بخشی از مقاله
بررسی کامل گندم
1-1 . تاريخچه گندم
منشاء گندم به درستي روشن نيست ، هرودوت مورخ معروف يوناني كه يادداشت هايي از يك پيشواي مذهبي كلده را جمع آوري كرده ، از مطالعه آنها به اين نتيجه رسيده كه گندم در زمان حكومت كلده و آشور و پيش از آن در بين النهرين به طور وحشي مي روييده است ، او در پنج قرن پيش از ميلاد در نوشته هاي خود روش خرد كردن گندم و تهيه نام درمصر را شرح داده است .
كاوش هاي باستان شناسي اخير نشان داده است كه گونه هاي گندم وحشي از حدود 15000 سال پيش از ميلاد در مصر و بين النهرين مي روييده است .
دانه هاي گندم همراه با موميايي هاي فراعنه مصر از اهرام اين كشور به دست آمده است . استرابون 1- مورخ معروف معتقد است كه نوعي گندم وحشي از سواحل رود سند به دست آمده ، لينه گندم را متعلق به كوه هاي اورال مي داند و اديسه آنرا از سيسيل مي داند ، به هر حال بيشتر پژوهشگران منشاء گندم را جنوب غربي آسيا دانسته اند و تا آنجا كه به كشور عزيزمان مربوط مي شود نمونه هاي گندم در كاوش هاي باستان شناسي دامغان كشف شده كه نشانه قدمت اين گياه در آن منطقه است .
همچنين در غارهاي نزديك درياچه خزر و همدان دانه هاي گندم به دست آمده است و باستان شناسان عقيده دارند كه گندم از حدود پنج تا شش هزار سال پيش از ميلاد در اين مناطق كشت مي شده است ، در حال حاضر هم در بيشتر كوههاي كشورمان نمونه هاي گندم وحشي ديده مي شود . و يكي از گونه هاي گندم با پسوند اسم باستاني كشورمان Persia نامگذاري شده است .
در سال 1348 باستان شناسان دانشگاه شيكاگو در حفريات روستاهاي عراق دو نوع گندم به دست آورده اند .
2-1 . گياه شناسي گندم
تعداد گونه هاي شناخته شده گندم متجاوز از 3000 است ، اما از بين اين تعداد حدود 10 گونه به طور كامل شناسايي شده و از بين اين تعداد سه گونه در تجارت بين المللي داراي اهميت بيشتري مي باشند كه هر سه از جنس تريتيكوم هستند و عبارتند از :
Triticum Vulgar ( Common wheat ) – T.Compactum ( club – wheat )
تريتيكوم و ولگار مهم ترين گندم مورد استفاده آسياب داران براي توليد آرد مناسب جهت توليد نان است ، بعلاوه بيشتر آرد مصرفي براي توليد بيسكويت و كيك هم از همين گونه توليد مي شود ، تريتيكوم و ولگار در محدوده اي از شرايط اقليمي قادر به رشد است و بنابراين عموميت كمتري دارد .
تريتيكوم ديوروم مناسب ترين گونه گندم براي توليد ماكاروني است .
تريتيكوم كمپكتوم داراي مقدار پروتئين كمتري است و براي توليد فرآورده هاي قنادي و بيسكويت مناسب است .
3-1 . مشخصات فيزيكي دانه گندم
متوسط طول دانه گندم 6 ميليمتر ، عرض 8/2 ميليمتر ، ضخامت 3/2 ميليمتر و بيضوي شكل است كه يك طرف آن صاف و داراي برآمدگي است و طرف ديگر آن داراي شكافي در تمام طول دانه است ، دانه گندم به طور مشخص از سه قسمت آندوسپرم ، پوسته و جوانه تشكيل شده است .
1-3-1 . آندوسپرم
آندوسپرم از سلولهايي به اندازه واشكال مختلف تشكيل شده كه ديواره آنها از مواد پروتئيني تشكيل شده وداخل آن گرانول هاي نشاسته قرار دارد .
83% وزن دانه را تشكيل مي دهد و قسمت عمده تركيب آن نشاسته است ، بعلاوه حدود 75 % از پروتئين دانه هم در همين قسمت قرار گرفته ، مقدار مواد معدني آن كم و حدود 3/0 تا 4/0 % است .
آندوسپرم داراي ساختمان يكنواختي نيست و هر چه به مركز دانه نزديك شومي ميزان پروتئين كمتر ميشود و در قسمت مركزي دانه مقدار پروتئين حدود 5/7 % است در حالي كه مقدار پروتئين در قسمت هاي نزديك پوسته خارجي به حدود 5/15 % مي رسد ، اين امر موجب مي شود كه به سادگي بتوان اجزاي دانه راتفكيك نمود و آردهاي با درصدهاي مختلف پروتئين و نشاسته و املاح از گندم واحدي توليد نمود . لازم به يادآوري است كه گرچه قسمت هاي مركزي دانه گندم داراي
مقدار پروتئين كمتري است ، اما كيفيت پروتئين و گلوتن آرد حاصل از اين قسمت بيشتر است و درمواردي كه آرد قسمت هاي مركزي دانه تحت عنوان آرد قنادي يا نول جدا شود ، كيفيت آرد باقيمانده كم مي شود .
2-3-1 . پوسته خارجي
پوسته خارجي گندم جمعا حدود5/14 % از وزن دانه را تشكيل داده و از چند لايه نازك و متمايز به شرح زير تشكيل شده است .
1-2-3-1 . سه لايه جدا به اسامي : پريكارپ ، مزوكارپ ، آندوكارپ كه جمعا 3% وزن دانه را تشكيل داده و محتواي مواد معدني زيادي است . و پروتئين آن بدون گلوتن است .
2-2-3-1 . Testa : پوسته ثانويه و نازكي كه رنگدانه ها در آن قرار دارد و 2-1 % وزن دانه گندم را تشكيل مي دهد .
3-2-3-1 . لايه روي آندوسپرم كه نسبتا غير قابل نفوذ رطوبت است و آندوسپرم را در برابر رطوبت حفظ مي نمايد ، مقدار اين لايه نيز حدود 2-1 وزن دانه است .
4-2-3-1 . لايه آلرون كه سطح خارجي آندوسپرم را مانند غلافي در بر مي گيرد و از سلولهايي با ديواره ضخيم و داراي پروتئين اما بدون گلوتن ، چربي ، مواد ازته تشكيل شده ، وحود اين لايه در آرد از كيفيت ، نانوايي و ارزش غذايي محصول حاصل از آرد مي كاهد و بنابراين لازم است هنگام آردسازي آنرا حذف نمود ، مقدار تقريبي آن 7-6 % وزن دانه است . لايه آلرون داراي مقداري اسيد فيتيك است كه با ريز مغذي هايي مانند كلسيم ، آهن روي پيوندهاي ناپايدار تشكيل داده و مانع جذب آنها در بدن مي شود ، و كمپلكس تشكيل شده با اسيد فيتيك و ريز مغذي ها بدون تغيير از بدن دفع مي شود .
3-3-1 . جوانه
جوانه حدود 5/2% وزن دانه را به خود اختصاص مي دهد و داراي اسيد هاي چرب غير اشباع و فعاليت آنزيمي شديد است ، بنابراين وجود آن در آرد موجب فساد و واكنش هاي پيش بيني نشده حين توليد فرآورده هاي گوناگون است ، بعلاوه پروتئين موجود در آن از لحاظ كيفي نامطلوب است ، و در كيفيت نانوايي آرد اثرات نامطلوب دارد از طرف ديگر وجودجوانه در آرد به علت ناپايداري اسيدهاي چرب موجود در آن براير اكسايش موجب سرعت فساد فرآورده نهايي و كاهش زمان قابليت نگهداري آن مي شود . بنابراين لازم است هنگام آرد سازي آنرا از آرد حذف نمود .
4-1 . طبقه بندي گندم از نظر جنبه هاي صنعتي
گندم را از نظر تناسب آن براي توليد آردهاي مختلف صنعتي و همچنين ويژگيهاي فيزيكي و شرايط كاشت به چند دسته تقسيم مي كند :
1-4-1 . گندم قرمز بهاره
گندم قرمز بهاره ، براي توليد نانهاي مختلف مناسب بوده و داراي 9 تا 13% پروتئين است .
2-4-1 . گندم ديوروم و ديوروم قرمز
گندم ديوروم و ديوروم قرمز ، براي توليد ماكاروني مناسب است و مقدار پروتئين آن حدود 15% است .
3-4-1 . گندم سخت قرمز زمستانه
گندم سخت قرمز زمستانه ، براي توليد نان مناسب است و داراي 12-14 % پروتئين است .
4-4-1 . گندم نرم قرمز زمستانه
گندم نرم قرمز زمستانه ، براي توليد كيك و بيسكويت مناسب است .
5-4-1 . گندم سفيد ( سخت و نرم )
گندم سفيد ( سخت و نرم ) ، بيشتر براي توليد فرآورده هاي قنادي مناسب 6-است .
6-4-1 . گندم مخلوط
كه با نسبت هاي معيني براي توليد آرد مناسب جهت توليد هر يك از فرآورده ها ، مخلوط مي شود و اين امكان را به دست مي دهد كه بتوان آرد با هر نوع ويژگي مورد نظر را توليد نمود .
بهاره و زمستانه بودن مربوط به هنگام كشت گندم است ، گندم زمستانه در نقاطي كه فصل زمستان در آنجا خيلي سرد نمي شود در اوايل پاييز كشت مي شود و تا رسيدن زمستان جوانه مي زند ولي در طي زمستان به علت سرماي زياد رشد نمي كند بلكه در اوايل بهار رشد مي نمايد
، و بسته به شرايط اقليمي از اواسط فصل بهار تا اواسط فصل تابستان برداشت مي شود و در حالي كه گندم بهاره ويژه مناطقي است كه زمستان سخت و سرد و طولاني دارند ، در اين مناطق گندم هنگامي كشت مي شود كه يخ بندان هاي شديد تمام شده باشد و بعلاوه پيش از فرا رسيدن زمستان محصول آن برداشت گردد .
واژه نرم و سخت مربوط به قوام خمير حاصل از آرد است ، آرد گندم سخت براي نان و ماكاروني و آرد گندم نرم براي كيك و شيريني مناسب است .
5-1 . عوامل موثر در كيفيت گندم
از نظر صنايع فرآورده هاي گندم ، اين ماده براساس تناسب آن براي توليد محصول نهايي مورد قضاوت و ارزيابي قرار ميگيرد .
و بدين ترتيب آرد مناسب براي توليد فرآورده هاي مختلف مانند بيسكويت ، ماكاروني ، نان و غيره با يكديگر متفاوت مي باشند ، از طرفي در بازارهاي فروش ، گونه هاي مختلف گندم عرضه مي شوند كه هر يك به تنهايي يا به صورت مخلوط با ساير گونه ها براي توليد فرآورده هاي مورد نظر مناسب
مي باشند و اينجاست كه كار انتخاب ماده اوليه براي توليد محصول نهايي خوب ، كار مشكلي مي شود . اصولا خاصيت گندم در درجه اول تحت تاثير عواملي مانند شرايط جوي محل كاشت ، اصلاح نبات ، عوامل ژنتيكي مربوط به هرگونه و عوامل فرعي ديگري مانند انواع كود ، نوع برداشت ، نحوه جابه جايي ، شرايط انبار يا محل نگهداري ، آفات كشاورزي و انباري قرار مي گيرد . هر يك از اين عوامل و تغييرات مي توانند به نحوي كيفيت محصول را تحت تاثير قرار دهند. بديهي است عوامل نوع
اول يعني فاكتورهاي مربوط به گونه و جنس و شرايط اقليمي محل كاشت تاحدي غير قابل كنترل هستند اما عوامل ديگر قابل تغيير و كنترل مي باشند و با تغيير و تعديل آنها مي توان كيفيت گندم را به مقدار زيادي بالا برد .
1-5-1 . عوامل فيزيكي موثر در كيفيت گندم
1-1-5-1 . وزن حجمي يا وزن واحد حجم : وزن واحد حجم گندم يكي از معيارها و عوامل مهم و موثر در كيفيت و ارزيابي اين محصول است كه بيشتر بر حسب كيلوگرم به ازاي هكتوليتر بيان مي شود ، در آمريكا ، كانادا و انگليس واحد آن پوند بر بوشل است . در اين عامل اندازه دانه تاثير زيادي ندارد و بر عكس يكنواختي شكل دانه همچنين دانسيته كه خود مربوط به عوامل بيولوژيكي و تركيب شيميايي دانه به مقدار رطوبت است در آن تاثير زيادي دارند .
از روي وزن واحد حجم مي توان ميزان بازدهي آرد آنرا تخمين زد ، بعلاوه براي درجه بندي گندم از اين فاكتور هم استفاده مي گردد .
2-1-5-1 . وزن دانه :وزن دانه برحسب وزن هزار دانه بيان مي شود و تابعي است از اندازه و دانسيته دانه ، هر قدر دانه ها بزرگتر و داراي دانسيته بيشتري باشند مقدار آندوسپرم آنها در مقايسه با ساير قسمت ها بيشتر است و برعكس هر قدر دانه ها كوچكتر و داراي دانسيته كمتر باشند آندوسپرم آنها هم كمتر است .
ممكن است اين تصور پيش آيد كه وزن هزار دانه در مقايسه با وزن واحد حجم گندم معيار بهتري از بازدهي محصول است ، ليكن در عمل اين طور نيست ، وزن هزار دانه در گونه هاي مختلف و شرايط كاشت محصول متفاوت است براي نمونه وزن هزار دانه در گندم سخت قرمز زمستانه و بهاره حدود 20-22 گرم و در گندم نرم قرمز زمستانه و گندم سفيد حدود 30-34 گرم است .
3-1-5-1 . اندازه و شكل دانه : بديهي است كه اندازه دانه ارتباط نزديكي با وزن آن دارد و عاملي است كه براي تخمين بازدهي توليد به كار مي رود ، براي تعيين اندازه دانه گندم از مقطع دادن دانه استفاده مي شود ، بعلاوه از الك هاي سيمي مختلفي براي تعيين اندازه ها و به ويژه تعيين درصد اندازه هاي مختلف دانه هاي نمونه بهر استفاده مي شود .
4-1-5-1 . سختي دانه : آرد مناسب براي توليد نان بيشتر از گندم سخت تهيه مي شود زيرا داراي مقدار پروتئين بيشتري است و گلوتن آن مرغوب تر است ، از طرفي سختي دانه خود يكي از عوامل موثر در كيفيت است ، گندم سخت آردي به دست مي دهد كه داراي حالت زبر و دانه اي مي باشد كه براي توليد نان مطلوب است .
در حالتي كه از گندم هاي نرم آرد نرم به دست مي آيد كه براي توليد بيسكويت و كيك مناسب است ، بنابراين سختي دانه گندم معيار خوبي براي تعيين كاربرد آرد حاصل از آن است ، براي اندازه گيري سختي دانه ، دستگاههاي ويژه اي وجود دارد كه از جمله mechanical hardness tester را مي توان نام برد . براي پي بردن به ميزان سختي دانه از فاكتوري به نام انديس انداه ذرات مي توان استفاده كرد كه مقدار آن براي گندم هاي خيلي سخت 13-9 ، براي گندم هاي سخت 15-14 و براي گندم با سختي متوسط 25-20 و براي گندم هاي نرم 30-25 ، براي گندم هاي خيلي نرم 35-31 و براي گندم هاي فوق العاده نرم بيش از 35 است . اين اعداد برحسب عبور از الك ويژه پس از آرد كردن دانه با آسياب فالينگ است .
6-1-5-1 . زجاجيت : زجاجيت دانه گندم با سختي آن ارتباط دارد و مانند سختي مربوط به مقدار پروتئين موجود در دانه است ، زچاجيت يكي از فاكتورهاي Subjective است و بنابراين تعيين آن از راه روش هاي فيزيكي تاكنون عملي نشده است و بدين جهت هميشه به طور تقريبي ارزيابي مي گردد .
7-1-5-1 . رنگ ، در طبق بندي گندم از نظر رنگ پوسته : آنرا به دو دسته سفيد و قرمز تقسيم مي نمايند . كه هر يك از آنها خود داراي رنگ هاي ديگري هم هستند ، به طور كلي رنگ هاي سفيد و قرمز مربوط به عوامل مربوط به گونه و جنس گندم هستند درحالي كه رنگ هاي ديگر مربوط به هر يك از اين دو دسته اصلي ممكن است مربوط به عوامل محيطي باشد .
گندم هاي قرمز بيشتر در آمريكا ، اروپا و قسمتي از آسيا و گندم هاي سفيد بيشتر در استراليا ، هندوستان ، پاكستان و ايران كشت مي شوند .
8-1-5-1 . دانه هاي آسيب ديده : دانه گندم حتي پيش از برداشت در مزرعه در اثر عوامل گوناگون مانند آفات و بيماريهاي مختلف ، سبز شدن و غيره ممكن است آسيب ببيند ، درطي دروكردن و خشك كردن و همچنين در طي جابه جايي و انبار كردن محصول اين آٍسيب ها زيادتر مي شوند ، آسيب هاي دانه در كيفيت محصول نهايي از نظر فرآيندهاي مختلف و قابليت نگهداري تاثير نامطلوب دارند و لازم است از بروز آنها جلوگيري شود .
دانه گندم پيش از برداشت در شرايط آب و هواي مرطوب و يا بارندگي هاي موسمي و غير قابل پيش بيني ، ممكن است روي پايه جوانه زده و بدين جهت بازدهي مقدار آرد حاصل از آه كاهش يافته و برعكس مقدار آنزيم آلفا آميلاز افزايش يافته و موجب چسبندگي خمير شود ، همچنين مقدار جذب آب آرد حاصل كم شده و در نتيجه بازدهي محصول حاصل از آرد هم كاهش مي يابد ، در
مواردي كه گندم از مناطقي كه داراي آب و هواي خشك هستند به دست آمده باشد بيشتر مقدار آنزيم آلفا آميلاز آرد كم است و براي جبران آن بايد از موادي نظير عصاره مالت ، آردمالت و يا فرآورده هاي آنزيمي استفاده نمود ، گاهي به جاي استفاده از مواد بالا مقدار كمي دانه جوانه زده همراه با دانه هايي كه داراي فعاليت آنزيمي كمي هستند استفاده مي گردد ، بديهي است آرد به دست آمده از اين راه براي توليد نان مناسب است ، اگر مقدار آلفا آميلاز از حد معيني تجاوز كند در تخمير اختلالاتي حاصل مي گردد كه نامطلوب است .
يخ بندان هاي شديد در زماني كه گندم هنوز نارس است نيز نامطلوب است و موجب مي شود كه دانه ها چروكيده شده و بازدهي آرد آنها كم شود و برعكس مقدار خاكستر افزايش مي يابد ، آسيب هاي ناشي از سرما بعلاوه در خاكستري شدن رنگ محصول هم موثر است .
خشكي هوا و يا كم شدن آبياري پيش از رسيدن محصول نيز موجب لاغر شدن دانه و تضعيف ويژگيهاي صنعتي آرد آن مي شوند، از اينها گذشته افزايش دما و رطوبت محصول در انبار و آفات انباري هم دركيفيت محصول موثرند و بنابراين براي فرآورده هاي مختلف استانداردهايي براي دانه هاي آسيب ديده وجود دارد كه عملا مقدار آنرا محدود مي كند . علاوه بر آسيب هاي بالا عواملي مانند زنگ ، سياهك ، سن زدگي و آلودگي هاي ميكروبي هم به كيفيت آسياب كردن و پخت محصول صدمات زيادي وارد مي آورند و بايستي مورد توجه قرار گيرند .
سن زدگي و آلودگي مغز دانه به آنزيم پروتئاز بزاق اين حشره كه از راه خرطوم خود وارد مغز دانه نموده موجب تجزيه و تضعيف گلوتن مي شود و آرد حاصل از دانه سن زده به ويژه اگر مقدار آن زياد باشد موجب سياليت شبكه گلوتن مي شود .
9-1-5-1 . ناخالصي ها : ناخالص هاي گندم از هر نوع و مقدار كه باشند داراي اهميت مي باشند و بنابراين استانداردهاي مختلفي هم براي آنها وجود دارد ، خوشبختانه بيشتر اين مواد در طي تميز كردن و آماده كردن محصول جهت آسياب كردن حذف مي شوند اما وجود آنها درماده اوليه مبين كيفيت پايين روش برداشت و نگهداري محصول بوده و ميتواند اختلالات احتمالي حاصل شده دردانه را بيان نمايد .
10-1-5-1 . Besatz : ناخالصي ها و مواد خارجي و به طور كلي تمام مواد موجود در محصول غير از دانه هاي سالم يكدست و يكنواخت را Besatz نامند كه شامل دانه هاي آسيب ديده ، دانه هاي چروكيده و لاغر ، دانه هاي شكسته ، دانه ساير غلات ، دانه هاي تغيير رنگ يافته ، بذر علف هاي هرز ، دانه هاي خارج از حد استاندارد نيز مي شود ، مقدار اين مواد در ماده اوليه شايان توجه است و در فصول بعدي با تفصيل بيشتري مورد بحث قرار خواهند گرفت .
11-1-5-1 . Milling quality : اغلب ويژگيهاي فيزيكي گندم كه در بالااشاره شد كم و بيش در ويژگيهاي آسيابي آن تاثير دارند ، مهم ترين خصوصيت آسيابي گندم بازدهي توليد آرد يا سموليناي حاصل از آن است ، به طور متوسط بازدهي توليد آرد بايد در حدود 72% و بازدهي توليد سمولينا بايد درحدود 58% باشد ، دانستن اين مطالب پيش از انتخاب ماده اوليه از عوامل مهم در تصميم
گيري است و از آنجا كه بازدهي توليد آرد و سموليناي حاصل از گندم توسط هيچ آزمون فيزيكي و يا شيميايي ديگري قابل اندازه گيري نيست در بيشتر كارخانه هاي آرد سازي براي اين منظور از آسياب هاي كوچك آزمايشگاهي استفاده مي گردد ، كه در آن مقداري درحدود يك كيلوگرم گندم براي اين ارزيابي به كار مي رود و ميزان بازدهي آن تعيين مي گردد .
2-5-1 . عوامل شيميايي موثر در كيفيت گندم
1-2-5-1 . رطوبت : مقدار رطوبت موجود در گندم يكي از مهم ترين عوامل موثر در كيفيت آن است ، زيرا مقدار مواد خشك دانه بستگي به مقدار رطوبت دارد در نقاط مرطوب بيشتر رطوبت گندم حدود 14% و در نقاط خشك حدود 8% است . بديهي است در حالتي كه رطوبت گندم 14% باشد مقدار بيشتري آب مورد معامله قرار ميگيرد و اگر مقدار رطوبت كمتر باشد زمان قابليت نگهداري محصول افزايش مي يابد و گندم خشك براي سالها قابل نگهداري است
، درحالي كه گندم مرطوب ممكن است ظرف مدت چند روز فاسد شود ، از طرفي اگر گندم خيلي خشك باشد ، برخي از ويژگيهاي كيفي آن تحت تاثير قرار مي گيرد و بويژه حالت شكننده داشته و در طي جا به جايي دانه ها شكسته مي شوند اين كيفيت بويژه در مورد گندم هايي كه از پيش مرطوب بوده و به طور مصنوعي خشك شده اند شديدتر است گرچه در موقع خشك كردن گندم بيشتر آنرا تا كمتر از 13% رطوبت خشك نمي كنند ، دانه هاي خرد شده بويژه از نظر اينكه در طي عمليات آماده كردن نمونه براي آسياب كردن حذف مي شوند از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست .
عيب ديگر گندم خشك اين است كه مشروط كردن آن پيش از آسياب كردن بنحو شايسته اي صورت نمي گيرد و در طي آسياب كردن مشكلاتي را بوجود آورده و بعلاوه آردحاصل از كيفيت پايين تري برخوردار است .
2-2-5-1 . مقدار پروتئين : مقدار پروتئين گندم بين 20-6 % متفاوت است كه مربوط به عوامل نژادي و محيطي است ، آبياري يا بارندگي زياد در طي زمان رسيدن دانه موجب كاهش مقدار پروتئين مي شود و برعكس ، از طرفي مقدار پروتئين بستگي به مقدارازت خاك دارد ، كودهاي ازته نظير اوره در مواقع مناسب بويژه درموقع رسيدن دانه موجب افزايش پروتئين مي شوند
براي توليد نان هاي تخميري مقدار پروتئين 12% لازم است كه توليد آن در برخي از كشورها عملي نيست . در اين نقاط لازم است مقداري گندم با پروتئين بالا و گلوتن مرغوب با نمونه ها مخلوط شوند .
مقدار پروتئين لازم براي ساير فرآورده هاي غلات بدين ترتيب است :
ماكاروني حدود 13 % يا بيشتر نان هاي قالبي 13-12%
كراكر11-10 % كيك 5/9 - 9%
بيسكوئيت 5/10 – 5/8 % شيريني 9-8 %
بيشتر پروتئين آندوسپرم از نوع گلوتن است ، پروتئين هاي ديگري از نوعLeucosine هم به مقدار كم در آندوسپرم وجود دارد .
پروتئين پوسته از گلوبولين ، آلبومين و پرولامين است . طي عمل آسياب كردن بخشي از اين پروتئين ها حذف مي شوند . مقدار آلبومين و گلوبولين دانه به ترتيب 3/0 و 6/0 درصد است .
اندازه گيري پروتئين براي مقصود بالا از روش كلدال عملي است اما روش هاي سريعتر مثل روش فتومتري Zeleny ، بيوره ، Dye – Binding Dumas ، Cloman Nitrogen Analyzer ، روش اسيد سولفوساليسيليك و غيره هم معمول و متداول هستند .
در مورد روش كلدال چون مقدار ازت دانه اندازه گيري مي شود و مواد ازته غير پروتئيني غلات در گونه هاي مختلف متفاوت است بنابراين دقت آن خيلي زياد نيست و در برنامه هاي تحقيقاتي لازم است از ساير روش ها استفاده گردد .
3-2-5-1 . كيفيت پروتئين : پروتئين گندم بويژه پروتئين آندوسپرم از نظر تغذيه اي داراي ارزش بالايي است از نظر تكنولوژي پخت ويژگيها فيزيكي پروتئين ها داراي اهميت است كه مربوط به گلوتن آن مي باشد . كيفيت گلوتن گندم تابع عوامل مربوط به گونه آن است .
براي تعيين كيفيت گلوتن ، روش هاي مختلفي وجود دارد كه از جمله مي توان تعيين مقدار گلوتن خشك و مرطوب ، كشش و مقاومت گلوتن را نام برد .
آزمون ديگري كه براي گلوتن انجام مي شود آزمون سديمانتاسيون يا Zelney است ، چنانچه عدد سديمانتاسيون به مقدار درصد پروتئين تقسيم شود رقمي حاصل مي شود كه آنرا Sedimentation Value Specific نامند كه مي توان آنرا به تنهايي به عنوان كيفيت گلوتن به كار برد ، ارقام حاصل از سديمانتاسوين كه برحسب مقدار گلوتن باد كرده و ته نشين شده است از حدود 3% براي آردهاي ضعيف تا 70 درصد براي آردهاي قوي متغير است .
روش ديگر ارزيابي كيفيت گلوتن استفاده از Mac Michael Viscosimeter اس
.
4-2-5-1 . فعاليت آنزيم آلفا آميلاز : به طوريكه كه گفته شده در هواي مرطوب دانه هاي گندم ممكن است جوانه بزنند كه بدين ترتيب مقدار آلفا آميلاز موجود در آنها افزايش مي يابد ، حتي اگر جواتنه ظاهر نشود ممكن است اين وضع به صورت نهاني پيش آيد ، در كشورهاي اروپايي فعاليت بيشتر از حد آلفا آميلاز كه در اثر جوانه زدن مخفي يا آشكار حاصل مي شود مشكلات زيادي بوجود مي آورد براي تعيين مقدار فعاليت آلفا آميلاز از دستگاه Falling number استفاده ميشود اين آزمون در مورد آرد صورت مي گيرد اما درمورد گندم هم عملي است و در هر حال مي توان مقداري از گندم مورد نظر را آرد كرده و ميزان فعاليت آنزيمي آن را مورد آزمون قرار داد .
5-2-5-1 . اسيديته چربي : در طي نگهداري غلات در انبارهاي غيرفني و
شرايط نامناسب تغييرات شيميايي زيادي در آنهارخ مي دهد كه از همه مهم تر شكسته شدن چربي به اسيدهاي چرب در اثر آنزيم ليپاز است ، اسيديته چربي عبارت است از مقدار ميليگرم هيدراكسيد پتاسيم براي خنثي كردن اسيدهاي چرب آزاد موجود در 100 گرم نمونه ، بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد كه اسيديته چربي گندم تازه و سالم حدود 20 است درحالي كه گندم فاسد شده يا در حال فساد اسيديته چربي حدود 100 و بيشتر دارد كه در اين صورت قابليت نگهداري آرد حاصل از آن و همچنين كيفيت محصول حاصل ازآن كاهش مي يابد .
6-2-5-1 . فيبر خام و خاكستر : اين عوامل هر دو بيشتر در سبوس هستند و بنابراين معرف مناسبي از بازدهي آرد بشمار مي روند ، در مواردي كه دانه ها لاغر بوده و داراي پوسته چروكيده باشند چون مقدار سبوس بالااست ، مقدار فيبر خام و خاكستر هم افزايش مي يابد ، مقدار فيبر خام گندم 7/2 –2 درصد و مقدار خاكستر آن حدود 2-4/1 % ( براساس مقدار رطوبت 14% ) مي باشد .
6-1 . جنبه هاي صنعتي تركيبات گندم
1-6-1 . كربوهيدرات ها
الف : نشاسته : نشاسته نوعي پلي ساكاريد است كه در شرايط عادي در آب نامحلول است اما در آب داغ ، آب جذب كرده و متورم شده و مي تركد اين پديده را ژلاتينه شدن نشاسته Gelatinization نامند . نشاسته از تركيب گلوكز با خارج شدن مولكول آب حاصل مي گردد و در واقع نوعي ماكرومولكول است كه طي مراحل رشد گياه گندم به صورت ذرات ريز يا گرانول در دانه ذخيره مي شود و ممكن است تا حدود65% وزن آنرا تشكيل دهد . گرانول هاي نشاسته از دو قسمت
گلوكز است و آميلوپكتين كه به صورت زنجير انشعابي به ميزان حدود 73 تا 77 درصد وزن نشاسته را تشكيل مي دهد و مركب از حدود يك ميليون واحد گلوكز است تركيب شده ،آميلوز به صورت خالص به مقدار كم در آب داغ حل مي شود و اگر محلول را در جاي آرام قرار دهيم دوباره رسوب مي كند . رنگ آبي كه در اثر اضافه كردن يد به نشاسته حاصل مي شود مربوط به آميلوز است كه حدود 30 % وزنش يد جذب مي كند ، آميلوپكتين به تنهايي بايد رنگ قرمز مي دهد و مقدار جذب يد آن خيلي كم و حدود 5/0 تا 8/0 % است .
نسبت آميلوز و آميلوپكتين در انواع نشاسته يكسان نيست و براي تعيين مقادير هر يك مي توان نشاسته را با روش پتانسيومتريك بايد تيتر كرد ، اساس اين روش اين است كه هر گرم آميلوز حدود 200 ميلي گرم يد جذب مي كند در حالي كه مقدار جذب يد آميلوپكتين ناچيز است . براي اين منظور روشهاي ديگري مانند اسپكتروفتومتري رسوب دادن آميلوز با موادي مانند ستن ها ، برخي از مشتقات بنزين ، الكل هاي آليفاتيك ، اسيد هاي چرب ، نيتروپارافين ها ، استرها ، مركاپتانها ، پيريدين و اسيد كربوكسيليك هم وجود دارد ، آميلوز و آميلوپكتين در اثر هيدروليز بواسطه اسيدها و آنزيم ها به گلوكز تبديل مي شوند .
عكس العمل آميلوز و آميلوپكتين در برابر آنزيم هاي آلفا و بتاآميلاز متفاوت است . بتا آميلاز بر روي آميلوز اثر كرده و آنرا تبديل به مالتوز مي كند و برروي آميلوپكتين اثري ندارد مگر اثر مختصري بر روي زنجيرهاي انشعابي آن ، در تحالي كه آلفا آميلاز بر روي پيوندهاي آلفا 1-4 انشعابي آميلوپكتين اثر كرده و آنرا به صورت خطي در آورده و تبديل به دكسترين ها مي كند و مقدار كمي هم مالتوز حاصل مي شود و اگر عمل هيدروليز ادامه يابد ، دكسترين ها هم تبديل به مالتوز مي شوند . در اين حالت آنزيم بتا آميلاز هم وارد عمل مي شود و واكنش هاي مربوط به خود را انجام مي دهد .
اگر تنها آنزيم بتا آميلاز در محيط موجود باشد آميلوز و زنجيره هاي انشعابي آميلوپكتين شكسته مي شوند و بنابراين مالتوز و آميلوپكتين ناقص به دست مي آيد كه نوعي كمپلكس دكسترين با وزن ملكولي بالا است و بوسيله يد رنگ ارغواني مي دهد .
اگر آلفا آميلاز در محيط موجود باشد دكسترين با وزن ملكولي پايين از تجزيه آميلوپكتين به دست مي آيد ، وجود اين تركيبات در نان مطلوب نيست زيرا پوسته آنرا به حالتي در مي آورند كه اصطلاحا Clammy ، Sticky ناميده مي شود ، ضمنا اين تركيبات با يد رنگ نمي شوند و بدين ترتيب قابل تشخيص هستند .
نشاسته در انواع مختلف غلات داراي شكل ميكروسكوپي متفاوتي است ، همگي داراي گرانول هاي ريزي هستند كه اندازه و شكل آنها متفاوت است ، قطر گرانول هاي نشاسته از 002/0 ميليمتر تا 05/0 ميليمتر متغير است . گرانول هاي نشاسته در اثر عوامل فيزيكي دچار شكستگي مي شوند .
با استفاده از اين ويژگيهاي نشاسته مي توان به منبع اوليه آنهاپي برد و چنانچه براي نمونه آرد غلات با همديگر مخلوط شده باشند ، آنرا تشخيص داد ، ميزان نشاسته در دانه غلات بستگي به عواملي مانند شرايط جوي ،درصد استخراج و عوامل نژادي دارد .
نشاسته گندم حدود يك سوم وزن خود آب جذب مي كند ، و در اثر جذب آب متورم مي شود و بعلاوه مقداري دما از آن حاصل مي شود كه حدود 78/28 كالري به ازاي هر گرم است و به همين جهت هنگام مخلوط كردن آرد و آب دماي خمير بالا مي رود .
تورم نشاسته در اثر اضافه كردن آب و بالار فتن دما موجب تغيير شكل و چسبندگي آن مي شود اين عمل در مورد نشاسته گندم از دماي حدود 55 درجه سانتي گراد شروع مي شود ، و ژلاتينه شدن نام دارد در ضمن بايد توجه داشت كه نشاسته آردهاي كهنه و نشاسته اي كه داراي ذرات درشت باشد دردماي بالاتري شروع به تغيير شكل و چسبندگي مي نمايند ، ژلاتينه شدن نشاسته علاوه بر دما و رطوبت محيط تحت تاثير عوامل ديگري مانند زمان و آسيب ديدگي گرانول ها قرار دارد ، در بيشتر موارد ژلاتينه شدن نشاسته در صورت تأمين زمان لازم در دماي حدود 99 درجه سانتي گراد تكميل مي شود و اگر دما از حد 100 درجه سانتي گراد بالاتر رود بويژه اگر مقدار آب موجود در محيط كم باشد نشاسته تبديل به انواع دكسترين مي شود كه عبارتنداز آميلودكسترين ، اريترودكسترين ، اين مواد خود تبديل به مالتوز و گلوكز مي گردند ، دكسترين در كيفيت نانوايي آرد تاثير زيادي دارداز جمله اينكه در تردي و بهبود رنگ پوسته مؤثر است و به همين دليل است كه در پاره اي از كارخانه ها لايه نازكي از محلول دكسترين را روي سطح نان مي مالند تا رنگ قهوه اي شفاف وخوبي به دست آيد . نظر به اهميت مقدار دكسترين در آرد آنرا در آرد اندازه گيري مي كنند كه به نام عدد دكسترين خوانده مي شود . اگر عدد دكسترين كمتر از 10 باشد پايين ، بين 13-10 متوسط و از 16-14 خوب و بالاتر از 20 نامطلوب است زيرا مبين اين است كه نشاسته آسيب ديده است . در اثر محلول رقيق اسيد و سود قدرت ژلاتينه شدن نشاسته از دست مي رود و فرآورده اي به نام نشاسته محلول به دست مي آيد كه از آن براي تعيين فعاليت آنزيمي طي مرحله پخت استفاده مي شود . آغاز ژلاتينه شدن ملايم و خفيف در دماي 0C 55 است و در دماي بالاتر ميزان ژلاتينه شدن افزايش مي يابد و دردماي فر كه در بيشتر موارد حدود 0C 250 است دماي مغزتان حدود 0C 90 است و در اين دما و كمي بالاتر از آن و حدود 0C 99 ژلاتينه شدن تكميل مي شود .
2-6-1 . گلوتن
گلوتن از دو قسمت ، يكي غير محلول در الكل يا گلوتنين و ديگري قابل هضم يا محلول در الكل اتيليك 70% يا گليادين تشكيل شده است ، كه هر يك داراي ويژگي هاي متفاوت با ديگري هستند ، در گندم گلوتنين را گلوتلين و گليادين را پرولامين نيز مي گويند . گلوتنين و گليادين حدود 80 % پروتئين گندم را تشكيل مي دهند و مقدار ساير پروتئين ها مانند آلبومين و گلوبولين كم و حدود
20% است مقدار گلوتنين و گليادين كم و بيش برابر است ، اما هر چه مقدار گلوتنين بيشتر باشد كيفيت گلوتن بالاتر است ، و براي توليد نان هاي حجيم و ماكاروني نسبت بيش از يك گلوتنين به گليادين مطلوب است .
گلوتن مهم ترين عامل در يكنواختي حجم و بافت ،بازدهي و جذب آب و قابليت نگهداري گاز ، زمان قابليت نگهداري ، طعم و مزه ، بالا بردن ميزان مواد افزودني براي بهبود كيفيت در فرآورده هاي آرد گندم است .
گلوتين بخش الاستيك و چسبنده شبكه گلوتن در خمير است و قوي بوده و داراي وزن مولكولي بالايي است به همين جهت به خمير حالت سفتي و قوام مي بخشد . در حالي كه گليادين در مقايسه با گلوتنين داراي وزن مولكولي كمتري بوده و نرم است و الاستي سيته كمي دارد .
با اضافه كردن مقداري حدود 60 تا 65 درصد آب به آرد و مخلوط كردن آن ، گلوتنين و گليادين بهم پيوسته و نوعي كمپلكس ضمغ مانند و الاستيك با حدود دو سوم آب و يك سوم پروتئين تشكيل مي دهند .
اين كمپلكس داراي مقدار كمي چربي ، نشاسته و مواد معدني است . براي نمونه از تجزيه نوعي گلوتن نتيجه زير به دست آمده است . گليادين 40% ، گلوتنين 38% ، ساير پروتئين ها 42/4 % ، چربي 2/4% ، نشاسته 4% ، خاكستر 5/6 % ، قند 1 / 2% چربي موجود در گلوتن با پيوندهاي محكمي به كمپلكس پيوسته است و در استحكام شبكه گلوتن موثر است .
گلوتنين داراي بارهاي الكتريكي داخلي وخارجي است و قدرت تشكيل پيوند بيشتري دارد .
به طوركلي از گندم هاي سخت گلوتن با كشش و مقاومت خوب و از گندم هاي نرم گلوتن ضعيف حاصل مي شود ، در گذشته فكر مي كردند كه مقدار درصد پروتئين در مقاومت گلوتن موثر است در حالي كه اين نظر صحت ندارد و به تجربه ثابت شده كه دو نوع آرد كه داراي مقدار مساوي پروتئين هستند ، ممكن است داراي گلوتن با مقاومت متفاوت باشند . مقدار گلوتن آرد با مقدار پروتئين و مقدار جذب آب رابطه مستقيم دارد ، بدين معني كه مقدار گلوتن آردهايي كه داراي مقدار بيشتري پروتئين هستند بيشتر است و هر قدر مقدار گلوتن بيشترباشد مقدار جذب آب آرد و در نتيجه بازدهي محصول آن زيادتر است . دانسيته گلوتن حدود 650 گرم به ازاي هر ليتر است .
3-6-1 . چربي ها
مقدار چربي موجود در دانه گندم 11-6 % است كه 84% آن غير اشباع است ، مقدار چربي پوسته و آندوسپرم به ترتيب 6-3 % و 8/0 تا 5/1 % و در مجموع دانه حدود 2% است ، چربي گندم بيشتر از چربي هاي ساده يا تري گليسريدها واسيدهاي چرب است كه وقتي بوسيله اتر استخراج شود دردماي اتاق به صورت مايع است ، چون اشباع نشده است ، گندم همچنين حاوي مقداري فسفوليپيدها ، فسفاتيدها و لسيتين هم مي باشد .
هنگام آرد كردن گندم چربيهاي موجود در آن به دليل غير اشباع بودن در برابر فساد بوسيله دو عامل مختلف قرار مي گيرند ،يكي هيدروليز و ديگري اكسيداسيون كه ممكن است به كمك آنزيم ليپاز در مجاورت اكسيژن هوا صورت گيرد در دانه خرد نشده آنزيم ها با چربي تماسي ندارند و چربي سالم مي ماند . چنانچه چربي هيدروليز شود ، گليسرول و اسيدهاي چرب آزاد حاصل مي شود ، در گندم سالم مقدار اسيدهاي چرب آزاد حدود 10-4 % مقدار چربي است اما در اثر آسيب هاي دانه و فساد مقدار اسيدهاي چرب آزاد افزايش مي يابد و منجر به ايجاد بوي نامطبوع مي گردد . به همين جهت بهتر است حين آسياب كردن چربي از آرد جدا شود .
4-6-1 . پنتوزان ها
حدود 75% ديواره سلول هاي آندوسپرم در گندم را پنتوزان ها تشكيل مي دهد كه بيشتر به صورت arabinoxylan است ، مقدار پنتوزان در ظرفيت جذب و نگهداري آب Water –Binding Capacity موثر است و شايد به همين علت است كه آردهايي كه درصد استخراج بالايي دارند مقدار بيشتري آب جذب مي كنند ، گو اينكه قسمتي از اين خاصيت به علت بالا بودن مقدار گلوتن و پروتئين اين نوع آرد هم هست . وجود پنتوزانهاي طبيعي يا افزوده شده به آرد موجب تاخير در بيات شدن نان مي شوند و از اين نظر هم مهم مي باشند .
5-6-1 . ساير قندها
مقدار قند آزاد در گندم حدود 5/2 % است كه عبارتند از اليگوساكاريد ها مثل سلولز، Tetraose ,Maltotriose , Pentose . در اثر هيدروليز قندهاي آزاد آرد مقداري حدود 07/0 % رافينوز ، 2/0 % مليبيوز و 02/0 % گالاكتوز به دست مي آيد .
دكسترين كه در واقع واسطه بين نشاسته و قند ساده مي باشد نيز در آرد وجود دارد وجود اين قندها در آرد براي تخمير نقش مهمي به عهده دارد كه بعدا مورد بحث قرار خواهد گرفت . مقدار قند جوانه بيشتر است زيرا در جوانه به علت فعاليت هاي آنزيماتيك مقداري از نشاسته تجزيه شده و به قندهاي مختلف تبديل مي شود .
هنگام آسياب كردن دانه تمام سلولز كه در پوسته گندم قرار دارد حذب مي شود اما بخشي از قندهاي آزاد در آرد باقي مي مانند .
6-6-1 . آنزيم هاي گندم
مهم ترين آنزيمهاي گندم و آرد آنزيمهاي آميلوليتيك آلفا و بتا آميلاز هستند كه مجموعه آنها را دياستاز نامند و بيشتر در جوانه وجود دارند ، براي به دست آوردن آنها مي توان مالت را با الكل 20% استخراج نمود . اگر عمل استخراج براي مدت 24 ساعت ادامه يابد و پس از آن مقداري الكل مطلق اضافه شود مواد استخراج شده همراه با آنزيم ته نشين مي شوند و مي توان آنها را جدا نمود .
بتا آميلاز روي نشاسته آسيب ديده اثر كرده آن را تبديل به مالتوز مي كند و آلفا آميلاز روي نشاسته سالم و آسيب ديده اثر كرده و آنرا تبديل به دكسترين مي كند ، فعاليت دياستازها براي توليد نان داراي اهميت خاصي است زيرا در اثر فعاليت هاي آنزيمي مقداري قند قابل تخمير به دست مي آيد كه به مصرف مخمرها رسيده و موجب تشديد فعاليت آنها مي گردد و در نتيجه مقداري 2 Co ايجاد شده و حجم نان افزايش مي يابد. بعلاوه قندهاي ساده حاصل از راه شركت در واكنش هاي قهوه اي شدن ، رنگ پوسته نان را بهبود مي بخشند و در نتيجه نان با رنگ مطلوب به دست مي آيد .
اما چنانچه آلفا آميلاز بيشتر از حد لازم باشد مطلوب نيست و موجب چسبندگي خمير مي شود . گاهي مقدار آنزيم هاي طبيعي موجود در آرد كافي نيست و بنابراين لازم است از فراورده هاي آنزيمي براي اصلاح كمبود استفاده شود. براي اين منظور از مالت ، عصاره مالت ، آنزيم هاي سنتز شده توسط كپكها و باكتريها استفاده مي شود.
علاوه بر آنزيمهاي آميلوليتيك ، گندم و آرد حاصل از آن داراي مقداري آنزيم هاي پروتئوليتيك نيز مي باشند كه نقش آنها تجزيه ملكولهاي بزرگ پروتئين و تبديل آنها به پپتون ، پلي پپتيد و غيره است ، اگر مقدار آنزيم هاي پروتئوليتيك بيش از حد معين باشد منجر به تضعيف شبكه گلوتن در خمير مي شود و به اين ترتيب از خاصيت شبكه گلوتن و قدرت نگهداري گاز آن كاسته مي شود ، مقدار آنزيم هاي پروتئوليتيك آرد بستگي زيادي به درصد استخراج آن دارد و آرد با درصد استخراج بالا داراي مقدار بيشتري از اين آنزيم ها است .
7-6-1 . مواد معدني گندم
مواد معدني موجود در آرد گندم از عناصر ، كلسيم ، پتاسيم ، فسفر، گوگرد ، منيزيوم ، سلنيوم ،آهن ، منگنز ، روي ، مس ، نيكل ، كبالت ، سيليسيوم ، يد ، فلوئور ، واناديوم و حتي مقدار ناچيزي ارسنيك تشكيل شده است .
مقدار زيادي از فسفر به شكل اسيد فيتيك يا اينوزيتول هگزافسفات و در پوسته و جوانه است كه مقدار آن بسته به گونه گندم متفاوت و حدود 320 –170 ميليگرم درصد است . بخشي از اين مقدار طي فرآيند توليد آرد و بخشي طي فرآيند تخمير از بين مي رود ، در آرد سفيد مقدار آن حدد 28 ميليگرم و در آرد كامل مقدار آن حدود 250 ميلي گرم يا بيشتر است . در مورد نان سنگك طي
عمل تخمير موثر در زمان حدود 2 ساعت حدود 40% آن تجزيه مي شود و اين مقدار درمورد نان تافتون كه تخمير كوتاه تري داردحدود 29 % است . در هر حال اگر اسيد فيتيك در نان باقي نماند ، در دستگاه گوارش كلسيم و اهن و روي را بلوكه كرده از جذب آنها جلوگيري مي نمايد و در نتيجه كمپلكس اسيد فيتيك و املاح مذكور از بدن خارج مي شود . براي جلوگيري از اين نقيصه يا بايد
اضافه شود تا پيش از ورود اسيد فيتيك ، به دستگاه گوارش با اين املاح تشكيل كمپلكس داده و در نتيجه قدرت جذب املاح موجود در مواد غذايي را از دست بدهد .
7-1 . نگهداري گندم
نگهداري گندم از فصل برداشت براي فصلهاي ديگر سال از دوره نئوليتيك با گندمهاي اهدايي مردم به معابد آغاز گشت و اين كار اولين بار در بين النهرين با روشهاي ساده و ابتدايي متداول شد و به تدريج با روشهاي مدرن امروزي تكامل يافت . نگهداري گندم بايد به نحوي انجام گيرد كه ويژگيهاي مطلوب دانه حفظ شود ، زيرا در فاصله برداشت گندم تا مصرف آن براي توليد آرد ، ممكن است توسط عوامل مختلف آسيب ببيند و يا بكلي فاسد شود .
