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

گام سوم مرحله ای است که طی آن شبکه گلوتن در اثر برخی واکنش های شیمیایی توسعه می یابد. با جذب آب توسط گلیادین و گلوتنین، پروتئین های مذکور متورم تر شده و به صورت رشته های پلی پپتیدی الاستیک در می آیند. این پدیده با تشکیل تعداد زیادی پیوندهای هیدروژنی و دی سولفیدی همراه است که به طور کلی ساختمان گلوتن را ایجاد می کنند. زمانی که شبکه گلوتن تشکیل شد، عمل زدن خمیر باید متوقف شود. شاخصه تشکیل شدن شبکه گلوتن، قوام خمیر است که در این مرحله رو به کاهش خواهد رفت.
مدت زمان لازم برای گسترش خمیر بر حسب سرعت مخلوط کن و نوع روش کار متفاوت است. اما به طور کلی می توان گفت که زمان گسترش خمیر برای روش های سریع حدود ۲ تا ۵ دقیقه و برای روش های کندتر حدود ۱۵ تا ۲۰ دقیقه طول می کشد. صرف زمان بیشتر برای مخلوط کردن و زدن خمیر باعث آسیب به شبکه گلوتن و چسبندگی خمیر می شود. درنتیجه کیفیت محصول کاهش یافته و عمر مفید آن نیز تنزل می یابد (Stear, 1990).
۲-۲-۲-۲ عوامل موثر بر زمان گسترش خمیر
۱- نوع آرد مصرفی: آردهای مختلف بسته به محتوا و کیفیت پروتئینی خود، مقاومت متفاوتی در برابر مخلوط کردن و زدن از خود نشان می دهند. بنابراین انرژی لازم برای تهیه خمیر در مورد آردهای مختلف یکسان نیست. به طور کلی هر چه میزان گلوتن آرد و قوت آن بیشتر باشد، انرژی بیشتری برای تهیه خمیر مورد نیاز خواهد بود. همچنین آرد کامل و یا آردهایی که مقدار سبوس بیشتری دارند، به زمان بیشتری برای مخلوط کردن نیاز دارند. زیرا جذب آن در چنین آردهایی به کندی صورت می گیرد (Patel and Chakrabarti-Bell, 2013).
۲- قوام خمیر: در خمیرهایی که درجه سفتی بیشتری دارند، زمان گسترش خمیر بیشتر است (Arabo, 2011). سفتی خمیر به نوع آرد و مواد اولیه بستگی دارد که در مورد محصولات مختلف می تواند تنوع زیادی داشته باشد. به طور کلی روغن ها و آنزیم های پروتئولیتیکی و نیز برخی ترکیبات شیمیایی نظیر برخی احیاکننده ها می توانند نرمی خمیر را افزایش داده و زمان گسترش خمیر را کاهش دهند (Ronda et al., 2014; Grenier et al., 2010).
۳- دور مخلوط کن: زمان گسترش خمیر به سرعت حرکت بازوهای دستگاه مخلوط کن بستگی دارد. هر چه سرعت چرخش این بازوها بیشتر باشد، اجزای خمیر سریع تر با یکدیگر مخلوط شده و خمیر همگن و یکنواختی ایجاد می کند. از این رو با افزایش دور دستگاه و یا استفاده از مخلوط کن های دور سریع، زمان گسترش خمیر به طور قابل توجهی کاهش می یابد. همچنین میزان قدرت دستگاه و نیز طراحی فیزیکی و مکانیکی دستگاه بسیار موثر است (Board, 2002; Pyler, 1993).
۴- درجه حرارت: دمای خمیر ناشی از انرژی جنبشی آن می باشد. همچنین هر چه انرژی جنبشی خمیر بیشتر باشد، حجم خمیر انبساط بیشتری خواهد داشت. به همین دلیل خمیر در درجه حرارت های بالاتر نرمی بیشتری داشته و مخلوط کردن آن راحت تر و با صرف انرژی کمتر انجام می شود. به طور کلی دمای بهینه برای مخلوط کردن و زدن خمیر ۳۰ درجه سلسیوس می باشد (Manley, 1998).
۵- مقدار خمیر: هر چه مقدار خمیر در مخلوط کن بیشتر باشد، زمان گسترش خمیر افزایش خواهد یافت. بدیهی است که در این حالت بازوهای دستگاه برای غلبه بر نیروی وزن خمیر، به نیروی بیشتری برای مخلوط کردن احتیاج خواهند داشت. در این شرایط اگر نیروی بازوهای دستگاه ثابت باشد، با افزایش وزن خمیر در دستگاه، زمان گسترش و توسعه خمیر افزایش خواهد یافت (Manley, 1998).
۶- مقدار پودر مخمر مصرفی: هر چه مقدار مخمر بیشتری به خمیر اضافه شود، درصد جذب آب خمیر بیشتر شده و بازدهی خمیر افزایش می یابد. به این ترتیب با صرف مقدار مخمر بیشتر زمان گسترش خمیر کوتاه تر می شود (Mohamed et al., 2010; Birch et al., 2013).
۷- سایر ترکیبات: مواد مختلفی که به فرمولاسیون نان اضافه می شوند هر یک تاثیر متفاوتی بر زمان گسترش خمیر دارند. به عنوان مثال پودر شیر به علت محتوای پروتئینی و برخی املاح موجود در آن، زمان گسترش خمیر را طولانی می کند (Mahmoud et al., 2013; Curti et al., 2014). روغن ها و چربی ها و نیز آنزیم های پروتئولیتیک زمان گسترش خمیر را تسریع می کنند. همچنین مواد کمکی پخت نیز که با اهداف مختلفی به خمیر اضافه می شوند، می توانند بر حسب ماهیت خود زمان گسترش خمیر را تغییر دهند (Demirkesen et al., 2010; Bent, 1997).
۲-۲-۳ استراحت خمیر
۲-۲-۳-۱ تخمیر اولیه
تخمیر فرآیندی است که طی آن مخمر، قندهای ساده و در دسترس خمیر نان را مصرف کرده و گاز دی اکسید کربن تولید می کند. گاز حاصل سبب پوکی خمیر شده و شکل پذیری آن را راحت می کند. از سوی دیگر در اثر فعالیت مخمر برخی از مواد به وجود می آیند که در زمان پخت، باعث ایجاد طعم و آرومای ویژه نان می شوند (Rozylo et al., 2014).
تخمیر معمولا در سه مرحله اولیه، میانی و نهایی صورت می گیرد. تخمیر اولیه پس از اختلاط مواد اولیه و تهیه خمیر صورت می گیرد. تخمیر میانی معمولا بعد از تقسیم کردن و گرد کردن خمیر و تخمیر نهایی پس از قالب گذاری و اندکی قبل از پخت انجام می شود (Matz, 1990).
بعد از اختلاط مواد اولیه و اضافه کردن مخمر، خمیر را بسته به برخی شرایط، مدتی استراحت می دهند تا تخمیر اولیه در آن انجام شود. در غیر این صورت خمیر ممکن است حالت چسبندگی داشته و غیر قابل شکل دهی باشد. در این مرحله ابتدا در اثر افزایش رطوبت خمیر، آنزیم های آرد خصوصا آلفاآمیلاز و بتاآمیلاز فعال شده و بخشی از نشاسته را تجزیه می کنند. در نتیجه تجزیه نشاسته، قند ساده گلوکز آزاد می شود که می تواند به عنوان منبع انرژی توسط مخمر و باکتری های اسید لاکتیک مورد استفاده قرار گیرد (Marti et al., 2014; Pyler, 1993).
با فعالیت مخمرها و باکتری های اسید لاکتیک، گاز دی اکسید کربن در خمیر تولید شده و سبب بهبود کشش پذیری و فرم پذیری خمیر می شود. همچنین در اثر متابولیسم میکروارگانیسم های مذکور مواد موثر در طعم و عطر و نیز اسید لاکتیک تولید می شود که در بهبود کیفیت و ماندگاری محصول نهایی بسیار مهم است (Bartkiene et al., 2014; Cauvin, 2003).
مرحله استراحت اولیه خمیر دقیقا بعد از مخلوط کردن مواد اولیه و تشکیل خمیر آغاز شده و تا زمانی که خمیر عمل آوری شود و تولید گاز و اصطلاحا ورآمدن آن به حد مطلوب برسد، ادامه می یابد. طی این مدت تغییراتی در ساختار نشاسته و پروتئین ایجاد می شود که باعث ایجاد ساختار مطلوب خمیر نان می شود (Manley, 1998).
۲-۲-۳-۲ کاهش وزن خمیر
همان گونه که اشاره شد، در طی استراحت خمیر قندها و نیز قند حاصل از تجزیه نشاسته در اثر فعالیت آنزیماتیکی خمیر، مورد مصرف مخمر قرار می گیرد. مخمر با مصرف این قندها علاوه بر تولید گاز دی اکسید کربن و اتانول، برخی مواد جانبی دیگر را نیز تولید می کند. میزان تولید هر یک از این ترکیبات به مدت استراحت خمیر بستگی دارد (Stear, 1990).
بخش قابل توجهی از دی اکسید کربن تولید شده در طی مراحل مختلف آماده سازی خمیر و شکل دهی آن از خمیر خارج شده و از دست می رود. همچنین تقریبا تمامی اتانول نیز در اثر حرارت بالای فر پخت تبخیر شده و از خمیر خارج می شود. بنابر این مصرف قند توسط مخمر در طی مرحله استراحت خمیر از لحاظ اقتصادی بسیار حائز اهمیت است. زیرا با از دست رفتن دی اکسید کربن و اتانول، خمیر دچار کاهش وزن می شود (Pavinee and Rodvots, 2000).
مقدار دی اکسید کربن و اتانول تولید شده را می توان با توجه به میزان مصرف قندها در طی استراحت خمیر تخمین زد. اما معمولا به دلیل این که مقداری از این مواد آزاد شده و از دست می روند، راه بهتر این است که کاهش وزن خمیر در طی فرآیند در نظر گرفته شود (Pyler, 1993).
معمولا کاهش وزن خمیر در زمان استراحت حدود ۵/۱ تا ۴ درصد می باشد. علاوه بر مدت زمان تخمیر، روش تهیه خمیر نیز می تواند بر میزان کاهش وزن خمیر موثر باشد. نوع روش تهیه خمیر می تواند تا حد زیادی بر نوع واکنش های انجام گرفته در طی استراحت خمیر تعیین کننده باشد. به عنوان مثال اگر در تهیه خمیر از خمیر ترش استفاده شود می تواند بر میزان تخمیر الکلی و تخمیر لاکتیکی تاثیر بگذارد. همچنین نوع تخمیر لاکتیکی که می تواند به دو صورت هوموفرمانتاتیو و یا هتروفرمانتاتیو انجام شود نیز بر نحوه مصرف قندها و مواد حاصل از متابولیسم قندها تاثیر گذاشته و نتیجتا در میزان کاهش وزن خمیر را در طی زمان تخمیر اولیه تعیین کننده باشد (Manley, 2001; Smith, 1998).
۲-۲-۳-۳ تغییرات پروتئین در زمان استراحت خمیر
در زمان تخمیر اولیه تغییراتی در ساختار پروتئین های خمیر ایجاد می شود که بر بافت خمیر و خصوصیات رئولوژیکی آن موثر است. با افزودن آب در مرحله مخلوط کردن و زدن خمیر، فعالیت آنزیم های پروتئولیتیکی خمیر افزایش می یابد. این آنزیم ها در مرحله استراحت خمیر روی بخشی از محتوای پروتئینی خمیر اثر می گذارد. خصوصا اگر در تهیه خمیر از آرد حاصل از گندم های جوانه زده استفاده شده باشد، فعالیت آنزیماتیکی شدیدتر بوده و اثرات آن محسوس تر خواهد بود (Williamsand Pullen, 1998; Kamel, 1993).
یکی از مهمترین پروتئازهایی که بر پروتئین خمیر تاثیر می گذارد، سیستئین ردوکتاز[۲۲] است. این آنزیم به طور طبیعی در آرد وجود دارد و قادر است پروتئین های خمیر را به زنجیره های پلی پپتیدی و الیگوپپتیدی تجزیه کند که در این صورت خواص گلوتن و ویژگی های کلوئیدی آن را در ساختار خمیر دچار تغییر می کند (Pomeranz and Shallenberger, 1991) .
همچنین مخمر و باکتری های اسید لاکتیک افزوده شده به خمیر نیز مقداری آنزیم های پروتئولیتیکی به داخل خمیر ترشح می کنند. فعالیت این پروتئازها نیز بر پروتئین خمیر تاثیر گذاشته و آن ها را به پلی پپتیدها تجزیه می کنند. ضمن آن که گلوتاتیون مخمرها قادر است تا گلوتن را تحت تاثیر قرار دهد. گلوتاتیون معمولا از سلول های مرده و اتولیز شده مخمر به خمیر ره می یابد. به همین دلیل استفاده از پودر خشک فعالی که برای مدت زمان طولانی نگهداری شده باشد به دلیل این که در آن نرخ اتولیز بیشتری صورت گرفته می تواند تاثیر بیشتری بر ساختارگلوتن گذاشته و باعث تضعیف شبکه گلوتنی شود (Board, 2002).
در صورتی که در تهیه خمیر از خمیر ترش حاصل از باکتری های اسید لاکتیک استفاده شده باشد، محتوای اسید لاکتیک تولید شده سبب کاهش pH خمیر می شود. در این شرایط حلالیت پروتئین ها افزایش یافته و میزان آب بیشتری جذب می کنند. در نتیجه قدرت تورم پروتئین ها افزایش یافته و خواص خمیر بهبود می یابد (Clarke, 2003).
با ایجاد تغییرات در ساختار گلوتن و سایر پروتئین ها، خواص رئولوژیکی خمیر تغییر می کند. به طوری که معمولا با افزایش قابلیت تورم پروتئین ها، الاستیسیته گلوتن افزایش یافته و خمیر قابلیت کشش بیشتری پیدا کرده و از سوی دیگر مقاومت خمیر افزایش خواهد یافت (Manley, 2001; Hui, 2006).
در این جا نیز مدت زمان تخمیر و شدت آن بر ساختار گلوتن و پروتئین ها تاثیر می گذارد. هر چه مدت زمان تخمیر طولانی تر باشد و با شدت بیشتری ادامه یابد، میزان اسید بیشتری در خمیر تولید خواهد شد. در اثر کاهش pH محتوای نیتروژن در ساختار گلوتن تغییر خواهد کرد. همچنین اسیدیته خمیر می تواند بر نوع و میزان اسید آمینه های حاصل از تجزیه پروتئین ها موثر باشد. این مساله خصوصا زمانی که در کنار مخمر از باکتری های اسید لاکتیک نیز برای تخمیر استفاده شده باشد، اهمیت زیادی پیدا خواهد کرد. به طوری که اسید لاکتیک فراوانی در خمیر تولید می شود که می تواند اثر شدیدتری بر پروتئین و ویژگی های آن داشته باشد (Hui, 2006).
نوع و میزان اسیدهای آمینه از سه عامل منشا می گیرد (Williamsand Pullen, 1998):
میزان تجزیه پروتئین ها توسط فعالیت های آنزیمی و فعالیت مخمرها و باکتری های اسید لاکتیک
میزان مصرف آمینواسیدها توسط مخمرها و باکتری های اسید لاکتیک
میزان اسیدیته خمیر
فعالیت آنزیم های پروتئولیتیکی طبیعی آرد و نیز آنزیم های پروتئاز و گلوتاتیون آزاد شده از میکروارگانیسم ها می تواند باعث تجزیه بیشتر پروتئین ها و افزایش اسیدهای آمینه آزاد در خمیر شود. از سوی دیگر اسید های آمینه آزاد شده می تواند توسط میکروارگانیسم های موجود در خمیر مورد مصرف قرار گیرد. ضمن آن که اسیدیته خمیر نیز بر نحوه تجزیه پروتئین ها و تشکیل آمینو اسیدهای آزاد بسیار تاثیرگذار است. بنابراین نوع و مقدار آمینواسیدهای آزاد موجود در خمیر با توجه به سه عامل مذکور می تواند متغیر باشد. این مساله خصوصا زمانی که تخمیر طولانی شود با تغییرات بیشتری همراه است (Kamel, 1993).
در ابتدای تخمیر میزان اسیدهای آمینه آزاد در خمیر بسیار اندک است. این مقادیر حتی می تواند توسط میکروارگانیسم های خمیر مورد مصرف قرار گرفته و برای مدتی روندی کاهشی نیز داشته باشد. با گذشت زمان اسید تولید شده در خمیر باعث افزایش حلالیت و جذب آب پروتئین خمیر می شود. اگر مرحله استراحت اولیه خمیر طولانی شود، سطح اسید تولید شده افزایش بیشتری خواهد یافت که در نتیجه باعث می شود شرایط برای تجزیه پروتئین ها مساعدتر شود. بنابراین هرچه مدت زمان استراحت خمیر طولانی تر باشد، میزان اسیدهای آمینه آزاد در خمیر نیز افزایش می یابد (Cauvain, 2001).
واکنش ها و تغییرات ایجاد شده در ساختار نشاسته و پروتئین خمیر در طول مرحله استراحت اولیه بسیار پیچیده است. اما می توان گفت در نتیجه این واکنش ها کشش پذیری خمیر افزایش یافته وخمیر به واسطه تولید گاز ، پوک می شود. به همین دلیل خمیر بعد از مرحله استراحت اولیه، شکل پذیری مطلوبی پیدا کرده و برای انجام مراحل تکنولوژیک دیگر آماده می شود. با این که مطالعات فراوانی در زمینه یافتن نقطه بهینه رئولوژی خمیر انجام شده است، اما تاکنون نتایج روشنی برای این که مشخص کند چه زمانی خمیر در مطلوب ترین حالت خود قرار گرفته، به دست نیامده است (Gisslen, 1995).
یکی از روش هایی که می توان به رسیدن خمیر در طول استراحت آن پی برد، اندازه گیری حجم مخصوص خمیر است. همچنین مقاومت خمیر، درجه سفتی، کشش پذیری و برخی دیگر از ویژگی های رئولوژیکی خمیر می تواند در این زمینه مورد توجه قرار گیرد (Bent, 1997).
با استفاده از pH نیز می توان تا حدودی می توان رسیدن خمیر را در مرحله استراحت ارزیابی نمود. معمولا pH خمیر بلافاصله پس از اختلاط مواد اولیه و تهیه آن، حدود ۵/۵ است. در مرحله استراحت به تدریج با تولید اسید، pH کاهش می یابد. به طوری که پس از ۵ ساعت استراحت، pH خمیر بسته به دما، نوع میکروارگانیسم های تلقیح شده به خمیر و شرایط مختلف دیگر می تواند به ۵/۴ نیز برسد. بنابراین pH خمیر در مرحله استراحت از ۵/۵ تا حدود ۵/۴ متغیر خواهد بود. در این صورت اگر pH خمیر بالا باشد به معنی این است که زمان تخمیر اولیه کافی نبوده است (Stear, 1990).
۲-۲-۳-۴ اثر تخمیر در تجزیه اسید فیتیک و ارتقا ارزش تغذیه ای نان
اسید فیتیک[۲۳] یک اسید کربوکسیلیک است که دارای میل ترکیبی نسبتا بالایی با عناصر فلزی دو ظرفیتی نظیر کلسیم، آهن و منیزیم می باشد. اسید فیتیک عموما به عنوان یک ترکیب مزاحم در مواد غذایی خصوصا نان و فرآورده های پخت محسوب می شود. زیرا با تشکیل کمپلکس با عناصر مذکور، از جذب آن ها در روده جلوگیری کرده و ارزش غذایی محصول را کاهش می دهد (Penella et al., 2008; Palacios et al., 2008).
نتایج تحقیقات پژوهشگران نشان می دهد که بین درصد خاکستر آرد و میزان اسید فیتیک رابطه وجود دارد. به این صورت که با افزایش میزان اسید فیتیک، درصد خاکستر آرد افزایش می یابد. این مساله ناشی از توانایی بالای اسید فیتیک در تشکیل کمپلکس با عناصر فلزی دو ظرفیتی است که باعث می شود که در حضور اسید مذکور، خاکستر آرد افزایش پیدا کند (Matz, 1997).
بیش از ۷۰ درصد کلسیم در آرد گندم، به صورت فیتات کلسیم وجود داردکه نمک اسید فیتیک می باشد. همچنین بخش قابل توجهی از منیزیم نیز به صورت فیتات منیزیم بوده که به این شکل از دسترس بدن خارج است. از این رو با توجه به این که نان و فرآورده های پخت از جمله محصولات اصلی در برنامه غذایی افراد می باشد، یکی از مسائل مهم در تهیه این محصولات، آزاد سازی این عناصر و افزایش ارزش تغذیه ای آن است (Kulp and Lorenz, 2006).

دانلود متن کامل پایان نامه در سایت jemo.ir موجود است