Son Haberler

Enzimlerin ve askorbik asidin hamur reolojisi ve buğday ekmeği kalitesine etkisi

César Milton Baratto, Natalia Branco Becker1, Jane Mary Lafayette Neves Gelinski
Universidade do Oeste de Santa Catarina, Moleküler Biyoloji Laboratuvarı, Brezilya
Sydnei Mitidieri Silveira
BioPlus – Desenvolvimento Biotecnológico Ltda, Brezilya

ÖZET
Ekmek reolojisi ve kalitesi üzerindeki etkilerini belirlemek üzere askorbik asit ile amilaz ve ksilanaz / amilaz içeren iki ticari enzimatik bileşenin kombine etkisi incelenmiştir. Bu analizde, bu geliştiricilerin farklı konsantrasyonlarını içeren yedi ekmek formülasyonu kullanılmıştır. Her bir hamur formülasyonunun reolojik özellikleri nem, gluten ve farinografik testlerle belirlenmiştir. Ekmekler, mantarların varlığına dayanarak başta raf ömrü olmak üzere genel yönleri ile incelenmiştir. Hamur reolojisi sonuçları, %0.01 ksilanaz / amilaz ve 200 ppm askorbik asit varlığında geliştirilen formülasyonun daha verimli olduğunu göstermiştir. Geliştirilmiş raf ömrü, ksilanaz içeren formülasyonlardan elde edilmiştir. Sonuçlar, hamur reolojisinin ve bu geliştiricilerin kombinasyonundan üretilen gluten endeksinin bazı teknolojik özelliklerinin, ekmeğin belirli özelliklerini elde etmek üzere kullanılabileceğini göstermiştir.
urun_makale

GİRİŞ
Pişirme teknolojisinin gelişimi, gıda endüstrisinde büyük bir etkisi olan ve tüketicilerin gıda kabulünü arttıran bir olgudur. Ekmek kalitesini arttırmak için yararlanılan emülsiyonlaştırıcılar, oksidanlar ve enzimler gibi farklı katkı maddelerinin kullanılması günümüzde yaygın bir uygulamadır. Brezilya’da ekmek tüketimi kişi başına 30 kg’a ulaşıyor. Bu yüksek talebe bağlı olarak, Brezilya pazarı, iç tüketimde kullanılan buğdayın %50’sini Arjantin ve Kanada’dan ithal ediyor. Brezilya, dünyada en büyük ikinci buğday ithalatçısıdır ve yıllık 9,5 ton tüketmektedir. Ulusal çeşitlerle harmanlanmış ithal edilmiş farklı buğdaylar, unun reolojik özelliklerini korumayı zorlaştırır; sonuç olarak, hamur ve ekmek kalitesi bundan etkilenmektedir. Benzer şekilde, dünyada ekmek yapımında kullanılan pek çok buğday çeşidi vardır. Unların pişirme kalitesindeki farklılıklar, buğdayın fenotipleri ve genotiplerinden etkilenir ve bu faktörler, ekmeğin belirli reolojik özelliklerini belirler.
Bu nedenle, unun teknolojik kalitesinin değişkenliği nedeniyle unun gluten mukavemeti, renk ve fermantasyon açısından standart hale getirilmesi için katkı maddeleri kullanılması önem kazanmıştır. Aynı şekilde, gluten ağının oluşması, başta hamur formülasyonu ve ekmek kırıntısı dokusu olmak üzere organoleptik niteliklere sahip ekmeğin üretimi için gereklidir. Gluten ağı, hamur esnekliği, direnç ve kararlılığından sorumluyken, karbon dioksit üretimi, şeker üzerindeki enzimlerin ve mayaların etkisiyle oluşur. Böylece, gluten ağı oluşumunu iyileştirmek için, fırıncılık endüstrisi, gluten proteinlerinin yapısında doğrudan etkili olan, disülfür bağlarının oluşmasıyla gluten ağını takviye eden, oksitleyici ajanlarının yanı sıra un geliştiricilerini de kullanmaktadır.

Üzerinde çalışılan oksitleyici ajanlardan bir tanesi de askorbik asittir. Bu mekanizmanın ekmek üzerindeki etkisi gibi fermente hamur davranışı ve un bileşimi ile olan korelasyonu üzerinde etkisi olduğu ifade edilmektedir. Bir başka buğday unu geliştiricisi ise enzimlerdir. Fırıncılıkta en çok kullanılan enzimler amilazlar, proteaz, glükoz oksidazlar ve ksilanazlardır. Bu nedenle, ekmek artırıcıların etkisini ve bu katkı maddelerinin fırıncılık ürünleri üzerindeki etkisini aydınlatmak için çeşitli çalışmalar yapılmıştır; ancak, askorbik asidin ksilanaz ve amilaz ile kombine eyleminin proses üzerindeki etkilerini belirlemeyi amaçlayan çok az çalışma vardır. Bu çalışma, askorbik asit ve enzimlerin hamur reolojisi özellikleri ve buna bağlı olarak ekmek kalitesi üzerine etkilerini analiz etmeyi amaçlamıştır. Bu formülasyonlar, askorbik asit ve amilaz ve ksilanaz / amilaz içeren iki ticari enzimatik kompleksi birleştirmektedir.

MALZEMELER VE YÖNTEMLER
Malzemeler
Buğday ekmeği, buğday unu Specht (Food Products Ltd, Joaçaba, Brezilya, nem içeriği %10, protein %14, yağ %2,2, kül %1,8, karbonhidrat %72), kuru maya (Levsaft – Lesaffre), yenilebilir tuz, şeker (Alto Alegre), bitkisel yağ (Qualy) ve askorbik asit (L-AA; Sigma-Aldrich) kullanılarak hazırlanmıştır. Deneylerde kullanılan ticari enzimler, pişirme için uygundu ve Granotec SA – Nutrition and Biotechnology (Curitiba) tarafından şu spesifikasyon ile üretilmiştir: Aspergillus oryzae (spring 2002 ürün markası, 4,260 U/g) tarafından üretilen ksilanaz, endo-1,4-beta-ksilanaz ve Bacillus stearothermophilus tarafından üretilen bir maltojenik alfa-amilaz olan alfa-amilaz (life spring B; 5.200 U/g).

Enzimatik aktivitenin belirlenmesi
Ksilanaz aktivitesi (Endo-1,4-beta-xilanaz; E.C. 3.2.1.8), Shah ve ekibine göre ölçülmüştür ve nişasta şekerleştirme aktivitesini belirleme metodu olarak Ammar ve ekibine göre alfa-amilaz aktivitesi (a-1,4-glukan glukanohidrolaz, EC 3.2.1.1) kullanılmıştır. Bir ünite enzim, standart koşullar altında dakikada 1 μmol şeker azaltıcı madde üreten enzim miktarı olarak belirlenmiştir.

Ekmek yapım prosesi
Buğday ekmeği hamuru için şu formülasyon kullanılmıştır: Buğday unu, 200 g; Şeker, 10 g; yenilebilir tuz, 4 g; Kuru maya, 0.15 g; Yağ, 20 g ve su, 100 mL (Standart – ekmek katkı maddeleri olmadan). Test formülasyonları, enzimlerin ve askorbik asidin yedi farklı kombinasyonunu içerecek şekilde ayrıntılı olarak hazırlanmıştır (Tablo 1). Ekmekler, düz hamur yöntemi ile standartlaştırılmış bir tarzda üretildi, içerisindeki maddeler planet mikserine eklendi (Arno, CL 390). Hamur, orta hızda 2 dakika boyunca yoğrulmuş ve ardından silindirle şekillendirilmiştir (G Paniz, CS 390). Farklı formülasyonla elde edilen her ekmek hamuru (üçlü olarak hazırlanan 8 formülasyon) %75 nem ile 35 °C’de bir fermentörde (Imeca, CS 390) 2 saat fermente edilmiş ve 180 °C’de elektrikli fırında (Progás, Turbo Light intelligent PRP) 25 dakika boyunca pişmiştir. Daha sonra ekmekler oda sıcaklığında 30 dakika soğutulmuş, raf ömrü analizi için dilimlenmiş ve paketlenmiştir.

Hamurun reolojik özelliklerinin belirlenmesi
Her bir hamur formülasyonunun reolojik özellikleri nem, gluten ve farinografik testlerle belirlendi. Islak, kuru ve indeks gluten analizleri, Glutomatic cihazı (Perten Instruments) kullanılarak, 38-12 sayılı AACC Uluslararası Onaylı Yönteme (AACC, 2000) uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Hamur nemi, AACC metodu 44-15’e göre ölçülmüştür. Farinografik özellikler, Brabender ile AACC yöntemi 54-21 kullanılarak belirlenmiştir. Değerlendirilen kriterler arasında su absorbsiyonu, hamur gelişme zamanı, hamur stabilitesi, tolerans indeksi, ve farinografik kalite bulunmaktadır. Analizler üçer defa tekrarlanmıştır.

Ekmek analizi
Her formülasyondan elde edilen ekmekler, raf ömrü ve mikrobiyoloji parametreleri açısından analiz edildi. Oda sıcaklığında 1 saat soğutulduktan sonra, ekmekler 1,0 cm kalınlıkta dilimlenmiş ve raf ömrü tahmini ve görsel yapı analizi için 5 merkezi dilim seçilmiştir. Dilimler, 25 °C’de bakteriyolojik bir inkübatörde orijinal kabında tutulmuş ve örneklerin yüzeyinde, kenarlarında ve diplerinde mantar varlığı için iki hafta boyunca günlük olarak gözlemlenmiştir. Buna ek olarak, ekmekler, kırıntı yapısı, kabuk rengi ve kırıntı rengi açısından görsel olarak karşılaştırılmış ve nitelikli olarak deneyimli fırıncılar tarafından değerlendirilmiştir.

İstatistiksel analiz
Sonuçlar, istatistiksel varyans analizi (ANOVA) ve Tukey’in çoklu karşılaştırma testlerine tabi tutulmuştur. Numunelerdeki istatistiksel farklılıklar, BioStat 5.0 yazılımı kullanılarak p <0.05 ile test edilmiştir.

SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Öncelikle, iki ticari enzimin ksilanaz (spring life 2002) ve amilaz (spring life B) varlığı için enzimatik faaliyetleri belirlendi. Elde edilen sonuçlara göre, spring life B katkı maddesi, paket üzerinde belirtilen değerden biraz daha yüksek (5,200 U / g) bir alfa-amilaz aktivitesi göstermiştir. Üstelik, spring 2002 ürününün ksilanaz aktivitesi 1.898 U / g’dır ve işletme tarafından belirtilen değerden (4.260 U/g) belirgin olarak düşüktür ve ayrıca imalatçı tarafından bildirilmeyen 4,991 U/g amilaz aktivitesi göstermiştir (Şekil 1). Bu veriler önemlidir, çünkü enzimlerin kombine kullanımı aşırı amilaza neden olabilir; bu, aşırı doz bir alfa-amilazdır ve sonuç olarak ekmek üzerinde zararlı etkilere yol açar.

Ön analizde (veriler verilmemiştir), her bir ticari geliştiricinin en iyi konsantrasyonu ayrı olarak belirlenmiştir. alfa-amilaz (life spring B) veya ksilanaz / amilaz (spring, 2002) içeren enzim katkı maddeleri, sırasıyla %0.02 ve %0.01 konsantrasyon ile daha iyi ekmek hacmi ve hamur reolojik özellikleri göstermiştir ve bu değerler, üreticilerin endikasyonlarına göre ara konsantrasyon olma özelliğine sahiptir. Bu sonuçlara dayanarak, formülasyonların tasarımı ayrıntılı olarak hazırlanmıştır. Test edilen yedi formülasyon için hamur reolojik özelliklerinin (farinografik, nem ve gluten) analiz sonuçları, Tablo 2 ve 3’te görüldüğü üzere, standart formülasyon (geliştirici kullanımı olmadan gerçekleştirilen kontrol) ve birbirleri ile karşılaştırıldığında, bazı parametrelerin iyileştiğini, diğer parametrelerin ise daha da kötüleştiğini göstermiştir.

Hamur reolojisinde geliştiricilerin aktivitesini kontrol etmek için önemli başka bir test de farinograftır. Analiz edilen farinografik özelliklere gelince, su absorbsiyonu, standart ve test formülasyonlarında çok farklı değildir (p> 0.05) (Tablo 2). Bununla birlikte, hamur gelişme zamanı, alfa-amilaz ve askorbik asit (formülasyon 4) içeren formülasyon için daha düşük ve ksilanaz / amilaz ve askorbik asit (formülasyon 5) içeren formülasyon için daha uzundur. Kısa bir gelişme süresi, gluten ağ oluşumunun, hamur üzerinde daha az enerji ile daha az zaman aldığını göstermesine rağmen, bu durum, zayıflatılmış bir hamur ve düşük gluten kalitesini yansıtabilir. Bu veriler, sadece formülasyon 5’in (ksilanaz / amilaz ve askorbik asit) önemli bir iyileşme gösterdiği tolerans indeksi, parçalanma zamanı ve stabilite parametreleri ile kanıtlanmıştır (Tablo 2). Bu parametreler, unun daha güçlü kabul edildiğini ve gücünün, kontrol (formülasyon 1, katkı maddeleri olmadan) veya diğer formülasyonlar ile karşılaştırıldığında daha fazla olduğunu göstermektedir.

Farinograf kalitesi, karışımın genel kalitesini ve buğday unu hamurundaki su emilimini belirtir. Beklendiği gibi formülasyon 5 (Tablo 2) gelişmiş bir özellik kazanmaktadır; formülasyon 3, 4 ve 6 en kötü performansa sahip olanlar olmuştur. Diğer formülasyonları, standartla kıyaslandığında önemli ölçüde değişmedi. Ekmek kalitesindeki bozulma, fazla ksilanaz ve özellikle amilaz içeren formülasyon 6 için beklendiği gibi, aşırı dozda geliştiriciler veya bunların kombinasyonları ile açıklanabilir. Farklı ksilanaz konsantrasyonlarına sahip ekmek formülasyonları, ekmeğe özgü hacimler üzerinde önemli farklılıklar göstermez ve aşırı seviyelerde bile olsa (200 ppm’e kadar) askorbik asit, hamur üzerinde zararlı değildir (200 ppm’e kadar) ve bunun nedeni, gerekli olan oksijenin sınırlı miktardaki varlığı olabilir. Formülasyon 3, muhtemelen amilaz fazlalığını gösterir, zira enzim, life spring B (5,891 U / g) ve spring 2002’de (4,991 U / g) de mevcuttur. Van der Maarel ve ekibine göre (2002), amilazın aşırı dozajı, maltodextrin üretiminden ötürü hamuru yapışkan kılar ve hamur kalitesini düşürür. Öte yandan, formülasyon 4 ve 5, deneyimli fırıncıların görsel karşılaştırmasına göre en yüksek hacim ve en iyi yapı ve renk kırıntısını göstermiştir. Farinograf parametrelerinin (gelişim zamanı hariç) kötüleşmelerine rağmen, formülasyon 4’te amilazın, askorbik asit ile birlikte aktivitesi, ekmeğin nihai kalitesini belirlemiştir (Şekil 2). Uygun konsantrasyonlarda, bu enzim, fermente edilebilir şekerleri arttırmak için nişastaya etki edip, doğrudan ekmek hacmini etkiler ve bu durum, maya hücresi büyümesini ve bunun bir sonucu olarak CO2 gazı üretimini etkiler.

Protein varlığı, un veya karışımların kalitesini belirleyen önemli bir faktördür. Bunun nedeni, protein yüzdesi ile gluten oluşumu arasında ekmek kalitesini etkileyen doğrudan bir korelasyonun olmasıdır. Gluten analizinde, formülasyon 5 (daha önceki bir analizde daha iyi sonuçlar verdi), daha fazla ıslak glutene sahip olmasına rağmen, kontrol ile karşılaştırıldığında istatistiksel olarak anlamlı bir fark göstermemiştir (Tablo 3). Bununla birlikte, kuru gluten analizinde formülasyon 3 ve 4’te azalma görülürken, diğer formülasyonlarda önemli bir fark bulunamamıştır. Son olarak, gluten indeks analizinde, formülasyon 6, kontrollere benzer bir değer gösterirken; formülasyon 5, 7 ve 8 daha düşük bir değer göstermiştir ve formülasyon 1, 2 ve 3, kontrol ile karşılaştırıldığında belirgin bir artış göstermiştir (Tablo 3’te gösterilmiştir).

Sonuçlar, bu nedenle, Enriquez ve ark.nın önerdiği gibi, indeks ile yaş gluten arasında doğrudan bir korelasyon olmadığını ortaya koymaktadır (2003). Gluten indeksi parametresi, gluten kalitesini ve gluten mukavemetini göstermesine rağmen, bu her zaman geniş bir ekmek hacmiyle ilişkili değildir. Bu, daha yüksek hacimde ekmek üreten formülasyon 5 ile kanıtlanmıştır ve gluten analizinin sonuçları daha düşük glüten indeksi göstermiştir. Açıkçası, bunun nedeni ekmeğin son kalitesinde yer alan faktörlerin çeşitliliği ve oldukça karmaşık olmasıdır. Dolayısıyla, gluten indeksi gibi reolojik parametreler her zaman nihai kaliteyi açıklayamaz. Rouillé ve ark. (2000), hemiselüloz aktiviteli askorbik asit ve alfa-amilaz içeren farklı formülasyonların etkileşimine rağmen, karıştırma koşullarının ekmek hacmini etkileyen ana faktör olduğu ortaya koymuşlardır. Böylece, sonuçlarımıza göre, imalat koşulu üzerinde test edilen formülasyonlar arasında en iyi sonucu veren formülasyon 5’tir (Şekil 2, Tablolar 2 ve 3).

Genel olarak, farklı formülasyonlar ile elde edilen ekmeğin yapısının analizi, amilazın (life spring B), standart formülasyonla üretilen ekmeğe kıyasla hacim ve görsel yapı gibi ekmek özellikleri üzerinde iyi bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Ammar ve ekibinin de (2002) belirttiği üzere, ekmeklik formülasyonda amilaz, birkaç gün sonra bile, daha düşük bir ağırlık, daha yüksek hacim ve daha fazla yumuşaklık gibi özellikleri korumaktadır. Benzer şekilde, ksilanaz / amilaz (spring 2002) ilavesi ile yapılan ekmek, profesyonel fırıncıların görsel analizinde daha küçük bir alveolar yapı ve daha büyük hacim sunmuştur (Şekil 2). Shah ve ark. (2006) göre, hamur üzerinde Aspergillus foetidus’un kısmen saflaştırılmış ksilanaz kullanımı, kırıntı yapısı ve ekmek hacmi gibi ekmek özellikleri üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir ve duyusal değerlendirme ve reolojik özelliklere uygun olarak dokusal özelliklerde belirgin bir iyileşmeyi desteklemektedir. Dokudaki bu gelişme muhtemelen suyun yeniden dağılımına bağlıdır; bu, suyun gluten hacmini arttırır ve uzayabilirliği arttırır ve daha iyi bir ekmek kaynağı oluşturur. Tam taneli buğday unundan yapılmış ve ksilanaz eklenen ekmek formülasyonları, kontrol numunesininkinden belirgin olarak daha yüksek spesifik hacimlere sahiptir. Geliştirici olarak sadece askorbik asit içeren formülasyondan elde edilen ekmeğin hacmi, görsel açıdan daha yüksektir ve standartla karşılaştırıldığında daha homojen bir alveolar yapıya sahiptir. Askorbik asit, pişirmenin son evresinde hamurun gücünde ve dolayısıyla hacminde artış sağlayan özelliklerinden dolayı en çok kullanılan pişirme geliştirici maddelerinden biridir. Bu oksitleyici madde doğrudan gluten proteinlerinin yapısına etki ederek disülfid bağlarının oluşumu ile gluten ağını güçlendirir.

Yapılan mikrobiyolojik analiz sonuçlarına göre, farklı formülasyonlar ile elde edilen ekmekler tespit edilememiş ve sonuç, 45 °C’de filament mantar, maya, koliformlar veya Salmonella sp. olmuştur. Bunun nedeni, ekmek piştikten sonra mikrobiyolojik seviyelerin belirgin bir şekilde azalmasıdır.

Yapılan bir başka çalışma raf ömrünün belirlenmesine ilişkindi. Sonuçlara göre (veriler gösterilmemiştir), iyileştirici olmadan yapılan ekmek kontrolü, ortalama 7 gün raf ömrüne işaret etmiştir ve bu süre içinde filament mantarların yüksek konsantrasyonunu söz konusu olmuştur. Başta tüm testlerde ortalama 13 gün raf ömrünü gösteren ve aşırı alfa-amilaz, ksilanaz ve askorbik asit içeren formülasyon 6 olmak üzere, ksilanaz içeren tüm formülasyonlar, istatistiksel olarak anlamlı yüksek bir raf ömrünü ortaya koymuştur. Bu veriler, özellikle ksilanazın daha uzun bir raf ömrü ile kullanımı arasındaki korelasyonu değerlendirmek için daha fazla çalışma gerektirmektedir. Bu analiz, belirli ekmek özellikleri veya uygulamaları için bazı iyileştiriciler kombinasyonlarının önerilebileceğini göstermektedir. Bunlara daha yüksek hacimde ekmek elde etmek, ekmek retrogradasyonunu azaltmak, ekmeği ağartmak, raf ömrünü uzatmak veya fırınlama performansını artırmak için diğer parametreleri iyileştirmek gibi uygulamalar örnek olarak verilebilir.

SONUÇ
Bu çalışmadaki bulgular, geliştiricilerin ekmek üretiminde kombine kullanımının potansiyelini göstermiştir. Askorbik asit ve ksilanaz ve / veya amilazın farklı kombinasyonlarındaki spesifik formülasyonların, hamurun reolojik özellikleri üzerinde belirli etkiler ürettiği gösterilmiştir. Bu kombinasyonlar, belirli özelliklere sahip kaliteli ekmek üretmek için kullanılabilir. En iyi hamur reolojisi sonuçlarını gösteren formülasyon %0.01 ksilanaz / amilaz (spring 2002) ve 200 ppm askorbik asittir. Alfa-amilaz (life spring B) ve askorbik asidi birleştiren formülasyonda olduğu gibi, büyük bir hacim gibi iyi ekmek özellikleri ortaya çıkmıştır. Ksilanazlar ihtiva eden tüm formülasyonlar raf ömrünü uzatmıştır, özellikle de bozulmuş bir hamur reolojisine rağmen en fazla raf ömrü gösteren aşırı geliştiricileri içeren formülasyon. Özellikle ilgili biyokimyasal işlemleri veya bu geliştiriciler arasındaki etkileşimlerin oranını ve farklı unların özelliklerini aydınlatmak üzere diğer reolojik parametrelere ilişkin ilave çalışmaların yanı sıra, bu formülasyonların ekmeğin duyusal özellikleri üzerindeki etkisine ilişkin daha ileri bir çalışma gereklidir.

 

Kontrol edin

CARSTEN

Hijyenik tasarım bir zorunluluktur

“Hijyenik tasarım, gıda üretiminde kullanılan makinaların gıda kalitesini ve güvenliğini olumsuz yönde etkilemesini engeller. Bakım …