بر همین اساس به منظور صنعتی نمودن فرآیند تولید، هدف از انجام تحقیق، بررسی فرمولاسیون و فاکتورهای فرآیندی شامل دما، زمان پخت و غلظت شربت مورد استفاده در کیفیت تولید حلوای آرد گندم و مطالعه اثر کیفیت گلوتن آرد بر روی بافت حلوای آرد گندم تعیین گردید.
فصل دوم
کلیات و مروری بر پژوهش های پیشین
2-1-تاریخچه گندم
منشأ گندم به درستی روشن نیست، هرودوت مورخ معروف یونانی که یادداشت هایی از یک پیشوای مذهبی کلده را جمع آوری کرده، از مطالعه آنها به این نتیجه رسیده که گندم در زمان حکومت کلده و آشور و پیش از آن در بین النهرین به طور وحشی می روییده است، او درپنج قرن پیش از میلاد در نوشته های خود روش خرد کردن گندم و تهیه نان در مصر را شرح داده است. کاوش های باستان شناسی اخیر نشان داده است که گونه های گندم وحشی از حدود 15000 سال پیش از میلاد در مصر و بین النهرین می روییده است. دانه های گندم همراه با مومیایی های فراعنه مصر از اهرام این کشور به دست آمده است. استرابون مورخ معروف معتقد است که نوعی گندم وحشی از سواحل رود سند به دست آمده، لینه گندم را متعلق به کوه های اورال و ادیسه آن را از سیسیل می داند، به هر حال بیشتر پژوهشگران منشأ گندم را جنوب غربی آسیا دانسته اند و تا آنجا که به کشور عزیزمان مربوط می شود نمونه های گندم در کاوش های باستان شناسی دامغان کشف شده که نشانه قدمت این گیاه در آن منطقه است. همچنین در غار های نزدیک دریاچه خزر و همدان دانه های گندم به دست آمده است و باستان شناسان عقیده دارند که گندم از حدود پنج تا شش هزار سال پیش از میلاد در این مناطق کشت می شده است. ( پایان،1390 ؛ پرویز، 1390؛ قارونی ،1382)
2-2-گیاه شناسی گندم
تعداد گونه های شناخته شده گندم متجاوز از 3000 است، اما از بین این تعداد حدود 10 گونه به طور کامل شناسایی شده و از بین این تعداد سه گونه در تجارت بین المللی دارای اهمیت بیشتری می باشند که هر سه از جنس تریتیکوم هستند و عبارتند از تریتیکوم وولگار1 در مجموع مهم ترین گندم مورد استفاده آسیاب داران برای تولید آرد مناسب جهت تولید نان است، بعلاوه بیشتر آرد مصرفی برای تولید بیسکوئیت و کیک هم از این گونه تولید می شود. تریتیکوم دیوروم2 مناسب ترین گونه گندم برای تولید ماکارونی است. تریتیکوم کمپکتوم3 دارای مقدار پروتئین کمتری است و برای تولید فرآورده های قنادی و بیسکوئیت مناسب است. (کدیور، 1390؛ کرامت، 1390)
2-3-مشخصات فیزیکی دانه گندم
متوسط طول دانه گندم 6 میلیمتر، عرض 8/2 میلیمتر، ضخامت 3/2 میلیمتر و بیضوی شکل است که یک طرف آن صاف و دارای برآمدگی است و طرف دیگر آن دارای شکافی در تمام طول دانه است، دانه گندم به طور مشخص از سه قسمت آندوسپرم، پوسته و جوانه تشکیل شده است. (احمدی، 1386؛ مویر و سینها، 1988؛ مانی و همکاران، 2004)
2-4-ترکیبات گندم
2-4-1-کربوهیدرات
نشاسته نوعی پلی ساکارید است که از ترکیب گلوکز با خارج شدن مولکول آب حاصل می گردد و در واقع نوعی ماکرومولکول است که طی مراحل رشد گیاه گندم به صورت ذرات ریز یا گرانول در دانه ذخیره می شود و ممکن است تا حدود 65 % وزن آن را تشکیل دهد. گرانول های نشاسته از دو قسمت آمیلوز که خطی است و 23 تا 27% وزن نشاسته را تشکیل می دهد و مرکب از حدود 5000 واحد گلوکز است و آمیلوپکتین که به صورت زنجیر انشعابی به میزان حدود 73 تا 77% وزن نشاسته را تشکیل می دهد و مرکب از حدود یک میلیون واحد گلوکز است. نشاسته در انواع مختلف غلات دارای شکل میکروسکوپی متفاوتی است، همگی دارای گرانول های ریزی هستند که اندازه و شکل آنها متفاوت است، قطر گرانول های نشاسته از 002/0 میلیمتر تا 5/0 میلیمتر متغیر است. گرانول های نشاسته در اثر عوامل فیزیکی دچار شکستگی می شوند. در شرایط عادی نشاسته در آب نامحلول است اما در آب داغ، آب جذب کرده و متورم شده و می ترکد این پدیده ژلاتینه شدن نشاسته4 می نامند. (پایان، 1390؛ رجب زاده، 1390؛ سولمون و دانکلگل، 1974؛ پائولسون، 1973؛ لورنز و همکاران، 1975).
2-4-2-پروتئین گندم (گلوتن)
پروتئین گندم به ویژه پروتئین آندوسپرم از نظر تغذیه ای دارای ارزش بالایی است. از نظر تکنولوژی پخت هم ویژگی های فیزیکی آندوسپرم پروتئین ها دارای اهمیت است که مربوط به گلوتن آن می باشد.
گلوتن از دو قسمت، یکی غیر محلول در الکل یا گلوتنین و دیگری قابل هضم یا محلول در الکل اتیلیک 70% یا گلیادین تشکیل شده است، که هر یک دارای ویژگی های متفاوت با دیگری هستند. در گندم گلوتنین را گلوتلین و گلیادین را پرولامین نیز می گویند. گلوتنین و گلیادین حدود 80% پروتئین گندم را تشکیل می دهند و مقدار سایر پروتئین ها مانند آلبومین و گلوبولین کم و حدود 20% است. گلوتن مهم ترین عامل در یکنواختی حجم و بافت، بازدهی و جذب آب و قابلیت نگهداری گاز، زمان قابلیت نگهداری، طعم و مزه، بالا بردن میزان افزودنی برای بهبود کیفیت در فرآورده های آرد گندم است. گلوتنین بخش الاستیک و چسبنده شبکه گلوتن در خمیر است و قوی بوده ودارای وزن مولکولی بالایی است، به همین جهت به خمیر حالت سفتی و قوام می بخشد. در حالی که گلیادین در مقایسه با گلوتنین دارای وزن ملکولی کمتری بوده و نرم است و الاستیسیته کمی دارد. مقدار گلوتن آردهایی که دارای مقدار بیشتری پروتئین هستند بیشتر است و هر قدر مقدار گلوتن بیشتر باشد مقدار جذب آب آرد و در نتیجه بازدهی محصول آن زیادتر است. (پایان، 1390؛ رجب زاده،1390؛ سولمون و دانکلگل، 1974؛ پائولسون، 1973؛ لورنز و همکاران، 1975)
جدول 2-1-مقدار پروتئین مورد نیاز در محصولات فرآورده های آرد گندم
محصولمقدار پروتئین لازم%نان12-13%ماکارونی13%یا بیشترکراکر10-11 %کیک9- 5/9 %شیرینی8-9 %بیسکوئیت5/8 – 5/10 %
2-4-2-1-تاثیر گلوتن بر روی کیک
گلوتن اضافه شده به آرد کیک موجب افزایش ویسکوزیته خمیر و محبوس شدن هوا و درنتیجه افزایش حجم و پایداری خمیر در دمای اتاق می شود ودر حفظ پراکندگی یکنواخت مواد تشکیل دهنده برای عملکرد مطلوب می باشد و همچنین موجب افزایش رطوبت و افزایش چگالی می شود. (ویلدرجانس و همکاران، 2008)
2-4-3-چربی
مقدار چربی موجود در جوانه گندم 6 -11 % است که 84 % آن غیر اشباع است، مقدار چربی پوسته و آندوسپرم به ترتیب 3-6% و 8/0 تا 5/1 % و در مجموع دانه حدود 2 % است، چربی گندم بیشتر از چربی های ساده یا تری گلیسرید ها و اسید های چرب است که وقتی بوسیله ی اتر استخراج شود در دمای اتاق به صورت مایع است، چون اشباع نشده است، گندم همچنین حاوی مقداری فسفولیپید ها، فسفاتید ها و لسیتین هم می باشد. (پایان، 1390؛ رجب زاده1390؛ سولمون و دانکلگل، 1974؛ پائولسون، 1973؛ لورنز و همکاران، 1975)
2-4-4-پنتوزان ها
پنتوزان ها نوعی پلی ساکارید غیر نشاسته ای 50 کربنه هستند که حدود 2 تا 3 درصد وزن آندوسپرم را تشکیل می دهند، حدود 75% دیواره سلول های آندوسپرم در گندم را پنتوزان ها را تشکیل می دهد که علاوه بر پنتوز ممکن است دارای هگزوز، اسید ورونیک و پروتئین هم باشد و بیشتر به صورت محلول در آب5 است ، مقدار پنتوزان در ظرفیت جذب و نگه داری آب6 موثر است و شاید به همین علت است که آرد هایی که درصد استخراج بالایی دارند مقدار بیشتری آب جذب می کنند، گو اینکه قسمتی از این خاصیت به علت بالا بودن مقدار گلوتن و پروتئین و ذرات پوسته این نوع آرد هم هست. (پایان،1390؛ رجب زاده، 1390؛ سولمون و دانکلگل، 1974؛ پائولسون، 1973؛ لورنز و همکاران، 1975)
2-4-5-سایر قندها
مقدار قندهای آزاد در گندم حدود 5/2 % است که عبارتند از الیگو ساکارید ها مثل سلولز، تتروز7، پنتوز8، مالتوتریوز9. در اثر هیدرولیز قند های آزاد آرد، مقداری حدود 07/0 % رافینوز10، 2/0 ملیبیوز11، 02/0 % گالاکتوز به دست می آید. دکسترین که در واقع واسطه ی بین نشاسته و قند ساده می باشد در آرد وجود دارد که در تخمیر نقش مهمی دارد. مقدار قند جوانه بیشتر است زیرا در جوانه به علت فعالیت های آنزیماتیک مقداری از نشاسته تجزیه شده و به قندهای مختلف تبدیل می شود. هنگام آسیاب کردن دانه تمام سلولز که در پوسته گندم قرار دارد حذف می شود اما بخشی از قندهای آزاد در آرد باقی می مانند. (پایان، 1390، رجب زاده، 1390 سولمون و دانکلگل، 1974، پائولسون، 1973، لورنز و همکاران، 1975)
2-4-6-مواد معدنی گندم
مواد معدنی موجود در آرد گندم از عناصر کلسیم، پتاسیم، فسفر، گوگرد، منیزیوم، سلنیوم، آهن، منگنز، روی، مس، نیکل، کبالت، سیلسیوم، ید، فلوئور،وانادیوم و حتی مقدار نا چیزی ارسنیک تشکیل شده است. (پایان، 1390؛ رجب زاده، 1390؛ سولمون و دانکلگل، 1974؛ پائولسون، 1973؛ لورنز و همکاران، 1975)
2-5-آسیاب کردن گندم
هدف از آسیاب کردن گندم عبارت است از جدا کردن آندوسپرم از پوسته و جوانه و نرم کردن و کوچک کردن اندازه ذرات آندوسپرم برای تولید آرد.
روش ها ی آسیاب کردن در قدیم از هاوان سنگی یا فلزی استفاده می شده و سپس آسیاب های بادی یا آبی متداول شد که با کشف موتور تبدیل به آسیاب های معمولی گردید و کم کم به صورت امروزی(آسیاب های غلتکی) تبدیل شد. (پایان، 1390؛ رجب زاده، 1390؛ افکاری ومینایی، 1383)
2-6-درصد استخراج آرد
درصد استخراج آرد عبارت است از مقدار وزنی آرد حاصل از 100 قسمت گندم تمیز شده و بدون ناخالصی که از آن به عنوان عامل تعیین میزان بازدهی گندم در آسیاب، کارآیی سیستم آسیاب، کیفیت آسیابی گندم و مناسب بودن آرد برای تولید فرآورده های مختلف استفاده می شود. آرد با درصد استخراج بالا تیره تر، زبر تر و دارای مقدار بیشتری پوسته، جوانه، املاح و ویتامین ها، فیبر و اسید فیتیک است و فرآورده های حاصل از آرد کامل دارای رنگ تیره تر،