آنزیم در صنعت آرد،نان و شـیرینی
آنزیمها به عنوان راه حل طبیعی جایگزین افزودنی‌های شیمیایی شده‌اند و به طور گسترده در صنایع آرد، نان و شیرینی و شکلات استفاده میشوند که نتایج مثبتی بر فرآیند تولید و پارامترهای کیفی محصولات نهایی داشته است.
کیفیت آرد به عنوان ماده اولیه‌ی اصلی در تولید نان، اهمیت بسیاری برای تولیدکنندگان محصولات نانوایی دارد. با توجه به تغییرات آب و هوایی، شرایط جوی و تفاوت کیفیت گندم، آرد تولیدی در طول سال و در مناطق مختلف یکسان نیست، که این امر بر عملکرد تولید و کیفیت محصولات نانوایی اثر منفی می‌گذارد.
در گذشته، به منظور بهبود کیفیت آرد از افزودنی‌های مختلفی در این صنعت استفاده می‌شد. در سال های اخیر آنزیمها به عنوان راه حل طبیعی جایگزین افزودنی‌های شیمیایی شده‌اند و به طور گسترده در صنایع آرد، نان و شیرینی و شکلات استفاده میشوند که نتایج مثبتی بر فرآیند تولید و پارامترهای کیفی محصولات نهایی داشته است.
آنزیمها راهکارهای قابل انعطاف و با عملکرد بهتری را در اختیار تولیدکنندگان محصولات نانوایی قرار می‌دهند و از این رو استفاده از آنها در صنایع آرد، نان، شیرینی و شکلات همواره رو به افزایش است. راه حل های آنزیمی می‌توانند علاوه بر بهبود پروسه تولید به عنوان راهکاری پایدار و مقرون به صرفه، به افزایش کیفیت محصولات نانوایی کمک کنند.
راهکارهای آنزیمی برای بهبود فرآیندهای تولید و افزایش
کیفیت محصولات نانوایی
راهکارهای آنزیمی برای بهبود فرآیندهای تولید و افزایش
کیفیت محصولات نانوایی
راهکارهای آنزیمی برای بهبود فرآیندهای تولید و افزایش کیفیت محصولات نانوایی
اصلاح و بهبود کیفیت آرد
یک چالش همیشگی در کارخانجات آرد، کیفیت ثابت آرد علی‌رغم کیفیت متغیر گندم است. اگر میزان فعالیت آمیلازی طبیعی آرد کم باشد می‌توان آن را با افزودن آنزیم آلفا آمیلاز، که باعث ایجاد قندهای قابل تخمیر برای مخمر میشود، اصلاح کرد.
مخمر با مصرف این قندها میزان دی‌اکسیدکربن کافی را برای وََر آمدن خمیر فراهم میکند. فعالیت متابولیک مخمر بر روی قندهای ایجاد شده توسط آلفا آمیلاز طی واکنش میلارد، رنگ و عطر مطلوب را در نان به وجود می‌آورد.
افزایش ماندگاری نان
حفظ تازگی اصلی‌ترین مسئله‌ای است که مصرف‌کنندگان در مورد نان به دنبال آن هستند.
بیات شدن نان به دلیل تغییرات در ساختار نشاسته آرد است که بلافاصله پس از پخت شروع میشود. نشاسته به طور طبیعی بلافاصله پس از پخت شروع به تبلور مجدد میکند که باعث خشک شدن و بیات شدن نان میشود. آنزیمها به عنوان کاتالیزورهای طبیعی می‌توانند فرآیند تبلور مجدد را به تأخیر بیندازند. با استفاده از آنزیم آلفا آمیلاز مالتوژنیک می‌توان ساختار نشاسته را تغییر داد تا ماندگاری نان افزایش یابد.
بهبود شکل‌دهی خمیر
آنزیم‌های زایلاناز یا همی‌سلولازها در فرآیند نانوایی نقش مهمی ایفا میکنند، این آنزیمها، برخی خصوصیات خمیر مانند قابلیت ماشین‌پذیری و نگهداری گاز در خمیر را بهبود بخشیده و باعث بهینه‌سازی زمان تولید، افزایش رنگ، حجم و بافت مطلوب‌تر محصول نهایی میشوند.
کیفیت بهتر انواع کیک
آنزیمها نرمی و قابلیت ارتجاعی کیک را افزایش می‌دهند و برای تولید مافین صنعتی، کیک اسفنجی و پوند کیک مناسب هستند. آنزیمها کمک میکند تا کیفیت این محصولات حفظ شود. ترکیب مناسب از آنزیمها با ایجاد اثر هم‌افزایی باعث افزایش نرمی، حجم و رطوبت شده و روند بیات شدن محصولات را به تاخیر می‌اندازد.
کیفیت بهتر انواع بیسکویت، کراکر و ویفر
آردهای ضعیف با پروتئین کم، قابلیت کشش و جذب آب پایین دارند. این آردها برای تهیه بیسکویت و کراکر مناسب هستند، زیرا در فرآیند تولید محصول به راحتی شکل گرفته و طرح مورد نظر روی آنها قابل اجرا است.
با استفاده از ترکیب مناسبی از آنزیم‌های پروتئاز و زایلاناز می‌توان ویژگیهای ذکر شده را ایجاد کرد و حتی سدیم متا بی‌سولفیت را که راهکاری شیمیایی برای تضعیف شبکه گلوتنی است، حذف کرد. این ماده در بسیاری از مقالات علمی به عنوان عامل بروز سرطان معرفی شده است.
فواید کلیدی استفاده از آنزیمها در تولید بیسکویت، کراکر و ویفر:
- بهبود طعم، رنگ و بافت محصولات
- کاهش شکستگی در محصولات نهایی
- بهبود قابلیت ماشین‌کاری و امکان استفاده از انواع آرد
تقویت شبکه گلوتن
در تولید نان نیاز به یک شبکه قوی گلوتن است که بتواند در مقابل فشارها و کشش های هنگام رََز و دادن خمیر مقاومت داشته، گاز تشکیل شده طی فرآیند تخمیر را در خود نگه دارد و حجم خوبی به قرص نان بدهد. آنزیم‌های گلوکز اکسیداز و لیپاز به تقویت قدرت و پتانسیل شبکه گلوتنی کمک میکنند. این آنزیمها پایداری خمیر را بهبود می‌بخشند و کمک میکنند کار با خمیر بهتر انجام شود تا قرص نان حجم بهتر و ظاهر مطلوب‌تری داشته باشد.
فواید کلیدی آنزیمها برای بهبود ساختار شبکه گلوتنی عبارتند از:
- افزایش پایداری خمیر
- کاهش مصرف اسید اسکوربی
- جایگزین پتاسیم برومات و سایر اکسیدان‌های شیمیایی
- کاهش نیاز به افزودن گلوتن به آرد
کیفیت بهتر نودل، پاستا و ماکارونی
با استفاده از آنزیم می‌توان به نوسانات کیفی که غالباً در کیفیت مواد اولیه در تولید ماکارونی و نودل وجود دارد غلبه کرده و به کیفیتی مطلوب و یکنواخت دست یافت. بافت جویدنی، کلید لذت مصرف کنندگان غذاهایی مانند ماکارونی و نودل است. ماکارونی به طور سنتی از گندم دوروم با کیفیت بالا تهیه میشود. این منجر به محصولات سفت و غیر چسبنده میشود. فرمولاسیون با آرد گندم نول با کیفیت پایین می‌تواند منجر به بافت نرمتر و تحمل پخت کمتر شود. با استفاده از راه حل آنزیمی، تولیدکنندگان این محصولات می توانند بر این چالش‌ها غلبه کنند .
مزایای استفاده از آنزیمها در تولید نودل، پاستا و ماکارونی:
- عدم نیاز به اضافه کردن گلوتن در حین تولید
- جلوگیری از ایجاد ترک‌خوردگی در محصول نهایی
- جلوگیری از ایجاد دانه‌های تیره
- ایجاد سفتی مناسب و ظاهر یکنواخت شفاف در ماکارونی خشک و نودل
- کاهش چسبندگی در نودل و پاستای پخته شده
- سفیدتر شدن و پایداری رنگ محصولات
| نام محصول | کاربرد | مزایا | دوز مصرف |
|---|---|---|---|
| لیپاز |
|
| ۵ – ۲۰ ppm |
| آلفا آمیلاز مالتوژنیک |
|
| ۵ – ۲۰ ppm |
| زایلاناز |
|
| ۵ – ۱۵ ppm |
| پروتئاز |
|
| ۵ – ۲۰ ppm |
| گلوکز اکسیداز |
|
| ۵ – ۴۰ ppm |
| آلفاآمیلاز قارچی |
|
| ۵ – ۱۰ ppm |
| گلوکو آمیلاز |
|
| ۵ – ۳۰ ppm |
| میکس پروتئاز و زایلاناز |
|
| ۵ – ۳۰۰ ppm |
| میکس آلفا آمیلاز مالتوژنیک و لیپاز |
|
| ۱۰ – ۱۰۰ ppm |
| عیوب و نارسایی‌های نان | دلایل احتمالی | راه حل آنزیمی پیشنهادی |
|---|---|---|
| ترک خوردن نان از پهلو |
| استفاده از آنزیم‌های آمیلاز و زایلاناز |
| سفت و ضخیم شدن پوسته نان |
| استفاده از آنزیم‌های لیپاز و گلوکزاکسیداز |
| کمرنگ و کدر بودن پوسته نان |
| استفاده از آنزیم آمیلاز |
| تیره بودن بیش از حد رنگ پوسته نان |
| استفاده از آنزیم‌های لیپاز و گلوکزاکسیداز |
| فرم نامناسب قرص نان |
| استفاده از آنزیم‌های لیپاز و زایلاناز |
| فرورفتگی در دیواره نان تست |
| استفاده از آنزیم لیپاز و گلوکز اکسیداز |
| تیره بودن مغز نان (عدم یکنواختی رنگ مغز نان) |
| استفاده از آنزیم لیپاز و گلوکز اکسیداز |
| وجود تخلخل و غیریکنواختی ساختار بافت نان |
| استفاده از آنزیم زایلاناز، لیپاز و گلوکز اکسیداز |
| خشک و شکننده بودن مغز نان،بیات شدن نان |
| استفاده از آنزیم مالتوژنیک آمیلاز |
| ضعیف بودن طعم و مزه بیات شدن نان |
| استفاده از آنزیم آمیلاز |
شکل نامناسب بیسکویت و کراکر |
| استفاده از آنزیم پروتئاز |
| چسبنده بودن ماکارونی و نودل پخته |
| استفاده از آنزیم لیپاز |
| ترک خوردگی و شکننده بودن ماکارونی و نودل خشک |
| استفاده از آنزیم لیپاز |
| مقاومت خمیر و عدم افزایش حجم نان در مرحله نهایی پخت |
| مقاومت خمیر و عدم افزایش حجم نان در مرحله نهایی پخت |
انواع آنزیمها در صنعت آرد، نان و شیرینی
آنزیمها پروتئین‌هایی هستند که در طبیعت یافت میشوند. آنزیمها نقش کاتالیزوری داشته و زمانی که یک ماده باید به ماده دیگر تبدیل شود، طبیعت از آنزیمها برای تسریع و کنترل این فرآیند استفاده میکند. هر آنزیم عملکرد بسیار اختصاصی دارد و بر روی یک ماده خاص عملیاتی را انجام می‌دهد، که به آن سوبسترا گفته میشود. بنابراین نقش هر نوع آنزیم در تهیه نان به بستری که بر روی آن کار میکند وابسته است. به عنوان مثال، آمیلازها بر روی نشاسته فعالیت میکنند و یکی از پرکاربردترین آنزیمها در تهیه نان هستند.
آلفا آمیلاز قارچی
آلفا آمیلاز قارچی بر روی نشاسته آسیب دیده عمل کرده و سبب بهبود بافت و نرمی آن میشود. این آنزیم آمیلوز و آمیلوپکتین را در زنجیره نشاسته به مولکولهای کوچکتر دکسترین تجزیه میکند، که باعث افزایش فعالیت مخمر و بهبود تشکیل گاز در خمیر توسط مخمر میشود؛ همچنین این آنزیم ویسکوزیته خمیر را کاهش داده که باعث افزایش حجم نان میشود.
مالتوژنیک آمیلاز
مالتوژنیک آمیلاز یک آنزیم حیاتی در تولید محصولاتی است که به صورت بسته بندی با ماندگاری بالا عرضه میشوند؛ مانند انواع نانهای با بافت نرم، کروسان، نان بروتشن و نان تست. مالتوژنیک آمیلاز با عمل بر روی انتهای زنجیره نشاسته، آن را به مالتوز تجزیه میکند، که باعث افزایش ماندگاری، افزایش نرمی و رطوبت بافت، بهبود رنگ پوسته و به تاخیر انداختن بیاتی محصولات نانوایی میشود. پوسته نان‌هایی که با استفاده از مالتوژنیک آمیلاز تهیه میشوند، سریع تر رنگ می‌گیرد. این اتفاق باعث میشود تا نتیجه زمان پخت کمتر شده و احتمال خشکی بیش از حد و ترک خوردگی نان کاهش مییابد.
پروتئاز
آنزیم‌های پروتئاز با تجزیه ساختارهای پروتئینی آرد، باعث تضعیف شبکه گلوتنی و افزایش انعطاف‌پذیری خمیر میشوند. این فرآیند منجر به تولید پپتیدهای زنجیره کوتاه و اسیدهای آمینه می‌گردد، که باعث ایجاد عطر، طعم و رنگ مطلوب در پوسته نان میشوند. این آنزیمها بیشتر در تولید محصولاتی مانند کراکر، بیسکویت و ویفر استفاده میشوند که نیاز به خمیرهای انعطاف‌پذیر با خاصیت ارتجاعی پایین هست. تولید این محصولات نیاز به خمیری نازک و همگن دارد که به طور یکنواخت روی قالبهای تولید پخش شود. آنزیم‌های پروتئاز با تخریب جزئی پروتئینها و تخریب شبکه گلوتنی به ایجاد چنین خمیری کمک میکنند.
لیپاز
آنزیم‌های لیپاز و فسفولیپاز چربی‌ها، لیپیدها و مواد شبه چربی را به مواد امولسیون کننده تبدیل میکنند که باعث کاهش مصرف امولسیفایرهایی مانند مونو و دیگلیسیرید و داتم میشود. علاوه بر این، لیپازها باعث پایداری، استحکام و چسبندگی کمتر خمیر به دست و ماشین آلات نانوایی و در نتیجه راحتی کار با خمیر میشوند. استفاده از این آنزیمها باعث افزایش حجم نان و بهبود رنگ آن شده و بافت نان را نرمتر، ریزتر و یکدست‌تر میکنند که منجر به تولید محصولی جذاب‌تر و خوش‌طعم‌تر میشود.
زایلاناز
زایلانازها یا همی‌سلولازها در فرایند نانوایی نقش مهمی ایفا میکنند. این آنزیمها از دسته گلیکوزید هیدرولازها هستند که باعث شکستن پیوندهای گلیکوزیدی 4-1- ẞ در ساختمان زایلان میشود. زایلان دومین پلی ساکارید فراوان در دیواره‌ی سلولی گیاهان است. اضافه کردن زایلاناز به آرد و خمیر باعث بهبود خصوصیات رئولوژیک، افزایش قدرت جذب آب و بهبود حجم نان میشود. استفاده از آنزیم زایلاناز در صنعت تولید آرد و نان منجر به بهینه‌سازی زمان تولید، بهبود کیفیت نان، افزایش حجم، بهبود قابلیت ماشین پذیری و افزایش ماندگاری نان میشود.
گلوکز اکسیداز
گلوکز اکسیداز پتانسیل گلوتن طبیعی در آرد را آزاد کرده و پایداری خمیر و ویژگیهای ماشین کاری خمیر را بهبود می‌بخشد. گلوکز اکسیداز فرآیند اکسیداسیون گلوکز به اسید گلوکونیک و پراکسید هیدروژن (H2O2) را کاتالیز میکند. پراکسید هیدروژن باعث تشکیل پیوندهای دی‌سولفیدی در شبکه گلوتن شده و از نرم شدن و تضعیف شبکه گلوتن جلوگیری میکند. این اتفاق منجر به بهبود فرآیند ماشین کاری خمیر، خشک شدن سطح خمیر، افزایش حجم نان و بهبود ظاهر محصولات نانوایی میشود.
گلوکوآمیلاز
گلوآمیلاز که به نام آمیلاز گلوکوزیداز نیز شناخته میشود، مولکولهای گلوکز را در زنجیره‌های نشاسته تجزیه میکند. این یعنی گلوکز بیشتری برای واکنش‌های میلارد فراهم میشود و پوسته نان طلایی‌تر به عمل می‌آید. نشاسته پلیمری است که از مولکولهای آلفا-دی-گلوکز به هم پیوسته تشکیل شده است. آلفا-آمیلاز به صورت تصادفی پیوندهای آلفا-1،4 نشاسته آسیب دیده یا ژله‌ای را به قطعات کوچکتری به نام دکسترین تجزیه میکند. سپس بتا-آمیلاز، مالتوز را به دکسترین تجزیه میکند.
مخمر آنزیم مالتاز (آلفا-گلوکوزیداز) را تولید میکند، که مالتوز را به مولکولهای گلوکز تجزیه میکند. این گلوکز به بهبود رنگ پوسته نان کمک کرده و منبع انرژی مخمر را برای فرآیند تخمیر فراهم می کند.
آرد سالم دارای مقدار کافی آلفا-آمیلاز طبیعی برای این فرآیند هست، اما مقدار کافی آنزیم برای تولید دکسترین مورد نیاز وجود ندارد، که باعث کمبود میزان گلوکز در خمیر و کاهش فعالیت مخمر میشود.
اضافه کردن گلوآمیلاز به آرد یک روش برای اصلاح این مشکل است. این آنزیم مولکولهای گلوکز را از انتهای پلیمرهای نشاسته جدا میکند. این جداسازی عمدتاً در پیوندهای آلفا-1،4 و به صورت کندتر در نقاط شاخه‌ای آلفا-1،6 اتفاق می‌افتد. این امر باعث تبدیل بیشتر گلوکز به خمیر میشود.
مقدار بیشتر گلوکز در مراحل تخمیر، پخت و نان نهایی به مزایای متعددی منجر میشود. این مزایا شامل بهبود رنگ و طلایی‌تر شدن پوسته نان است، زیرا گلوکز در واکنش‌های میلارد و طلایی شدن پوسته نقش دارد.