دانشگاه آزاد اسلامي

واحد دامغان

دانشكده كشاورزي

پايان ­نامه جهت اخذ درجه كارشناسي­ارشد «M. Sc»

رشته مهندسي كشاورزي – علوم وصنايع غذايي

عنوان:

فرمولاسيون و توليد كيك بدون گلوتن با جايگزيني آرد گندم و هيدروكلوئيدها

 استاد راهنما:

دكتر ليلا نوري

استاد مشاور:

دكترفريبرز ناهيدي

 
تكه هايي از متن به عنوان نمونه :
چكيده
با توجه به شيوع بيماري سلياك در برخي مناطق جهان توليد كيك­هاي فاقد گلوتن رو به گسترش است. اين عارضه در اثر عدم تحمل نسبت به گلوتني كه در غلاتي نظير گندم، جو، چاودار و يولاف موجود است به وجود مي­آيد. عمده­ترين غلاتي كه براي بيماران مبتلا به سلياك معرفي مي­شود و فاقد گلوتن است، برنج، سويا، گندم سياه، ذرت و. مي­باشد. در اين پژوهش هدف فرمولاسيون كيك بدون گلوتن با مخلوطي از آردهاي برنج ذرت و سويا است و هم­چنين در اين پژوهش تأثير افزودن صمغ‌هاي زانتان و گوار بر روي كيفيت كيك‌ به ويژه از لحاظ به تأخير انداختن ميزان بياتي و افزايش ويژگي‌هاي حسي مورد مطالعه قرار گرفته است. صمغ­هاي نام­برده در غلظت­هاي متفاوت ۰­، ۲۵/۰­، ۵/۰، ۷۵/۰ و ۱ درصد (وزني- وزني بر پايه آرد برنج، سويا و ذرت) استفاده گرديد و اثرات سطوح مختلف آنها روي ويژگي­هاي مختلف كيك مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا آزمون­هاي شيميائي متفاوتي بر روي آرد برنج و سويا مصرفي در تهيه كيك انجام گرفت. سپس بر روي كليه نمونه‌هاي كيك برنجي، آزمون­هاي شيميائي، ويژگي‌هاي حسي (ارگانولپتيكي) و ميزان بياتي (دستگاهي) مطابق روش­هاي استاندارد انجام گرديد و در انتها داده‌ها تحت ارزيابي آماري قرار گرفتند. نتايج حاصل از آزمون‌هاي شيميائي به عمل آمده بر روي آرد برنج و سويا مصرفي مشخص نمود كه ميزان رطوبت، خاكستر، پروتئين، چربي و pH آن در حد مطلوب و در توليد كيك مناسب بوده است.
به علاوه نتايج حاصل از آزمون‌هاي شيميائي بر روي نمونه­هاي كيك توليدي نشان داد كه ميزان رطوبت در نمونه‌هاي حاوي صمغ زانتان و گوار در مقايسه با نمونه فاقد صمغ و شاهد (فرمولاسيون) افزايش يافته ضمن آن كه تيمار حاوي ۱/۰ درصد صمغ گوار از بيشترين ميزان رطوبت نسبت به ساير تيمارها برخوردار بود. هم­چنين ميزان خاكستر در نمونه‌هاي حاوي صمغ‌هاي مذكور در قياس با نمونه فاقد صمغ افزايش يافته كه نمونه شاهد از بيشترين ميزان خاكستر نسبت به ساير تيمارها برخوردار بود.
هم­چنين مشخص گرديد كه افزودن صمغ­هاي مذكور در سطوح ۲۵/۰ ،۵/۰ و ۷۵/۰ درصد به فرمولاسيون كيك در مقايسه با كيك (فاقد صمغ) در بهبود اكثر ويژگي­هاي حسي و تأخير در بياتي و هم­چنين در افزايش حجم مخصوص آن نقش زيادي داشته ضمن آن­كه در بين نمونه­هاي حاوي صمغ نمونه شاهد (فرمولاسيون) بهترين تيمار از نظر ويژگي‌هاي مذكور معرفي گرديد.
كلمات كليدي: زانتان، گوار، كيك برنجي، سلياك
فصل اول
۱-۱- مقدمه
كيك نوعي شيريني با بافت مخصوصي است كه مواد اصلي آن­ را آرد، روغن، شكر و تخم­مرغ تشكيل داده است. كيك از جمله محصولاتي است كه به سبب طعم مطلوب، ارزش غذائي بالا و سهولت مصرف از كاربرد بالائي برخوردار بوده و استفاده از آن از قرن­ها پيش معمول و امروزه توسط اكثر افراد جامعه در حال مصرف مي­باشد. در حال حاضر انواع كيك جايگاه با­ارزشي را در تغذيه مردم اكثر نقاط دنيا اشغال كرده و به عنوان يك غذاي آماده با ظاهري جذاب و اشتها­آور معرفي شده و به­وسيله اكثر افراد جامعه در هر فصل و هر زمان قابل خوردن است. به­علاوه مشخص گرديده كه در حال حاضر كيك تقريباً در تمام جهان جايگاه مهمي در تغذيه افراد داشته به­ طوري­كه امروزه در كشورهاي اروپائي،­بيش از ۲۰ نوع كيك با طعم و مزه متفاوت، ارزش غذائي متنوع وانرژي­زائي مختلف توليد مي­شود كه برخي از آنها از جنبه­ها­ي تغذيه­اي ويژه­اي برخوردار بوده و براي افراد خاص تهيه مي­شود (Gomez et al., 2005).
معمولاً در توليد كيك از آرد­ گندم كه حاوي گلوتن است، استفاده مي­شود امّا با توجه به شيوع بيماري سلياك كه نوعي حساسيت به پروتئين گلوتن است، توليد كيك­هاي فاقد گلوتن در اكثر مناطق جهان رو ­به گسترش است و آرد برنج عمده­ترين غله­اي است كه با توجه به عدم داشتن گلوتن، براي اين منظور مي ­تواند مورد استفاده قرار گيرد(Gelinas and Guillet., 1999).
بيماري سلياك در اثر مصرف برخي دانه­هاي غله (گندم، جو و چاودار) به وجود آمده و دليل اصلي آن مربوط به حضور پروتئين گلوتن در دانه­هاي مذكور مي­باشد و امروزه بهترين راه پيشگيري از بروز بيماري سلياك، استفاده از رژيم غذائي فاقد گلوتن مي­باشد كه آرد ساير غلات (برنج، ذرت و ارزن) در اين گروه قرار مي­­گيرند. به همين دليل توليد كيك­هاي فاقد گلوتن مانند كيك­هاي برنجي رو به گسترش است (Stauffer., 1990).
در حقيقت مصرف برنج به شكل­هاي مختلف نوعي غذاي ايمن براي بيماران سلياكي مي­باشد. برنج پس از گندم از مهم­ترين غلات مصرفي دنيا بوده به­ طوري­كه مطابق آمار سازمان FAO، حدود ۵۰ درصد از غذاي مردم جهان را برنج تشكيل داده و حتي ارزش غذائي پروتئين آن از گندم بيشتر بوده و با نام علمي”oryza sativ” به فروش مي­رسد. امروزه كشت برنج به­طور گسترده­اي در مناطق خاصي در چين، هندوستان و ژاپن انجام مي­شود .(Bors., 1980)
هدف از انجام تحقيق حاضر ضمن توليد كيك­هاي برنجي كه فاقد گلوتن است، بهبود ويژگي­هاي كيفي آنها از طريق افزودن صمغ­هاي زانتان و گوار مي­باشد و از آن­جائي كه كيك­هاي برنجي فاقد گلوتن بوده و قادر به تشكيل و تثبيت شبكه گلوتني نمي­باشد، به­كارگيري برخي صمغ­ها در فرمولاسيون آن مي ­تواند منجر به توليد كيك با ويژگي­هاي مثبت گردد. صمغ­ها، پلي­ساكاريد­هائي محلول در آب با وزن مولكولي بالا بوده و بيشتر به منظور كنترل ويسكوزيته در سيستم­هاي غذائي به­ كار ­برده مي­شوند. امروزه صمغ­ها از منابع مختلف حاصل شده و از خواص گسترده­اي برخوردار هستند. به­عبارتي كاربرد صمغ­ها موجب اصلاح ويژگي­هاي نشاسته، بهبود دماي ژلاتيناسيون نشاسته، بهبود ويسكوزيته خمير و اصلاح رتروگراداسيون نشاسته در محصولات نانوائي و كيك مي­شود Temsiripong et al., 2005)).
۱-۲- بيان مسئله
گندم يك كالاي استراتژيك است و از نظر داشتن گلوتن با بقيه غلات به جز چاودار متمايز مي­شود. در توليد كيك از آرد ­گندم سفيد با درجه استخراج كمتر از ۵۵ درصد استفاده مي­شود كه اين خود از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست و ضمن آن­كه در مغز گندم درصد نشاسته بالا است و اكثريت پروتئين آن گلوتني است ولي در پوسته درصد نشاسته نسبت به پروتئين كاسته شده امّا پروتئين غير­گلوتني (آلبوميني) افزايش مي­يابد و درصد گلوتن كمتر مي­شود (كيك – ويژگي­ها و روش­هاي آزمون، مؤسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران).
كيك نوعي شيريني با بافت نرمي مخصوص است كه مواد اصلي آن آرد، روغن ( به استثناء كيك اسفنجي) شكر و تخم­مرغ است.
انواع كيك شامل:
كيك روغني
كيك اسفنجي
كيك ساده
استفاده از رنگ مصنوعي، بي­ كربنات آمونيوم و كربنات آمونيوم و آمونياك در كيك مجاز نيست
بايد داراي رنگ و بافت يكنواخت باشد بدون لك باشد در مورد كيك­هاي ساده به رنگ قهوه­اي روشن يا طلائي و بدون تاول­زدگي باشد، سفت، خشك و خرد نباشد.
بافت كيك بايد يكنواخت با ديواره­هاي نازك باشد و هم­چنين داراي رنگ مشخص بوده و تغييرات شدت رنگ در آن زياد نباشد.
كيك بايد مطلوب و عادي بوده و فاقد بوي خارجي (به جز كيك) باشد(كيك ويژگي­ها و روش­هاي آزمون، مؤسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايران).
اخيراً استقبال زيادي نسبت به محصولات پخت بدون گلوتن، كه مناسب بيماران سلياك باشد انجام گرفته است. محصولات بدون گلوتن اغلب از افزودن پروتئين­هاي مختلف به ماده نشاسته­اي براي افزايش ارزش غذائي آن تهيه مي­گردد ( (Ghalat, parsfa.
برنج كه حاوي مقادير اندك گلوتن، سديم، پروتئين، چربي، فيبر و داراي مقدار زيادي كربوهيدرات آسان هضم است به عنوان يك جانشين مناسب گندم در غذاهاي بدون گلوتن است اگرچه براي رسيدن به كيفيت مناسب محصولات بدون گلوتن برخي افزودني­هاي غذائي هم­چون نشاسته­ها، صمغ­ها، هيدروكلوئيد­ها يا محصولات لبني بايستي افزوده شوند ( worldfood.ir)
آرد برنج آردي است كه از برنج تهيه مي‌شود. براي تهيه آن برنج پوست كنده را يك روز در آب سرد خيس مي‌كنند و بعد از خشك ­شدن آن را مي‌كوبند تا آرد شود. مي‌تواند جايگزين مناسبي براي آرد­ گندم باشد براي كساني كه هضم گلوتن در دستگاه گوارش آنها باعث سوء ‌هاضمه مي­شود. بسياري از مواد ­غذائي مهم مثل نان و ماكاروني از گندم گلوتن­دار درست مي­شوند. لذا افراد مبتلا به سلياك بايد از مصرف آنها خودداري كنند. اگرچه جايگزين­هائي در بازار وجود دارد امّا كيفيت آنها بسيار پائين است، ضمن اين كه مواد مغذي مثل ويتامين b، آهن و فيبر در آنها ناچيز است زيرا محصولات عاري از گلوتن را معمولاً غني نمي­كنند و آنها را از آرد خالص مي­سازند ( worldfood.ir).
عمدتاً صمغ­ها به محصولات ­غذائي براي خواص ژل­كنندگي و غليظ­كنندگي آنها اضافه مي­شود. به­علاوه آنها براي افزايش احساس دهاني و تغيير در ويسكوزيته محلول­ها ناشي از ساختار پليمريك صمغ­ها و اثر متقابل بين زنجيره­هاي پليمر وقتي كه حل نشده يا پراكنده شده­­اند نيز به كار مي­رود ( worldfood.ir).
بيماري سلياك (celiac or coeliac) يك نوع ناهنجاري مادام العمر روده­اي است كه در اثر عوامل ژنتيكي و محيطي ايجاد شده و شخص مبتلا، قادر به استفاده از رژيم غذائي حاوي پروتئين­هاي گروه پرولامين شامل: گليادين گندم، سكالين چاودار، هوردئين جو و احتمالاً آويدين يولاف نمي­باشد (Helene Andersson., 2011) و (fasano & Catassi, 2001). 
در صورت استفاده از اين پروتئين­ها به غشاء مخاطي روده­ي كوچك آسيب وارد شده و بيمار دچار التهاب و تورم روده­ي كوچك شده كه در نتيجه موجب جذب ناقص مواد ضروري از قبيل: آهن، كلسيم و ويتامين­هاي محلول در چربي مي­شود. گاهي اوقات نيز سبب كاهش وزن، اسهال، كم­خوني، خستگي، نفخ شكم و كمبود فولات مي­شود (Murray., 1999; Blades., 1997). وضعيت شيوع سلياك در ايران در حالي است كه ۱% از جمعيت ۷۰ ميليوني مبتلا به سلياك هستند، اما فقط ۵/۰% از آن­ها شناسايي شده ­اند كه با پيشرفت روش­هاي جديد تشخيص بيماري سلياك و با افزايش جمعيت بيماران سلياكي، پيش ­بيني مي­شود، طي چند سال آينده به ۱۰ برابر افزايش يابد (Pezeshk.us). تنها راه درمان بيماري سلياك استفاده از يك رژيم غذايي فاقد پروتئين­هاي پرولامين يا اصطلاحاً بدون گلوتن (Gluten – Free) درتمام طول عمر بيمار است. بنابراين هدف توليدكيك از غله­اي به غير از گندم مانند آرد برنج، آرد ذرت و نشاسته ذرت كه فاقد گلوتن بوده و ضمن مرتفع ساختن نيازهاي تغذيه­اي بيماران مبتلا به سلياك داراي ويژگي­هاي بافتي و كيفي مطلوب بوده، است (Helene Andersson, 2011).
۱-۳- اهداف تحقيق
۱- توليد كيك بدون گلوتن
۲- بررسي مشخصات محصول
۳- بررسي رئولوژي خمير
۱-۴- فرضيات
۱- توليد كيك از مواد اوليه غير از آرد گندم امكان­پذير است.
۲- توليد كيك براي بيماران سلياكي از طريق توليد از مواد اوليه غير ازآرد گندم حاصل خواهد شد.
۳- استفاده ازمواد هيدروكلوييدي بر رئولوژي خمير كيك موثر است.
۴- كيك­هاي برنجي داراي آرد برنج و فاقد گلوتن، حاوي صمغ­هاي زانتان و گواراز خواص كيفي مناسب­تري در مقايسه با كيك­هاي شاهد (فاقد صمغ) برخوردار مي­باشد.
۵- كيك­هاي توليدي در مقايسه با كيك­هاي شاهد از لحاظ ويژ گي­هاي حسي و بياتي روند مطلوب­تري را طي مي­ كند.
۶- كيك­هاي توليدي در مقايسه با كيك شاهد از حجم مخصوص مطلوب­تري برخوردار مي­باشند.
۷- كيك­هاي توليدي در مقايسه با كيك شاهد از لحاظ ويژگي بياتي به روش دستگاهي روند مطلوب­تري را طي مي­ كند.
۱-۵- غلات و محصولات آن
دانه­هاي غلات از خانواده تك لپه­اي هستند. كلمهcereal (غلات) از كلمه ceres ،الهه زراعت غلات درروم مشتق شده است غلات اصلي عبارت­اند از برنج، گندم، ذرت، جو، راگي و باجرا. عبارت غلات به اين موارد محدود نشده و آرد،خمير، نان و ماكاروني را نيز شامل مي­گردد. دانه­هاي غلات به سهولت توليد و انبار مي­شوند، اين ويژگي به همراه قيمت ارزان و جايگاه تغذيه­اي، منجر به استفاده همه جانبه از حبوبات به عنوان غذا مي­گردد. غلات سهم عمده­اي از رژيم غذايي بيشتر گروه­هاي جامعه را تشكيل مي­ دهند(مركز پژوهش­هاي غلات بهار ۸۹) .
جدول (۱-۱) ارزش تغذيه­اي غلات (مركز پژوهش­هاي غلات بهار ۸۹)

 1-5-1- تاريخچه گندم
از لحاظ تاريخچه، منشأ گندم به درستي روشن نبوده و پس از قرن­ها شناخته نشده كه در چه ناحيه­اي براي اولين بار توليد شده است. كاوش­هاي باستان­شناسي اخير نشان داده كه گونه­هاي وحشي گندم از حدود ۱۵۰۰۰ سال قبل از ميلاد مسيح در مصر و بين­النهرين مي­روييده است (Apling et al .,1978).
هم­چنين براساس مدارك تاريخي، دانه­هاي گندم همراه موميايي­هاي فراعنه مصر از اهرام اين كشور بدست آمده است. علاوه برآن استرا بون^[۱]، مورخ صاحب نام عقيده دارد كه نوعي گندم وحشي در سواحل رود سند كشف شده است. لينه^[۲]، محقق و كاوشگر گندم را متعلق به كوه­هاي اورال و اديسه^[۳] آن­را به نواحي سيسيل نسبت مي­ دهند.
با تمام اين اوصاف، اكثر قريب به اتفاق پژوهشگران، منشأ اوليه گندم را متعلق به جنوب غربي آسيا مي­دانند. همچنين گونه­اي گندم در كاوش­هاي باستان­شناسي دامغان كشف شده كه نمايانگر قدمت اين گياه در آن منطقه است. (پايان، ۱۳۷۷).
به­علاوه با بهره­ گيري از كربن راديواكتيو، پيشينيه گندم­هاي بدست آمده از كندوكاوهاي ژارمو در نزديكي سليمانيه عراق در حدود ۱۰۰۰۰ سال پيش ارزيابي شده و نيز در سال ۱۹۴۸ باستان­شناسان دانشگاه شيكاگو در هنگام حفريات در عراق دو نوع گندم به­دست آوردند كه قدمت آن­ها به حدود ۷۰۰۰ سال مي­رسد (مؤسسه استاندارد وتحقيقات صنعتي ايران ۳۷).
۱-۵-۲- تاريخچه برنج
زراعت برنج شايد قديمي­ترين زراعت در آسيا باشد و سال­ها قبل از اينكه شواهد تاريخي از تمدن بشري وجود داشته باشد،