اثر استفاده از آرد لوپین و نشاسته ذرت بر ویژگی های رئولوژیکی خمیر، بافت و ویژگی های ارگانولپتیکی کیک فاقد گلوتن

مقدمه

طبق تعریف استاندارد ملی ایران، کیک نوعی شیرینی با بافت و نرمی بخصوص می باشد که مواد اصلی تشکیل دهنده ی آن آرد، روغن، شکر و تخم مرغ است (استاندارد ملی ایران، شماره 2553 کیک ویژگی ها و روش های آزمون 1385). کیک های با کیفیت بالا، ویژگی های مختلفی از قبیل افزایش حجم مناسب، بافت یکنواخت، تردی، رطوبت مناسب، ماندگاری بالا و مقاومت در برابر بیاتی دارند که این ویژگی ها به فرمولاسیونی که در تولید کیک بکار برده می شود بستگی دارد (گومز و همکاران2007). کیک بایستی دارای بافت متخلخل، حفره های ریز با دیواره نازک و حالت اسفنجی باشد، برای ایجاد این کیفیت نقش اصلی به عهده گلوتن است (پایان 1390).

گلوتن یکی از پروتئین های موجود در گندم، چاودار و جو می باشد. وجود این پروتئین در رژیم غذایی افراد مبتلا به بیماری سلیاک، میتواند منجر به آسیب روده کوچک آنها گردد. سلیاک، یکی از شایع ترین بیماری های مرتبط با پروتئین غلات یا همان گلوتن است. زمانی که بیماران مبتلا به سلیاک، غذاهای حاوی گلوتن مصرف نمایند سیستم ایمنی بدن آنها پاسخی را به صورت تحریک روده کوچک صادر می کند. این تخریب بخصوص در پرزهای انگشتانه ای روده که موادمغذی در درون آنها جذب می شود، ایجاد خواهد شد.

به دنبال آسیب پرزهای روده ای و به دلیل اینکه سیستم ایمنی خود فرد سبب تخریب و آسیب پرزهای روده کوچک می شود فرد بدون توجه به غذایی که می خورد به سوءتغذیه مبتلا میشود (ملک زاده و شاکری 1386). با وجود پیشرفت های بزرگ در شناخت بیماری سلیاک و جنبه های بالینی و تغذیه ای آنها، تنها درمان مؤثر و ایمن برای این بیماران، رعایت رژیم غذایی سخت و مادام العمر فرآورده های فاقدگلوتن میباشد.

جایگزینی گلوتن یکی از مسائل چالش برانگیز صنعت غذا است زیرا تهیه موادغذایی فاقدگلوتن که از کیفیت تغذیه ای و عملکردی مطلوب برخوردار باشند، دشوار است. در فرمولاسیون غذاهای فاقدگلوتن، صمغ ها بعنوان جایگزین گلوتن استفاده می شوند و ویژگی های آنها بستگی به مقدار و نوع هیدروکلوئید بکاررفته دارد (لونت و بیلژیکلی . (2011

لوپین گیاهی از خانواده حبوبات و فاقدگلوتن است. آرد لوپین غنی از پروتئین(حدود %42 ) و فیبر رژیمی )حدود%40 ) بوده که نه تنها به عنوان یک منبع تغذیه مورد توجه است، بلکه به علت سازگاری که به آب و هوا و خاک نواحی مختلف جهان دارد، بسیار حائز اهمیت می باشد. (کوهاجدووا و همکاران2011). آرد لوپین به علت داشتن محتوای پروتئینی بالا می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای تخم مرغ در دستورالعمل پخت کیک قرار گیرد. همچنین، علاوه بر اینکه ارزش تغذیه ای محصول را افزایش می دهد تأثیرات مثبتی بر حفظ رطوبت، بهبود بافت، افزایش ماندگاری و آرومای محصول می شود و امروزه بطور گسترده در محصولات بر پایه غلات استفاده می شود (پوالرد و همکاران 2002). آرد لوپین در مقایسه با آرد حبوبات دیگر کم هزینه است بنابراین با جایگزینی این آرد میتوان با هزینه پایین تر کیفیت تغذیه ای و عملکردی محصولات را بهبود بخشید (لونت و بیلونت و بیلژیکلی (2011) مقادیر 10 ،20 ،30 و40 % آرد لوپین را به مخلوط آردبرنج و نشاسته ذرت اضافه کردند و دریافتند شاخص حجم و نرمی بافت کیک بدون گلوتن با جایگزینی آرد لوپین تا سطح 20 % نسبت به نمونه کنترل بهبود یافت.

ناصرعباس و جایاسنا (2012) اثر اضافه کردن آرد لوپین در سطوح 0 تا 50 %را بر بیسکویت، بررسی کردند. نمونه هایی که 20 % از آرد گندم با آرد لوپین جایگزین شده بود بدون تأثیر منفی بر ویژگیهای حسی، محتوای پروتئینی و فیبر رژیمی آنها به میزان قابل توجهی بهبود یافته بود و بیشترین امتیاز پذیر شکلی را گرفت. احمد عبدالرحمن (2014) اثر جایگزینی آرد لوپین با آرد گندم در سه سطح 5 ، 10 و15% بر ویژگی های کیفی کیک مورد بررسی قرارداد. با توجه به ویژگی های کیفی کیک نمونه های حاوی لژیکلی 2011).

10 % آرد لوپین بیشترین امتیاز را گرفت. پوراسماعیل و همکاران (1390) در تولید نان بدون گلوتن صمغ گوار در سطوح 2 و 3 % به فرمولاسیون نان اضافه کردند. نتایج نشان داد که در مقایسه با نمونه کنترل افزودن گوار سبب کاهش سفتی مغز نان ها شد. در این پژوهش، با توجه به اینکه هدف امکان سنجی تولید کیک فاقدگلوتن برای بیماران سلیاکی بود و از آنجایی که تاکنون از ترکیب آرد لوپین، نشاسته ذرت و صمغ های گوار و کاراگینان کیکی تولید نشده است، اثر این متغیرها بر ویسکوزیته خمیر، سختی بافت و ویژگی های ارگانولپتیکی کیک فاقدگلوتن، بررسی شد.

مواد و روش ها

آماده سازی مواداولیه

آرد لوپین از شرکت Markal فرانسه خریداری شد. ویژگیهای فیزیکی شیمیایی آرد لوپین مطابق آنالیز شرکت، 32 % پروتئین، 31 % فیبر رژیمی و رطوبت کمتر از 13 % بود. صمغ گوار از شرکت GUM CHEMICALS هند و صمغ کاراگینان از شرکت MSC کره خریداری شدند. امولسیفایرمونودی گلیسیرید، بکینگ پودر بدون گلوتن، نشاسته ذرت، روغن، شکر و وانیل توسط کارگاه تولیدی نان سحر تهیه شد.

تولیدکیک

تولید در مجموعه نان سحر انجام شد. ابتدا توزین مواد اولیه 4 انجام شد. امولسیفایر مونو و دی گلیسیرید 5/7 گرم، بکینگ پودر بدون گلوتن 8 گرم، نمک3 گرم، وانیل 2 گرم، روغن220 گرم، شکر 180 گرم در تمامی تیمارها ثابت درنظرگرفته شد. پس از توزین مواد اولیه، موادپودری مخلوط شده و سپس روغن اضافه شد و با استفاده از میکسر به مدت 15 دقیقه تا رسیدن به یک خمیر همگن مخلوط شدند. مقدار آب متغیر بود و طی چند مرحله به خمیر اضافه شد تا به غلظت مناسب برسد. سپس عمل قالب گیری صورت گرفت و نمونه ها به فرپخت که از قبل گرم شده بود منتقل شد. دمای پخت 180 درجه و زمان پخت 25 دقیقه بود. کیک های آماده شده به مدت 40 دقیقه در دمای محیط سرد شده و در بسته بندی های پلی اتیلن ی بسته بندی گردیدند.

ارزیابی ویسکوزیته خمیر

اندازه گیری ویسکوزیته خمیر با استفاده از دستگاه ویسکومتر Brookfield ساخت امریکا، صورت گرفت. از اسپیندل شماره 64 مدل LV و سرعت چرخشی 100 دور در دقیقه، ویسکوزیته نمونه های خمیر اندازه گیری شد(جیا و همکاران 2014).

ارزیابی سختی بافت کیک

برای بررسی سختی بافت کیک در روزهای اول و پانزدهم، از دستگاه سنجش بافت Brookfield ساخت کشور امریکا، مدل CT3 مجهز به 10000g cell Load و پروب TA5 به قطر 7.12 میلی متر و طول 35 میلی متر، طبق استاندارد بین المللی AACC شماره 7409 ،استفاده شد. سرعت پروب 2 میلی متر بر ثانیه و درصد تراکم 50 % بود.

ارزیابی ارگانولپتیکی

به منظور ارزیابی ویژگی های حسی، با کاربرد حواس پنجگانه و روش هدونیک پنج نقطه ای بر اساس استاندارد بین المللی AACC شماره 1090 استفاده شد. نمونه های کیک، توسط10 ارزیاب آموزش دیده موردبررسی قرار گرفتند. از قهوه و آب برای از بین بردن بو و مزه دهانی بین نمونه ها استفاده گردید. ارزیابی در روز اول پخت، بر اساس ویژگی های کیک (رنگ پوسته، بافت، بو، مزه و پذیرش کلی) صورت گرفت. براساس مطلوبیت به ترتیب عدد 1 نشان دهنده کمترین امتیاز و عدد 5 نشان دهنده بیشترین امتیاز بود.

آنالیز آماری

آنالیز نتایج در بخش های مدلسازی فرآیند، رسم نمودارهای سه بعدی و تعیین شرایط بهینه تولید و در نهایت پیش بینی مقادیر متغیر هدف در شرایط بهینه با استفاده از نرم افزار Expert Design( نسخه 5.1.7 )و بر  اساس روش Design optimal-D Combined انجام شد )آذرباد و همکاران 2019). با استفاده از آرد لوپین در سطوح 5 ،10 و 15 % نشاسته ذرت در سطوح 85، 90 و 95  % صمغ های گوار و کاراگینان هر کدام در سطوح 1، 5/1و 2% مجموعا"20 تیمار طراحی شد. مقایسه داده ها بر اساس آنالیز واریانس و در سطح اطمینان 95 %صورت گرفت (p<0/05).

نتایج و بحث

نتایج آزمون ویسکوزیته خمیر و بررسی اثر آرد لوپین و صمغ های گوار و کاراگینان بر ویسکوزیته خمیر

با افزایش آرد لوپین، ویسکوزیته خمیر کاهش می یابد. آرد لوپین فاقد گلوتن است. گلوتن، پروتئین کشسان و قابل ارتجاعی است که باعث چسبندگی خمیر و خواص رئولوژیکی آن و ثبات و استحکام بافت اسفنجی و متخلخل فرآورده های نانوایی میگردد. مطابق نتایج بدست آمده، افزایش درصد آرد لوپین سبب کاهش ویسکوزیته خمیر گردید. (کوهاجدووا و همکاران 2011) توانایی تشکیل شبکه ویسکوالاستیک را در خمیر ندارد در نتیجه اگر از صمغ ها بعنوان جایگزین گلوتن استفاده نشود خمیر، حالت خمیر ابه ای خواهد داشت.

لوپین به علت فاقد گلوتن بودن توانایی تشکیل شبکه ویسکوالاستیک در خمیر را ندارد در نتیجه افزایش درصد لوپین، سبب کاهش ویسکوزیته شده است. در این پژوهش، برای جبران فاقدگلوتن بودن لوپین، از صمغ های گوار و کاراگینان استفاده شد. صمغ ها بعنوان سوبسترای تشکیل دهنده ژل، موجب شبیه سازی خواص ویسکوالاستیک گلوتن و ایجاد بافت مناسب در کیک شدند. در رابطه با فاکتور جذب آب خمیر، افزایش درصد صمغ باعث افزایش قابلیت جذب آب خمیر گردید و هر چه میزان صمغ بالاتر بود میزان آب بیشتری برای اختلاط نیاز بود.

آنالیز نتایج نشان داد که گوار اثر افزایشی و کاراگینان اثر کاهشی بر ویسکوزیته داشتند. با توجه به شکل1 ،صمغ گوار اثر افزایشی معنی داری بر ویسکوزیته خمیر دارد. گوار دارای ساختار گالاکتومانان و حلقه های جانبی D-گاالکتوپیرانوز می باشد. مهمترین خاصیت این صمغ هیدراسیون سریع آن در آب سرد بوده که در ایجاد محلول هایی با ویسکوزیته بالا نقش دارد (سامنو و همکاران 2010).

شکل 2 ،اثر صمغ کاراگینان و آرد لوپین را بر ویسکوزیته خمیر نشان می دهد که بیانگر اثر کاهشی معنی دار صمغ کاراگینان بر ویسکوزیته خمیر کیک است. صمغ کاراگینان ساختاری انشعابی دارد. افزایش کمتر ویسکوزیته و تمایل بیشتر به تشکیل ژل از جمله ویژگی های ترکیبات انشعابی است) گوپتا و وری یار 2018). ماهیت مولکول ها تا حد زیادی بر روی خواص صمغ ها مؤثر است. مولکولهای پلی ساکاریدی خطی، فضای بیشتری را اشغال میکنند و محلولهای ویسکوزتری را به وجود می آورند که صمغ گوار جزء این دسته از ترکیبات می باشد. ترکیبات انشعابی آسانتر ژل تشکیل می دهند و پایدارتر هستند که کاراگینان جزء این دسته از صمغ ها میباشد(اسمیدزرود و گراسدالن 1982 .)این یافته ها با نتایج ابراهیم پور و همکاران نیز مطابقت داشت.

آن ها، در تحقیق خود با عنوان تأثیر افزودن پکتین، گوار و کاراگینان بر روی ویژگی های کیفی نان حجیم بدون گلوتن به این نتیجه رسیدند که هیدروکلوئیدها اساسا" ترکیبات آب دوستی هستند، اما بر اساس ویژگی های ساختمانی که دارند لزوما" عملکرد یکسانی ندارند (ابراهیم پور و همکاران). با توجه به شکل های 1 و 2 ،با افزایش میزان لوپین و کاهش گوار و کاراگینان، ویسکوزیته خمیر کیک کاهش یافته است اما اثر کاهشی کاراگینان بر ویسکوزیته معنی دارتر است(شکل 2 ). بیشترین پاسخ ویسکوزیته مربوط به تیماری است که لوپین 5  % کاراگینان 1 % و صمغ گوار 2%  است که بیانگر اثر معنی دار گوار بر افزایش ویسکوزیته است.

نتایج آزمون سختی بافت و بررسی اثر آرد لوپین و صمغ های گوار و کاراگینان بر سختی بافت کیک

بر اساس نتایج تحقیق حاضر، آرد لوپین اثر کاهشی معنی داری بر سختی بافت نمونه های کیک داشت. مطابق شکل 3 ،با افزایش لوپین از 5 تا 15 % نمودار با شیب تند روند نزولی سختی بافت را نشان داد. دلیل اثر کاهشی لوپین بر سختی بافت را می توان به محتوی فیبر رژیمی آن نسبت داد که با جذب آب بیشتر مانع از سخت شدن بافت کیک می شود. آرد لوپین حدود 40 %فیبر رژیمی دارد که از ویژگی های فیبر رژیمی جذب بالای آب است. پس با افزایش درصد آرد لوپین محتوی رطوبت نمونه ها افزایش و در نتیجه سختی بافت کیک کاهش یافته است. رومیاتی و همکاران (2015) افزودن لوپین در تولید کلوچه به این نتیجه رسیدند که افزایش لوپین سبب کاهش سختی بافت نمونه ها شد و محتوای رطوبت کلوچه ها با کاهش سختی نمونه ها همبستگی دارد.

لونت و بیلژیکلی (2011) نیز در یافته های خود بیان کردند افزایش شاخص حجم و نرمی کیک نسبت به نمونه کنترل، با افزایش لوپین تا 20 % مشاهده گردید. با افزایش صمغ های گوار و کاراگینان، آرد لوپین همچنان اثر کاهشی بر سختی بافت داشت که بیانگر اثر معنیدار آن در کاهش سختی بافت است(p<0/05) در بررسی اثر صمغ ها بر سختی بافت، صمغ های گوار و کاراگینان باعث افزایش سختی بافت شدند و اثر افزایشی گوار نسبت به کاراگینان معنی دارتر بود(شکل 3) .

این نتایج، مطابق نتایج ایوبی و همکاران (1387) می باشد. ایوبی و همکاران بیان کردند افزایش سطح صمغ های مورد استفاده اگر چه منجر به افزایش حجم نمونه ها شد اما سبب افزایش تعداد حفرات موجود در ساختمان کیک و ریز و یکنواخت شدن این حفرات نیز شد. به علاوه به نظر می رسد که حضور صمغ سبب تقویت دیواره سلول های تشکیل دهنده این حفرات نیز شده است. به همین دلیل مقاومت کیک در برابر فشار وارد شده از طرف پروب دستگاه افزایش یافت. صابری و همکاران(1395 )در تولید کیک فاقد گلوتن با استفاده از صمغ های گوار و زانتان گزارش کردند، در روز اول تولید نمونه های مشابه که فقط نوع صمغ شان با هم متفاوت بود نتایج نشان داد تیمارهای حاوی صمغ گوار به شکل معنی داری (p<0/05) میزان سختی بالاتری نسبت به نمونه های حاوی صمغ زانتان داشتند که این می تواند به دلیل خاصیت جذب آب بالاتر صمغ زانتان در مقایسه با صمغ گوار باشد.

با توجه به شکل 4 ،در شرایطی که میزان لوپین 15 %است، صمغ کاراگینان اثر افزایشی بر سختی بافت دارد. با توجه به شکل 3 افزایش لوپین و صمغ گوار در شرایطی که میزان کاراگینان 1 % بود، اثر کاهشی معنی داری بر میزان سختی بافت کیک داشتند که اثر کاهشی گوار نسبت به اثر کاهشی لوپین چندان معنی دار نبود زیرا با افزایش یا کاهش میزان لوپین، تغییر چندانی در میزان سختی بافت مشاهده نشد. با توجه به شکل 4 ،وقتی میزان لوپین 5 % و گوار 1 % بود صمغ کاراگینان اثر کاهشی بر سختی بافت نشان داد و افزایش همزمان لوپین و کاراگینان وقتی میزان گوار 1 % بود، افزایش سختی بافت کیک مشاهده شد که همچنان اثر کاهشی لوپین معنی دارتر است.

بررسی اثر آرد لوپین و صمغ های گوار و کاراگینان بر سختی بافت کیک روز پانزدهم

نتایج سختی بافت روز پانزدهم، نشان داد که آرد لوپین به دلیل محتوای بالای فیبررژیمی همچنان باعث کاهش معنی دار سختی بافت شده است. صمغ های گوار و کاراگینان، باعث افزایش سختی بافت شده اند، البته نسبت به اثر کاهشی لوپین، اثرشان چندان معنیدار نیست(شکل های 5 و 6). با توجه به اینکه اثر صمغ ها بر سختی بافت طی دوره نگهداری 15روزه چندان معنیدار نبود میتوان گفت که افزودن صمغ ها سرعت سفت شدن بافت طی دوره نگهداری را کاهش میدهد. قریشی راد و همکاران (1388) در یافته های خود درباره کاهش سرعت سفت شدن بافت نان با افزودن هیدروکلوئیدها در طول دوره نگهداری، بیان کردند هیدروکلوئیدها با افزایش قوام خمیر، تشکیل شبکه موقت ژل و افزایش سفتی دیواره های سلولهای حاوی گاز در نان، موجب حفظ بیشتر گاز دی اکسیدکربن و بخار آب تولید شده در خمیر میشوند، حفظ بیشتر آب در مغز نان به تازگی و نرمی مغز و کاهش حالت لاستیکی آن کمک میکند.

 مطابق نتایج قریشی راد و همکاران (1388) در بررسی دلایل کاهش سرعت بیاتی نان در طول دوره نگه داری با افزودن صمغ، بیان کردند برخی از صمغ ها خواص امولسیفایری نشان داده و لایه سطحی دور حباب های گاز در خمیر تشکیل می دهند که به حفظ گاز سرعت بیاتی نان در طول دوره نگه داری با افزودن صمغ، بیان کردند برخی از صمغ ها خواص امولسیفایری نشان داده و لایه سطحی دور حباب های گاز در خمیر تشکیل می دهند که به حفظ گاز کمک می کند. حفظ بیشتر آب در مغز نان، به تازگی و نرمی مغز و کاهش حالت لاستیکی آن کمک می کند. این نتایج با یافته های گومز و همکاران (2007) که تفاوت هیدروکلوئیدهای مختلف را بر کیفیت و ماندگاری کیک بررسی کردند، همسو است.

آن ها به این نتیجه رسیدند که هیدروکلوئیدها باعث سختی بافت کیک در تولید و در طول دوره ذخیره سازی می شوند که این اثر بستگی به نوع صمغ دارد. صمغ پکتین، گوار و کاراگینان سختی بافت کیک را افزایش دادند که اثر افزایشی صمغ گوار بطور قابل توجهی از اثر افزایشی کاراگینان معنی دارتر بود. اثرات متفاوت صمغ ها بر روی سختی کیک به متابولیسم شیمیایی مختلف بین آن ها و نشاسته که بر روی رتروگرادسیون آن تأثیر می گذارد، ارتباط دارد.

نتایج آزمونهای حسی

آزمون حسی مزه و بررسی اثر آرد لوپین و صمغ های گوار و کاراگینان بر مزه کیک

بررسی اثر آرد لوپین بر مزه کیک ها نشان داد که افزایش آرد لوپین اثر افزایشی معنیداری بر مزه نمونه ها داشت با افزایش آرد لوپین از 5 تا 15 % نمودار با شیب نسبتا" زیاد بهبود مزه را نشان داد(شکل 7.8).

جایاسنا و همکاران (2010) در تحقیق خود بر روی نودل به این نتیجه رسیدند که افزودن لوپین تا 30 % اثر مثبت بر ارزیابی حسی مزه نمونه ها داشت اما با افزودن لوپین بیشتر از 30 % اثر کاهشی معنیداری در مزه مشاهده شد که علت آن را طعم لوبیایی طبیعی لوپین دانستند. 40 % از وزن دانه لوپین را فیبر رژیمی و 5 تا 20 % آن را چربی تشکیل می دهد که از این مقدار چربی، 10 % آن اسید چرب اشباع و 90 % اسید چرب غیراشباع شامل اولئیک اسید، لینوئیک اسید و لینولنیک اسید می باشد. علاوه بر این گیاه لوپین دارای فیتوکمیکال هایی با خاصیت آنتی اکسیدانی مانند پلی فنول ها، تانن و فلاونوئیدها نیز می باشد (کوهاجدووا و همکاران2011). وجود این ترکیبات در لوپین می تواند بر روی طعم و مزه محصول اثرگذار باشد.

این نتایج مطابق با نتایج لونت و بیلژیکلی (2011) است. لونت و بیلژیکلی در غنی سازی کیک فاقدگلوتن از آرد لوپین در سطوح 10 ،20 ،30 و 40 % استفاده کردند و دریافتند که مزه کیک تا 30 % لوپین نسبت به نمونه کنترل افزایش یافت اما در سطح 40 % اثر کاهشی داشت. بررسی اثر صمغهای گوار و کاراگینان نشان داد که گوار اثر افزایشی و کاراگینان اثر کاهشی داشتند. البته اثر افزایشی گوار (شکل 7 ) نسبت به اثر کاهشی کاراگینان (شکل 8 ) معنی دارتر بود. سوهان آجینی و همکاران (1396) در بررسی اثر صمغ های گوار و زانتان بر خواص کیفی کیک روغنی دریافتند که نمونه های حاوی صمغ بالاترین امتیاز و نمونه کنترل کمترین امتیاز را از نظر مزه برخوردار بودند و دلیل آن را حضور ترکیبات آلدئیدی در صمغ های گوار و زانتان دانستند. مطابق نتایج گومز و همکاران (2007) در بررسی اثر هیدروکلوئیدها بر کیفیت کیک، نمونه های حاوی صمغ گوار، از نظر مزه نسبت به نمونه های حاوی صمغ کاراگینان امتیاز بالاتری بدست آوردند و اثر افزایشی صمغ گوار بسیار معنی دار بود.

ککسل (2009) در مطالعه ای تأثیر صمغ های زانتان و گوار را مورد بررسی قرار داد، نتایج نشان داد مخلوط صمغ های اضافه شده مقبولیت مزه کیک ها را بهبود بخشید. بیشترین پاسخ مزه در شرایطی است که حداکثر مقدار لوپین یعنی 15% صمغ گوار نیز بیشترین مقدار یعنی 2 % و صمغ کاراگینان حداقل مقدار یعنی 1 % باشد. در شرایطی که کاراگینان 1 % باشد، کاهش مقدار لوپین و صمغ گوار روند نزولی پاسخ مزه را نشان می دهد(شکل7).

آزمون حسی عطر و بو و بررسی اثر آرد لوپین و صمغ های گوار و کاراگینان بر عطر و بوی کیک

بررسی نتایج مربوط به عطر و بو نشان داد که آرد لوپین اثر معنی داری بر افزایش عطر و بوی نمونه ها داشت و با افزایش درصد آرد لوپین نمودار پاسخ عطر و بو با شیب زیاد، نشان دهنده بهبود عطر محصول بود(شکل 9).

احمِد عبدالرحمن (2014) بیان کرد که ترکیب غنی از پروتئین لوپین و گلوکز موجود در فرمولاسیون کیک فاقد گلوتن بعنوان ترکیبات پیش ساز واکنش میلارد، وارد عمل شده و با انجام این واکنش منجر به بهبود عطر و آروما در محصول فاقد گلوتن می شوند. این نتایج، همسو با نتایج جایاسنا و همکاران(2010) . آنها تحقیقی درباره افزودن لوپین تا 50 % به فرمولاسیون نودل انجام داده اند و دریافتند که افزودن لوپین تا 40 % اثر مثبت بر عطر و طعم نمونه ها داشت. نقاش و همکاران (2017) بیان کردند ترکیباتی که منجر به واکنش میلارد میشوند سبب ایجاد عطر و طعم در محصولات پخته شده میشوند.

پسینسکی و همکاران (2015) بر روی بهبود آرومای نان بدون گلوتن تحقیق کردند و به این نتیجه رسیدند که پرولین و گلوکز موجود در خمیر نان بدون گلوتن پیش ساز واکنش میلارد بودند. این ترکیبات باعث بهبود و قابل قبول شدن عطر نان فاقد گلوتن شد. این نان ها، مشابه نان گندمی که ترکیبات فرار و معطر آن توسط کروماتوگرافی شناسایی شده بود، بودند. بررسی اثر صمغهای گوار و کاراگینان نشان داد که گوار بخاطر داشتن ترکیبات آلدئیدی اثر افزایشی معنیدار (شکل9) و کاراگینان اثر کاهشی بر عطر و آرومای نمونه های کیک داشت(شکل10).

بررسی نتایج مربوط به اثر صمغ ها بر عطر و بو، مطابق یافته های لی و همکاران (2006) گومز و همکاران (2007) نمونه های حاوی صمغ گوار، از نظر عطر و بو نسبت به نمونه های حاوی صمغ کاراگینان امتیاز بالاتری بدست آوردند. علت آن همسو با نتایج سوهان آجینی و همکاران (1396) در بررسی اثر صمغ های گوار و زانتان بر خواص کیفی کیک روغنی، وجود ترکیباتی مانند برخی اسیدهای چرب غیراشباع و آلدئیدی در صمغ گوار، میباشد. همانطور که در شکل 9 دیده می شود، بیشترین پاسخ عطر وبو در شرایطی است که مقدار لوپین 15 % صمغ گوار 2 % و صمغ کاراگینان حداقل مقدار یعنی 1 % باشد. در شرایطی که کاراگینان 1 % باشد، کاهش مقدار لوپین و صمغ گوار روند نزولی پاسخ عطر و بو را نشان می دهد (شکل 9.(

آزمون حسی رنگ و بررسی اثر آرد لوپین و صمغ های گوار و کاراگینان بر رنگ کیک

بررسی نتایج مربوط به ارزیابی حسی رنگ نمونه ها نشان داد که با افزایش آردلوپین نمونه ها امتیاز بیشتری دریافت کردند. به گونه ای که نمونه های حاوی 15 % لوپین بیشترین امتیاز را داشتند (شکل های 11 و12).

رنگ پوسته کیک با افزایش درصد آرد لوپین تیره تر شد که به محتوای پروتئین بالای نمونه های حاوی آرد لوپین و واکنش میلارد بین اسیدهای آمینه و قندها و فرایند کاراملیزاسیون نسبت داده می شود. این نتایج مطابق نتایج جایاسنا و همکاران (2010) که تأثیر آرد لوپین را بر نودل فوری، بررسی کرده بودند. آنها به این نتیجه رسیدند که امتیاز حسی رنگ در نمونه های حاوی لوپین نسبت به نمونه کنترل بالاتر بود و آردلوپین به علت محتوی بالای کارتنوئیدها، سبب بهبود کیفیت رنگ ظاهری نودل شده بود. بررسی نتایج مربوط به صمغ ها نشان داد که افزایش گوار و کاراگینان اثر کاهشی در پاسخ رنگ دارد و اثر کاهشی گوار نسبت به کاراگینان معنی دارتر است( شکل های 11. 12).

نتایج گومز و همکاران (2007) در بررسی اثر صمغ های مختلف بر کیک، در ارزیابی حسی رنگ نشان داد که صمغ های گوار و کاراگینان اثر کاهشی بر امتیاز رنگ داشتند و کمترین امتیاز مربوط به گوار بود و از نمونه کنترل نیز امتیاز پایین تری دریافت کرد. مطابق نتایج آن ها نمونه حاوی صمغ کاراگینان نیز امتیاز رنگ کمتری نسبت به نمونه شاهد دریافت کرده بودند اما اثر آن نسبت به صمغ گوار چندان معنی دار نبود. همانطور که در شکل های 11 و 12 مشاهده می شود بیشترین پاسخ رنگ در شرایطی است که مقدار آرد لوپین بیشترین مقدار و صمغ های گوار و کاراگینان کمترین مقدار یعنی 1 % باشند. در صورتی که کاهش آرد لوپین با افزایش صمغ ها همراه باشد پاسخ رنگ کمترین مقدار بدست آمد.

آزمون حسی بافت و بررسی اثر آرد لوپین و صمغ های گوار و کاراگینان بر بافت کیک

نتیجه ارزیابی حسی بافت نشان داد که آرد لوپین اثر قابل ملاحظه ای بر بهبود بافت و احساس دهانی کیک فاقدگلوتن دارد. با افزایش لوپین بافت محصول بهبود یافته و در ارزیابی حسی امتیاز بالاتری گرفت )شکل های13و14 .(

این نتایج مطابق یافته های جایاسنا و همکاران (2010) بود. آنها از آرد لوپین به علت محتوی پروتئینی و فیبر رژیمی بالایی که دارد جهت بهبود کیفیت نودل استفاده کردند. طبق یافته های آنها، افزودن لوپین تا 20 % محصول بافتی مشابه بافت نمونه شاهد داشت اما بیشتر از 30 % اثر کاهشی و منفی بر بافت داشت. ناصرعباس و جایاسنا (2012) اثر جایگزینی آرد لوپین را با آرد گندم در تولید مافین بررسی کردند. آن ها بیان کردند که با افزایش درصد لوپین بافت نمره بهتری گرفت. بررسی ارزیابی های حسی، نشان داده بود بافت مافین در سطح %10 لوپین افزایش معنی داری در بهبود بافت داشته و در سطح 20 %نمره بافت از نمره ی نمونه کنترل نیز بالاتر بوده است.

آن ها علت بهبود بافت را فیبر محلول لوپین دانستند که باعث ایجاد بافت قابل قبول تری برای محصول شده بود. با بررسی نتایج مربوط به اثر صمغ ها (شکلهای13و14) گوار اثر افزایشی معنی دار و کاراگینان اثر کاهشی بر پاسخ داشت که اثر افزایشی گوار و همچنین اثر افزایشی آرد لوپین نسبت به اثر کاهشی کاراگینان معنی دارتر بود. صمغها با تأثیر روی نشاسته، سبب بهبود نگهداری آب و بهبود بافت فرآورده میشوند. اثرات متفاوت صمغ ها بر روی بافت کیک به واکنش های مختلف بین آن ها و نشاسته که بر روی رتروگرادسیون آن تأثیر می گذارد، مرتبط است

.

نتایج مربوط به اثر صمغ ها همسو با نتایج ایوبی و همکاران (1387 )است که بیان کردند افزایش سطوح صمغهای گوار و زانتان باعث افزایش معنی دار امتیاز بافت کیک نسبت به شاهد شد. صمغ ها با تأثیر بر روی ساختار نشاسته، سبب بهبود توزیع و نگهداری آب و بهبود بافت فرآورده های پخت میشوند. پوراسماعیل و همکاران (1390 )به بررسی فرمولاسیون نان بدون گلوتن با استفاده از صمغ گوار پرداختند نتایج نشان داد افزودن صمغ گوار سبب کاهش میزان سفتی مغز نان ها در مقایسه با نمونه کنترل و در نتیجه بهبود بافت گرد.

نقی پور و همکاران (1392 )نیز گزارش کردند استفاده از صمغ های گوار و زانتان به ترتیب در غلظت های 3/0 و 6/0 منجر به کاهش سفتی بافت کیک بدون گلوتن حاوی آرد سورگوم گردید. سوهان آجینی و همکاران (1396) بیان کردند که تیمارهای حاوی صمغ از نظر بافت امتیاز بالاتری نسبت به تیمار شاهد دریافت کردند. دلیل آن را به حضورترکیبات آبدوست در ساختمان صمغ های گوار و زانتان نسبت دادند. با توجه به شکل های 13 و 14 بیشترین پاسخ بافت از نظر حسی مربوط به تیمارهایی است که میزان لوپین 15 % و گوار 2 % و کاراگینان 1 % بوده است. روند افزایشی اثر افزایش درصد لوپین کامال مشهود است.

آزمون حسی پذیرشکلی و بررسی اثر آرد لوپین و صمغ های گوار و کاراگینان بر پذیرشکلی کیک

امتیاز پذیرشکلی بیانگر این است که براساس پارامترهای حسی، مقبولیت کلی محصول چطور بوده است. بر اساس آنالیز نتایج، افزایش آرد لوپین اثر معنیداری بر بهبود پذیرشکلی محصول داشت )شکل15و16).

درشرایطی که صمغ گوار و کاراگینان 1 % بود، افزایش لوپین از 5 تا 15 % اثر افزایشی معنیداری در پذیرشکلی کیک فاقدگلوتن نشان داد. دلیل آن را می توان ترکیب غنی از پروتئین لوپین دانست. البته ترکیب شیمیایی دانه های لوپین تنها پروتئینی نیست بلکه حاوی چربی، کربوهیدرات های محلول (ساکارز، فیبر رژیمی و نشاسته)، مواد معدنی و ویتامین )α ،γ ،δ توکوفورول، تیامین، ریبوفالوین و ویتامین ث) نیز می باشد. بعلاوه لوپین دارای تعادل خوبی از اسیدهای آمینه ضروری و منبع خوبی از اسید آمینه لیزین است(کوهاجدووا و همکاران2011).

این یافته ها با نتایج پاژلیارینی و همکاران (2010)  مطابقت داشت. آنها در تولید نان فاقدگلوتن دریافتند نمونه های حاوی لوپین نسبت به سایر نمونه ها از مقبولیت و بازارپسندی بیشتری برخوردار شدند. لونت و بیلژیکلی (2011) در غنی سازی کیک فاقد گلوتن از آرد لوپین در سطوح 10 ،20 ،30 و40 % استفاده کردند و دریافتند که پذیرش کلی کیک تا 20 % لوپین نسبت به نمونه کنترل افزایش یافت اما در سطح بالاتر از 30 و 40 % اثر کاهشی داشت که علت آن را طعم لوبیایی لوپین دانستند. اثر افزودن صمغهای گوار و کاراگینان نیز بررسی شد که نشان داد افزودن گوار اثر افزایشی و کاراگینان اثر کاهشی معنیداری بر پذیرش کلی کیک ها داشتند (شکل های 15و16).

نتایج ایوبی و همکاران(1386) والزاریدو و همکاران (2007) در بررسی اثر صمغ ها بر پذیرشکلی همسو با نتایج تحقیق حاضر می باشد. ایوبی و همکاران بیان کردند که امتیاز پذیرشکلی کیک، با افزایش سطح صمغ های گوار و زانتان بطور معنیداری افزایش داشت و الزاریدو و همکاران بیان کردند افزودن هیدروکلوئیدها باعث افزایش امتیازات حسی نان بدون گلوتن گردید. شالینی و الکسیمی (2007 ) و گوآردا و همکاران (2004 )بیان کردند به جز نمونه حاوی کاراگینان، بقیه ی نمونه های حاوی هیدروکلوئید، امتیازات حسی بالاتر و نزدیک به نمونه شاهد کسب کردند. همانطور که در شکل های 15 و 16 مشاهده می شود با افزایش لوپین پاسخ پذیرش کلی در بیشترین حالت قرار دارد. در شرایطی که میزان لوپین 15 % است افزایش گوار اثر معنی داری بر کاهش یا افزایش پاسخ ندارد و پاسخ همچنان در بیشترین حالت قرار دارد. اما با توجه به شکل 16 ،افزایش کاراگینان اثر کاهشی معنی داری بر پاسخ نشان داده است و کمترین پاسخ مربوط به تیماری می شود که میزان لوپین آن 15 ، % گوار 1% و کاراگینان آن 2 % است.

نتیجه گیری کلی

حبوبات بخصوص دانه های لوپین، دارای ارزش تغذیه ای و خصوصیات عملکردی بالایی هستند و گنجاندن آن ها در رژیم غذایی از طریق اضافه شدن به محصولات نانوایی، روش خوبی برای افزایش مصرف آن هاست. بطورکلی با جمع بندی ننایج آزمون های فیزیکی و حسی مشخص شد که میتوان با استفاده از 1 % از صمغ های گوار و کاراگینان به ازای 15 % آرد لوپین، کیک با ویژگی های حسی و کیفی مناسب تولید نمود. لوپین بخاطر محتوای فیبر رژیمی و گوار و کاراگینان بخاطر قابلیت بالای جذب آب، با حفظ رطوبت، سبب کاهش سختی بافت کیک شدند. نتایج آزمون های حسی نشان داد که آرد  لوپین باعث بهبود ویژگی های ارگانولپتیکی کیک گردید. گوار نیز سبب بهبود این ویژگی ها شد اما کاراگینان تأثیر قابل توجهی بر آنها نداشت. در نهایت از بین سطوح مختلف متغیرهای مورد بررسی، آرد لوپین 15 ،%نشاسته ذرت 85 ، %صمغ گوار 1 %و صمغ کاراگینان 1 %به عنوان نقاط بهینه برای اهداف بهینه سازی تعیین گردیدند و تیمار 3 بعنوان فرمولاسیون بهینه کیک فاقدگلوتن انتخاب شد.

منابع

1. ابراهیم پور ن، پیغمبر دوست ه، آزادمرد مریچ ص، 1389 .تاثیر افزودن پکتین، گوار و کاراگینان بر روی ویژگی های کیفی نان حجیم بدون گلوتن. نشریه پژوهش های صنایع غذایی، 3(2 :)85-98.
2. ایوبی ا، حبیبی نجفی م ب، کریمی م، 1387 .تأثیر افزودن کنستانتره پروتئین آب پنیر و صمغ های گوار و زانتان بر خصوصیات کیفی و فیزیکوشیمیایی کیک روغنی. مجله پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران: 33-46.
3.  پایان ر، 1390 .مقدمه ای به تکنولوژی فرآورده های غلات. تهران. آییژ.313صفحه
4. پوراسماعیل ن، عزیزی م ح، عباسی س، 1390 .فرمولاسیون نان بدون گلوتن با استفاده از گوآر و آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی. نشریه پژوهش های صنایع غذایی، 21(1 :)69-81.
5. سوهان آجینی ع، موحد س،. احمدی چناربن ح، 1396 .تاثیر صمغ های گوار و زانتان به عنوان جایگزین بخشی از چربی بر خواص کیفی کیک روغنی. علوم و صنایع غذایی، 14(69 :)295-306.
6. صابری م، ناقطی ل، اسحاقی م، 1396 .تولید کیک اسفنجی بدون گلوتن با استفاده از مخلوط آرد نخودچی و آرد برنج، صمغ گوار و صمغ زانتان. علوم و صنایع غذایی، 71(14 :)95-109.
7. قریشی راد م، قنبرزاده ب، غیاثی طرزی ب، 1388 .تأثیر بکارگیری هیدروکلوئیدهای گوار وکاراگینان بر ویژگیهای فیزیکی و حسی نان بربری. علوم غذایی و تغذیه، 8(2 :)25-38
8. . ملکزاده ر، شاکری ر، 1386 .بیماری سلیاک در ایران. مجله دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران، 65(2 :)1-11
9. مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1385 .کیک-ویژگی ها و روش های آزمون، شماره استاندارد )2553 ،)کرج.
10.  AACC, 2000. Approved Methods of American Association of Cereal Chemists. 10th ed, St Paul, Minn, USA.
11.  Ahmed AR, 2014. Influence of chemical properties of wheat-lupine flour blends on cake quality. American Journal of Food Science Technology. 2(2): 67-75.
12.  Azarbad H R, Mazaheri M and Rashidi H, 2019. Optimization of Gluten-Free Bread Formulation Using Sorghum, Rice, and Millet Flour by D-Optimal Mixture Design Approach. J. Agr. Sci. Tech. Vol. 21: 101- 115.
13.  Gomez M, Ronda F, Caballero PA, Blanco CA and Rosell CM, 2007. Functionality of different hydrocolloids on the quality and shelf-life of yellow layer cakes. Food Hydrocolloids. 21(2): 167-173.
14.  Guarda A, Rosell CM, Benedito C and Galotto MJ, 2004. Different hydrocolloids as bread improvers and antistaling agents. Food Hydrocolloids. 18(2): 241-24.
15.  Gupta S and Variyar PS, 2018. Guar Gum: A Versatile Polymer for the Food Industry. Biopolymers for Food Design, Elsevier. 383-407.
16.   Jayasena V and Nasar‐Abbas SM, 2010. and Leung P.P.Y. Effect of lupin flour substitution on the quality and sensory acceptability of instant noodles. Journal of food quality. 33(6): 709-727.
17.  Jia C, Huang W, JI L, Zhang L, Li N, and Li Y, 2014. Improvement of hydrocolloid characteristics added to angel food cake by modifying the thermal and physical properties of frozen batter. Food Hydrocolloids, 41, 227-232.
18. Kohajdova Z, Karovičova J and Schmidt Š, 2011. Lupin composition and possible use in bakery–a review. Czech J Food Sci. 29(3): 203-211.
19.  Köksel H, 2009. Effects of xanthan and guar gums on quality and staling of gluten free cakes baked in microwave-infrared combination oven, Middle East Technical University. Master of Science. 45: 87-93.
20. Lazaridou A, Duta D, Papageorgiou M, Belc N and Biliaderis CG, 2007. Effects of hydrocolloids on dough rheology and bread quality parameters in gluten-free formulations. Journal of food Engineering. 79(3): 1033-1047.
21. Lee S and Inglett GE, 2006. Rheological and physical evaluation of jet‐cooked oat bran in low calorie cookies. International Journal of Food Science Technology. 41(5): 553-559.
22. Levent H and Bilgicli N, 2011. Effect of gluten-free flours on physical properties of cakes. Journal of Food Science Engineering. 1(5): 354-360. Levent H and Bilgiçli N, 2011. Enrichment of gluten-free cakes with lupin (Lupinus albus L.) or buckwheat (Fagopyrum esculentum M.) flours. International Journal of Food Sciences Nutrition. 62(7): 725-728.
23. Naqash F, Gani A, Gani A and Masoodi FA, 2017. Gluten-free baking: Combating the challenges-A review. Trends in Food Science Technology.66: 98-107.
24. Nasar‐Abbas SM and Jayasena V, 2012. Effect of lupin flour incorporation on the physical and sensory properties of muffins. Quality Assurance Safety of Crops Foods. 4(1): 41-49.
25. Pacyński M, Wojtasiak and Mildner-Szkudlarz, 2015. Improving the aroma of gluten-free bread. LWT-Food Science 63(1): 706-713.
26. Pagliarini E, Laureati M and Lavelli V, 2010. Sensory evaluation of gluten-free breads assessed by a trained panel of celiac assessors. European Food Research Technology. 231(1): 37-46.
27. Pollard N, Stoddard F L, Popineau Y, Wrigley C W and MacRitchie F, 2002. Lupin flours as additives: dough mixing, breadmaking, emulsifying, and foaming. Cereal chemistry 79(5): 662-669.
28. Rampertab SD and Mullin GE, 2014. Celiac disease, Springer, New York.
29. Rumiyati R, James AP and Jayasena V, 2015. Effects of lupin incorporation on the physical properties and stability of bioactive constituents in muffins. International Journal of Food Science Technology. 50(1): 103- 110.
30. Shalini KG and Laxmi A, 2007. Influence of additives on rheological characteristics of whole-wheat dough and quality of Chapatti (Indian unleavened Flat bread) Part I—hydrocolloids. Food Hydrocolloids. 21(1): 110-117.
31. Smidsrød O and Grasdalen H, 1982. Some physical properties of carrageenan in solution and gel state. Carbohydrate Polymers. 2(4): 270-272.
32. Sumnu G, Turabi E and Sahin S, 2010. The effects of xanthan and guar gums on staling of gluten‐free rice cakes baked in different ovens. International Journal of Food Science Technology. 45(1): 87-93.