وظیفه اصلی اصلاح آرد، استاندارد‌سازی است. کیفیت دانه با توجه به تنوع، منشأ، آب و هوا و شرایط رشد و رسیدن متفاوت است. سیستم‌های آنزیمی ابزاری مقرون به صرفه و بسیار کاربردی هستند که امکان جبران نوسانات مواد اولیه و تولید آرد‌هایی با خواص پخت ثابت را فراهم می‌کنند.
با بهبود خواص آرد، می‌توان آرد‌هایی با قابلیت پخت را از مقدار زیادی گندم با خواص کیفی پایین تولید کرد. به این ترتیب، آسیابان‌ها می‌توانند خود را در برابرنوسانات کیفیت آسیب‌پذیر کنند. واحد‌های نانوایی صنفی و صنعتی هنگام خرید مواد اولیه به طور کلی انتخاب خود را بر اساس پارامتر‌های رئولوژیکی آرد تنظیم می‌کنند.
تاریخچه آنزیم‌ها در اصلاح آرد و پیشرفت آنها
بیش از یک قرن پیش ازتولید تجاری آنزیم‌ها و شناختن آنها به صورت تخصصی، بشر به صورت غیر مستقیم از خواص آنزیم‌ها به عنوان کمک فرآوری به شکل آرد مالت استفاده می‌شد اما در نهایت با معرفی افزودنی‌های شیمیایی از بین رفتند.
مجدداً با پیشرفت علم بیوتکنولوژی و تولید تجاری آنزیم‌ها، این مواد به عنوان جایگزین بسیاری از این ترکیبات شیمیایی مورد توجه قرار گرفتند. آنزیم‌ها ترکیباتی هستند که عملکرد اختصاصی دارند و عموماً با حرارت غیر فعال می‌شوند که این ویژگی آنها را به بهترین و سالمترین جایگزین مواد شیمیایی تبدیل نموده است. با این وجود، استفاده از آنزیم‌ها در محصولات نانوایی مستلزم شناختن و درک بهتر آنزیم‌ها است.
از آنجایی که آنزیم‌ها از زنجیره‌های اسید آمینه طولانی تشکیل شده‌اند، آنزیم‌ها به عنوان پروتئین طبقه‌بندی می‌شوند و دارای ویژگی‌های مشابه پروتئین هستند. با این حال، یک مولکول آنزیم به یک ساختار سه بعدی خاص با جایگاه فعال دارد که فقط بر روی یک بستر خاص برای مثال یک چربی، پروتئین یا نشاسته عمل می‌کند.
هنگامی که محل فعال آنزیم با یک مولکول سوبسترای مربوطه برخورد می‌کند، آنها به طور موقت متصل می‌شوند تا یک کمپلکس آنزیم-سوبسترا تشکیل دهند. با تشکیل کمپلکس، آنزیم انرژی لازم برای انجام برخی واکنش‌ها را کاهش می‌دهد. این واکنش‌ها ممکن است مولکول بستر را بشکنند یا آن را با مولکول دیگری بپیوندند. علاوه بر این، کمپلکس واکنش را به پیوند‌های خاص روی مولکول بستر محدود می‌کند.
فعالیت آنزیم بسیار اختصاصی است. بسته به ساختار سه بعدی آن، یک آنزیم خاص ممکن است تنها یک نوع مولکول را هیدرولیز یا سنتز کند. برخی دیگر به نوع خاصی از مولکول کمتر اختصاصی هستند، اما یک واکنش شیمیایی خاص را در کل کلاس‌های ترکیبات دارای عناصر ساختاری مشترک ترویج می‌کنند. واکنش هر چه باشد، خود آنزیم بدون تغییر باقی می‌ماند و به همین دلیل است که آنزیم‌ها کاتالیزور در نظر گرفته می‌شوند.
نحوه عملکرد آنزیم‌ها
آمیلاز‌ها هیدرولیز کننده کربوهیدرات‌هایی هستند که بیشترین عملکرد‌های بالقوه را در محصولات نانوایی دارند. این‌ها آمیلوز و آمیلوپکتین را در نشاسته و همچنین مشتقات نشاسته مانند دکسترین و الیگوساکارید‌ها هیدرولیز می‌کنند.
آنزیم آلفا آمیلاز نشاسته را به دکسترین‌های محلول هیدرولیز می‌کند. این دکسترین‌ها ممکن است متعاقباً توسط بتا آمیلاز برای تولید مالتوز و/یا آمیلو‌گلوکوزیداز برای تولید گلوکز هیدرولیز شوند. از آنجایی که نشاسته به عنوان یک گرانول وجود دارد، آمیلاز‌ها باید بر روی دانه‌های نشاسته آسیب دیده (همانطور که در طول آسیاب آرد صدمه دیده‌اند) یا روی گرانول‌هایی که در اثر رطوبت و حرارت ژلاتینه شده‌اند (مانند زمانی که خمیر مخلوط می‌شود و پخته می‌شود) عمل کند.
قند‌های حاصل از فعالیت آمیلاز به عنوان غذای مخمر در محصولات تخمیری عمل می‌کنند. در نتیجه وجود این آنزیم‌ها در نسبت‌های مناسب برای تولید دی اکسید کربن حیاتی است. بیشتر آرد‌ها به طور طبیعی حاوی آلفا و بتا آمیلاز هستند. با این حال، تنها بتا آمیلاز است که به طور طبیعی در مقادیر کافی وجود دارد. بنابراین، کنترل قدرت نگهداری گاز در خمیر نیاز به آلفا آمیلاز اضافه دارد.
آمیلاز‌ها همچنین می‌توانند بر قوام خمیر تأثیر بگذارند. دانه‌های نشاسته آسیب دیده آب بیشتری نسبت به دانه‌های دست نخورده جذب می‌کنند. این توانایی زمانی کاهش می‌یابد که گرانول‌های آسیب دیده توسط آمیلاز‌ها هیدرولیز شوند. با کاهش جذب آب، گرانول‌های آسیب دیده آب را آزاد می‌کنند که خمیر را نرم می‌کند و باعث سیالیت بیشتر آن می‌شود.
عملکرد سوم آمیلاز‌ها توانایی آنها در به تأخیر انداختن بیاتی است. با گذشت زمان، بافت محصولات پخته شده به دلیل مجموعه پیچیده‌ای از تغییرات که شامل تبلور مجدد (یا رتروگراداسیون) آمیلوپکتین در نشاسته است، ایجاد می‌شود. با هیدرولیز آمیلوپکتین به واحد‌های کوچکتر، آلفا آمیلاز باکتریایی می‌تواند نرمی بافت نان را حفظ کرده و عمر مفید آن را افزایش دهد.
یک نظریه در پشت این موضوع نشان می‌دهد که آمیلوپکتین همچنان با همان سرعت با آنزیم‌های اضافه شده متبلور می‌شود، اما طول زنجیره کوتاه شده انعطاف‌پذیری و نرمی بیشتری را هنگام کریستال شدن حفظ می‌کند. نظریه دیگر این است که زنجیره‌های آمیلوپکتین کوتاه شده تمایل کمتری به رتروگراداسیون دارند.
آخرین استفاده از آمیلاز‌ها در محصولات نانوایی، به عنوان جایگزین برومات پتاسیم، عامل اکسید‌کننده و تقویت‌کننده گلوتن است. گلوتن تقویت شده خمیری با احتباس گاز بهبود یافته و در نتیجه حجم بالاتر در محصول نهایی تولید می‌کند.
بر اساس مطالعات مختلف بهداشتی، استفاده از برومات در حال کاهش و ممنوعیت شدید در بسیاری از کشور‌ها است. سایر اکسیدان‌ها – مانند اسید اسکوربیک – می‌توانند حجم قابل مقایسه‌ای را افزایش دهند، اما مطابقت مستقیم با برومات ندارند. برای جبران، می‌توان آلفا آمیلاز را با اسید اسکوربیک اضافه کرد تا حجم و کیفیت بافت را افزایش دهد.
آمیلاز‌ها تنها کربوهیدرات‌های مفید در محصولات نانوایی نیستند. همی سلولازهاهمچنین می‌توانند برای بهبود کیفیت اضافه شوند. هم آرد گندم و هم آرد چاودار حاوی پنتوسان هستند. این پلی ساکارید‌های غیر نشاسته‌ای بسیار آبدوست هستند و به طور قابل توجهی به خواص جذب آب خمیر کمک می‌کنند. در محصولات مبتنی بر آرد گندم، پنتوسان‌ها نیز درافزایش حجم مؤثر هستند.
افزودن همی سلولاز به یک محصول مبتنی بر آرد گندم می‌تواند حجم محصول را با هیدرولیز پنتوسان‌های موجود بهبود بخشد. با این حال، در همان زمان، پنتوسان هیدرولیز شده آب را آزاد می‌کند و خمیر را بسیار شل می‌کند. هنگام استفاده از همی سلولاز، جذب آب خمیر باید تنظیم شود. اگر خمیر بیش از حد شل باشد، نه تنها ماشینکاری آن دشوار خواهد بود، بلکه مزایای افزایش حجم همی سلولاز نیز رخ نخواهد داد.
در نان چاودار، پنتوسان‌های موجود در آرد چاودار برای ساختار ساختمان بسیار مهم هستند زیرا محتوای گلوتن آرد چاودار کافی نیست. اگر محتوای پنتوسان خیلی زیاد باشد، برای آب با نشاسته رقابت می‌کند و از تورم و ژلاتینه شدن مناسب آن جلوگیری می‌کند. همی سلولاز به کنترل محتوای پنتوسان کمک می‌کند.
همی سلولاز‌هایی که سلولز را هیدرولیز می‌کنند نیز در دسترس هستند. این‌ها ممکن است به محصولات نانوایی با فیبر بالا اضافه شوند تا با شکستن زنجیره‌های سلولزی بلندی که باعث ایجاد احساس شن در دهان می‌شوند، به بهبود کیفیت غذایی آنها کمک کند.
اثرات آنزیم‌ها بر روی محصولات
درک آنچه که انواع مختلف آنزیم‌ها با محصولات نانوایی انجام می‌دهند اولین گام در انتخاب آنزیم است. با توجه به اینکه عملکرد آنزیمی خاص چقدر است، هنگامی که نتایج مورد نظر مشخص شد، آنزیم مورد استفاده تصمیمی ساده خواهد بود. سایر عوامل در انتخاب و استفاده از آنزیم چندان آسان نیستند. این‌ها شامل منبع و شکل آنزیم، قدرت فعالیت آنزیم و میزان استفاده، و شرایطی است که تحت آن آنزیم مورد استفاده و استفاده قرار می‌گیرد.
گلوکز اکسیداز نوعی آنزیم است که در گروه اکسیدوردوکتاز‌ها قرار دارد. کاربرد گسترده‌ای در صنایع غذایی دارد. گلوکز اکسیداز بخش مهمی از بهبود دهنده آرد و خمیر است. گلوکزاکسیداز جایگزین برای ADA، برومات پتاسیم و سایر عوامل اکسید‌کننده شیمیایی است که به دلیل نگرانی‌های بهداشتی تحت نظارت عمومی قرار گرفته‌اند.
افزودن گلوکز اکسیداز به سیستم‌های مخمری، شرایط اکسیداتیو ایجاد می‌کند که تشکیل یک شبکه پلیمری برتر یا توسعه‌یافته‌تر را از طریق یک یا ترکیبی از مکانیسم‌های زیر ایجاد می‌کند:
اکسیداسیون گروه‌های سولفیدریل و تشکیل مقادیر بالاتر پیوند‌های دی سولفیدی (S-S) که زنجیره‌های پروتئینی مجزا را به هم نزدیک می‌کند. مولکول‌های سیستئین زنجیره‌های پروتئینی را به هم پیوند می‌دهند.
هنگام افزودن گلوکز اکسیداز به فرمولاسیون نان و نان، هدف نهایی تولید پراکسید هیدروژن H۲O۲ و ایجاد شرایط اکسید‌کننده لازم است که اثرات تقویتی خمیر را فراهم می‌کند.
افزودن گلوکز اکسیداز خمیر قوی‌تری ایجاد می‌کند که نتایج زیر را به همراه دارد:
• حجم نان بالاتر
• کاهش چسبندگی خمیر به دلیل اثر خشک کردن سطحی پراکسید هیدروژن
• حجم بیشتر نان در فر و قابلیت نگهداری گاز بیشتر
• بافت نان یکنواخت‌تر و محکم‌تر
• افزایش تحمل به تخمیر بیش از حد و
• کاهش استفاده از گلوتن گندم
• اندکی افزایش جذب آب
مانند هر آنزیم دیگری، عملکرد گلوکزاکسیداز در صنعت نانوایی تحت تأثیر دما، pH، قدرت یونی و سطح رطوبت در خمیر تحت تأثیر هیدراتاسیون آرد قرار می‌گیرد.
از آنجایی که گلوکزاکسیداز هم به اکسیژن و هم به گلوکز نیاز دارد، اثر تقویتی آن بر رئولوژی حجیم خمیر عمدتاً در حین اختلاط رخ می‌دهد، جایی که اکسیژن محدود نیست. منطقی است که فرض کنیم در مراحل بعدی فرآیند تولید نان، مانند فرم دهی به خمیر و پخت، عمل گلوکزاکسیداز متوقف می‌شود زیرا اکسیژن محدودتر می‌شود و اکسیژن موجود در خمیر به سرعت توسط مخمر مصرف می‌شود.
لیپاز‌ها، فسفولیپاز‌ها و گالاکتولیپاز‌ها دسته وسیعی از آنزیم‌ها هستند که هیدرولیز‌تری گلیسرول‌ها را به مجموعه‌ای از محصولات جانبی شامل اسید‌های چرب آزاد، دی آسیل گلیسرول‌ها، مونوآسیل گلیسرول‌ها و گلیسرول کاتالیز می‌کنند.
لیپاز‌ها به عنوان بهبود دهنده خمیر در نظر گرفته می‌شوند و مشابه امولسیفایر‌ها عمل می‌کنند و برهمکنش‌های لیپیدی با گلوتن را تغییر می‌دهد، که می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر خواص رئولوژیکی و ماشینکاری خمیر و محصولات نهایی داشته باشد. محصولات واکنش لیپاز دارای ساختار‌هایی شبیه به امولسیفایر‌ها هستند.
بنابراین، می‌توانند با پروتئین‌های گلوتن از طریق مکانیسم‌های مختلف اتصال به لیپید برای تأثیرگذاری بر ساختار پروتئین-پروتئین، پروتئین-نشاسته و سایر برهمکنش‌های پروتئین-لیپید تعامل کنند.
با تأثیر مثبت آنزیم لیپاز، پایداری سلول گاز در زمان تخمیر بهبود می‌یابد زیرا محصولات واکنش فسفولیپاز دارای خواص فعال سطحی مؤثری هستند. خواص رئولوژیکی بهبود یافته و پایداری سلول‌های گاز و پایداری خمیر مزایایی را برای نان، از جمله بهبود حجم نان و ساختار بافت نان فراهم می‌کند. یک مزیت اضافی، سفیدی بافت نان از طریق تولید بافت ریزتر و همگن‌تر است.
در تولید محصولات دارای لیبل عاری از مواد شیمیایی یا حاوی مواد شیمیایی کمتر، می‌توان نسبت قابل توجهی از امولسیفایر‌ها را با لیپاز‌ها جایگزین کرد. همچنین لیپاز‌ها به دلیل توانایی جایگزینی امولسیفایر‌ها، عملکرد بیشتری به عنوان عوامل ضد بیاتی دارند. استفاده از آنزیم‌های لیپاز و حذف امولسیفایر‌ها می‌تواند نقش مهمی در کاهش قیمت محصول نهایی داشته باشد.
شرکت پاک فن نماینده بزرگترین شرکت های اروپایی در زمینه آنزیم‌ها می‌باشد. برای مشاوره و کسب اطلاعات بیشتر، با ما تماس بگیرید.
ثبت ديدگاه