestandteile von Reis von Proteinmischungen umhüllt wären. Darüber hinaus könnte die Wechselwirkung von CMC und Kaseinpartikeln auch zur Agglomeration von Partikeln geführt haben, die möglicherweise als physikalische Barriere für die enzymatische Hydrolyse gewirkt haben76. Im Gegensatz dazu wurden in MDM grobe blattartige Strukturen beobachtet (Abb. 2b). Über die gesamte Oberfläche des MDM verteilt wurden einige unregelmäßig geformte Bestandteile und kugelförmige Proteinkörper gefunden, was auf unterschiedliche Inhaltsstoffe und Verarbeitungsbedingungen für die Vorbereitung der Marktprobe zurückzuführen sein könnte. Borad et al.77 berichteten auch über grobe schichtartige Strukturen in verschiedenen Kheer-Proben.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von (a) optimierter Trockenmischung (ODM) und (b) Markt-Trockenmischung (MDM).

Aufgrund der Anwesenheit mehrerer Komponenten wie Proteine, Zucker, Zusatzstoffe und Stabilisatoren weisen Reismilchdesserts normalerweise ein recht komplexes rheologisches Verhalten auf. Sowohl ODM- als auch MDM-Phirni-Proben hatten G′ > G“ und tan δ < 1 über den gesamten untersuchten Frequenzbereich (Abb. 3a,b). Diese Trends weisen auf ein typisches Weichgelverhalten hin und wurden bei Milchpuddings beobachtet24,68. Höher Für MDM-Phirni wurden Speicher- (G′) und Verlustmodule (G“) aufgezeichnet, was darauf hindeutet, dass es sich im Vergleich zu ODM-Phirni fester verhält. Aufgrund von Geschmacksstoffen und Zusatzstoffen war die Wechselwirkung zwischen den Inhaltsstoffen bei MDM-Phirni wahrscheinlich stärker, was die G′- und G-Werte erhöht haben könnte. Daher wurde angenommen, dass die Gesamtfeststoffe und andere Partikel den dominanten Einfluss auf die Puddingstruktur und die Gelfestigkeit hatten. Niedrigere G′ und G“ der ODM-Phirni-Probe deuteten auf eine weniger feste Struktur im Vergleich zur MDM-Phirni-Probe hin. Obwohl ODM aus Reismehl mit hohem Amylosegehalt und CMC-Einbau (0,85 %) hergestellt wurde, deuteten die G′- und G“-Werte darauf hin, dass ODM-Phirni im Vergleich zu MDM-Phirni weniger fest war. Bei niedriger Konzentration (≤ 4 %) Hydratisierte CMC-Molekülketten wirken als „Verdünnungsmittel“ und verteilen sich um Amylosemoleküle, wodurch die Amylose-Amylose-Wechselwirkung verhindert wird, die die Steifigkeit der Pasten verringern kann78. Aufgrund des hohen SMP-Anteils könnten die Kaseinmizellen in ODM außerdem die Wirkung eingeschränkt haben Wechselwirkung zwischen Amylose und anderen Inhaltsstoffen. Es ist wahrscheinlich, dass entweder die Amyloseauswaschung durch Kaseinaggregate gehemmt wurde oder dass ausgelaugte Amylosekörnchen von einem Kaseinnetzwerk umhüllt wurden40. El-Garaway und Salam 79 beschrieben auch, dass eine hohe Proteinkonzentration die Bildung behinderte eines starken Gelnetzwerks zwischen Amylose-Amylopektin und CMC. Tan δ von ODM-Phirni war höher als MDM-Phirni (Abb. 3b), was auch darauf hinwies, dass CMC bei hohem Proteingehalt das Amylose-Netzwerk instabil machte und die Steifigkeit der Paste verringerte. Milchproteine ​​verhindern auch die molekulare Reorganisation von Stärke mit hohem Amylosegehalt und verringern so die Steifigkeit von Gelen im Vergleich zu Stärke mit niedrigem Amylosegehalt. Carvalho et al.80 schlugen außerdem vor, dass Kaseinmizellen als inaktive Füllstoffe in Stärkekörnern fungieren und somit schwache Gele produzieren. Da in MDM Saccharose enthalten ist, führt dies tendenziell zu einem bevorzugten Ausschluss von Zucker und Proteinen, was die effektive Konzentration von Zuckern im Hauptvolumen und damit die Festigkeit und Viskosität erhöht. Im Falle von ODM könnte jedoch die gleichzeitige Adsorption von Reismehlbestandteilen die Oberflächenladung von Proteinen verändert haben. Dies könnte die Protein-Protein-Wechselwirkung und damit die Gelstärke von ODM phirni81 verringert haben. Pracham und Thaiddum24 berichteten auch, dass Puddings mit hohem Proteingehalt im Vergleich zu Puddings mit niedrigem Proteingehalt eine schwache Gelstruktur aufwiesen. Die in der vorliegenden Studie für ODM- und MDM-Phirni-Proben aufgezeichneten rheologischen und Texturprofilergebnisse waren miteinander synchronisiert. Ähnliche Trends wurden von Prachamand Thaiddum24 bei Puddings auf Milchbasis gemeldet.

(a) Gʹ und Gʹʹ und (b) Verlusttangens von Phirni, rekonstruiert aus ODM und MDM.

Die Durchsicht der Ergebnisse ergab, dass die Zugabe von CMC eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung des RS und der Senkung des pGI von traditionellem Milchreis-Phirni spielen kann. Die physikalischen Eigenschaften der optimierten Trockenmischung wurden überwiegend durch SMP beeinflusst, während RS und pGI hauptsächlich durch CMC gesteuert wurden. Allerdings schienen sowohl SMP als auch CMC in Synergie mit Reis mit hohem Amylosegehalt zu wirken, indem sie die resistente Stärke erhöhten und den pGI von rekonstituiertem Phirni senkten. Milchproteine ​​spielten eine entscheidende Rolle bei der Verklebung und dem thermischen Verhalten der optimierten Trockenmischung, was auch durch Rasterelektronenmikroskopie bestätigt wurde. Die elastischen (G') und viskosen (G") Komponenten bestätigten, dass aus ODM und MDM rekonstituierte Phirni ein weiches Gelverhalten aufwiesen. ODM-Phirni hatten jedoch eine weniger feste Textur als MDM-Phirni. Die Analyse des Texturprofils zeigte auch, dass ODM-Phirni eine geringere Härte aufwiesen aber höhere Haft- und Kohäsionskraft im Vergleich zu MDM-Phirni. Das Ergebnis der vorliegenden Studie kann dabei helfen, eine Diät mit niedrigem GI für Menschen vorzubereiten, die an Diabetes und Schluckbeschwerden leiden. Dies ist jedoch die erste veröffentlichte Studie, die den glykämischen Index und die glykämische Last untersuchte und resistenter Stärkegehalt von traditionellem Dessert-Phirni. Daher besteht vor seiner Kommerzialisierung die Notwendigkeit, künftig In-vivo-Tests dieses Produkts bei der Zielgruppe durchzuführen, um seine Wirkung auf den Blutzuckerspiegel zu validieren.

Die im Rahmen der aktuellen Studie analysierten Datensätze werden auf begründete Anfrage vom entsprechenden Autor zur Verfügung gestellt.

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Die Autoren danken dem Council of Scientific and Industrial Research, Neu-Delhi, Indien, für die Unterstützung. Die Rheometer-Einrichtung und die Unterstützung von Dr. Hilal Ahmad Makhroo, die der Abteilung für Lebensmitteltechnologie, IUST, Awantipora für die Forschungsarbeit zur Verfügung gestellt wurde, wird hoch gewürdigt.

Abteilung für Lebensmittelwissenschaft und -technologie, Sher-e-Kashmir University of Agricultural Sciences and Technology of Kashmir, Shalimar, 190025, Indien

Bazila Naseer, Haroon Rashid Naik, Syed Zameer Hussain, Tahiya Qadri, Tawheed Amin und Monica Reshi

Abteilung für Lebensmitteltechnologie, Islamische Universität für Wissenschaft und Technologie (IUST), Awantipora, 192122, Indien

Basharat Nabi Dar

Abteilung für Grundlagen- und Geisteswissenschaften, Sher-e-Kashmir University of Agricultural Sciences and Technology of Kashmir, Shalimar, 190025, Indien

Fouzia Shafi

Abteilung für Moalijat, Regionales Forschungsinstitut für Unani-Medizin, Nasim Bagh, Srinagar, J&K, 190006, Indien

Tabasus Fatima

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Dr. BN: Untersuchung und Verfassen von Manuskripten. Dr. HRN: Aufsicht. Dr. SZH: Konzeptualisierung und Validierung. TQ: Manuskriptbearbeitung. Dr. BND: Ressourcen. Dr. TA: Software. Dr. MR: Datenkuration. Dr. FS: Formale Analyse. Dr. TF: Ressourcen.

Korrespondenz mit Syed Zameer Hussain.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht durch gesetzliche Vorschriften zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Naseer, B., Naik, HR, Hussain, SZ et al. Entwicklung einer Instant-Phirni-Mischung (Pudding) mit niedrigem glykämischen Index – deren viskothermische, morphologische und rheologische Charakterisierung. Sci Rep 12, 10710 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-15060-6

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Eingegangen: 09. Februar 2022

Angenommen: 17. Juni 2022

Veröffentlicht: 23. Juni 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-15060-6

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