بخشی از مقاله
چکیده
پژوهش های زیادی انجام شده تا بتوان روش هایی جهت پیش بینی مناسب بودن یک گندم برای فرآورده های مختلف نانوایی ابداع شود. جهت ارزیابی مناسب بودن یک آرد برای یک هدف مشخص عوامل بسیاری را باید در نظر گرفت. به جز میزان آمیلاز های درونی گندم، تقریبا تمامی معیار های ارزیابی آرد به میزان و کیفیت پروتئین آن بستگی دارد. بسته به نوع فرآورده و فرآیند تولید ممکن است آرد های ضعیف و کم پروتئین و آرد های قوی و پر پروتئین مورد نیاز باشند.
خواص و میزان نسبی پروتئین باعث ایجاد خصوصیت ویسکوالاستیک، نگه دارندگی گاز و شکل گیری حرارتی خمیر می شود. اهداف به کارگیری آنزیم ها در فناوری پخت، بهینه سازی خواص خمیر و بهبود کیفیت فرآورده های نانوایی است. پروتئازها ابزار قدرتمندی برای اصلاح و بهبود پروتئین های غذایی هستند. پروتئاز ها در بهبود حجم، بافت، طعم و کیفیت کلی محصولات نانوایی، کاربرد دارند.
.1مقدمه
نان یکی از قدیمی ترین غذاهایی است که بشر آن را تهیه نموده است. تاریخچه آن به اواخر عصر حجر بر می گردد. آن زمان بود که برای اولین بار، دانه غلات را با آب مخلوط کرده و سپس خمیر به دست آمده را می پختند. ور آمدن خمیر، فرآیندی است که طی آن، گاز وارد خمیر می شود تا نانی که تهیه می شود، سبک تر بوده و آسان تر هم جویده شود. در تهیه اغلب نان ها خمیر مایه به کار می رود. برای ور آمدن بیشتر خمیرها، از خمیر ترش استفاده می شود. خمیر ترش، هیدرات کربن موجود در آرد و یا شکر را تخمیر می کند و گاز دی اکسید کربن تولید می نماید.
صنعت نانوایی صد ها سال است که از مخمر ها و آنزیم ها جهت ساخت بسیاری از محصولات خود استفاده می کند. سیستم آنزیمی درون زای گندم و آنزیم های مخمر نقش عمده ای در صنعت نانوایی بر عهده دارند. دانه گندم و به تبع آن آرد گندم دارای دامنه وسیعی از فعالیت های آنزیمی است. فعالیت آنزیم های درون زا بسته به شرایط محیطی، برای مثال شرایط رشد، برداشت یا ذخیره سازی بسیار متغیر خواهد بود. از طرف دیگر فعالیت بیش از حد آنزیم های درون زا موجب عدم مطلوبیت گندم جهت مصارف نانوایی می شود و در مقابل فعالیت بسیار کم آنزیم ها نیز منجر به تولید فرآورده هایی با کیفیت پایین خواهد شد. تمایل به تنظیم فعالیت آنزیمی و بهینه سازی سطح آنزیم های درون زای گندم به کمک سایر منابع آنزیمی نقطه آغاز و مبنای به کارگیری آنزیم ها در صنعت نانوایی و دیگر فرآورده های غلات شد
هدف از این پژوهش مروری بر تأثیر و کاربرد آنزیم ها و به طور اختصاصی تر بر آنزیم پروتئاز در صنعت نانوایی و سایر فرآورده ها شامل بیسکوییت ها و ویفر ها می باشد زیرا به کارگیری آنزیم ها در فناوری پخت، بهینه سازی خواص خمیر و بهبود کیفیت فرآورده های نانوایی است.
.2کاربرد آنزیم در فرآورده های نانوایی
آنزیم ها - فرمنت ها - مواد و یا پروتئین و یا پروتئیدهایی هستند که به عنوان کاتالیزور داخل و یا خارج از سلول زنده باعث تسریع فعل و انفعالات شیمیایی می گردند. بدین ترتیب انرژی که در اثر فعالیت آنها به وجود می آید سبب تسریع فعل و انفعالات شیمیایی می گردد. آنزیم ها در سلول زنده ساخته می شوند و مانند ویتامین ها و هورمون ها جزء بیوکاتالیزور های لازمه محسوب می شوند
آنزیم های غلات را به سه گروه تقسیم بندی نمودند :
-1 آنزیم هایی که در تنفس غلات و یا در عمل اکسیداسیون دخالت دارند .
-2 آنزیم هایی که در موقع انبار کردن و تولید غلات اهمیت دارند
-3 آنزیم هایی که در عمل خمیر و نان نقش اصلی را بازی می کنند.
آنزیم ها در صنعت نانوایی باعث ثبات و پایداری خمیر و بهبود گسترش خمیر، افزایش حجم خمیر حین پخت، پوکی و شکنندگی بهتر محصول - تردی محصول - ، تأخیر بیاتی و افزایش ماندگاری نان ودر نتیجه ایجاد بافت نرم در محصول و تنظیم قدرت تجزیه آنزیماتیکی نشاسته می شوند
.1.2پروتئاز ها
پروتئاز یک نام کلی برای آنزیم های مختلفی است که پروتئین ها و پپتیدها را تجزیه و یا اصلاح می کنند. پروتئازها بصورت طبیعی در بافت های بسیاری از گیاهان و جانوران وجود دارد و بوسیله بسیاری از میکرواورگانیسم ها تولید می شوند، به عنوان مثال حیوانات آنزیم های هضم کننده ای از قبیل تریپسین و پپسین برای خرد کردن پروتئین ها تولید می کنند. بعضی گیاهان مانند آناناس، حاوی میزان زیادی پروتئاز هستند. آنزیم اصلی این میوه پاپائین نامیده می شود. معمولا آنزیم های پروتئاز تولید شده صنعتی حاوی مخلوطی از انواع مختلف پروتئازها هستند و به میزان گسترده ای در صنایع غذایی کاربرد دارند.
پروتئازها ابزار قدرتمندی برای اصلاح و بهبود پروتئین های غذایی هستند. این آنزیم ها در بهبود خواص هضم پروتئین ها، بهبود حلالیت، اصلاح خصوصیات عملگری - امولسیفایری، قابلیت اتصال به چربی ها، قابلیت اتصال به آب، قابلیت ایجاد کف، بهبود خواص ژل های پروتئینی - و بهبود طعم و پذیرش کلی، نقش موثری دارند. کاربرد پروتئازها در صنایع مختلف مانند، صنایع غلات بهبود قابلیت گسترش پذیری خمیر، بهبود قابلیت قالب پذیری - بخصوص در کراکرها و بیسکوئیت ها - ، کاهش زمان پخت و افزایش بازده نهایی در تولید ویفر، به عقب انداختن فرایند بیاتی، بهبود بافت مغز و افزایش حجم نان در هنگام استفاده از آرد با درصد پروتئین بالا استفاده می شود و همچنین استخراج نشاسته از برنج و تولید تورتیلا - فراورده های غذایی حاصل از ذرت سائیده - کاربرد دارد
2.2کاربرد پروتئاز ها در صنعت نانوایی و دیگر محصولات غلات
جهت ارزیابی مناسب بودن یک آرد علاوه بر میزان آمیلازهای درونی گندم، میزان و کیفیت پروتئین آن مهم است. آرد ها ممکن است ضعیف و کم پروتئین یا قوی و پر پروتئین باشند. آن چیزی که گندم را جهت تولید نان و سایر فرآورده های جانبی آن مناسب می سازد خصوصیات منحصر به فرد پروتئین است. خواص و میزان نسبی پروتئین باعث ایجاد خصوصیت ویسکوالاستیک، نگه دارندگی گاز و شکل گیری حرارتی خمیر می شود. جهت سازگار کردن یک نوع آرد برای یک فرآیند تولید می توان از عواملی که بر ویژگی های پروتئین اثر می گذارد استفاده کرد. پروتئاز نیز به عنوان اصلاح کننده و بهبود دهنده شبکه پروتئینی استفاده می شود.
پومرانز - 1988 - نشان داد که پروتئاز ها به منظور کاهش زمان مخلوط سازی و بهبود قوام خمیر استفاده می شود. همچنین برای تنظیم قدرت گلوتن در آرد گندم و حل مشکلات مربوط به برخی آرد های خاص - مثلا بیسکویت و ویفر - بیان شد. آنزیم های پروتئولیتیک بر ویژگی های فیزیکی گلوتن تأثیر دارند و در نتیجه باعث کاهش قوام گلوتن و اندازه حباب ها می شوند.
رومن - 1971 - بیان کرد که نرم شدن گلوتن نتیجه مستقیم باز شدن پیوند های پپتیدی توسط پروتئاز ها می باشند به طوری که حتی شکست تعداد کمی از پیوند های پپتیدی، تأثیر زیادی در نرم شدن و کاهش الاستیسیته خمیر دارد و باعث می شود که خمیر توانایی نگه داری گاز تولید شده در حین تخمیر را تا حدودی از دست بدهد. دله کورت در سال 1974 بیان کرد که پروتئاز آسپرژیلوس اوریزا و پروتئاز قلیایی حاصل از باسیلوس سوبتبلیس تأثیر کمتری بر گلوتن دارند و پروتئاز های خنثی مربوط به همین منابع تأثیر شدیدی بر گلوتن می گذارند.
پروتئازها می توانند به منظور اطمینان از یکنواختی خمیر و کمک به کنترل بافت نان ها حاصل از آرد های قوی و بهبود طعم آن به کار روند، اما به طور کلی به دلیل کاهش الاستیسیته خمیر می گردد، پروتئازها در آردهای نانوایی مورد استفاده قرار نمی گیرند. پروتئاز مدت زمان لازم برای مخلوط شدن خمیر را کوتاهتر می کند، اما خطر مخلوط شدن بیش از حد را نیز افزایش می دهد آزمایشات انجام شده در انستیتو آرد غلات و نان 712 بیان کرد که اثرات سوء سرعت زیاد مخلوط کردن خمیر، چسبناکی، صمغی شدن خمیر و زبر شدن بافت نان بوده است
عاکفی فر وهمکارانش در سال 1393 بر روی تأثیر آنزیم پروتئاز و لیپاز به صورت تکی و مخلوط در نان باگت کار کردند و بیان کردند تیمار دارای لیپاز 0.5 گرم و پروتئاز 1.5 گرم در 100 کیلوگرم آرد بهترین نتیجه را از نظر خواص رئولوژیک نشان داد. بنابراین دوز 0.5 گرم و 1.5 گرم آنزیم لیپاز و پروتئاز به صورت تکی و مخلوط برای تولید نان استفاده و سپس کیفیت نانهای تولید شده بررسی شد. باتوجه به آزمون بیاتی نان شامل آزمون حسی و تراکم سنجی در نهایت این نتیجه حاصل شد که نان تهیه شده از میزان 0.5 گرم لیپاز در 100 کیلوگرم آرد در روز پنجم نگهداری دارای بالاترین کیفیت از نظر حسی و درجه سفتی نان می باشد و دیرتر از سایر نانها نیز بیات شد.
با گسترش استفاده از گلوتن گندم به عنوان جایگزینی برای گندم های سخت با پروتئین بالا در آرد های نانوایی اروپا کاربردهای دیگری برای پروتئاز ممکن گردیده است. تغییرات کیفیت گلوتن مشکل مهمی به شمار می رود و به نظر می رسد که علت آن صدمات ناشی از حرارت باشد. گلوتن صدمه دیده باعث تولید خمیری با الاستیسیته کمتر و بنابراین نانی با کیفیت پایین تر خواهد داشت. از آنجا که صدمات ناشی از حرارت گلوتن را برای عمل پروتئولیز آماده تر می سازد، بنابراین می توان با استفاده از پروتئاز ها و اصلاح ساختمان های آسیب دیده در خمیر این مشکل را بر طرف ساخت
ریزلو و همکارانش در سال 2014 از پروتئازهای قارچی و باکتری اسید لاکتیک برای تهیه نان با گندم حاوی گلوتن متوسط استفاده کردند و با نان حاوی گلوتن کامل و سالم مقایسه کردند. پروتئازهای قارچی از Aspergillus
oryzae و Aspergillus niger تهیه شده بود. پروتئاز های باکتریایی از Lactobacillus brevis و Lactobacillus alimentarius و Lactobacillus hilgardii تهیه شده بود. ویژگی های شیمیایی ساختاری و حسی در نان حاوی گلوتن متوسط با نان حاوی گلوتن کامل نزدیک بود. قابلیت هضم پروتئین نان حاوی گلوتن متوسط بالاتراز نان حاوی گلوتن کامل بود و همچنین کیفیت تغذیه ای نان حاوی گلوتن متوسط بالاتر بود.
پروتئازها ساختار گلوتن را نر م تر می کنند و موجب افزایش کشش خمیر و کاهش و مانع خوابیدن خمیر یا چانه و عدم تمایل به جمع شدن و الاستیسیته برگشت خمیر شکل گرفته، می شوند. بنابراین در صورت استفاده از آنزیم پروتئاز، خمیر بیسکویت و کراکر به راحتی پهن می شود و شکل مورد نظر را به خود می گیرد و به آسانی از زیر غلطکها عبور می کند
