مقاله تأثیر افزودن پکتین ، گوار و کاراگینان بر روی ویژگی های کیفی نان حجیم بدون گلوتن

بخشی از مقاله

تأثير افزودن پکتين ، گوار و کاراگينان بر روي ويژگي هاي کيفي نان حجيم بدون گلوتن
چکيده
بيماري سلياک عدم تحمل دائمي به بعضي پرولامين هاي غلات مي باشد. گليادين گندم ، سکالين چاودار، هوردنين جو و آونين يولاف در مکانيزم بيماري سلياک درگير مي باشند. يکي از روشهاي مهار اثرات بيماري رژيم غذايي بدون گلوتن در تمام عمر بيمار مي باشد. نان هاي بدون گلوتن به ترکيبات پليمري و هيدروکلوئيدي نياز دارند تا ويژگي هاي ويسکوالاستيک گلوتن را به منظور ايجاد ساختار و نگهداري گاز، تأمين نمايند. با توجه به عدم توليد محصولات بدون گلوتن در ايران ، هدف از اين پژوهش ارائه فرمولاسيون مناسب براي توليد نان حجيم بدون گلوتن با افزودن هيدروکلوئيدهاي مختلف مي باشد. در اين پژوهش سه نوع هيدروکلوئيدپکتين ، گوار و کاراگينان در سه غلظت ١، ٢ و ٣% و ترکيبي از آنها در دو غلظت ٢ و ٣% انتخاب و تأثير آنها در ويژگي هاي کيفي نان (حجم ، حجم ويژه و ارتفاع ) مورد ارزيابي قرار گرفت . با استفاده از هيدروکلوئيدهاي مذکور نان حجيم بدون گلوتن توليد گرديد. در ميان تيمارهاي مورد بررسي ، نان کنترل نشاسته که فاقد هيدروکلوئيد مي باشد کمترين حجم را نشان داد. با افزودن هيدروکلوئيد به استثناء کاراگينان ، افزايش قابل توجهي در حجم نان مشاهده شد. کاراگينان در هر سه غلظت مورد استفاده تأثيري در بهبود ويژگي هاي نان بدون گلوتن نشان نداد. در اين پژوهش پکتين در غلظت ٣ % و ترکيب گوار – پکتين در غلظت هاي ٢ و ٣% نان بدون گلوتن با حجم و ارتفاع بالاتري در مقايسه با ساير تيمارها ارائه دادند. هيدروکلوئيدها در فرمولاسيون نان هاي بدون گلوتن به عنوان اجزاء پليمري عمل کرده و در آب متورم شده و ساختاري معادل شبکه گلوتن در خمير گندم ، ايجاد مي کنند و در نتيجه ويژگي هاي ويسکوالاستيک گلوتن در خمير نان گندم را تأمين مي کنند.
واژه هاي کليدي : پکتين ، گوار، کاراگينان ، کيفيت نان ، نان بدون گلوتن ، هيدروکلوئيد

مقدمه
بيماري سلياک عدم تحمل دائمي به بعضي پرولامين هاي غلات با توالي هاي اليگوپپتيدي ويژه مي باشد. گليادين گندم ، سکالين چاودار، هوردنين جو و آونين يولاف پروتئين هايي هستند که در مکانيزم بيماري سلياک درگير مي باشند (گالاگر و همکاران ٢٠٠٤). طبق داده هاي سازمان بهداشت جهاني (WHO)اين سندرم تقريبا در ٥% افراد جامعه وجود دارد (بالستروس لوپز و همکاران ٢٠٠٤). در ايران تنها يک مطالعه به بررسي شيوع بيماري سلياک دراهداءکنندگان خون شهر تهران پرداخته است . نتايج نشان دادکه شيوع اين بيماري ، در اهداءکنندگان خون در تهران ١در١٦٦نفربوده است که بسيار بالاترازآنچه که قبلاجامعه پزشکي کشور فکر مي کرده است ،مي باشد (تيرگر فاخري و همکاران ١٣٨٣).
تنها معالجه مؤثر اين بيماران ، رژيم بدون گلوتن در تمام عمر مي باشد که موجب بهبود باليني مي گردد (گالاگر و همکاران ٢٠٠٤). جدا کردن گندم از رژيم غذايي علائم بيماري را کاهش مي دهد (گوبتي و همکاران ٢٠٠٧). رژيم فاقد گلوتن ، مصرف نان ، غلات يا ديگر غذاهاي ساخته تأثير افزودن پکتين ، گوار و کاراگينان بر روي ويژگي هاي کيفي نان حجيم بدون گلوتن ٨٧ شده از آرد گندم ، چاودار، جو، تريتيکاله و يولاف ، بعلاوه زيرفرآورده هاي ساخته شده از اين دانه ها را منع مي کند (گالاگر و همکاران ٢٠٠٤).
تشخيص نقش گلوتن در توسعه بيماري سلياک به ٥٠ سال پيش برمي گردد. گلوتن ماده نامحلول در آب آرد گندم است که بعد از شستشوي خمير يک جرم الاستيک را تشکيل مي دهد (کونينگ ٢٠٠٥). هنگاميکه آرد گندم بطور مکانيکي با آب مخلوط مي شود، پروتئين هاي گندم ويژگي هاي بي نظيري براي توسعه ماتريکس ويسکوالاستيک نشان مي دهند. اين شبکه ويسکوالاستيک قادر است گازهاي توليد شده در طي فرآيند تخمير را در خمير نگه دارد که منجر به ايجاد ساختار مغز نان گازدار شده اي مي گردد (گالاگر و همکاران ٢٠٠٤ و کونينگ و همکاران ٢٠٠٥). ماتريکس گلوتن تعيين کننده اصلي ويژگي هاي خمير(کشش ، مقاومت به کشش ، مخلوط کردن و قابليت نگهداري گاز) مي باشد (گالاگر و همکاران .(2004
جايگزين کردن ترکيبات ديگر به جاي گلوتن عمده - ترين مشکل تکنولوژيکي مي باشد. به منظور جبران حذف گلوتن در کيفيت نان ، بايد از ترکيبات هيدروکلوئيدي و پليمري استفاده نمود تا ويژگي هاي ويسکوالاستيک مورد نياز گلوتن را تأمين نمايند (گالاگر و همکاران ٢٠٠٤).
هيدروکلوئيدها يک طبقه از افزودني ها مي باشند که به طور گسترده در صنعت غذا مورد استفاده قرار مي - گيرند. اين ترکيبات عموما صمغ ناميده مي شوند.
هيدروکلوئيدهاي غذايي يا صمغ ها، بيوپليمرهاي هيدروفيليک با وزن مولکولي بالا مي باشند که به عنوان ترکيبات عملکردي در صنعت غذا مورد استفاده قرار مي - گيرند. مطالعات متعددي انجام يافته است که نشان دهنده استفاده از هيدروکلوئيدها در صنعت پخت مي باشد (کوهاجدوا و کاروويکوا ٢٠٠٩). نشاسته و هيدروکلوئيدها در ويژگي هاي بافتي و ظاهر محصول تأثيرگذار مي باشند. استفاده از اين ترکيبات به علت ويژگي هاي ساختاري و اتصال با آب ، در توليد محصولات پخت بدون گلوتن ، جايگزين خوبي براي گلوتن مي باشند (گالاگر و همکاران ٢٠٠٤).
از آنجا که در غياب گلوتن پخت نان مشکل است ، به منظور غلبه بر مشکل فقدان ويسکوالاستيسيته لازم ، صمغ هاي گوناگوني نظير هيدروکسي پروپيل متيل سلولز (HPMC)، صمغ دانه اقاقيا، گوار، کاراگينان ، زانتان ، پکتين ، آگار و نشاسته (ذرت ، کاساوا و سيب زميني ) اغلب در فرمولاسيون محصولات تخميري فاقد گلوتن مورد استفاده قرار مي گيرند (مارکو و روسل ٢٠٠٨). هيدروکلوئيدها در فرمولاسيون نان هاي بدون گلوتن به عنوان اجزاء پليمري عمل کرده و در آب متورم شده و ساختاري معادل شبکه گلوتن در خمير گندم ، ايجاد مي کنند و در نتيجه ويژگي هاي ويسکوالاستيک گلوتن در خمير نان گندم را تأمين مي کنند (گامبوس و همکاران ٢٠٠٧). فرمولاسيون محصولات بدون گلوتن از نقطه نظرارزش غذايي کيفيت پاييني دارند. بنابراين ارزن ، سويا و سورگم ، بعلاوه پودرهاي لبني ، تخم مرغ يا سفيده تخم مرغ به عنوان ترکيبات فرمولاسيون بدون گلوتن پيشنهاد مي شوند تا محتوي پروتئيني آنها افزايش يابد (پروسکا-کدذيور و همکاران ٢٠٠٨).
با توجه به آنکه افراد مبتلا به بيماري سلياک قادر به استفاده از بسياري محصولات موجود در فروشگاه ها مانند نان هاي معمولي و ديگر محصولات حاوي آرد گندم نمي باشند، و با توجه به عدم توليد محصولات بدون گلوتن در ايران ، هدف از پژوهش موجود ارائه فرمولاسيون مناسب براي توليد نان حجيم بدون گلوتن با کيفيت مشابه نان هاي تهيه شده با آرد گندم مي باشد.

مواد و روش ها مواد
نشاسته گندم (از شرکت چي چست ، اروميه )، آرد گندم (از شرکت آرد اطهر مراغه )، هيدروکلوئيدها شامل پکتين (PROVIaddPEC١٩٠٣)، گوار (٧٥٥ NAG PROVIgel) و کاراگينان (١٢٦ PROVALA BG) همگي از شرکت پروويسکو سوئد تهيه شدند. کازئينات سديم حاوي ٩٠% پروتئين (از شرکت کازئينات ايران ، تهران )، شير خشک ٢.٥% چربي (از شرکت پاک ، تهران )، مخمر نانوايي فعال (از شرکت فريمان مشهد)، روغن گياهي مايع (از شرکت روغن کشي خرمشهر)، بهبود دهنده نانوائي (از شرکت ايکاپلاس ترکيه ) و نمک طعام تصفيه شده (تهيه شده از بازار محلي ) مورد استفاده قرار گرفت .

فرمولاسيون نان بدون گلوتن
فرمولاسيون نان بدون گلوتن در جدول ١ نشان داده شده است .
پکتين ، گوار و کاراگينان در غلظت هاي ١، ٢ و ٣% و ترکيبي از آنها (گوار - پکتين ، گوار – کاراگينان و پکتين
– کاراگينان ) در غلظت هاي ٢ و ٣%، در فرمولاسيون جدول ١ به عنوان هيدروکلوئيد استفاده گرديد. در کليه تيمارهاي ترکيبي براي محاسبه ميزان افزودن هيدروکلوئيد مورد نظر از مخلوط ٥٠ به ٥٠ درصد آنها استفاده شد. نان کنترل نشاسته ، بدون افزودن هيدروکلوئيد تهيه شد. مقدار آب مورد استفاده در اين فرمولاسيون با توجه به ارزيابي تجربي قوام خمير مناسب جهت پخت در غلظت ١% هيدروکلوئيد، ٨٧% تعيين گرديد. با افزايش غلظت هيدروکلوئيد به ٢ و ٣%، مقدار آب به ترتيب به ٩٠ و ٩٣% افزايش يافت ، زيرا افزايش غلظت هيدروکلوئيد منجر به افزايش ويسکوزيته و سفت شدن خمير حاصله گرديد.

پخت نان حجيم کنترل (آرد گندم )
براي پخت نان حجيم از روش «پخت در مقياس کوچک » استفاده گرديد. خمير مورد نياز در مخلوط کن خانگي اسپيرال ٢ کيلوگرمي Clatronic مدل KM٣٠٦٧ تهيه شد. براي تهيه خمير از ٢% مخمر نانوايي ، ٢% نمک طعام ، ٠.٣% بهبود دهنده نانوايي و ٦٠ % آب بازاء آرد افزورده شده استفاده گرديد. خمير با سرعت شماره ١ دستگاه (٦٠ دور در دقيقه ) به مدت ٧ دقيقه در دماي آزمايشگاه ( حدود ٢٢ تا ٢٦ درجه سانتي گراد) مخلوط گرديد. بعد از سپري شدن دوره هاي تخمير اوليه (٣٠ دقيقه ، دماي ٣٠ درجه سانتيگراد، رطوبت نسبي ٧٥%)، تخمير مياني (١٥ دقيقه ، دماي ٣٠ درجه سانتيگراد، رطوبت نسبي ٨٠%) و تخمير نهايي (٦٠ دقيقه ، دماي ٣٥ درجه سانتيگراد، رطوبت نسبي ٩٠%)، پخت نان از ٦٠ گرم خمير در قالب هاي کوچک به ابعاد ٨٠٤٠٣٥ ميلي - متر که ديواره آنها چرب شده بود، به مدت ٣٠ دقيقه در دماي ١٧٠ درجه سانتي گراد انجام گرفت . براي پخت نان از دستگاه فر پخت نان کارگاهي (ساخت شرکت Voss آلمان ) مجهز به محفظه هاي جداگانه تخمير و پخت با قابليت تزريق بخار فشرده استفاده شد. مراحل فرآيند تأثير افزودن پکتين ، گوار و کاراگينان بر روي ويژگي هاي کيفي نان حجيم بدون گلوتن ٨٩ تخمير و پخت نان حجيم کوچک به طور خلاصه به صورت زير مي باشد: مخلوط کردن مواد اوليه - تخمير اوليه - چانه گيري - رول کردن – تخمير مياني - قرار دادن در قالب - تخمير نهايي - پخت ́o خنک کردن .

پخت نان حجيم بدون گلوتن
براي تهيه نان حجيم بدون گلوتن ، در ابتدا تمامي ترکيبات خشک پس از توزين الک گرديدند تا به خوبي با هم مخلوط گردند. سپس سوسپانسيون مخمر در آب با دماي ٣٥ درجه سانتي گراد حاوي ٠.٥ درصد ساکارز که به مدت ١٥ دقيقه جهت فعال شدن سلول هاي مخمر آماده شده بود، به مواد فوق اضافه شد. در نهايت مابقي آب فرمولاسيون نيز اضافه گرديد. مقدار آب مورد استفاده براي تهيه خمير نان بدون گلوتن با توجه به نوع صمغ مورد استفاده متغير بود که در جدول ١ اشاره شد. مقدار آب مورد نياز با توجه به ارزيابي تجربي قوام مطلوب خمير جهت قالب ريزي معين گرديد. خمير مورد نياز در مخلوط کن خانگي تهيه شد. تمامي ترکيبات با سرعت ١ مخلوط کن (rpm ٦٠) به مدت ٤ دقيقه مخلوط شدند. مدت زمان مخلوط شدن با ارزيابي تجربي قوام خمير حاصله معين گرديد. سپس خمير به مقدار ٦٠ گرم وزن شده و در قالب هاي کوچک از جنس ورق گالوانيزه به ابعاد ٨٠٤٠٣٥ ميلي متر که ديواره آنها چرب شده بود، ريخته شد. قالب ها در محفظه تخمير در دماي C°40 و رطوبت نسبي ٨٥ % به مدت ٤٠ دقيقه قرار داده شدند.
عمل پخت در دماي C°190 به مدت ٢٥ الي ٣٠ دقيقه در دستگاه فر کارگاهي پخت شدند. پس از پخت ، نان ها از قالب خارج شده و در دماي اتاق به مدت نيم ساعت خنک شده و در کيسه هاي پلي پروپيلني بسته بندي شده و تا زمان انجام آزمون هاي مربوطه در دماي اتاق نگهداري گرديدند.

اندازه گيري حجم ، حجم ويژه و ارتفاع نان
جهت اندازه گيري حجم از روش حجم سنجي جابجايي دانه کلزا استفاده گرديد. براي اندازه گيري حجم ويژه داده هاي حجم نان بدست آمده ، به وزن مرطوب نان تقسيم شد و حجم ويژه برحسب gr.cm٣ حاصل گرديد. پس از انجام برش طولي قرص نان ، ارتفاع قسمت تاج نان با خط کش اندازه گيري گرديد. در اين مطالعه ، آزمون مستقيم پخت نان (اندازه گيري حجم و ارتفاع نان ) به عنوان روش متداول ارزيابي کيفيت نان مورد استفاده قرار گرفت .
تجزيه و تحليل آماري
تمامي آزمون ها در ٣ تکرار انجام شد. داده هاي حاصل از آزمايشات با استفاده از طرح کاملا تصادفي تجزيه و تحليل شدند. آناليز واريانس و مقايسه ميانگين تيمارها با استفاده از رويه GLM١ نرم افزار SAS انجام گرفت . مقايسه ميانگين ها با آزمون دانکن در سطح احتمال خطاي ٥% انجام گرفت .
نتايج و بحث
خواص خميرهاي بدون گلوتن در مقايسه با خمير آرد گندم
گلوتن پروتئين ساختاري در محصولات نانوايي مي باشد. هنگامي که آرد هيدراته شده و تحت کارمکانيکي قرار مي گيرد ويژگي هاي گلوتن ظاهر گشته و خمير قابل منبسط شدن با ويژگي نگهداري گاز با ساختار خوب مغز در نان ايجاد مي گردد (گالاگر و همکاران ٢٠٠٤).در شکل ١ ويژگي هاي ظاهري خمير حاصل از آرد گندم (حاوي گلوتن ) و مخلوط نشاسته و صمغ ها (بدون گلوتن ) نشان داده شده است . آرد ساير غلات غير از گندم ، چاودار و تا حدي جو و يولاف فاقد گلوتن بوده و سال ١٣٨٩ در نتيجه هنگامي که با آب مخلوط شده و ورز داده مي شوند، خمير ويسکوالاستيک تشکيل نداده ، بلکه يک خمير آبکي ١ تشکيل مي دهند (شکل ١). غياب گلوتن در اين آردها موجب شده است که براي توليد محصولات بدون گلوتن مناسب باشند، اما نمي توانند خمير٢ مناسب براي پخت نان توليد کنند (آرندت و بللو ٢٠٠٨).

شکل ١- تفاوت ظاهري خمير آرد گندم و خمير آرد بدون گلوتن

خمير نان کنترل (آرد گندم )
در اين مطالعه نيز که ترکيبي از نشاسته گندم ، کازئينات سديم ، شيرخشک و هيدروکلوئيد مورد استفاده قرار گرفت ، خميرهاي حاصله بسيار شل بوده و ويسکوزيته پاييني داشتند و مانند خمير گندم با دست قابليت شکل دادن نداشتند، در نتيجه خمير با قاشق در قالب پخت ريخته شد.خواص ظاهري نان هاي بدون گلوتن در مقايسه با نان کنترل (نان آرد گندم و نشاسته ) حجم نان يک پارامتر کيفي نشان دهنده توانايي نگهداري گاز خمير و متسع شدن آن در طي پخت مي باشد. حجم نان بدون گلوتن با قوت خمير مرتبط است که وابسته به توانايي خمير براي حفظ گاز و همچنين الاستيسيته آن براي انبساط در طي تخمير و پخت مي باشد (نانس و همکاران ٢٠٠٩). مقايسه کلي قرص نان هاي (برش يافته ) بدون گلوتن تهيه شده از هيدروکلوئيدهاي مورد استفاده در اين تحقيق در شکل ٢ نشان داده شده است . در اين شکل نان کنترل گندم به عنوان نمونه شاهد داراي ويژگي - هاي مطلوب بوده و بقيه تيمارهاي آزمايشي با آن مورد مقايسه قرار گرفته اند. تصوير نان کنترل نشاسته که تنها از نشاسته گندم بدون افزودن هيدروکلوئيد بدست آمده است ، نشان دهنده تفاوت فاحش آن با نمونه کنترل آرد گندم مي باشد. اين نان فاقد حجم لازم بوده ، داراي باقتي بدون تخلخل و فشرده مي باشد که خمير آن در طول تخمير و پخت قادر به نگهداري گاز و انبساط نبوده است که علت آن به عدم و جود گلوتن يا عوامل جايگزين ديگري که بتوانند نقش پليمري گلوتن را ايفا نمايند، مربوط مي شود. چنانچه از شکل ٢ به وضوح ديده مي شود همه هيدروکلوئيدهاي مورد استفاده در تمامي غلظت هاي به کار رفته قادر به ايجاد حجم لازم و نسبتا قابل قبول در نان هاي بدون گلوتن شده اند، هرچند که در بين آنها با توجه به نوع صمغ و درصد آن تفاوت هايي ديده مي شود که بعدا شرح داده خواهد شد.

تأثير هيدروکلوئيدها بر پارامترهاي کيفي نان بدون گلوتن
نتايج مقايسه اثر هيدروکلوئيدهاي مورد استفاده بر پارامترهاي کيفي حجم ، حجم ويژه و ارتفاع نان بدون گلوتن در جدول 2 امده است . نتایج این جدول ذیلا در مورد حجم ، حجم ویژه و ارتفاع نان توضیح داده میشود .