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

تحقیق و پایان نامه

همچنین برخی گونه های ساکارومایسز با توجه به برخی خصوصیات متابولیکی از هم تفکیک می شوند. به عنوان مثال ساکارومایسز لاکتیس قادر است از اتانول به عنوان منبع انرژی استفاده کند. در حالی که گونه مشابه آن یعنی ساکارومایسز فراژیلیس قادر به مصرف اتانول نیست (Suomalainen, 1991).
۲-۱-۲ کاربرد ساکارومایسز در صنعت
گونه های مختلف ساکارومایسز به دلیل داشتن کاربردهای تجاری فراوان در صنعت، مهمترین مخمرها محسوب می شوند. در این بین ساکارومایسز سرویزیه گونه ای بسیار حائز اهمیت است که در صنایع مختلف کاربرد دارد.
یکی از مهمترین کاربردهای ساکارومایسز سرویزیه، صنایع نانوایی است. این گونه به دلیل توانایی ویژه در تخمیر قندها و تولید گاز دی اکسید کربن، نقش مهمی در ورآمدن و عمل آوری خمیر دارد. به طوری که خمیر به وسیله گاز تولید شده متخلخل شده و ساختار و بافت بهتری پیدا می کند. در نتیجه نان تولید شده از کیفیت به مراتب بالاتری برخوردار خواهد بود (Boekhout and Robert, 2003).
برخی از سویه های ساکارومایسز اسموفیل بوده و توانایی تحمل غلظت های بالای قندی را دارند. این سویه ها غالبا در صنایع قنادی و شیرینی پزی استفاده می شوند. به این ترتیب فرآیند تخمیر بهبود یافته و از مواد کمکی کمتری برای خمیر کیک یا شیرینی استفاده می شود. از جمله این سویه ها می توان به ساکارومایسز راکسی ئی و ساکارومایسز میلیس اشاره نمود. همچنین این سویه ها به دلیل داشتن خاصیت اسموفیلی بالا می توانند باعث فساد برخی مواد غذایی شیرین نظیر مرباجات و برخی از انواع شکلات ها شوند (Marjorie et al., 1999).
از دیگر کاربردهای مهم ساکارومایسز سرویزیه، تولید اتانول می باشد. تقریبا تمامی سویه های ساکارومایسز، قادر هستند به خوبی قندها را تخمیر کرده و الکل تولید کنند. در همین رابطه سویه های ساکارومایسز را به دو گروه مخمرهای سطحی[۱۳] و مخمرهای زیرین[۱۴] تقسیم می کنند (Benitez and Codon, 2004).
مخمرهای سطحی گروهی از سویه ها هستند که در حین رشد و تقسیم به یکدیگر چسبیده و با تولید فراوان گاز دی اکسید کربن، سلول های مخمری به سطح محیط کشت مایع صعود کرده و در روی آن قرار می گیرند. مخمرهای زیرین در مقایسه با مخمرهای سطحی از ضریب رشد کمتری برخوردار بوده و در زمان تقسیم شدن، سلول های مخمر به هم نمی چسبند. همچنین تولید گاز دی اکسید کربن در مخمرهای زیرین کمتر بوده و به همین دلیل سلول های مخمر در کف تانک تخمیر تجمع می یابند. معمولا دمای بهینه برای رشد سویه های سطحی نسبت به سویه های زیرین اندکی بالاتر بوده و حدود ۲۲ درجه سلسیوس می باشد (Benitez and Codon, 2004).
به دلیل توانایی بالای سویه های ساکارومایسز سرویزیه در تولید الکل، این مخمر در صنایع مالت سازی، آبجو سازی و نوشیدنی های الکلی نیز کاربرد فراوان دارد. همچنین ساکارومایسز سرویزیه زیرگونه الیپسوئیدوس در صنایع شراب سازی بسیار حائژ اهمیت است. برخی سویه های دیگر نیز برای تولید گلیسرول مورد استفاده قرار می گیرند (Benitez and Codon, 2004).
برخی از سویه های ساکارومایسز نظیر ساکارومایسز فراژیلیس و ساکارومایسز لاکتیس قادر هستند تا به خوبی لاکتوز را تخمیر کنند. از این رو این مخمرها به عنوان عامل فساد در شیر و فرآورده های لبنی حائز اهمیت هستند. گونه ساکارومایسز کارلس برگنسیس نیز در تهیه برخی نوشیدنی های الکلی و آبجوها کاربرد فراوان دارد (Marjorie et al., 1999).
بر اساس پیشنهاد لودر[۱۵] در سال ۱۹۸۴، تقسیم بندی تازه ای برای طبقه بندی گونه های ساکارومایسز پیشنهاد شد. به این صورت که ساکارومایسز فراژیلیس و ساکارومایسز لاکتیس را به ترتیب تحت عنوان کلایورومایسز مارکسیانوس[۱۶] و کلایورومایسز مارکسیانوس زیرگونه لاکتیس[۱۷] نامگذاری نمود. همچنین در این طبقه بندی ساکارومایسز اوواروم[۱۸] جزء سویه های ساکارومایسز سرویزیه طبقه بندی شده و ساکارومایسز میلیس، ساکارومایسز نوس بومری[۱۹] و ساکارومایسز راکسی ئی نیز به نام زیگوساکارومایسز راکسی ئی[۲۰] نامگذاری شدند (Botstein et al., 2007).
۲-۱-۳ مخمر نان
مخمر نان یا ساکارومایسز سرویزیه گونه ای میکروبی است که قادر است با مصرف قندها، الکل و گاز دی اکسید کربن تولید کند. گاز تولید شده باعث افزایش حجم خمیر شده و در نتیجه کیفیت نان بهبود می یابد. سویه های فراوانی از ساکارومایسز سرویزیه وجود دارد که برخی از آن ها برای تولید الکل در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. برای تولید نان با کیفیت بالا لازم است سویه مخمری مورد استفاده قادر به تولید گاز فراوانی بوده و بتواند متابولیت های موثر در طعم و عطر نان را تولید کند. علاوه بر آن سویه مورد استفاده نباید دارای متابولیت های ناخواسته و نامطلوب باشد (Rose, 1993).
به دلیل این که مصرف مخمر به صورت سوسپانسیون خالص دشوار و قابلیت نگهداری آن کم است، معمولا مخمر را به صورت تجاری و آماده مصرف به بازار عرضه می کنند. این مخمرها از قابلیت نگهداری بالا (تا حدود ۶ ماه و حتی بیشتر) برخوردار بوده و استفاده از آن ها آسان است.
تولید مخمر تجاری برای اولین بار در سال ۱۸۱۱ میلادی در آلمان آغاز شد و سپس واحدهای تولیدی آن در سایر نقاط اروپا آغاز شد. برای تهیه پودر مخمر خشک به صورت زیر عمل می شود (Mores, 2000; Henry, 2001):
۱- تهیه کشت خالص اولیه
برای این منظور ابتدا از سویه مخمری مورد نظر که دارای خواص و ویژگی های مطلوب برای تهیه نان است، کشت خالص تهیه می شود. این کار در آزمایشگاه در محیط های کشت آگاردار و تحت شرایط استریل صورت می گیرد. لازم است تا کلیه شرایط رشد اعم از مواد غذایی مورد نیاز در محیط کشت، دما و pH برای رشد مخمر بهینه باشد (Mores, 2000; Henry, 2001).
۲- تهیه مایه تلقیح
برای کشت مخمر در مقیاس بالا، لازم است تا ابتدا مایه تلقیح تهیه شود. برای این منظور سلول های مخمری از محیط آگاردار به محیط مایع مغذی منتقل می شوند. در این مرحله معمولا کشت در انکوباتور شیکردار انجام می شود. در این مرحله علاوه بر دما و ترکیب محیط کشت ، دور دستگاه شیکر نیز از اهمیت خاصی برخوردار است (Mores, 2000; Henry, 2001).
۳- کشت مخمر در بستره جامد
در این مرحله به منظور تولید وسیع، مایه تلقیح به یک محیط کشت صنعتی مناسب اضافه می شود. محیط مورد استفاده از محیط کشت مذکور باید علاوه بر مغذی بودن، مقرون به صرفه باشد. به همین دلیل معمولا از ملاس نی شکر یا چغندرقند استفاده می شود. به منظور جلوگیری از رشد میکروارگانیسم های نامطلوب، لازم است که این فرآیند در شرایط استریل انجام شود. به همین دلیل این عمل در دستگاهی به نام فرمانتور صورت می پذیرد که علاوه بر فراهم نمودن شرایط استریل، امکان کنترل دما و رطوبت نسبی را نیز فراهم می کند. مخمر تحت این شرایط به سرعت رشد کرده و سراسر محیط کشت را فرا می گیرد (Mores, 2000; Henry, 2001).
۴- خشک کردن و تهیه پودر مخمر
در این مرحله مخمر به همراه محیط کشت توسط جریان هوا خشک می شود. برای این کار می توان از خشک کن پاششی نیز استفاده نمود. با این کار رطوبت را از دسترس مخمر خارج کرده و فعالیت آن تا حد زیادی کاهش می دهند. وجود مواد غذایی محیط کشت که به همراه مخمر خشک می شود، کمک می کند مخمر برای مدت بیشتری حیات خود را حفظ کند (Mores, 2000; Henry, 2001).
۵- بسته بندی و عرضه به بازار
پودر خشک مخمر بعد از بسته بندی به بازار عرضه می شود. بسته بندی باید غیر قابل نفوذ به نور و رطوبت باشد. تحت این شرایط مخمر را می توان در یخچال به مدت ۶ ماه به خوبی نگهداری نمود. هر چند که به هر حال در ط این مدت مقداری از فعالیت مخمر از دست می رود (Mores, 2000; Henry, 2001).
۲-۲ مراحل تکنولوژیک تهیه نان صنعتی
۲-۲-۱ آماده سازی خمیر
به طور کلی مواد اولیه نان شامل آرد، آب، نمک و مایه خمیر می باشد. نوع مواد اولیه و نسبت بین آن ها در کیفیت نهایی نان حاصل از اهمیت زیادی برخوردار است. در همین رابطه نسبت بین آرد و آب یکی از مهمترین پارامترها برای تهیه خمیر است که تحت عنوان درصد جذب آب آرد خوانده می شود. میزان توانایی جذب آب برای انواع آرد یکسان نیست (Cauvain and Young, 2012). به همین منظور می توان مقدار دقیق درصد جذب آب را با استفاده از روش های دستگاهی نظیر دستگاه فارینوگراف تعیین کرد. هر چه درصد جذب آرد بیشتر باشد، بازدهی خمیر بیشتر بوده و از نظر اقتصادی، فرآیند مقرون به صرفه تر است (Cauvain and Young, 2003).
در روش های متداول تهیه خمیر، از پودر خشک شده و فعال سلول های مخمری موسوم به ساکارومایسز سرویزیه استفاده می شود. این مخمر با انجام فرآیند تخمیر، قندها را مصرف نموده و گاز دی اکسیدکربن و الکل ایجاد می کند. الکل ایجاد شده در مرحله پخت از محصول خارج می شود، در حالی که گاز دی اکسید کربن در ساختار نان محبوس شده و سبب ایجاد تخلخل و بافت مطلوب در نان می شود. از این رو مخمر به عنوان عاملی برای پوک کردن نان و محصولات پخت شناخته می شود ((Manley, 1998.
به دلیل این که مخمر موجودی زنده است، درجه حرارت خمیر برای فعالیت آن بسیار مهم است. با افزایش درجه حرارت تا حد معینی می توان تخمیر را شدت داده و سرعت بخشید. علاوه بر آن مقدار پودر مخمر و مدت زمان تخمیر بر کیفیت خمیر تولید شده موثر است. درجه سفتی خمیر نیز از دیگر پارامترهای موثر در این روش است. به طوری که وقتی قوام خمیر در حد مطلوب باشد، آنزیم های طبیعی آرد در خمیر فعالیت بهتری خواهند داشت و مواد قندی برای متابولیسم مخمر با سهولت بیشتری فراهم خواهد شد.
میزان مصرف مخمر می تواند بین ۵/۰ تا ۲ درصد متغیر باشد. زمانی که از مقدار کمتر مخمر برای تهیه خمیر استفاده می شود، ضریب رشد مخمر بیشتر از موقعی است که از مقادیر بیشتر آن استفاده می شود(Pavinee and Rodvots, 2000).
زمان استراحت خمیر معمولا بین ۱ تا ۳ ساعت می تواند متغیر باشد. هر چه مدت زمان تخمیر کمتر باشد باید از مقدار مخمر بیشتری استفاده کرد (Mariotti and Alamprese, 2012). اگر فرآیند تخمیر طولانی باشد، تخمیر بهتر انجام شده و مواد موثر در طعم و عطر نان به میزان بیشتری تولید می شوند. همچنین میزان فیتات کمتری در خمیر باقی می ماند که در این صورت ارزش تغذیه ای نان بهبود می یابد (Smith, 1998). با این حال صرف زمان بیشتر می تواند به لحاظ اقتصادی باعث کاهش ظرفیت تولید گردد. از سوی دیگر با افزایش زمان تخمیر، برخی مواد ناخواسته نظیر الکل نیز به وجود می آید که البته در زمان پخت تبخیر می شود. اما همین مساله می تواند باعث کاهش وزن خمیر به میزان حدود ۱ تا ۴ درصد می شود (Pyler, 1993).
لازم به ذکر است که تهیه خمیر می تواند به روش های مختلف دیگری نیز صورت گیرد که شامل موارد زیر است (Williamsand Pullen, 1998; Matz, 1997):
روش مخمر-نمک
روش طولانی
روش بی وقفه
روش سبز
۲-۲-۲ توسعه و شکل گیری خمیر
۲-۲-۲-۱ مکانیسم گسترش خمیر
توسعه و شکل گیری (گسترش)[۲۱] خمیر عبارت از مدت زمانی است که طی آن مواد اولیه با هم مخلوط شده و خمیر به خوبی شکل می گیرد. در طول زمان گسترش خمیر پروتئین های آرد به ویژه گلوتنین و گلیادین نقش مهمی را ایفا می کنند (Koksel and Scanlon, 2012). این پروتئین ها قادر هستند تا به خوبی با آب پیوند برقرار کنند. گلوتنین و گلیادین در اثر جذب مولکول های آب متورم شده و شبکه گلوتن را تشکیل می دهند. از سوی دیگر بخشی از آب در ساختار آمیلوز و آمیلوپکتین نشاسته قرار گرفته و در نتیجه نشاسته نیز متورم شده و به همراه سایر ترکیبات ساختار خمیر را ایجاد می کنند (Miller and Tucker, 2012; Bonnand-Ducasse et al., 2010).
مکانیسم گسترش خمیر در سه گام کلی اتفاق می افتد (Miller and Tucker, 2012):
در گام اول بیشتر آب اضافه شده توسط ذرات آرد به صورت سطحی جذب می شود. در این مرحله همچنین ویژگی های فیزیکی مواد اولیه نظیر آرد، نمک و … تغییر می کند. در اثر این تغییرات ممکن است دما نیز تغییر کند. این تغییرات تا حدود زیادی تابع نوع مخلوط کن نیز هست.
در گام دوم جذب آب توسط نشاسته و پروتئین ادامه می یابد و طی آن تورم صورت می گیرد. به این ترتیب برخی از پروتئین ها ساختار کلوئیدی ایجاد کرده و نشاسته ژلاتینه می شود. در اثر این تغییرات حجم پروتئین ها تا ۲ برابر افزایش می یابد. گرانول های نشاسته بر حسب درجه آسیب دیدگی می توانند بین ۳۰ تا ۷۰ درصد آب جذب کرده و افزایش حجم می دهند. همچنین با ادامه فرآیند برخی از مواد اولیه که قابلیت انحلال دارند نظیر کربوهیدرات ها در آب حل می شوند. برخی از پنتوزان های آرد می توانند تا حدود ۱۰ برابر وزن خود آب جذب کرده و متورم شوند.

برای دانلود فایل متن کامل پایان نامه به سایت 40y.ir مراجعه نمایید.