📄 agriculture

Buttermilk and Whey Powders: Microstructural Characteristics and Functional Properties

تُوصّف هذه الدراسة الخصائص البنيوية والوظيفية لمساحيق ألبان متنوعة، كاشفةً أن مسحوق مصل اللبن المنكه بالمنفحة يُظهر أسوأ قدرة على التدفق وأعلى بُعد كسيري، بينما يُظهر مسحوق الحليب منزوع الدسم أفضل قدرة على البلل، مما يثبت أن تحليل الصور مقترناً بحسابات البُعد الكسيري يعد أداة قيمة لتقييم البنى المجهرية للمساحيق لتوجيه صياغة المنتجات.

المؤلفون الأصليون: Katarzyna Kiełczewska, Michał Smoczyński

نُشر 2026-10-07

📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة

CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Katarzyna Kiełczewska, Michał Smoczyński

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

في صناعة الأغذية الحديثة، يُعد تحويل الحليب السائل إلى مسحوق مستقر وقابل للنقل إنجازاً هندسياً أعاد تشكيل طريقة تناولنا للطعام. فمن خلال إزالة الماء عبر عملية تسمى "التجفيف بالرذاذ"، يصنع المصنعون منتجات يمكن أن تبقى على الرفوف لشهور دون أن تفسد، مما يتجاوز الحاجة إلى التبريد أثناء الرحلات الطويلة. ومع ذلك، ليست كل مساحيق الحليب متساوية؛ فالمادة الخام المستخدمة — سواء كانت حليبًا منزوع الدسم، أو الناتج السائل عن صناعة الجبن، أو البقايا المتبقية بعد خض الزبدة — هي التي تحدد سلوك المسحوق النهائي. ويجب أن تفعل هذه المساحيق أكثر من مجرد الاستقرار في كيس؛ إذ يجب أن تذوب بسرعة في الماء، وتتدفق بسلاسة عبر الآلات، بل وتصنع أحيانًا رغوة. إن فهم التفاصيل الفيزيائية الدقيقة لهذه الجزيئات أمر بالغ الأهمية لعلماء الأغذية الذين يحتاجون إلى اختيار المسحوق المناسب لمنتجات معينة، من خلطات الآيس كريم إلى مكملات البروتين.

لقد وضع فريق من الباحثين من جامعة ورميا ومازوري في أولشتين، بولندا، هدفًا لفحص العالم الفيزيائي الخفي لأربعة أنواع مختلفة من مساحيق الألبان: مسحوق الحليب منزوع الدسم، ومسحوق مصل اللبن الحمضي، ومسحوق مصل اللبن المنفوي (الرينيت)، ومسحوق لبن الزبدة. كان هدفهم هو معرفة كيف يؤثر الشكل والحجم المجهري للجزيئات على سلوك المساحيق في العالم الحقيقي. لقد نظروا في كل شيء، بدءًا من مدى ثقل المسحوق بالنسبة لحجمه، وصولاً إلى سهولة ذوبانه ومدى قدرته على تكوين الفقاعات عند الخفق. وللحصول على صورة واضحة للجزيئات، استخدم العلماء مجهرًا قويًا لالتقاط صور عالية الدقة، ثم حللوا حدود مئات الجزيئات الفردية لقياس مدى عدم انتظامها. ووجدوا أن الأشكال الأكثر تعقيدًا وتعرجًا تعود لمسحوق مصل اللبن المنفوي، الذي امتلك أكثر التضاريس السطحية تعقيدًا. وفي المقابل، كانت جزيئات مسحوق الحليب منزوع الدسم أكثر نعومة وتجانسًا، بينما تميل مساحيق مصل اللبن الحمضي ولبن الزبدة إلى التكتل معًا في تجمعات أكبر ومتجعدة.

وكشفت الدراسة أن هذه الاختلافات المجهرية لها تأثير مباشر وقابل للقياس على كيفية عمل المساحيق. فمسحوق مصل اللبن المنفوي، بفضل سطحه شديد التعرج والتعقيد، تبين أنه الأكثر ذوبانًا، حيث ذاب بشكل كامل أكثر من غيره، كما استُدل عليه بأدنى مؤشر لعدم الذوبان. ومع ذلك، فإن هذا التعقيد نفسه جعل التعامل مع مسحوق مصل اللبن المنفوي صعبًا في الكميات الكبيرة؛ فقد كان الأكثر تماسكًا، مما يعني أن الجزيئات تلتصق ببعضها البعض بإحكام، مما أدى إلى أسوأ قدرة على التدفق. كما كان الأكثر كثافة عند ضغطه. وعلى الطرف الآخر من الطيف، كان مسحوق الحليب منزوع الدسم يتدفق بسهولة كبيرة وأظهر أفضل قدرة على البلل، حيث استغرق 12.5 ثانية فقط ليترطب تمامًا، بينما استغرق مسحوق مصل اللبن الحمضي ولبن الزبدة أكثر من 180 ثانية لمجرد بدء امتصاص الماء.

كما اختبر الباحثون مدى قدرة هذه المساحيق على إنشاء وحفظ الرغوة، وهي خاصية حيوية لمنتجات مثل الآيس كريم والخلطات المخفوقة. وهنا، لعب تركيب المسحوق دورًا رئيسيًا؛ فقد أنتج مسحوق لبن الزبدة أكبر حجم من الرغوة عند الخفق، محققًا سعة بلغت 181 بالمائة، ومع ذلك كانت الرغوة التي صنعها أقل استقرارًا بمرور الوقت. أما مسحوق الحليب منزوع الدسم، وبالرغم من إنتاجه لحجم أصغر من الرغوة، فقد صنع الفقاعات الأكثر استقرارًا والتي حافظت على شكلها طوال فترة المراقبة التي استمرت 30 دقيقة. وفشل مسحوق مصل اللبن المنفوي في الحفاظ على أي رغوة على الإطلاق، حيث انهارت تمامًا خلال نصف ساعة. وتبرز هذه النتائج مقايضة واضحة: المسحوق الذي صنع أكبر الفقاعات لم يكن هو الذي حافظ على استقرارها، والمسحوق الذي ذاب بشكل كامل لم يكن هو الذي تدفق بشكل أفضل.

في النهاية، تُظهر الدراسة أن الأداء الوظيفي لمسحوق الألبان لا يعتمد فقط على مكوناته الكيميائية، بل يتجذر بعمق في بنيته الفيزيائية. وقد وجد الباحثون أن استخدام تحليل الصور لقياس تعقيد أشكال الجزيئات يوفر وسيلة مفيدة للتنبؤ بكيفية سلوك المسحوق. ومن خلال ربط تعرج حافة الجزيء بقدرته على الذوبان أو التدفق، يمكن لمصنعي الأغذية اتخاذ خيارات أكثر استنارة بشأن المسحوق الذي سيستخدمونه لتطبيق معين. ويشير العمل إلى أنه إذا كان المنتج يتطلب ذوبانًا سريعًا، فقد يكون المسحوق ذو السطح الأكثر تعقيدًا مثاليًا، بينما المنتج الذي يحتاج إلى تدفق سلس عبر الآلة سيستفيد من مسحوق ذي شكل أبسط وأكثر تجانسًا. إن هذا الارتباط بين الهندسة المتناهية الصغر وغير المرئية للجزيء وبين السلوك واسع النطاق للمنتج النهائي يقدم أداة عملية لتحسين جودة المنتجات القائمة على الألبان.

أبحاث مشابهة