بررسی واکنش‌های قهوه‌ای شدن در فرآیند تولید محصولات ماکارونی

ماخذ: مجله خورنوش – شماره 45 – اسفند 1384

محمدرضا کریمی نژاد

……………………………………………………………

محصولات ماکارونی طی فرآیند خشک کردن به عنوان یک سیستم ساده غذایی که واکنش‌های قهوه‌ای شدن آنزیمی میلارد به آسانی در آن رخ می‌دهد شناخته شده است. عبارت واکنش‌های میلارد مشخصه گروهی از ترکیبات شیمیایی ناشی از واکنش بین گروه‌های آزاد آمینی و گروه‌های کربنی حاصل از قندها می‌باشد.

در نتیجه این واکنش‌ها ارزش تغذیه‌ای پروتئین‌ها کاهش یافته و در مرحله بعد طعم و عطر به خصوصی در محصولات تولید می‌شود فاکتورهای متنوع شامل طبیعت و غلظت مواد اولیه موثر در این واکنش‌ها شرایط دما و زمان نگهداری این انبارش فرآیندهای حرارتی فعالیت آبی باعث گسترش واکنش‌های میلارد می‌شوند.

 فرآیند تولید محصولات ماکارونی شامل مراحل مختلفی است از تولید آرد گندم تا بسته‌بندی محصول آماده مصرف که هر کدام می‌توانند باعث گسترش و توسعه روش‌های قهوه‌ای شدن این خشک کردن بشوند.

افزایش مقدار قندهای احیا فاکتور کلیدی است که می‌تواند باعث تسریع واکنش‌های قهوه‌ای شدن شود. ژنوتیپ گندم مصرفی، شرایط محیطی، شرایط انبارداری و عملیات آسیابانی اهمیت خاصی در مقدار قندهای احیای آرد تولیدی دارند.

شناخت دقیق اثرات صدمات مکانیکی وارد بحث سمولینا طی عملیات آسیابانی ضروری به نظر می‌رسد.

دماهای بالای ۸۰ درجه سانتیگراد به سهولت باعث تسریع واکنش‌های قهوه‌ای شدن می‌شوند.

هرچند با انتخاب دستورالعمل مناسب و ترکیبی متعارف از دما و زمان خشک کردن می‌توان باعث کنترل واکنش‌های قهوه‌ای شدن شد.

هدف از انجام هدف از این مطالعه شناسایی شرایط مناسب جهت انجام واکنش‌های میلارد طی فرآیند خشک کردن می‌باشد.

محورهای اصلی این مطالعه روی دانه‌بندی سمولینا (صدمات مکانیکی وارده به دانه آسیابانی) و فعالیت آنزیمی، عملیات قبل از فرایند خشک کردن، خشک کردن (شامل دما، زمان و فعالیت آبی ماکارونی حین خشک‌کردن) متمرکز شده است.

مواد و روش‌‌ها:

اثر صدمات مکانیکی وارده به مواد خام اولیه با استفاده از سمولینا با دانه‌بندی متفاوت (زبر، متوسط، نرم) بررسی شد. با استفاده از سمولینای با دانه‌بندی متفاوت با ماشین آلات پاوان اسپاگتی با قطر 7/1 میلی‌متر تولید شد و از مراحل مخلوط کردن خمیر، آکستروژن و خشک کردن نمونه‌برداری انجام شد.

جهت بررسی اثرات آنزیم با استفاده از سمولینا با فعالیت آنزیمی مختلف ماکارونی تولید شد.

2 نمونه سمولینای اشعه دیده و شاهد برای تهیه خمیر استفاده شد و خمیر حاصل به روش خشک کردن (VHT) خشک شده ۵۰ گرم سمولینا با ضخامت 1 سانتی‌متر در ظروف پلی‌استیرن قرار داده شد و در معرض تشعشع ماکروویو با طول موج ۲۴۵۰ مگاهرتز به مدت ۳۰-۴۵-۶۰ و ۹۰ ثانیه و نمونه اشعه ندیده جهت تهیه خمیر با رطوبت ۳۰ درصد مورد استفاده قرار گرفت و خمیر به مدت ۵ دقیقه مخلوط شد. هر نمونه به 2 قسمت 2 گرمی تقسیم و در ظروف ۲۰ میلی‌لیتر قرار داده شد.

سپس این نمونه‌ها تحت تیمار حرارتی شبیه خشک کردن ماکارونی به روش (VHT) قرار داده شد.

یک سیستم به عنوان مدل حاوی ۸۰ درصد نشاسته، ۱۶ درصد گلوتن و ۴ درصد مالتوز جهت بررسی تاثیر شرایط دما، زمان و فعالیت آبی روی واکنش‌های میلارد انتخاب شد.

ابتدا تمام ترکیبات فوق به همراه آب تبدیل به خمیر شده سپس فریز شده و با استفاده از محلول اشباع نمک‌های مختلف فعالیت آبی متفاوتی در نمونه‌های خمیر حاصل شد.

خمیرهای مورد بررسی به فاصله یک هفته جهت اطمینان از فعالیت آبی مورد آزمایش قرار گرفت.

سپس هر نمونه با فعالیت آبی یکسان به 2 نمونه 2 گرمی تقسیم شده و هر نمونه داخل یک ظرف ۲۰ میلی‌لیتری قرار گرفت. 

فعالیت آبی مختلف (0.65، 0.71؛ 0.91) و سه دمای مختلف (۶۰ ،۸۰ و۱۰۰) درجه سانتی‌گراد و زمان‌های مختلف از ۱ تا ۱۵ ساعت در آون با جریان هوا قرار داده شدند.

روش‌های آزمون:

مقدار فوروزین به روش کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا اندازه‌گیری شد و مقدار آن بر اساس میلی‌گرم فروزین به ازای ۱۰۰ گرم پروتئین بیان شد فعالیت آبی در ۲۵ درجه سانتی‌گراد مدنظر می‌باشد. رنگ توسط رنگ‌سنج مینولتا اندازه‌گیری شد و در نهایت (E) بین نمونه‌های حرارت دیده و حرارت ندیده مقایسه شد.

بحث و نتیجه‌گیری:

 تغییرات در کل قند احیاء (مالتوز) طی فرآیند تولید محصولات ماکارونی برای نمونه‌های سمولینا با دانه‌بندی مختلف نمایش داده شد.

تغییر در شدت استرس‌های مکانیکی وارده به سمولینا طی آسیابانی تغییرات معنی‌داری در قندهای احیا ایجاد نکرد.

طی مخلوط کردن سمولینا و آب فعالیت آمینولیتیکی به شدت افزایش پیدا کرده و طی مخلوط کردن اولیه با مخلوط کردن اصلی واکسترودر هر قدر دانه‌بندی نرم‌تر باشد افزایش قندهای احیاء بیشتر است. در سمولیناهای با دانه‌بندی نرم آسیب نشاسته افزایش چشمگیری پیدا می‌کند.

مقدار فوروزین با کاهش دانه‌بندی و ریزتر شدن سمولینا افزایش پیدا می‌کند.

حاصله تأیید می‌کنند که عامل محدودکننده واکنش‌های میلارد در محصولات ماکارونی مقدار قندهای احیاء می‌باشد که رابطه مستقیمی با کنترل دقیق فعالیت‌های آسیابانی برای پیشگیری از آسیب نشاسته ضروری به نظر می‌رسد.

واکنش‌های میلارد در مدل ماکارونی حرارت دیده در شرایط (VHT) با کاهش فعالیت آمیلازی کاهش پیدا می‌کند. همبستگی بین فعالیت آمیلولیتیکی و افزایش فوروزین اعلام شده است.

وقتی از فعالیت آنزیم آمیلاز جلوگیری شود مقدار پیشرفت واکنش‌‌های میلارد در روش خشک کردن با دمای بالا تقریبا شبیه روش‌های خشک کردن در دمای کم می‌باشد.

فعالیت آنزیمی کم باعث کاهش پیشرفت واکنش‌های میلارد شده است که جهت دستیابی به این مهم باید فعالیت‌های اصلاح نژاد جهت افزایش مقاومت به جوانه‌زنی روی گندم‌های دوروم انجام شود یا اینکه مقدار سبوس وارده به سمولینا در طی عملیات آسیابانی به حداقل برسد تا مقدار آنزیم‌ها کاهش پیدا کند.

خشک کردن:

واکنش‌های قهوه‌ای شدن میلارد به دستورالعمل خشک کردن (شامل روابط دما و زمان خشک کردن) و فعالیت آبی محصول که دائماً طی خشک کردن متغیر است بستگی دارد.

بنابراین مطالعه اثرات این متغیرها در شرایط واقعی غیرممکن به نظر می‌رسد به این دلیل مقدار پیشرفت واکنش‌های میلارد در سیستم بسته در مقادیر متفاوت فعالیت آبی بررسی شد.

مقدار فوروزین در ۶۰ و ۸۰ درجه سانتی‌گراد با افزایش زمان خنک کردن اضافه شده است در حالیکه در 100 درجه تغییرات متفاوت می‌باشد که علت آن پیشرفت واکنش‌های تخریبی در دمای ۱۰۰ درجه می‌باشد.

آخرین مرحله بررسی واکنش‌های میلارد اندازه‌گیری تغییرات رنگ محصولات می‌باشد.

با مشاهده نتایج حاصله پیشنهاد می‌شود که از کاربرد دماهای بالا در مراحل نهایی خشک کردن جهت کنترل واکنش‌های قهوه‌ای شدن اجتناب گردد. 

در یک فرآیند صنعتی تولید محصولات ماکارونی احتمال کنترل واکنش‌های میلارد تحت شرایط خشک کردن (VHT) بررسی شد.

حداکثر دمای خشک کردن 100 درجه سانتی‌گراد و پس از ۴۵ دقیقه می‌باشد.

مقدار فوروزین طی خشک کردن افزایش نشان می‌دهد محصول ماکارونی بسته‌بندی شده حاوی ۲۳۰ میلی‌گرم فروزین به ازای هر ۱۰۰ گرم پروتئین می‌باشد.

در حالیکه بر اساس برخی مطالعات بایستی مقدار فوروزین معادل ۳۰۰ تا ۷۰۰ میلی‌گرم در شرایط دمایی بالای ۷۵ درجه سانتی‌گراد می‌‌رسید.

بر اساس نتایج حاصله می‌توان استدلال کرد که به‌کارگیری صحیح شرایط دما و زمان خشک کردن باعث کاهش مقدار پروتئین شده است.

نتیجه

به کارگیری دماهای بالا باعث افزایش مقدار فوروزین می‌شود.

با کاهش فعالیت آنزیمی سمولینا مقدار واکنش‌های قهوه‌ای شدن کاهش پیدا می‌کند.

همچنین با کاهش میزان آسیب نشاسته و کنترل دماهای خشک کردن بخصوص در مراحل نهایی تولید می‌توان واکنش‌های قهوه‌‌ای شدن را تحت کنترل درآورد.