بخشی از مقاله
چکیده گلوتن گندم عامل اصلی موثر بر خواص عملکردی خمیر از جمله کشش پذیری، مقاومت به کشش و استحکام خمیر است. قدرت گلوتن وابسته به مقدارپروتئین و ترکیب پروتئین است. عوامل مختلفی خصوصیات گلوتن را تحت تاثیرقرار می دهند. از جمله آنها می توان به حشره سن اشاره کرد که به دانه گندم نارس حمله می کند. پروتئاز موجود در بزاق حشره سن در آرد تهیه شده از گندم آسیب دیده توسط سن باقی ماند و به خمیر منتقل شده و گلوتن را هضم کرده و خمیر چسبنده و شل ایجاد کرده و کیفیت نان حاصل را کاهش می دهد. اثرامواج فرا صوت در شدت ها و مدت زمان های مختلف بعنوان مکانیسم مناسب از بین بردن آنزیم پروتئاز، برخصوصیات رئولوژیک خمیر تهیه شده از آرد گندم های سن زده بررسی شد. نتایج نشان داد که امواج فرا صوت با شدت 90درصد در زمان 5 دقیقه بیشترین اثر را در کاهش فعالیت آنزیم پروتئاز داشتند. اما در مورد بهبود خواص خمیر و نان حاصل ، شدت 70درصد در زمان 5 دقیقه بهترین نتیجه را داشت. اعمال صوت، جذب آب آرد، ثبات خمیر، کشش پذیری و مقاومت به کشش خمیر را بهبود بخشید. رنگ نان حاصل از آرد گندم سن زده تیمار شده با امواج فرا صوت سفیدتر و خواص ظاهری و بافت نان حاصل بهتر بود. حجم مخصوص نان تهیه شده از این آرد نیز در مقایسه با شاهد به طرز معنی داری افزایش یافت.
واژه های کلیدی: سن گندم، پروتئاز، امواج فرا صوت ، نان،کیفیت .
مقدمه :
نان اصلی ترین فراورده تولیدی از گندم است. گندم از اجزا و ترکیبات مختلفی تشکیل شده است. اما ترکیب عمده ای که گندم را از سایر غلات متمایز می نماید، بخش گلوتن است که دلیل اصلی رفتار و یسکوالاستیک خمیر و نان حاصل از گندم می باشد. عوامل مختلفی می توانند بر خصوصیات گلوتن گندم تاثیر گذاشته و آن را از وضعیت متعادل خارج ساخته و خواص کاربردی آن را مختل نماید.یکی از مهمترین عوامل برهم زننده ساختمان گلوتن، آسیب دیدن گندم با آفات، و در این میان مهمترین آنها حشره سن است که در خاورمیانه، حوزه دریای مدیترانه، اروپای شرقی و شمال آفریقا به یک معضل تبدیل شده است14]، ..[4تحقیقات متعددی در مورد تاثیر آنزیمهای پروتئولیتیک سن بر پروتئینهای گندم انجام شده است. نتایج دلالت بر این دارد که پروتئین های گلوتن به ویژه گلوتنین با وزن مولکولی بالا به شدت تحت تاثیر پروتئاز سن قرار می گیرند، ولی پروتیینهای گلوتنین با وزن پایین کمتر تحت تاثیر هستند. چنانچه بیش از 5 درصد دانه های گندم سن زده باشد، از آن خمیری شل و بی قوام بدست می آید که مقاومت کمی در برابر مخلوط شدن نشان می دهد و به سختی قابل حمل و نقل است و نهایتاً نان حاصل حجم کمتر و خواص حسی ضعیف - بافت، رنگ، رایحه، مزه - دارد و از نظر شکل غیر عادی است10]،.[ 4 برای از بین بردن آنزیم ها می توان از روش های حرارتی استفاده کرد، اگر چه این عمل به راحتی قابل اجرا است، اما همیشه به دلیل ملاحظات کیفی قابل استفاده نیست بعنوان مثال حرارت بالا موجب غیر فعال شدن ساختمان ویسکوالاستیک گلوتن می شود به همین دلیل امروزه علاقه به جایگزینی حرارت با روشهای دیگر برای غیر فعال کردن آنزیم ها افزایش پیدا کرده است. یکی از این راه حل ها جایگزینی امواج فراصوت بالای 20 کیلو هرتزاست.[ 17 ]در تحقیقی تاثیر این امواج در پایداری آنزیم ها بررسی شد، نتایج نشان داد که مقاومت و پایداری آنزیم ها در مقابل صوت متفاوت است. به طوری که آلکالین فسفا تاز بیشترین پایداری - - %100، بتاگالاکتوزیداز - - %85 ، لاکتیک دهیدروژناز - - %81، مالات د هیدروژناز - - %66، الکل دهیدروژناز - - %44، گلوکز -6 فسفات دهیدروژناز - - %29 پایداری در مقابل امواج فراصوت نشان دادند. با افزایش قدرت صوت - شدت صوت - کاهش فعالیت آنزیم ها بیشتر می شود.[ 13 ]تاثیر امواج فراصوت بر 2 آنزیم پروتئولیتیک و 2 آنزیم لیپولیتیک بررسی شد. نتایج نشان داد که غیر فعال سازی پروتئازها توسط صوت به شدت تحت تاثیر درجه حرارت است. همچنین در مورد آنزیم های لیپولیتیک غیر فعال شدن بستگی به ساختمان مولکولی، اندازه و محیط تیمار دارد.[16] براون و همکاران تاثیر امواج فراصوت را بر غیر فعال سازی آنزیم ها بررسی نمودند. آنزیم کاتالاز کمترین تاثیر را پذیرفته بود اما الکل دهیدروژناز ولیزوزیم هر دو پس از اعمال صوت غیر فعال شده بودند. میزان غیر فعال شدن آنزیم با غلظت پروتئین رابطه عکس دارد. حضور استیل ضد زنگ در تجهیزات سونیکیشن باعث تسریع غیر فعال سازی آنزیم ها می شود. این محققان مکانیسم غیر فعال سازی آنزیم ها را به جای شیمیایی بیشتر مکانیکی دانستند[3] تاثیر امواج فراصوت برفعالیت پروتئولیتیکی پروتئازهای سرین نشان داد که فعالیت این آنزیم ها در اثر اعمال فرآیند صوت - - 26/4 kHz کاهش چشمگیری پیدا می کند[12] .برای غیر فعال سازی آنزیم فسفو لیپاز - - A2 که نسبت به حرارت بسیار مقاوم است. از فرایند توام اعمال صوت با حرارت استفاده شد[17] .در این تحقیق امواج فراصوت در شدت ها و زمانهای مختلف بر گندم سن اعمال شده و تاثیر این عوامل بر غیر فعال شدن آنزیم پروتئاز و خصوصیات رئولوژیکی خمیر حاصل وخصوصیات نان مربوطه بررسی و گزارش شد.
مواد و روشها گندم سن زده از واریته الوندکه %10 آلودگی به سن داشت از سیلوی شماره 3 مشهد نمونه برداری شد. نمونه ها در انبار خنک 15 درجه سانتی گراددر شرایط خشک تا زمان آزمایش نگهداری شد.مخمر مورد استفاده از نوع خشک فعال بود که از شرکت ایران ملاس تهیه گردید.
سایر مواد شیم یایی مورد استفاده در تحقیق مرک بودند.نمونه ها پس از مشروط کردن توسط آسیاب آزمایشگاهی غلطکی ساخت کشور سوئد - - Laupen863 تبدیل به آرد شد، آرد حاصل از الک با اندازه منافذ 500 میکرون عبور داده شد.برای اعمال امواج فراصوت از یک دستگاه تولید کننده امواج فراصوت UP 200 H1 ساخت شرکت هلشر2آلمان استفاده شد. برای بررسی تاثیر اعمال امواج فراصوت، از طرح فاکتوریل در قالب کاملاً تصادفی با سه تکرار استفاده گردید به این ترتیب که فاکتور اول درصد بزرگی صوت - 0، 50،70،90 درصد - ، فاکتور دوم زمان اعمال امواج فراصوت 0 - ، 1،3،5دقیقه - بود.جهت تهیه خمیر و پخت نان از دستگاه خمیر گیر مارپیچی ساخت ایتالیا و فر آزمایشگاهی گردان دقیق و قابل کنترل ساخت کشور ایتالیا استفاده گردید. نان بروتشن قالبی به وزن چانه 90 گرم پخت شد. آزمایشات رئولوژیکی خمیر توسط دستگاه های فارینوگراف برابندر 300 گرمی مطابق روش AACC 54-21 واکستنسوگراف برابندر با روش AACC54-10 انجام شد.[1] آزمونهای بافت سنجی نان با استفاده از دستگاه بافت سنج ، مدل CNS FARNELL انجام شد .[5]آزمایش اندازه گیری پروتئاز : این روش براساس پژوهش رانی و همکاران - 2001 - انجام گردید.
نتیجه گیری و بحث در اولین مرحله آرد حاصل از گندم سن زده مورد ارزیابی قرار گرفت تا بتوان خصوصیات آن را با تیمار مقایسه کرد نتایج در جدول 1 خلاصه شده است .همانطور که مشاهده می شود درصد پروتئین در آرد حاصل از گندم سن زده نمی تواند شاخص مناسبی باشد چون با آردهای معمولی تفاوت چندانی ندارد. اما آنچه مهم است مقدار گلوتن مرطوب و گلوتن ایندکس است که می تواند به عنوان یک معیار جهت تشخیص آسیب دیدگی آرد استفاده شود و با افزایش درصد خسارت سن به مغزدانه مقدار آنها کاهش می یابد.[10]
جدول -1 ترکیب نمونه آرد سن زده مورد استفاده در آزمایش درمقایسه با آرد سالم*
تاثیرامواج فراصوت اعمال شده در شدت و مدت زمان متفاوت بر فعالیت آنزیم پروتئاز عامل شدت صوت، زمان اعمال صوت و تأثیر متقابل آنها بر میزان فعالیت آنزیم پروتئاز تأثیر معنی داری داشت. نتایج حاصل از مقایسه میانگین عامل شدت صوت بر میزان پروتئاز نشان داد که کمترین میزان پروتئاز در 90 درصد صوت حاصل شد. بیشترین آن مربوط به تیمار شاهد بود بنابراین با افزایش شدت صوت میزان فعالیت پروتئاز کاهش یافت. مقایسه تیمارها با شاهد نشان می دهد که با اعمال 90 درصد صوت فعالیت پروتئاز نسبت به شاهد حدود 85 درصد کاهش پیدا کرد که این مقدار بسیار قابل ملاحظه است. این نتایج با تحقیقات ازبک و اوگلن - - 2000 که تأثیر امواج فراصوت را بر مقاومت برخی آنزیمها بررسی نمودند مطابقت دارد. شکل 1 تأثیر متقابل شدت و زمان اعمال صوت بر فعالیت پروتئاز را نشان می دهد. همانطور که ملاحظه می گردد افزایش شدت و زمان صوت باعث کاهش فعالیت آنزیم پروتئاز می گردد همچنین مشاهده می شود که شدت صوت در کاهش میزان فعالیت پروتئاز موثرتر از عامل زمان عمل نمود ، شیب منحنی این مورد را تأیید می نماید. کمترین فعالیت آنزیمی در شدت 90 درصد و 5 دقیقه مشاهده می شود تأثیر امواج صوت بر آنزیم را می توان اینگونه تفسیر کرد که در نتیجه تنش برشی وارد شده به دانه ها توسط حبابهایی در لایه خارجی که محل آنزیم پروتئاز است، ساختمان آنزیم دچار تخریب شده و در نتیجه فعالیت آن کاهش می یابد.
جدول2 تاثیر متقابل شدت امواج فراصوت اعمال شده و مدت زمان اعمال صوت را بر خصوصیات رئولوژیکی خمیر حاصل از آردگندم سن زده نشان می دهد. همانطور که ملاحظه می شود اعمال صوت با شدت 70 درصد و مدت زمان 5 دقیقه سبب افزایش جذب آب آرد شده است. و در واقع همانطور که در منابع عنوان می شود افزایش قدرت گلوتن یا بعبارتی عدم تضعیف شبکه گلوتنی توسط آنزیمهای پروتئاز می تواند علت جذب آب بالاتر در مواقعی که صوت 70 درصد در 5 دقیقه اعمال شده، باشد. البته همانطور که ملاحظه می شود اعمال امواج شدید 90 درصد در زمانهای طولانی اثر معکوس داردکه این امر را به تخریب شبکه گلوتنی توسط اعمال صوت شدید و اضافی نسبت می دهیم. این واقعیت در رابطه با پارامتر استحکام خمیر، ارزش والریمتری و تا حدودی زمان مخلوط کردن هم مصداق دارد و در واقع بهترین شدت و زمان صوت دهی برای رسیدن به خواص فارینوگرافی خمیر نسبت به سایر تیمارها زمان 5 دقیقه وشدت 70 درصد است.
در مورد ویژگیهای اکستنسوگرافی افزایش شدت و زمان اعمال صوت باعث کشش پذیری بیشتر خمیر و هم چنین افزایش مقاومت خمیر در برابر نیروی کششی می شود و به نظر می رسد میزان تاثیر صوت روی گلیادین و گلوتنین خمیر روند همنواختی دارد. اما بهترین شرایط و زمان اعمال صوت که بتواند تعادل مناسبی بین کشش پذیری و مقاومت در برابر کشش ایجاد نماید شدت 70 درصد و زمان 5 دقیقه و شدت 90 درصد صوت و زمان 1 دقیقه است یعنی اعمال صوت شدید و زمان کوتاه و یا صوت متوسط در زمان طولانی.اعمال شدت صوت 90 درصد در زمان طولانی باعث افزایش مقاومت به کشش در خمیر شده و وضعیت مطلوبی ایجاد نمی کند و تعادل کشش پذیری و مقاومت در برابر کشش را بر هم می زند. همانگونه که در جدول2 مشاهده می شود بیشترین مقدار انرژی و در واقع قدرت خمیر هم در صوت شدید در زمان کوتاه ملاحظه می شود.بررسی داده های جدول2 در شدت صوت کم مشخص می کند که این مقدار صوت تاثیر معنی داری بر بهبود خواص رئولوژیکی خمیر ندارد.
