نان مهمترین منبع غذایی مردم دنیا و تأمین کننده قسمت عمده کالری، پروتئین، ویتامین های گروه B و مواد معدنی به شمار می آید. لذا یافتن راهکارهایی برای تولید نانی با کیفیت مطلوب ضروری می باشد. ترکیبات مختلفی برای بهبود کیفیت نان قابل استفاده می باشند که می توان به برخی آنزیم ها (مانند آلفا آمیلاز)، پروتئین ها (مانند آب پنیر) و کربوهیدراتها (مانند قندها و صمغ ها) اشاره کرد که هر یک به نحوی در بهبود کیفیت خمیر و نان نقش دارند. در این پژوهش تاثیر افزودن نشاسته گندم اصلاح شده (نشاسته HMT ) با فرایند حرارتی-رطوبتی بر ویژگی های خمیر و نان حجیم را بررسی می کنیم.
آنچه در این مطلب می‌خوانید:
نشاسته های اصلاح شده
از میان آنها می توان به انواع نشاسته اصلاح شده اشاره کرد. نشاسته اصلاح شده با ایجاد تغییراتی در ساختار نشاسته طبیعی به کمک روش های فیزیکی، شیمیایی، آنزیمیو یا ترکیبی از این روش ها تولید می شود. روش های فیزیکی به دلیل عدم استفاده از مواد شیمیایی در تهیه آنها مشتری پسندتر می باشند و معمولا تولید آنها راحت تر از سایر روش ها است.
چند نشاسته های اصلاح شده
از جمله نشاسته های اصلاح شده به روش فیزیکی می توان به نشاسته انیل شده ، نشاسته تولید شده به روش حرارتی-رطوبتی HMT و نشاسته فوری اشاره نمود. هر یک از این نوع نشاسته ها دارای ویژگی های عملکردی منحصر به فرد و کاربردهای ویژه ای در غذاها می باشند. برخی از این نوع نشاسته ها قابلیت استفاده در صنایع نانوایی به عنوان بهبود دهنده را دارند.
به عنوان مثال مجذوبی و همکاران( ۱۳۹۰) از نشاسته مقاوم به عنوان یک منبع فیبر رژیمی در تهیه نان بربری استفاده نمودند و نشان دادند که این نوع نشاسته می تواند باعث بهبود برخی ویژگی های کیفی نان نیز بشود. همچنین مجذوبی و همکاران (۱۳۹۱ ) نشان دادند که نشاسته فوری می تواند باعث بهبود بافت کیک اسفنجی گردد.
میازاکیو موریتا ( ۲۰۰۵) نشان دادند که استفاده از نشاسته ذرتHMT در فرمول نان باعث کاهش حجم مخصوص و جذب آب خمیر گردید.
نشاسته ذرتHMT
تحقیقات نشان داده اند که بخشی از نشاسته HMT در برابر آنزیم های هضم مقاومت می کند و در نتیجه به عنوان یک فیبر غذایی مطرح می باشد و لذا می تواند مانند فیبرهای رژیمی در بهبود سلامتی انسان موثر باشد با توجه به فراوانی نشاسته خصوصا نشاسته گندم در کشور و نیز امکان تولید نشاسته های اصلاح شده از آن، و از سویی افزایش قیمت بسیاری از بهبود دهنده های نان، بررسی امکان استفاده از نشاسته های اصلاح شده به عنوان بهبود دهنده نان و جایگزین کردن آنها با برخی بهبود دهنده های وارداتی و گران قیمت امری لازم و مفید می باشد.
تحقیقات نشان داده اند که نشاستهHMT دارای دما و آنتالپی ژلاتینه شدن بیشتری نسبت به نشاسته طبیعی می باشد. به علاوه در نشاسته HMT نسبت به نشاسته طبیعی حلالیت افزایش یافته ولی قدرت تورم کاهش می یابد.
نشاسته گندم اصلاح شده HMT
تحقیقات اندکی در خصوص کاربرد نشاسته اصلاح شده گندم HMT در تهیه نان انجام شده است که با توجه به ویژگی های این نوع نشاسته کاربرد آن در صنعت نانوایی امکان پذیر به نظر می رسد.
هدف از انجام این تحقیق تعیین تاثیر درصدهای مختلف نشاسته گندمHMT تولید شده در زمان های مختلف تیمار بر ویژگی های نان حجیم و روند بیاتی آن بود.
مواد و روش ها
نشاسته گندم درجه یک از کارخانه نشاسته گلوکوزان اصفهان تهیه شد. آرد ستاره از کارخانه کیار شهرکرد خریداری شد که دارای رطوبت ۱۵/۱۲، خاکستر ۶۵/۰، چربی ۵۳/۱ و پروتئین ۰۵/۱۰ و مقدار گلوتن خشک ۱۲ درصد (همگی بر اساس ماده خشک)بود که با استفاده از روش های استاندارد AACC, 2000 تعیین گردید. مخمر خشک، پودر گلوتن با رطوبت ۷/۶ درصد و بهبود دهنده (نان افزا) از کارگاه نان فانتزی گلها در اصفهان خریداری گردید. سایر مواد لازم از شرکت مرك آلمان تهیه شد.
تولید نشاسته گندم اصلاح شده HMT
برای اعمال تیمار حرارتی-رطوبتی نشاسته از روش سینگ وهمکاران (۲۰۱۱) استفاده شد. در این روش نشاسته با رطوبت ۲۵ درصد در ظروف درب بسته شیشه ای در سه مدت زمان ۱۴، ۱۶و ۱۸ ساعت درون انکوباتور با درجه حرارت ۱۰۵ درجه سانتی گراد حرارت داده شد، سپس درب شیشه ها باز شد و در درون یک آون با دمای ۵۰-۵۵ درجه سانتی گراد به مدت ۲۴ ساعت تا رطوبت حدود ۵/۱۰ درصد خشک گردیدند. سپس نشاسته HMT بدست آمده آسیاب و تا رسیدن به اندازه ذرات ۲۰۰ میکرون الک شد. در نهایت سه نوع نشاسته حرارتی ـ رطوبتی HMT1 (14 ساعت) NMT2 (16ساعت) و HMT3 (18ساعت) بدست آمده جهت آزمایشات بعدی مورد استفاده قرار گرفت.
تعیین ویژگی های رئولوژیکی خمیر نان با استفاده از دستگاه فارینوگراف
ابتدا مقادیر مختلف شامل ۰، ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد از آرد گندم با هر یک از انواع نشاسته HMT جایگزین شد. به منظور جبران میزان کاهش مقدار گلوتن به دلیل جایگزینی نشاسته با آرد، مقدار تقریبی گلوتن حذف شده از آرد با استفاده از پودر گلوتن و با استفاده از فرمول زیر محاسبه و به هر نمونه اضافه گردید تا تغییرات مشاهده شده عمدتاً مربوط به جایگزینی نشاسته باشد.با در نظر گرفتن مقدار گلوتن آرد ( ۱۲درصد) مقادیر ۲/۱، ۴/۲ و ۶/۳ درصد پودر گلوتن به ترتیب برای جایگزینی ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد اضافه شد.
درصد گلوتن لازم =درصد نشاسته × 12
۱۰۰
سپس با استفاده از دستگاه فاینوگراف (برابندر مدل FE022-NKساخت آلمان) جذب آب آرد، مقاومت خمیر،زمان تشکیل خمیر و درجه سست شدن خمیر پس از ۱۲دقیقه ۲ طبق روش مصوب AACCب ه شماره ۲۱-۵۴ تعیین گردید.
تهیه خمیر نان به روش مستقیم و پخت آن
برای تهیه خمیر ابتدا شکر ( ۱درصد)، بهبود دهنده ( ۵/۰درصد)، مخمر نانوایی (۲درصد)، نمک (۵/۱درصد)، نشاسته HMT (0، ۱۰، ۲۰و ۳۰) درصد همگی بر اساس وزن آرد به آرد افزوده شد. سایر مراحل تهیه خمیر و نان طبق روش ارائه شده توسط مجذوبی و همکاران (۱۳۹۰) دنبال شد.
ارزیابی رطوبت نان طبق روش استاندارد AACC(44-15A)2000
به این منظور حدود ۲ گرم از پوسته و ۲ گرم از مغز نان جداسازی شده را درون پلیت توزین و در کوره الکتریکی با دمای 105oC تا رسیدن به وزن ثابت نگهداری شد. با اندازه گیری اختلاف وزن اولیه و وزن ثابت میزان رطوبت پوسته و مغز نان محاسبه گردید.
ارزیابی بافت نان به وسیله آزمون دستگاهی بافت (TPA) سنج
برای بررسی بافت از دستگاه بافت سنج (مدلTA-TX2 ساخت انگلستان) استفاده شد. انجام این آزمون از یک پروب مسطح استوانه ای شکل از جنس آلومینیوم به قطر ۹۰میلی متر متصل به نیروسنج استفاده شد.جهت آماده سازی نمونه ها پس از برش دادن نان کامل،پوسته اطراف و فوقانی نان تا عمق ۲میلی متر جدا گردید.
قطعات برش داده شده نان با طول،عرض ۵سانتی متر و ضخامت ۵/۲ سانتی متر بر روی صفحه نگهدارنده قرار گرفتند.پروب به صورت عمود بر نمونه با سرعت 2mm/sبه طرف پایین حرکت کرد و پس از برخورد با سطح نمونه، با سرعت ،۵ mm/sتا فشرده شدن ۵۲درصد ارتفاع نمونه به آن فشار وارد کرد و سپس از سطح جدا گردید و به سمت بالا حرکت نمود.در طی آزمون نیرو در مقابل مکان یا زمان توسط کا مپیوتر ثبت گردید. بعد از ۵۰ثانیه، دوباره با همان سرعت به نمونه فشار وارد کرده، و با سرعت 2mm/sبه سمت بالا برگشت و بر روی مانیتور نمودارهای مربوطه ترسیم شد.از نمودار نیرو–زمان پارامترهای مختلف شامل سفتی، پیوستگی و فنریت محاسبه شد.
اندازه گیری حجم نان
برای اندازه گیری حجم نان از روش جابجایی دانه های ارزن طبق روش استاندارد AACC 5000محاسبه شد.
آنالیز آماری داده ها
تجزیه و تحلیل آماری داده ها با استفاده از طرح کاملاً تصادفی با حداقل سه تکرار برای هر آزمایش و پنج تکرار برای آنالیز بافت و مقایسه میانگین ها در هر قسمت پس از آنالیز واریانس توسط آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال انجام گرفت. در تمام مراحل، تجزیه و تحلیل آماری به منظور آنالیز داده ها از نرم افزار SPSS16 استفاده گردید.
نتایج و بحث
ویژگی های فارینوگرافی خمیر
میزان جذب آب نشاسته HMT3 در تمام سطوح جایگزینی از سایر نمونه ها کمتر بود در حالی که جذب آب نمونه کنترل با درصدهای مختلف جایگزینی هایHMT1 و HMT2 تفاوت زیادی نداشت.
میازاکی و موریتا گزارش دادند که جایگزینی نشاسته ذرتHMT در خمیر نان در مقایسه با خمیر تهیه شده با آرد کنترل میزان جذب آب کمتری دارد. اگرچه در جذب آب خمیر، گلوتن نقش اصلی را بر عهده دارد اما بخشی از آب نیز توسط سایر ترکیبات موجود در خمیر از جمله نشاسته آسیب دیده و هیدروکلوئیدها جذب می گردد.
از آنجا که در این تحقیق مقدار گلوتن آرد ثابت نگه داشته شد این تفاوت در جذب آب می تواند مربوط به ساختار اصلاح شده نشاسته باشد. در نمونه حاوی HMT3 زمان اصلاح نشاسته طولانی تر از سایر نشاسته ها بود و احتمالا تفاوت مشاهده شده مربوط به میزان بیشتر تغییرات در این نشاسته باشد.
واج و همکاران گزارش نمودند که اصلاح نشاسته به روش فرایند حرارتی رطوبتی می تواند باعث کاهش جذب آب و هیدراته شدن نشاسته شود. این ویژگی های نشاسته می تواند باعث کاهش جذب آب خمیر شود. همچنین برهمکنش نشاسته اصلاح شده با گلوتن ممکن است باعث کاهش آبگیری گلوتن شود که نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.
زمان رسیدن خمیر
زمان رسیدن خمیر، مدت زمان ورزدادن خمیر در دستگاه را تا تشکیل خمیر نشان می دهد. از روی زمان گسترش خمیر می توان به روند تورم خمیر طی عمل آوری پی برد.هر اندازه زمان شکل گیری خمیر روی منحنی کوتاهتر باشد به همان اندازه زمان ورز دادن خمیر کوتاهتر می شود. در زمان رسیدن و تشکیل خمیر با جایگزینی انواع نشاسته اصلاح شده و درصدهای مختلف آن، از لحاظ آماری در سطح کمتر از ۰/۰۲ درصد تفاوتی مشاهده نشد. زمان پایداری خمیر مربوط به مدت زمانی است که خمیر در قوام ۵۰۰ BU باقی می ماند و بیانگر قدرت مقاومت خمیر را در برابر هم زدن می باشد.
زمان پایداری خمیر
زمان پایداری خمیر با جایگزینی نشاسته HMT در هر سه تیمار باد مقادیر ۱۰ و ۲۰ درصد نسبت به نمونه کنترل افزایش و با افزایش تا ۳۰ درصد کاهش می یابد. احتمالاً در درصدهای کمتر جایگزینی نشاسته اصلاح شده، برهم کنش هایی میان نشاسته، گلوتن و سایر ترکیبات موجود در خمیر اتفاق می افتد که نتیجه آن افزایش زمان پایداری خمیر است. در حالی که با افزایش درصد نشاسته اصلاح شده در شکل گیری شبکه گلوتن اختلال ایجاد می شود.
میازاکی و موریتا (۲۰۰۵) گزارش کردند هنگامی که با استفاده از نشاسته HMT ذرت عملیات پخت نان انجام می شود با جایگزین کردن این نشاسته در مقایسه با نشاسته طبیعی و زمان پایداری خمیرکاهش یافت.
درجه سست شدن خمیر
هراندازه درجه سست شدن خمیر بیشتر باشد به همان اندازه زمان پف کردن خمیر کوتاهتر و از طرف دیگر آرد تحمل کم مکانیکی را دارا می باشد. بیشترین درجه شل شدن خمیر پس از ۱۲ دقیقه مربوط به نان های با جایگزینی انواع نشاسته های HMT در سطح ۳۰ درصد بود. نتایج مربوط به پایداری خمیر با درجه شل شدن پس از ۱۲ دقیقه خمیر تا حدودی تطابق دارد به طوری که در نمونه هایی که پایداری خمیر بیشتر باشد درجه شل شدن کمتر است.
مقاومت در برابر مخلوط شدن
همانطور که اشاره شد به نظر می رسد نشاسته های HMT خصوصا” در مقدار ۳۰ درصد از تشکیل شبکه گلوتنی مناسب جلوگیری کرده و خمیر حاصل مقاومت اندکی در برابر مخلوط شدن نشان دهد. نتایج مربوط به اندازه گیری بافت نان در روز اول پخت، نمونه کنترل دارای کمترین سفتی در مقایسه با سایر نمونه ها بود. با افزایش درصد نشاسته های اصلاح شده سفتی بافت افزایش یافت.
استفاده از ۳۰ درصد از هریک از انواع نشاسته اصلاح شده باعث بروز بیشترین سفتی در نان شد. همچنین استفاده از نشاسته های HMT2 و HMT3 سفتی بیشتری را نسبت به نمونه حاوی نشاسته HMT1 ایجاد نمود.
عوامل مختلفی در افزایش سفتی نان نقش دارد. کاهش حجم نان که در این تحقیق هم مشاهده شد می تواند از دلایل سفتی نان باشد. افزایش درصد ساختار کریستالی در نشاسته در اثر فرایند HMT و افزایش زمان این فرایند نیز می تواند باعث سفتی نان گردد.
میزان سفتی بافت
بعد از نگهداری نان ها به مدت پنج روز میزان سفتی بافت در کلیه نان های تولید شده افزایش یافت، ولی افزایش سفتی درنان های حاوی نشاسته های HMT2 و HMT3 بیشتر از بقیه نان ها بود. طبق تحقیقات میازاکی و موریتا خمیرهای نان حاوی نشاسته HMT نسبت به نان کنترل دارای بافت سفت تری بودند. آنها نشان دادند که نشاسته ذرت HMT به سختی در خمیر متورم و ژلاتینه می شود که عامل سفتی نان می باشد. همچنین مارتین و همکاران ( ۲۰۰۵) اعلام کردند که یک رابطه مثبت بین سفتی نان و میزان کریستالی شدن نشاسته نان و در نهایت سفتی بافت وجود دارد. متبلور شدن نشاسته در طی زمان نگهداری نان افزایش می یابد و باعث سفتی مغز نان می شود و بطور کلی نشاسته در بیات شدن نان نقش مهمی را ایفا می کند.
لذا در نمونه های حاوی نشاسته گندم بیشتر سفتی بافت بیشتری مشاهده شد. نتایج تعیین پیوستگی و چسبندگی بافت نان با جایگزین کردن نشاسته HMT و بعد گذشت پنج روز از زمان پخت دارای تفاوت معنی داری نبود.
کاهش وزن نان طی پخت
یکی از فاکتورهایی که توسط آن می توان کیفیت نان تولیدی را ارزیابی نمود، کاهش وزن طی پخت است. وزن اولیه کلیه چانه ها ۵۲۰ گرم بود و وزن بدست آمده روز اول پس از پخت بررسی شد. هر چه وزن نان کمتر باشد، نشان دهنده این است که کاهش وزن طی پخت بیشتر بوده است.
نان کنترل دارای کاهش وزن بیشتری طی پخت نسبت به نان های حاوی نشاسته HMT بود. افزودن نشاسته HMT باعث حفظ رطوبت بیشتری در نان گردید و در نتیجه کاهش وزن کمتری طی پخت اتفاق افتاد. بعلاوه در اثر ماندگاری نان در طی پنج روز افت رطوبت نان به دلیل تبخیر مقداری از رطوبت دیده شد که این کاهش در مورد نان های حاوی نشاسته HMT کمتر بود. به عبارت دیگر افزودن نشاسته HMT به فرمول نان باعث حفظ رطوبت بیشتری در طی نگهداری آن گردید.
اندازه گیری حجم نان
نان حاوی ۳۰ درصداز انواع نشاسته HMT کمترین حجم را به خود اختصاص داده بود و نان کنترل و ۵۰ درصد HMT1 دارای بیشترین حجم بود. فرایند حرارتی-رطوبتی می تواند دمای ژلاتینه شدن نشاسته گندم را افزایش داده و مقدار ساختار کریستالی نشاسته را افزایش دهد. در نتیجه زمان طولانی تری لازم است تا نشاسته ژلاتینه شود. بنابراین مقداری از آب و گازهای موجود در خمیر پیش از ژلاتینه شدن نشاسته تبخیر می شود که منجر به کاهش حجم نان می گردد.هرچه زمان فرایند تولید نشاسته HMT بیشتر شود این اثرات بر روی نشاسته بیشتر است و کاهش حجم بیشتری هم در نان مشاهده می گردد.
بررسی روند بیاتی نان از طریق تعیین درصد رطوبت پوسته و مغز نان
در طی نگهداری نان رطوبت، از مغز به طرف پوسته نان مهاجرت می کند. بعد ازگذشت چند روز از نگهداری نان، رطوبت مغز نان کاهش و رطوبت پوسته نان افزایش پیدا می کند و باعث بیات شدن نان می شود هر چه این مهاجرت کندتر صورت گیرد باعث می شود نان دیرتر بیات گردد.
با نگهداری نان در دمای ،۲۰°C محتوی رطوبت پوسته نان کنترل از ۱۲/۷۵درصد به ۲۵/۵۱ درصد و محتوی رطوبت مغز نان از ۴۱/۶۶ درصد به ۳۹/۸۵ درصد رسید و این در حالیست که محتوی رطوبت پوسته نان با جایگزین HMT3 در سطح ۳۰ درصد از ۲۵/۴ درصد به ۲۵/۸ درصد رسید و محتوی مغز نان با جایگزین HMT3در سطح ۳۰ درصد از ۴۱ درصد به ۲۸/۸۳ درصد رسید. به عبارت دیگر مغز نان کنترل نسبت به مغز نان های حاوی نشاسته HMT به میزان بیشتری رطوبت از دست داد و همچنین درصد رطوبت مهاجرت کرده به پوسته در نان کنترل نسبت به پوسته نان های حاوی نشاسته HMT بیشتر بود. لذا می توان گفت که نان کنترل سریعتر از نان های دیگر بیات شد.
نتیجه گیری
با توجه به نتایج بدست آمده دراین تحقیق می توان نتیجه گیری کرد که نشاسته گندم اصلاح شده به روش HMT تا حدودی بر ویژگی های نان موثر است.اثرات مثبت این نشاسته به دلیل حفظ رطوبت بیشتر در نان و جلوگیری از مهاجرت سریع آب از مغز به سمت پوسته است.در عین حال زمان فرایند تولید نشاسته HMT علاوه بر تاثیر بر ویژگی های نشاسته حاصل بر عملکرد در خمیر و نان نیز موثر است.افزایش زمان تولید نشاسته HMT اثرات مثبت این نشاسته را در خمیر و نان کاهش داد به طوری که نتایج مطلوبتری از نشاسته های HMT2 و HMT1 نسبت به HMT3 مشاهده شد.از آنجا که این نوع نشاسته ها باعث کاهش حجم نان می گردد استفاده از نشاسته گندم HMT در نان های نیمه حجیم و مسطح که کاهش حجم یک ویژگی نامطلوب در آن به شمار نمی آید مناسب تر می باشد.
