مقاله تاثیر هیدروکلوئیدها بر روی خواص نان بدون گلوتن

بخشی از مقاله

چکیده

بیماری سلیاک یکی از رایج ترین حساسیت های غذایی محسوب می گردد. از آنجایی که تنها معالجه موثر این بیماری رژیم بدون گلوتن در تمام عمر می باشد محققان زیادی بر روی حذف این پروتئین از آرد گندم و استفاده از این آرد جهت تولید نان باکیفیت تحقیق نمودهاند. غیاب پروتئین گلوتن در فرمول نان منجر می شود تا نان های بدون گلوتن بافت داخلی ضعیف تری داشته باشند و سریعتر بیات شوند. برای غلبه بر این مشکلات می توان از هیدروکلوئیدها به جای گلوتن استفاده کرد. هیدروکلوئیدها به منظور جذب آب و در نتیجه بهبود رئولوژی خمیر، بهبود زمان ماندگاری به واسطه حفظ محتوای رطوبت و به تاخیر انداختن بیاتی به محصولات پخت اضافه می گردند. افزودن هیدروکلئیدها به خمیر، کیفیت نان را بهبود داده و در نتیجه محصول نهایی نرم تر و زمان ماندگاری آن طولانی تر می گردد. به همین علت هیدروکلوئیدها به عنوان جایگزین گلوتن در فرمولاسیون نان بدون گلوتن مورد استفاده قرار می گیرند.

کلمات کلیدی: سلیاک، گلوتن، نان، هیدروکلوئید.

.1 مقدمه

بیماری سلیاک عدم تحمل دائمی به بعضی از پرولامینهای غلات با توالی الیگوپپتیدی ویژه میباشد. گلیادین گندم، سکالین چاودار، هوردنین جو، آونین یولاف پروتئین هایی هستند که در مکانیزم این بیماری درگیر می باشند. بیماری سلیاک یکی از رایج ترین حساسیت های غذایی محسوب می گردد. از آنجایی که تنها معالجه موثر این بیماری رژیم بدون گلوتن در تمام عمر می باشد که می تواند به بهبود بالینی بیماران کمک کند در نتیجه تقاضا برای مصرف محصولات بدون گلوتن به موازات افزایش بیماران مبتلا به سلیاک یا دیگر حساسیت ها به مصرف گلوتن افزایش یافته است. با توجه به اینکه گلوتن جزء ضروری ساختار نان می باشد عمده ترین مشکل تکنولوژیکی، حذف گلوتن و جایگزین کردن آن با ترکیبات دیگر می باشد.

گلوتن ماده نامحلول در آب آرد گندم است که بعد از شستشوی خمیر یک جرم الاستیک را تشکیل می دهد. هنگامی که آرد گندم به طور مکانیکی با آب مخلوط می شود پروتئین-های گندم ویژگیهای بی نظیری برای توسعه ماتریکس ویسکو الاستیک نشان می دهند. این شبکه قادر است گازهای تولید شده در طی فرایند تخمیر را در خمیر نگه دارد که منجر به ایجاد ساختار مغز نان گازدار شده ای می گردد . - Ebrahimpour et al., 2010 - گلوتن از دو جزء گلوتنین و گلیادین تشکیل شده است. گلیادین از زنجیره های نسبتا کوچک، یکنواخت و واحدی تشکیل شده است که بخش هایی از آن توسط پیوند دی سولفیدی به هم متصل گردیده اند. این جزء پس از جذب آب الاستیسیته یا خاصیت برگشت پذیری کمی نشان می دهد. اما قابلیت اتساع آن خوب است و گلیادین در ایجاد حجم قرص نان نقش موثری دارد.

گلوتنین از تعداد زیادی زنجیره های فرعی که توسط پیوندهای دی سولفیدی به یکدیگر متصل شده اند تشکیل گردیده است. گلوتنین بر خلاف گلیادین دارای خاصیت برگشت پذیری خوبی می باشد اما قابلیت اتساع آن کم است. در جریان مخلوط شدن آرد و تشکیل خمیر تعدادی از پیوندهای دی سولفیدی در زنجیره های پروتئینی شکسته می شوند و به دنبال آن پیوندهای دی سولفیدی جدیدی میان زنجیره های مختلف پروتئین به وجود می آیند و یا آنکه گروههای سولفیدریل با پیوندهای دی سولفیدی موجود، وارد واکنش می-شوند پیوندهای دی سولفیدی جدیدی به وجود می آورند. این تغییرات مجموعاً شبکه ای سه بعدی و شرایطی را ایجاد می کند که برای تولید نانی به شکل مطلوب ضروری می باشد. پس در نتیجه گلوتن باعث ایجاد خصوصیات ویسکوالاستیک خمیر جهت تولید نان می شود . - Arendtet al., 2009 -

غیاب پروتئین گلوتن در فرمول نان منجر می شود تا نان های بدون گلوتن بافت داخلی ضعیف تری داشته باشند و سریع تر بیات شوند و هم چنین موجب مقاومت کمتر خمیر به عملیات مکانیکی و تغیرات انجام گرفته در فرآیند تخمیر می شوند. نان های فاقد گلوتن اغلب بافت داخلی زبر، حجم کم و کیفیت کلی پایینی دارند و در نهایت مقبول نمی باشند. برای غلبه بر مشکلات مذکور می توان از هیدروکلوئیدها به جای گلوتن استفاده کرد. هیدروکلوئیدها دسته ای از افزودنی ها می باشند که به طور گسترده در صنعت غذا مورد استفاده قرار می گیرند. اینرکیبات عموماً صمغ نامیده می شوند. هیدروکلوئیدهای غذایی یا صمغ ها، بیوپلیمرهای هیدروفیلیک با وزن ملکولی بالا می باشند که به عنوان ترکیبات عملگرا در صنعت غذا مورد استفاده قرار می گیرند.

هیدروکلوئیدها به منظور جذب آب و در نتیجه بهبود رئولوژی خمیر، بهبود زمان ماندگاری به واسطه حفظ محتوای رطوبت و به تاخیر انداختن بیاتی به محصولات پخت اضافه می گردند. افزودن هیدروکلئید ها به خمیر، کیفیت نان را بهبود داده و در نتیجه محصول نهایی نرم تر و زمان ماندگاری آن طولانی تر می گردد. جذب رطوبت توسط هیدروکلوئید ها موجب حفظ محتوای رطوبت بالاتر در محصول نهایی شده و در نتیجه رتروگراداسیون نشاسته و سفت شدن بافت داخلی کاهش یافته و در مجموع کیفیت محصول بهبود می یابد. به همین علت هیدروکلوئیدها به عنوان جایگزین گلوتن در فرمولاسیون نان بدون گلوتن مورد استفاده قرار می گیرند - Kohajdová and . - .DURYL RYi' 2009 صمغ ها و قوام دهنده ها در فرمولاسیون نان های بدون گلوتن با هدف تشکیل ژل و قوام دهندگی، نگهداری آب و بهبود بافت استفاده می شوند. فرمولاسیون محصولات بدون گلوتن از نقطه نظر ارزش غذایی کیفیت پایینی دارند بنابراین ارزن، سویا و سورگوم، بعلاوه پودرهای لبنی، تخم مرغ یا سفیده تخم مرغ به عنوان ترکیبات فرمولاسیون بدون گلوتن پیشنهاد می شوند تا محتوای پروتئینی آنها افزایش یابد . - Pruska-. G]LRU HW DO.' 2008 -

.2 خواص خمیر بدون گلوتن در مقایسه با خمیر آرد گندم

گلوتن پروتئینی ساختاری در محصولات نانوایی می باشد. هنگامی که آرد هیدراته شده و تحت عمل مکانیکی قرار می گیرد ویژگی های گلوتن ظاهر گشته و خمیر قابل منبسط شدن با ویژگی نگهداری گاز با ساختار خوب مغز در نان ایجاد می گردد. آرد سایر غلات غیر از گندم، چاودار و تا حدی جو و یولاف فاقد گلوتن بوده و در نتیجه هنگامی که با آب مخلوط شده و ورز داده می شوند خمیر ویسکوالاستیک تشکیل نداده و یک خمیر آبکی تشکیل می دهند. غیاب گلوتن در این آردها موجب شده که برای تولید محصولات بدون گلوتن مناسب باشند. اما نمی توانند خمیر مناسب برای پخت نان تولید کنند . - Arendtet al., 2009 - خمیر حاصل از آردهای بدون گلوتن ویسکوزیته پایینی داشته و مانند خمیر گندم با دست قابلیت شکل دادن ندارند. حجم نان بدون گلوتن با قوت خمیر مرتبط است که وابسته به توانایی خمیر برای حفظ گاز و همچنین الاستیسیته آن برای انبساط در طی تخمیر و پخت می باشد. نان بدون گلوتن فاقد حجم لازم بوده، دارای بافتی بدون تخلخل و فشرده می باشد که خمیر آن در طول تخمیر و پخت قادر به نگهداری گاز انبساط نبوده است که علت آن به عدم وجود گلوتن یا عوامل جایگزین دیگری که بتوانند نقش پلیمری گلوتن را ایفا نمایند، مربوط می شود . - Lazaridou et al., 2007 -

.3 تاثیر هیدروکلوئیدها بر روی ویژگی های خمیر حاصل از آرد بدون گلوتن

Lazaridou و همکاران تاثیر هیدروکلوئیدهای پکتین، کربوکسی متیل سلولز - CMC - ، آگاروز و گزانتان را بر روی ویژگی های خمیر حاصل از آرد برنج توسط دستگاه فارینو گراف بررسی کردند. ارزیابیهای فارینوگراف نشان داد که خمیر بدست آمده از آرد برنج خالص جذب آب 60/7 درصد دارد و همچنین یک زمان طولانی 20 - دقیقه - میخواهد تا به قوام 500 واحد برابندر برسد که نشان دهنده این بود که خمیر حاصل از آرد برنج خالص خمیری ضعیف برای نانوایی است. اگرچه با اضافه کردن نشاسته ذرت و سدیم کازئینات - نمونه کنترل - منحنی فارینوگراف بهبود بخشیده شد ولی باز هم شرایط ایده آل برای پخت را نداشت. زمان توسعه خمیر برای نمونه کنترل 4 دقیقه بود. با اضافه کردن هیدروکلوئیدها به نمونه کنترل مشاهده شد که جذب آب خمیر بهبود بخشیده شده است. اندازه گیری ها نشان داد که بالاترین میزان جذب آب به ترتیب برای گزانتان، پکتین و بعد آگاروز بوده است در حالی که کمترین میزان جذب در نمونه های حاوی CMC مشاهده شد. این افزایش در جذب آب بعد از اضافه کردن هیدروکلوئیدها به خاطر طبیعت هیدروفیلیک این بیوپلیمرها می باشد . - Lazaridou et al., 2007 -

زمان توسعه خمیر با افزودن هیدروکلوئیدها افزایش یافت به جز برای نمونه های حاوی گزانتان که زمان توسعه خمیر بعد از افزودن هیدروکلوئیدها به 2دقیقه کاهش یافت. بیشترین تاثیر منفی هیدروکلوئیدها بر روی منحنی فارینوگراف مربوط به نمونه های حاوی CMC بود که زمان توسعه خمیر به 26/5 دقیقه افزایش پیدا کرده بود. به طور کلی اضافه کردن گزانتان باعث شد تا منحنی فارینوگراف شبیه آنچه در آرد گندم مشاهده می کنید به دست آید.

.4 تاثیر هیدروکلوئیدها بر سفتی بافت مغز نان بدون گلوتن

در طی نگهداری نان بافت مغز نان سفت می شود که علت آن از دست دادن رطوبت و همچنین رتروگراداسیون نشاسته است. Lazaridou و همکاران اثر افزودن هیدروکلوئیدهای CMC، پکتین، آگاروز، گزانتان و بتاگلوکان را بر روی سفتی مغز نان بدون گلوتن بر پایه ی آرد برنج، نشاسته ذرت و سدیم کازئینات را در طی 3 روز نگهداری بررسی کردند. داده های بدست آمده نشان داد که اضافه کردن هیدروکلوئیدهای پکتین، CMC و آگاروز در غلظت 1 و 2 درصد و همچنین بتاگلوکان در غلظت 2درصد تاثیر نامطلوبی بر روی سفتی مغز نان دادر. بالاترین افزایش در سختی نان مربوط به گزانتان است مخصوصاً زمانی که از غلظت 1درصد آن استفاده می شود. پکتین و CMC در غلظت 2درصد در مقایسه با نان کنترل در طی نگهداری افزایش کمتری در سختی مغز نان نشان دادند و در نتیجه نسبت به نان شاهد مغز نان نرم تری داشتند . - Lazaridou et al., 2007 -

Guarda و همکاران اثر آلژینات سدیم، گزانتان، کاپاکاراگینان و هیدروکسی پروپیل متیل سلولوز - HPMC - را در کیفیت نان گندم تازه و تاثیر آن ها را در بیاتی نان مورد بررسی قرار دادند. HPMC و آلژینات سدیم کمترین مقدار سفتی مغز نان را نشان دادند اما گزانتان و کاراگینان موجب افزایش سفتی مغز نان شدند که می تواند به علت ظرفیت پایین نگهداری آب توسط گاراگینان باشد . - Guarda et al., 2004 - *DPEX و همکاران گزارش کردند که در طی نگهداری بافت مغز نان حاوی گوار نسبت به پکتین سفت تر است که می تواند به علت ظرفیت بالای نگهداری آب گوار باشد در نتیجه آب متصل شده در طی تهیه خمیر هنگام پخت آزاد شده و ژلاتیناسیون نشاسته راحت تر صورت می گیرد.

آمیلوز و بدنبال آن آمیلوپکتین از گرانول های نشاسته خارج شده و در هنگام پخت یا در طی سرد شدن نان ها آمیلوز رتروگرید شده و در نتیجه موجب سفتی بافت مغز نان می شود. طی این مطالعات مشخص شد نان حاوی مخلوط گوار و پکتین نسبت به زمانی که هر کدام از هیدروکلوئیدها به تنهایی مورد استفاده قرار می گیرند سفتی مغز کمتری را ایجاد می کنند - *DPEX . - et al., 2007 طبق مطالعات انجام گرفته Sciarini و همکاران بر روی نان های جزئی پخته شده - مرحله اول پخت به مدت 40دقیقه، نگهداری به مدت 7روز در 4درجه سانتی گراد و پخت نهایی به مدت 15دقیقه - معلوم شد که صمغ گزانتان و CMC بر روی سفتی مغز نان در طی تمام مراحل فرایند پخت و همچنین نگهداری در دمای 25درجه سانتی گراد تاثیر مثبت داشتند که دلیل این امر حفظ رطوبت و همچنین به تعویق انداختن بیاتی از طریق کاهش در مقدار رتروگراداسیون آمیلوپکتین بوده است. به طور کلی نان های به طور جزئی پخته شده نسبت به نان های کاملا پخته شده دارای سختی مغز نان بیشتری هستند که آن هم می تواند به علت از دست دادن آب اضافی بیشتر و همچنین مقدار رتروگراداسیون بیشتر این نان ها باشد . - Sciarini et al., 2012 -

.5 تاثیر هیدروکلوئیدها در تخلخل و الاستیسیته مغز نان بدون گلوتن

2 مورد از پارامترهای فیزیکی و شیمیایی مهم که در تعیین کیفیت نان تاثیر گذار هستند الاستیسیته و تخلخل می باشند. طبق مطالعات انجام شده توسط Lazaridou و همکاران مشخص شد که اضافه کردن هیدروکلوئیدهای CMC و بتاگلوکان در غلظت 1درصد باعث افزایش تخلخل نان های بدون گلوتن می شود. نان های حاوی گزانتان در غلظت 2 درصد کمترین مقدار تخلخل را داشتند. همچنین قابل ذکر است که نه تنها تخلخل بلکه یکنواختی توزیع و اندازه سلول های هوا نیز در کیفیت نان موثر است . - Lazaridou et al., 2007 -
Wang و همکاران دریافتند که افزودن بتاگلوکان به فرمولاسیون نان های گندم باعث بهبود مغز نان می شود که این عمل از طریق تثبیت کردن سلول های هوا داخل خمیر نان و جلوگیری از به هم آمیختگی سلول ها انجام می شود. به طور کلی اضافه کردن هیدروکلوئیدها در غلظت 1درصد به نان بدون گلوتن باعث کاهش الاستیسیته مغز نان می شود در حالی که در برخی موارد با افزایش مقدار هیدروکلوئیدها تا غلظت 2 درصد الاستیسیته مغز نان در مقایسه با نمونه شاهد افزایش پیدا می کند . - Wang et al., 1998 -

.6 تاثیر هیدروکلوئیدها بر روی حجم نان

نان های بدون گلوتن در مقایسه با نان گندم دارای حجم پایین تری هستند. نان های بدون گلوتن به علت فقدان شبکه گلوتنی منسجم و یکنواخت قادر نیستند دی اکسید کربن تولید شده در طی فرایند تخمیر را به نحو مطلوب نگه دارند در نتیجه منجر به