بررسی و مقایسه سویه های تجاری مخمر نانوایی برای افزایش کیفیت …

تحقیق و پایان نامه

اگر مدت زمان پخت بیشتر از حد معمول شود، پوسته نان خشک و ضخیم شده و در آن ترک و شکاف ایجاد می شود. این حالت علاوه بر این که از نظر مصرف کننده نامطلوب است، باعث می شود که نان ماندگاری کمتری داشته باشد. زیرا رطوبت نان به راحتی می تواند از ناحیه ترک یا شکاف ایجاد شده از نان خارج شده و در نتیجه فرآیند خشک شدن و بیات شدن آن سرعت بیشتری پیدا کند. به علاوه افزایش زمان پخت بیش از حد نیاز، می تواند سبب اتلاف چشمگیر انرژی شده و هزینه های تولید را افزایش دهد (Bosmans et al., 2013; Pavinee and Rodvots, 2000).
به طور کلی پارامترهایی که بر زمان پخت تاثیرگذارند به شرح زیر می باشد (Hui, 2006; Williamsand Pullen, 1998 ):
وزن و حجم چانه های خمیر که هر چه بیشتر باشد، زمان پخت طولانی تر می شود.
میزان تخلخل خمیر که هر چه بیشتر باشد، مدت زمان لازم برای پخت افزایش می یابد. زیرا زمان بیشتری برای رسیدن حرارت به مغز نان طول می کشد.
فرمولاسیون مواد اولیه و به خصوص نوع آرد در زمان پخت موثر است. همچنین درجه تازگی و کهنگی آرد نیز یک پارامتر تعیین کننده در زمان پخت می باشد.
روش انتقال حرارت در فر
درجه حرارت، رطوبت نسبی و سایر عوامل مربوط به فرآیند پخت که هر یک به نوبه خود در زمان پخت تاثیرگذار هستند.
میزان رطوبت خمیر
نحوه تخمیر نهایی می تواند بر رفتار حجمی نان در طول پخت موثر باشد. به این ترتیب که اگر تخمیر نهایی به صورت مختصر انجام شده باشد، خلل وفرج نان کمتر بوده و در نتیجه در زمان پخت، ارتفاع تاج نان افزایش یافته و نان به صورت استوانه ای شکل می گیرد. همچنین در صورت طولانی بودن تخمیر نهایی، خلل و فرج نان بزرگ بوده و نان در زمان پخت حالتی خوابیده پیدا می کند (Kulp and Lorenz, 2006; Hui, 2006).
۲-۳ فرآیند بیاتی نان
نان بعد از پخت از نظر تغذیه ای چندان قابل مصرف نیست و برای ماکول شدن لازم است تا برخی واکنش های شیمیایی بعد از پخت در نان انجام شوند. پس از پخت و در طی سرد شدن نان ، مجموعه ای از واکنش های پیچیده شیمیایی در آن رخ می دهد که منجر به تغییر خواص پوسته و مغز نان می شود. این واکنش ها در نهایت باعث ایجاد خواص نامطلوب و اصطلاحا بیاتی می شود. اگر چه این تغییرات از نظر مصرف کننده چندان مطلوب نیست، اما باید توجه داشت که به لحاظ تغذیه ای، انجام درجاتی از این واکنش ها لازم بوده تا نان حالت ماکول پیدا کند (Hidalgo and Brandolini, 2014).
۲-۳-۱ مکانیسم واکنشهای بیاتی
به طور کلی آب در انجام فرآیند بیاتی نقش مهمی دارد. بلافاصله پس از پخت نان، مولکول های آب به صورت فیزیکی و شیمیایی به صورت جذب سطحی در ساختار نشاسته قرار گرفته و ژل حالت متورم دارد. در این زمان ساختار نان حالت الاستیک داشته و بافت نان متخلخل است. وقتی که نان سرد می شود، ساختار ژل نشاسته تغییر کرده و بین بخش های آمیلوز و آمیلوپکتین پیوندهای شیمیایی تشکیل می شود. تشکیل این پیوندها غالبا با از دست دادن مولکول های آب همراه است. از دست دادن آب و تشکیل پیوندهای هیدروژنی در ساختار نشاسته، باعث نزدیک شدن بخش های آمیلوز و آمیلوپکتین می شود. به همین علت وقتی که نان پس از پخت، سرد می شود و فرآیند بیاتی در آن شروع می شود، بافت نان متراکم تر و سفت تر شده و ارتفاع تاج نان کاهش می یابد. با تغییر بافت و متراکم شدن نان، محصول قابلیت برش بهتری پیدا کرده و به لحاظ تغذیه ای حالت بهتری پیدا می کند. این مساله به خصوص در مورد نان های حجیم بیشتر حائز اهمیت است (Rosell, 2011).
با این که در اثر سرد شدن و شروع فرآیند بیاتی، نان حالتی ماکول و خوراکی پیدا می کند، اما بخش اعظمی از مواد آروماتیک و معطر نان که ترکیباتی فرار هستند خارج شده و یا تجزیه می شوند. ضمن آن که خصوصیات ظاهری نان در اثر فرآیند بیاتی و از دست دادن آب تغییر کرده و نان حالت تازگی خود را از دست می دهد.
به این ترتیب می توان گفت که به طور کلی در اثر فرآیند بیاتی، بسیاری از خصوصیات نان از جمله ویژگی های ظاهری، طعم، آروما و بافت محصول دستخوش تغییر قرار می گیرد. از این رو به تاخیر انداختن بیاتی نان همواره یکی از چالش های این صنعت بوده است (Stear, 1990).
با این که تاکنون تحقیقات فراوانی از سوی بسیاری از محققین برای شناسایی واکنش ها و مکانیسم فرآیند بیاتی صورت گرفته، اما بسیاری از جنبه های این فرآیند همچنان ناشناخته باقی مانده است. بر اساس نتایج به دست آمده، در اثر فرآیند بیاتی، سلسله ای از واکنش های فیزیکی و شیمیایی در نان اتفاق می افتد که طی آن اجزای اصلی ترکیب نان از جمله نشاسته، آب، پروتئین ها، چربی ها، پنتوزان ها و … به طور پیچیده ای در این واکنش ها شرکت می کنند. با این حال به نظر می رسد که علت اصلی بیاتی نان، تغییر در شکل قرار گرفتن مولکول های آب در ساختار ژلی نان است (Rosell, 2011).
در فرآیند بیاتی غالبا با دو پدیده تغییر شکل نشاسته (رتروگراداسیون) [۲۸] و تغییر شکل دوباره پروتئین (ردناتوراسیون)[۲۹] مواجه هستیم. بلافاصله پس از پخت، ساختار ژل نان حالتی نامنظم دارد. در این حالت بافت نان متورم، متخلخل و الاستیک است. با سرد شدن نان و شروع فرآیند بیاتی و ایجاد پیوندهای هیدروژنی بین بخش های آمیلوز و آمیلوپکتین در ساختار نشاسته، به تدریج آب و مواد آروماتیک نان از قسمت های درونی به سطح پوسته نان منتقل می شود. به این ترتیب هم زمان با از دست دادن رطوبت و مواد معطر، ساختار نشاسته تغییر کرده و کم کم شکل منظم و ساختاری سازمان یافته پیدا می کند. طی این تغییرات، ژل به تدریج متراکم شده و حالت الاستیک خود را از دست می دهد. این تغییرات در ساختار نشاسته را اصطلاحا رتروگراداسیون می گویند (Hidalgo and Brandolini, 2014).
همچنین در اثر سرد شدن (خروج انرژی گرمایی)، ساختار پروتئین ها نیز مجددا تغییر کرده و بخشی از آب آزاد شده از ساختار نشاسته را به خود جذب می کنند. این تغییرات که باعث نظم آرایی مجدد و تغییر شکل دوباره پروتئین در نان می شود را نیز اصطلاحا ردناتوراسیون می نامند (Bent, 1997).
در ادامه به توضیحات بیشتری پیرامون رتروگراداسیون و ردناتوراسیون پرداخته می شود:
۲-۳-۱-۱ رتروگراداسیون نشاسته
نشاسته بخش اعظم ترکیبات نان و فرآورده های پخت را تشکیل می دهد. نشاسته درشت مولکولی است که از طریق پلیمریزاسیون گلوکز در سلول های گیاهی ساخته می شود. ترکیب نشاسته به طور کلی از دو بخش آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل شده است. تفاوت این دو بخش در شکل اتصال و نوع پیوند بین مونومرهای گلوکز است. به طوری که ساختار آمیلوز در حالت طبیعی به شکل مارپیچی (هلیس) و ساختار آمیلوپکتین به صورت منشعب و رشته ای می باشد. حدود ۸۰-۷۵ درصد نشاسته از آمیلوپکتین و ۲۵-۲۰ درصد مابقی نیز از آمیلوز تشکیل شده است (Bent, 1997).
در دماهای پائین تر، جذب آب توسط نشاسته بسیار ضعیف است. به طوری که در آرد، بخش های آمیلوز و آمیلوپکتین نشاسته، آب را به مقدار کم و به صورت سطحی جذب می کنند. جذب سطحی در این این دماها غالبا در نقاط آسیب دیده نشاسته صورت می گیرد. در دماهای بالاتر به تدریج ساختار نشاسته باز شده و منبسط می گردد. در این حالت مولکول های آب می توانند با آزادی بیشتری در بین ساختار نشاسته نفوذ کرده و جذب نشاسته شوند. به این ترتیب نشاسته متورم می شود (Gisslen, 1995).
به این ترتیب می توان گفت که مولکول نشاسته می تواند به دو فرم کلی آلفا و بتا ظاهر شود. در دماهای پائین که ساختار نشاسته حالت متراکم تری دارد، حالت کریستالی داشته که به آن فرم بتا می گویند. اما در دماهای بالا و با جذب آب، نشاسته ساختاری متورم پیدا می کند که به آن فرم آلفا گفته می شود.
در تهیه نان، ابتدا نشاسته در خمیر با دمای کم به فرم بتا وجود دارد. پس از پخت نان و انجام فرآیند حرارتی روی نشاسته، آب بیشتری به داخل ساختار آمیلوز و آمیلوپکتین نفوذ کرده و نشاسته متورم شده و به فرم آلفا در می آید. پس از پخت نان و با سرد شدن نان، نشاسته تمایل به تغییر شکل از حالت آلفا به بتا را پیدا می کند. اما به دلیل این که آب در ساختار آن جذب شده است، حالت رتروگراداسیون رخ داده و منجر به شروع فرآیند بیاتی نان می شود (Williams and Pullen, 1998).
هم زمان با سرد شدن نان، قسمتی از نشاسته به فرم بتا (کریستال) تغییر شکل می دهد. به همین ترتیب مخلوطی از کریستال های آمیلوز و آمیلوپکتین شکل می گیرد. این کریستال ها با کاهش بیشتر دما و انتقال رطوبت، به تدریج متراکم می شوند. نسبت بین آمیلوز و آمیلوپکتین و نیز منبع نشاسته در سرعت کریستال شدن نشاسته تاثیرگذار است. همچنین برخی املاح می توانند شکل گیری کریستال ها را تسریع ببخشند. به عنوان مثال اگر از آب به کار رفته برای تولید نان، دارای سختی باشد، سرعت کریستالیزاسیون نشاسته بعد از پخت نان بیشتر خواهد بود. همچنین برخی ترکیبات نظیر سولفات آلومینیوم نیز سرعت کریستالیزاسیون نشاسته و به تبع آن، فرآیند بیاتی را به شدت افزایش می دهند (Hidalgo and Brandolini, 2014).
با کریستالیزه شدن نشاسته، بخشی از آب از میان ساختارهای آمیلوز و آمیلوپکتین خارج شده و این بخش ها تراکم و فشردگی بیشتری پیدا می کنند. همین مساله باعث می شود که در رشته های به هم نزدیک شده، بین مونومرهای گلوکز پیوندهای هیدروژنی فراوانی تشکیل شود. این پیوندها به نوبه خود باعث فشردگی و تراکم بخشی بیشتری به ساختار آمیلوز و آمیلوپکتین شده و به این ترتیب فرآیند بیاتی با سرعت بیشتری ادامه می یابد.
تحقیقات نشان می دهد که در اثر بیاتی نان، میزان نشاسته محلول کاهش یافته و با گذشت زمان این میزان کمتر نیز می شود. علت این پدیده می تواند به کریستال های آمیلوز مربوط باشد که در میان ساختار سه بعدی کریستال های آمیلوپکتین قرار گرفته و از دسترس خارج می شود (Bent, 1997).
به طور خلاصه می توان رتروگراداسیون نشاسته را به این صورت بیان کرد (Rosell, 2011):
با سرد شدن نان، مولکول های آب از میان ساختار نشاسته آزاد می شوند.
رشته های آمیلوز و نیز آمیلوپکتین به هم نزدیک می شوند.
بین ساختارهای آمیلوز- آمیلوز، آمیلوپکتین- آمیلوپکتین و نیز آمیلوز – آمیلوپکتین پیوندهای هیدروژنی متعددی ایجاد می شود.
نشاسته به فرم بتا درآمده و بخشی از آن کریستالیزه می شود. کریستالیزه شدن نشاسته با گذشت زمان ادامه می یابد، اما نشاسته هیچ گاه به حالت اولیه خود نمی رسد.
همان گونه که گفته شد که در فرآیند بیات شدن، آب از ساختار نشاسته خارج شده و فضای مولکولی در میان ساختارهای آمیلوز و آمیلوپکتین کاهش می یابد که متعاقبا سبب ایجاد پیوندهای هیدروژنی و سفتی نان می شود. تحقیقات نشان می دهد که با افزایش مجدد دما می توان انرژی لازم برای شکستن این پیوندها را فراهم ساخت. به طوری که برای شکستن پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده در ساختار آمیلوز وآمیلوپکتین به ترتیب در حدود ۱۶۰ و ۷۰ درجه سلسیوس حرارت نیاز است. به این ترتیب می توان با گرم کردن مجدد نان بیات شده، مقداری از بیاتی آن را برطرف کرد، اما سرعت رتروگراداسیون بعدی سریع تر بوده و نان پس از سرد شدن، با شدت بسیار بیشتری فرآیند بیاتی را طی می کند. این مساله می تواند به دلیل از دست رفتن میزان آب باقیمانده در ساختار نشاسته باشد. اما به حال سرعت بیاتی در نان دوباره گرم شده، تا حدود زیادی تابع چگونگی تازه نمودن آن نیز هست (Gisslen, 1995).
با کاهش دما، سرعت رتروگراداسیون افزایش یافته و در دمای ۲- درجه سلسیوس به حداکثر خود می رسد. پس از آن با کاهش بیشتر دما، سرعت رتروگراداسیون به صورت موثری کاهش خواهد یافت. اگر نان را سریعا تا دماهای کمتر از ۲۰- درجه سلسیوس سرد کنیم، سرعت رتروگراداسیون بسیار کاهش می یابد. زیرا در این حالت، انرژی لازم برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی در ساختار نشاسته تامین نمی شود (Kamel, 1993).
۲-۳-۱-۲ ردناتوراسیون پروتئین
اگرچه میزان پروتئین نان در مقایسه با نشاسته بسیار کمتر است، اما پروتئین ها در حجم، بافت و ویژگی های فیزیکی محصول بسیار موثر هستند. از این رو تغییر در ساختار پروتئین، می تواند تا حد زیادی کیفیت نان و سایر محصولات پخت را تحت تاثیر قرار دهد (Curti et al., 2014).
یکی از مهمترین تفاوت های ساختاری نشاسته و پروتئین در نوع پیوندهای است که به صورت بین مولکولی ایجاد می کنند. وجود گلوکز در ساختار نشاسته، این توانایی را به مولکول می دهد که به علت کثرت گروه های هیدروکسیل، تعداد زیادی پیوند هیدروژنی ایجاد شود (Kulp and Lorenz, 2006).
در مورد پروتئین ها به دلیل این که تعداد گروه های هیدروکسیل به مراتب کمتر است، پیوندهای هیدروژنی زیادی نیز ایجاد نخواهد شد. از این رو پیوندهای هیدروژنی نقش چندان مهمی در تغییر ساختار پروتئین نان ندارند. در مورد ردناتوراسیون پروتئین نان، تحقیقات فراوانی انجام شده است. به نظر می رسد که در این پدیده بیشتر ساختار دوم و سوم پروتئین نان دستخوش تغییر شده و ساختار اول تغییری نمی کند (Stear, 1990).
سرعت رتروگراداسیون نشاسته و ردناتوراسیون پروتئین تا حد زیادی تابع شرایط دمایی است. به طوری که در دمای بین ۲۰-۰ درجه سلسیوس، سرعت رتروگراداسیون و ردناتوراسیون تقریبا برابر است. اما می توان گفت که به طور کلی و با در نظر گرفتن جمیع شرایط سرعت تغییرات پروتئینی در نان در مقایسه با رتروگراداسیون بسیار آهسته تر است (Kulp, 2003).
در مورد گلوتن که مهمترین پروتئین نان می باشد، حرات به کار رفته در فرآیند پخت می تواند باعث تغییر در ساختار آن شود. همچنین مطالعات انجام شده با استفاده از پرتوهای ایکس نشان داده است که با سرد شدن نان، پروتئین نان تا حدودی کریستالیزه می شود. این تغییرات سبب می شود که بعد از گذشت چندین ساعت از پخت نان، الاستیسیته گلوتن به طور قابل ملاحظه ای کاهش یابد (Rosell, 2012).
با این حال پدیده ردناتوراسیون پروتئین نان نیز با پیچیدگی های فراوانی همراه است. به طوری که برخی محققین معتقدند که بین نشاسته و پروتئین نان تاثیرات متقابل وجود دارد. به طوری که نشاسته و پروتئین می توانند در ساختار نان کمپلکس ایجاد کرده و از این طریق کشف روند تغییرات را پیچیده تر سازند (Rosell, 2012).
۲-۳-۱-۳ تغییرات پوسته نان در فرآیند بیاتی

دانلود کامل پایان نامه در سایت pifo.ir موجود است.