بخشی از مقاله
بررسی کاربرد تکنیک های نوین پایدارسازی سبوس برنج
چکیده
سبوس برنج یک محصول فرعی ارزشمند حاصل از صنعت آسیابانی برنج است که منبعی غنی از روغن خوراکی، پروتئین، فیبر رژیمی و ریز مغذی های ضروری بدن می باشد که در ایران عموماً بعنوان غذای دام استفاده می شود. تحقیقات اخیر کاربرد سبوس برنج و روغن حاصل از آن را به منظور افزایش ارزش افزوده تغذیه ای مواد غذایی به خوبی روشن ساخته است. کاربرد موثر سبوس برنج بعنوان یک مکمل غذایی فقط از طریق غیر فعال کردن آنزیم لیپاز آه مسئول تخریب هیدرولتیک اجزای تشکیل دهنده سبوس است و نابود کردن سایر فاکتورهای ضد تغذیه ای مثل ( فیتات، بازدارنده تریپسین و هم آگلوتنین - لکتین) ممکن است. محدودیت بزرگ کاربرد سبوس برنج بعنوان یک جزء غذایی، ناپایداری آن در طول انبارمانی است.از اینرو به دلیل تندشدگی هیدرولیتیک بعدی حاصل از فعالیت لیپاز در سبوس،استفاده از روش های مناسب پایدارسازی برای کنترل واکنشهای نامطلوب ضروری است. تکنیک های متداول مورد استفاده در پایدارسازی به دو صورت حرارتی و شیمیایی است. با توجه به پیشرفت های چند دهه گذشته در زمینه مهندسی و طراحی فرآیند، استفاده از تکنیک های مدرن به منظور جایگزینی و یا تلفیق روشهای موجود کاملا ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش، پتانسیل کاربرد انواع روشهای پایدارسازی درصنعت برنج، مزیت ها و معایب این تکنیک های نوین در مقایسه با روشهای مرسوم، مورد بحث و بررسی کارشناسانه قرار گرفته است.
کلید واژه: سبوس برنج، فرآیندهای پایدارسازی حرارتی و شیمیایی، تند شدگی هیدرولیتیک.
١- مقدمه
فرآورده هاي جانبی و ضایعات حاصل از تبدیل مواد غذایی، منابع با ارزشی هستند آه لازم است به روشهاي مناسب مورد استفاده قرار گیرند . سبوس برنج یکی از محصولات فرعی با ارزش حاصل از عملیات تبدیل شلتوك به برنج سفید است. برنج بعد از گندم یکی از مهمترین غلات مصرفی مردم دنیاست،لیکن در مقایسه با گندم ارزش صنعتی آن بمراتب آمتر است. سبوس برنج شامل ١٧ -١١ درصد پروتئین،١٨- ١٣ درصد چربی،١٠ درصد فیبر و ٦٥-٤٥ درصد آربوهیدارت و منبع سرشاري از ویتامین B و توآوفرول و همچنین مواد معدنی مانند فسفر، پتاسیم، آهن، آبالت و روي می باشد (١). عوامل ضد تغذیه اي موجود در سبوس برنج، ارزش غذائی این ترآیب را آاهش می دهند.عواملی مانند لیپاز، اسید فیتیک، ممانعت آننده تریپسین، هم آگلوتنین- لکتین از جمله عوامل ضد تغذیه اي سبوس برنج محسوب می شوند. براي تبدیل سبوس برنج به یک منبع غذائی مناسب ابتدا ضروري است آه فاکتورهای ضد تغذیه اي موجود در آن حذف یا غیرفعال شود (٢). غنی بودن سبوس برنج از نظر کربوهیدراتها، اسیدهای آمینه آزاد و آنزیم ها باعث بروز مشکلاتی در مدت نگهداری و زمان انبارمانی مفید آن می گردد. در خوراک دام، طیور، خوراک ماهیان و صنایع غذایی مانند بیسکویت سازی، تولید غذای کودک و روغن کشی، از سبوسی باید استفاده نمود که آنزیم و فاکتورهای ضد تغذیه ای آن به طریق مناسبی غیر فعال شده باشند (٣). در همین زمینه، در حال حاضر، بزرگ ترین مشکل صنعت تولید روغن خوراکی از سبوس برنج، توان انبارمانی کم سبوس تا پیش از فرآیند استحصال می باشد. رطوبت بالای سبوس تولیدی در فرآیند آسیابانی، بالا بودن دما و رطوبت نسبی انبار و بسته بندی نامناسب، شرایط لازم برای فعالیت هر چه بیشتر آنزیم های لیپولیتیک را که طی عملیات تبدیل سبوس آزاد شده اند را پدید آورده، این امر موجب فساد و تغییرات نامطلوب در روغن حاصله از آن می شوند.افزون بر آن، تند شدن هیدرولیتیکی،کاهش خاصیت ویتامینی و تولید سموم مختلف بعلت فعالیت شدید آنزیمی لیپاز، رشد میکروبی و قارچی در شرایط انبارمانی با رطوبت زیاد، باعث خطرناک و غیر قابل مصرف شدن سبوس برای مصرف انسان و خوراک دام می گردد (٤و۵ ). پردازش بهینه سبوس برنج می تواند بعنوان عملیاتی در جهت غیرفعال کردن آنزیم لیپاز، هیدرولیز فیتیک اسید به اینوزیتول و فسفات، دناتوره کردن ممانعت کننده تریپسین و هم آگلوتنین- لکتین موجود در سبوس با کمترین اثر منفی بر کیفیت پروتئینی و مواد مغذی سبوس تلقی شود. بعلاوه این پردازش همچنین زمینه های هجوم حشرات، باکتری ها و قارچ ها را نابود کرده که این خود موجب ماندگاری بیشتر سبوس برنج تولیدی می شود (۶و٧). چندین روش و سیستم برای پایدارسازی سبوس برنج، بمنظور کاهش فعالیت فاکتورهای ضد تغذیه ای و غیر فعال کردن آنزیم ها توسعه یافته اند. این سیستم ها ممکن است از نظر تاثیر درجه پایدارسازی سبوس (افزایش زمان انبارمانی) و اثر بر ارزش تغذیه ای مواد موثر تشکیل دهنده آن (پروتئین و ویتامین ها) با یکدیگر متفاوت باشند.
٢- روش های پایدارسازی
بطور کلی پایدارسازی سبوس برنج به سه شکل انجام می گیرد:
١. پایدارسازی شیمیایی ٢. پایدارسازی حرارتی ٣. پایدارسازی ترکیبی
روشهاي پایدار سازي شیمیایی علیرغم تأثیر نسبی خوب چندان متداول نیستندف(٩).
١. پایدارسازی شیمیایی
١.١ استفاده از مواد شیمیایی
مواد شیمیایی متعددي براي پایدارسازي بکار می روند نظیر: اسید استیک ، دي اآسید سولفور ، سولفید هیدروژن. از بین موادي آه استفاده از آنها درصنایع غذایی متداول است، نظیر گاز دي اآسید گوگرد، سولفیتهاي سدیم و پتاسیم، بی سولفیتها و متا بی سولفیتها، ماده اخیر در پایدارسازي سبوس برنج به وفور مورد استفاده و بررسی قرار گرفته است (١٢).
٢. پایدارسازی حرارتی
این روش به دو شکل مختلفی صورت می پذیرد که شامل:
٢.١ پایدارسازی با حرارت غیر مستقیم
٢.١.١ نگهداری در دمای پایین
نگهداري سبوس دردماي ٣/٣ – ٣درجه سانتیگراداز سرعت هیدرولیز روغن سبوس می آاهد، ولی سبوس برنج را به طور دائمی حفظ نمی آند و با بازگشت سبوس به دماي اتاق فعالیت آنزیماتیک مجدداً آغاز می شود. بنابراین با توجه به هدایت گرمایی پایین سبوس، صرف زمان طولانی براي رسیدن به سرماي یکنواخت در مقادیر زیاد سبوس، از نظر اقتصادي در مقیاس صنعتی روش مناسبی به نظر نمی رسد (۶١).
٢.١.٢ نگهداری در جو بی اثر
حذف اآسیژن از محیط، سرعت رشد آپک (میکرو ارگانیسم ها ) را آاهش می دهد و از واآنشهاي اآسیداسیون و تأثیر سموم حاصل از حشرات جلوگیری می آند. اما ظرفیت سبوس برنج جهت جذب دی اکسید کربن محدود بوده، علاوه براین به دلیل جذب دی اکسید کربن توسط ترآیبات نیتروژنی بویژه پروتئین عملاً این روش نگهداري به اندازه آافی مفید و مؤثر نیست .
٢.١.٣ پایدار سازی با مایکروویو
پایدارسازی با مایکروویو بعنوان یک روش موثر در غیر فعال کردن آنزیم لیپاز که منجر به تند شدن سبوس شده، در نظر گرفته می شود. در سبوس برنج، مولکولهای دو قطبی آب بوسیله تابش موج الکترومغناطیس انرژی مایکروو بر انگیخته شده و دارای حرکت چرخشی به دور خود می شوند. این امر موجب افزایش انرژی جنبشی شده که بهمراه سایش، تولید گرما کرده که این امر اثر زیانباری بر فعالیت آنزیم لیپاز دارد. اساسا خشک کردن توسط مایکروویو یک روش ملایم برای خشک کردن ماده غذایی محسوب می شود و از این نظر برای مواد حساس به حرارت مثل سبوس می تواند مطلوب باشد. در خشک کردن سبوس با مایکروویو، خصوصیات حسی و کیفیت تغذیه ای سبوس بهتر حفظ می شود و عمل سخت شدن قشری نیز صورت نمی گیرد. توسط گرمای حاصل از مایکروو کمترین اثر زیانبار را بر روی کیفیت مواد مغذی و ویژگی های عملکردی سبوس دارد (۶١).
٢.١.٤ بهره گیری از تابش رادیو اکتیو و الکتریکی
این روش داراي محدودیت تکنیکی و اقتصادي می باشد و قابلیت استفاده چندانی ندارد (٨).
٢.٢ پایدار سازی با حرارت مستقیم
پایدارسازی حرارتی از لحاظ عملی و اقتصادی به دو صورت روشهای خشک و مرطوب انجام می شود که شامل استفاده از هوای گرم، خشک کن های استوانه ای و بستر سیال، اکستروژن حرارتی و مایکروو می باشد. در روشهای مختلف آنزیم بری سبوس برنج، فرآیند حرارتی بعنوان یکی از روشهای بسیار موثر و مطمئن شناخته شده است. البته شایان ذکر است که اعمال فرآیند حرارتی شدید بدون کنترل دقیق، آثار نامطلوبی بر ترکیبات با ارزش سبوس مانند پروتئین ها، ویتامین ها، آنتی اکسیدان های طبیعی و دیگر مواد مغذی آن خواهد گذاشت . افزون بر این، به کارگیری حرارت های زیاد عامل موثری در بروز اکسیداسیون و تیرگی رنگ روغن استحصالی، افزایش ویسکوزیته و خاصیت کف کنندگی، کاهش اسیدهای چرب غیر اشباع و عدد یدی می باشد.
٢.٢.١ پایدار سازی با حرارت خشک
این روش نه تنها فعالیت آنزیمی را کاهش داده یا بکلی حذف می کند بلکه به جهت کاهش درصد رطوبت سبوس عملاً شرایط را برای فعالیت آنزیمی نامساعد می کند. این روش به صورت صنعتی قابل اجرا بوده و روش نسبتاً مناسبی است .در این فرایند برای پایدار سازی موفقیت آمیز ، لازم است سبوس به مدت مناسب در معرض دمای مناسب (اغلب C ° ١١٠ – ١٠٠ ) قرار گیرد. علیرغم تنوع ساختار دستگاههای پایدارکننده حرارتی آنها را می توان به چهارگروه زیر تقسیم بندی کرد:
¾ استوانه چرخان بسته
¾ دستگاه پخت اکستروژن
¾ دستگاه پخت با بستر سیال
¾ استوانه باز
٢.٢.١.١ پایدار سازی با خشک کن های ثابت و بستر سیال
سبوس برنج در خشک کن با بستر سیال در دمای ١٣٠-٩٠ درجه سانتیگراد پایدار می شود، در اینجا هوای داغ از قسمت پایین به طرف صفحه حاوی سبوس جریان داشته که از منافذ موجود در آن می گذرد و نوعی سیلان در سبوس ایجاد می کند.
در قسمت آخر سیستم در مسیر هوای خروجی یک سیکلون وجود دارد تا ذرات بسیار ریز و گردمانند را که ممکن است در اثر تماس و اصطکاک ذرات سبوس با یکدیگر ایجاد شده باشند از هوا جدا کند. سرعت بالایی از هوا برای این فرآیند مورد نیاز است که این امر را غیر اقتصادی می سازد . سبوس برنج توسط خشک کن های استوانه ای در ١٥٠ درجه سانتیگراد پایدار می شود. اگرچه هوای گرم یک روش موثر در پایدارسازی به شمار می رود ولی یکنواخت نبودن جریان هوای عبوری بر سبوس قرار گرفته در سینی های خشک کن، کاربرد آنرا محدود می کند (٩).
٢.٢.١.٢ پایدارسازی با اکستروژن حرارتی خشک
اعمال روشهای اکستروژنی خشک منجر به رسیدن به حداقل رطوبت در محصول می شوند. سبوس خشک با رطوبت ١٤-١٠ درصد به یک اکسترودر با دمای ١٥٠-١٣٠ درجه سانتیگراد وارد می شود. در نتیجه عمل خشک شدن، دانسیته توده ای افزایش و محتوای رطوبتی به ٨ -٥ درصد کاهش می یابد. عمل پایدارسازی با نگه داشتن سبوس در اکسترودر بمدت ٥ -٣ دقیقه خاتمه می یابد. این روش دارای معایب زیر می باشد: رنگ سبوس پایدارشده به دلیل دمای زیاد پردازش ممکن است تیره شود.فعالسازی کامل آنزیم لیپاز صورت نمی گیرد. تجهیزات نگهداری دارای هزینه بالایی می باشد (١٠و١١). ف
