بکارگیری فوم نشاسته حاوی اسانس روغنی گیاهی برای جلوگیری از رشد کپک و بهبود ماندگاری نان بسته بندی شده

عنوان

بکارگیری فوم نشاسته حاوی اسانس روغنی گیاهی برای جلوگیری از رشد کپک و بهبود ماندگاری نان بسته بندی شده

فهرست مطالب

عنوان............................................... صفحه

چکیده.................................................. 1

فصل اول: کلیات......................................... 2

-1-1مقدمه............................................... 2

1-2- بیان مسئله........................................ 3

1-2-1- مشکل وجود کپک در نان............................ 4

1-2-2- تکنیک های متداول کنترل کپک و محدودیت های آنها... 5

1-3- ضرورت انجام تحقیق................................. 6

1-4- فرضیه های پژوهش................................... 9

1-5- اهداف پژوهش....................................... 9

1-6- تعریف اصطلاحات..................................... 9

فصل دوم :ادبیات و پژوهش های پیشین..................... 10

2-1- تاریخچه صنعت نان در جهان و ایران................. 10

2-2- انواع نان........................................ 11

2-3- تعریف و اهمیتنان................................. 13

2-4- ارزش تغذیه‎ای آرد و نان........................... 14

-5-2علت ضایعات نان..................................... 16

-1-5-2بیاتینان......................................... 16

-2-5-2آلودگی میکروبی نان................................ 17

- 1-2-5-2فساد باکتریایی.................................. 18

-2-2-5-2 فساد مخمر...................................... 18

-3-2-5-2فساد کپکی....................................... 19

-4-2-5-2 مایکوتوکسین ها................................. 21

-6-2بسته بندی.......................................... 22

2-7- اهداف بسته بندی.................................. 23

2-8- بسته بندی نان................................... 24

2-9- روش های بسته بندی............................... 25

2-10- بسته بندی فعال.................................. 25

2-11- بسته بندی ضدمیکروبی............................. 27

2-12- روشهای جلوگیری از رشد میکروارگانیسمها........... 28

2-13- ضدمیکروبهای طبیعی............................... 29

2-14- تاریخچه استفاده از ادویه ها و اسانس ها.......... 32

2-15- کاربردهای رایج اسانس ها......................... 33

2-16- مشخصات گیاه دارچین( تیره برگ بو )............... 33

2-17- ویژگی و اثرات دارویی دارچین..................... 35

2-18- ترکیب اسانس گیاه دارچین......................... 36

2-19- نشاسته.......................................... 40

2-19-1- نشاسته اصلاح نشده............................. 41

2-19-2- نشاسته اصلاح شده............................... 42

-220- فوم نشاسته....................................... 43

2-21- پودر فوم نشاسته................................. 43

2-22- خصوصیات و کاربردهای فوم نشاسته.................. 44

2-23- میکروذرات فوم نشاسته............................ 45

فصل سوم : مواد و روش ها............................... 46

3-1- مواد............................................. 46

3-2- تجهیزات........................................... 47

3-3- روش انجام تحقیق.................................. 48

3-3-1- استخراج اسانس دارچین.......................... 48

3-3-2- تهیه فوم های میکروسلولی نشاسته................. 49

3-3-3- تصویربرداری میکرگراف های الکترونی فوم نشاسته... 51

3-3-4- روش تهیه نان باگت.............................. 51

-5-3-3 تهیه ساشه از فوم های نشاسته..................... 52

3-4- آزمایشهای انجام شده.............................. 53

3-4-1- شمارش تعداد کپک و مخمر ........................ 53

3-4-2- آزمون حسی...................................... 56

3-5- روش آنالیز آماری................................. 57

فصل چهارم : نتایج و بحث............................... 58

-1-4 میکروگراف های تصویربرداری الکترونی (SEM) از نشاسته ذرت با آمیلوز بالا............................................ 58

4-2- رندمان استحصال اسانس............................. 61

4-3- تعیین غلظت مناسب افزودن اسانس دارچین در نان حجیم. 61

4-4- نتایج............................................ 63

4-4-1- نتایج اثر غلظت اسانس دارچین بر میزان کپک و مخمر نان در طول زمان.............................................. 63

4-4-2- بررسی نتایج خواص ارگانولپتیک................... 64

4-4-2-1- نتایج اثر زمان و غلظت اسانس دارچین برمقبولیت بوی نان64

4-4-2-2- نتایج اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت طعم ومزه ی نان................................................. 66

4-4-2-3- نتایج اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت بافت نان...................................................... 67

4-4-2-4- نتایج اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت رنگ نان...................................................... 69

4-4-2-5- نتایج اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت کلی نان...................................................... 70

4-5-بحث.............................................. 72

4-5-1- بررسی اثر غلظت اسانس دارچین بر میزان کپک و مخمر نان در طول زمان.............................................. 72

4-5-2- بررسی نتایج آزمون حسی.......................... 75

4-5-2-1- بررسی اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت بوی نان...................................................... 75

4-5-2-2- بررسی اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت طعم و مزه نان................................................... 76

4-5-2-3- بررسی اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت بافت نان...................................................... 76

4-5-2-4- بررسی اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت رنگ نان...................................................... 76

4-5-2-5- بررسی اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت کلی نان...................................................... 76

فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات..................... 78

5-1- نتیجه گیری کلی................................... 78

5-2- پیشنهادات........................................ 80

فهرست منابع........................................... 81

پیوست الف............................................. 89

پیوست ب............................................... 94

چکیده لاتین............................................ 97

فهرست اشکال

عنوان............................................... صفحه

2-1- جاذب رطوبت....................................... 26

2-2- تله اکسیژن....................................... 27

2-3- تله اتیلن........................................ 27

2-4- بسته بندی ضد میکروبی............................. 27

2-5- شمایی از ساقه دارچین و پودر حاصل از آن........... 34

2-6 – شمایی از برگ و میوه دارچین...................... 34

2-7- فرمول شیمیایی سینامالدئید........................ 37

3-1- نمایی از دستگاه کلونجر........................... 48

3-2- استخراج اسانس دارچین............................. 48

3-3- اسانس روغنی دارچین............................... 49

3-4- قراردادن نشاسته ژلاتینه درون اتانول 70 و 100 درجه. 50

3-5- قراردادن فوم ها در آون خلاء....................... 50

3-6- پودر فوم نشاسته.................................. 51

3-7- افزودن اسانس دارچین به پودر فوم نشاسته........... 53

3-8- قراردادن ساشه ها در بسته های نان................. 53

3-9- مرحله انجام کشت میکروبی.......................... 55

3-10- قراردادن پلیت ها در انکوباتور................... 55

3-11- شمارش کلنی ها................................... 55

4-1- میکروگراف های تصویر برداری الکترونی از نشاسته ذرت با آمیلوز بالا................................................... 59

4-2- میکروگراف هایتصویر برداری الکترونی(SEM) نشاسته گندم(k،g)، نشاسته ذرت ( l، h) و نشاسته ذرت با آمیلوز بالا(m، i) در میزان بزرگنمایی g-i: 100 µm ، k-m: 10 µm......................... 60

فهرست نمودارها

عنوان....................................... ........صفحه

4-1- تغییرات کپک و مخمر به صورت تابعی از زمان و غلظت اسانس دارچین حاصل از آزمون اندازه گیری های مکرر.......................................................................................................................................... 64

4-2- تغییرات مقبولیت بو به صورت تابعی از زمان و غلظت اسانس دارچین حاصل از آزمون اندازه گیری های مکرر.................................................................................................................................................... 65

4-3- تغییرات مقبولیت طعم و مزه به صورت تابعی از زمان و غلظت اسانس دارچین حاصل از آزمون اندازه گیری های مکرر................................................................................................................................ 67

4-4- تغییرات مقبولیت بافت به صورت تابعی از زمان و غلظت اسانس دارچین حاصل از آزمون اندازه گیری های مکرر.......................................................................................................................................... 68

4-5- تغییرات مقبولیت رنگ به صورت تابعی از زمان و غلظت اسانس دارچین حاصل از آزمون اندازه گیری های مکرر...........................................................................................................................................70

4-6- تغییرات مقبولیت کلی به صورت تابعی از زمان و غلظت اسانس دارچین حاصل از آزمون اندازه گیری های مکرر.......................................................................................................................................... 71

چکیده:

در سالهای اخیر توجه ویژه‎ای در زمینه استفاده از مواد نگهدارنده طبیعی در غذا به وجود آمده است که از جمله مهمترین آنها استفاده از اسانسهای گیاهی می‎باشد. فوم های نشاسته تهیه شده از نشاسته ذرت با آمیلوز بالا برای کپسوله کردن مواد شیمیایی، مایعات و جامداتی چون ترکیبات طعم دهنده، دارویی و اسانس ها بکار می روند. فوم ها توانایی به دام انداختن مواد فعال و متعاقباً خروج فعالیت را دارند. روغن دارچین جذب میکروذرات فوم نشاسته شده و به عنوان یک عامل ضد میکروبی عمل می کنند. این بررسی جهت ارزیابی بکارگیری فوم نشاسته حاوی اسانس روغنی گیاهی برای جلوگیری از رشد کپک و بهبود ماندگاری نان بسته بندی شده طراحی و اجرا شد. بدین منظور اسانس دارچین با روش تقطیر با آب استخراج و حداقل غلظت ممانعت کننده آن تعیین گردید و سپس گروه های 250 گرمی نان حجیم داخل کیسه های پلاستیکی پلی پروپیلنی تهیه شد. به این بسته ها مقادیر مختلف اسانس دارچین(500، 750، 1000و 1500ppm) همراه با 1 گرم پودر فوم نشاسته درون کاغذ صافی استریل اضافه گردید. نمونه شاهد نیز بسته های حاوی نشاسته و بدون افزودن اسانس بودند. سپس نمونه های شاهد و تیمار را هر سه روز به مدت 15 روز از نظر آلودگی قارچی و ویژگی‎های حسی با سه بار تکرار مورد ارزیابی گرفت. نتایج آزمون چند طرفه و بین گروهی حاصل از آزمون های مکرر نشان داد که بین گروه های شاهد و گروه های مختلف دارای اسانس دارچین از لحاظ بار میکروبی اختلاف آماری معناداری(P< 0/05) وجود دارد. در گروه های دارای اسانس بار میکروبی افزایش کمتری نشان داد و با افزایش غلظت اسانس دارچین، میزان رشد کپک و مخمر کاهش یافت. و نتایج بدست آمده از ارزیابی حسی مشخص نمود که اثر زمان و غلظت اسانس دارچین بر مقبولیت کلی نان اختلاف آماری معناداری(P< 0/05) وجود دارد. می توان نتیجه گرفت که با بکارگیری فوم نشاسته حاوی اسانس روغنی دارچین در بسته بندی نان حجیم در دمای معمولی(25 درجه سانتیگراد)، روند فساد نان حجیم را از 3 روز به 6 روز به تعویق انداخت و به عنوان یک نگهدارنده طبیعی و ضد قارچی مناسب دربسته بندی نان حجیم مورد استفاده قرارگیرد.

واژه های کلیدی: بسته بندی فعال، اسانس دارچین، فوم نشاسته، فعالیت ضد قارچی، نان

فصل اول

کلیات

-1-1مقدمه

نان یکی از محبوب‏ترین محصولات غذایی است. این محبویت به دلیل خصوصیات حسی و تغذیه‏ای برتر بوده که به طور روزمرهمصرف می‏شود.کلاً عمر ماندگاری نان به ‏وسیله چندین فرآیند تخریبی شامل رشد قارچی، افت رطوبت و بیات شدن محدود شدهاست.60% فساد نانبه کپک‏ها(گونه پنیسیلیوم و آسپرژیلوس‏ نایجر) نسبت داده می‏شود. مخمرها فقط 15% فساد را تشکیل می‏دهند. علاوه بر رشد مرئی آنها، قارچ‏ها مسئول پیشرفت طعم نامطبوع، تولید مایکوتوکسین‏ها و نیز ترکیبات آلرژی‏زا می‏باشند. این ترکیبات می‏توانند حتی قبل از رشد کپک نیز قابل مشاهده باشند (Nielsen و همکاران،2000).

اگرچه کپک‏ها در طی پخت تخریب می‏شوند اما آلودگی ثانویه در طول خنک شدن و بسته بندیاتفاق افتاده و مشکلات فوق اتفاق می‏افتد. سیستم بسته بندی می‏تواند به عنوان بخشی کاربردی درخطوط تولید مواد غذایی برای بهبود ایمنی مواد غذایی و افزایش اقتصادی ماندگاری آن در‏نظر گرفته شود.عملکردهای حفاظت‏کنندگی بسته بندی می‏تواند به دو دستة فعال و غیر فعال گروه‏بندی شود. وقتی بستهبندی بخشی از فرایند آماده‏سازی و سیستم نگهداری باشد، باعث حفاظت غیرفعال در مقابل نیروهای مکانیکی، آلودگی میکروبی و نیز انتقال جرم و حرارت می‏شود. از طرف دیگر وقتی بسته بندی شامل یکبخش ترکیب شده‏ای از فرایندهای نگهداری مواد غذایی باشد به عنوان عنصری لازم‏الاجرا در نظرگرفته شود، دارای یک نقش فعال می‏باشد. مثال های متداول سیستم های فعال شامل سیستم‏های جذب اکسیژن و بسته‏بندی ضد میکروبی می‏باشد. در چند دهه‏ی اخیر، افزودن عوامل ضد میکروبی همچون اسیدهای آلی، ترکیبات غیرآلی، آنزیم‏ها و ادویه به مواد بسته بندی برای بسته‏بندی فعال به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته است. برای بسته بندی ضد میکروبی، عوامل ضدعفونی‏کننده می‎توانند با افزودن ساشه[1]‏(کیسه های پلاستیکی کوچک) یا پد‏ که حامل عوامل گاز یا بخار هستند، پوشاندن عوامل روی سطح داخلی بسته بندی، جادادن عامل داخل ماتریکس پلیمری، و یا وارد کردن مستقیم عامل به داخل فضای بالای بسته بندی با سیستم بسته بندی همساز و ترکیب شود. عوامل ضدمیکروبی وقتی تولید شده یا خارج می‏شوند،رشد میکروبی داخل بسته‏بندی و یا روی سطوح محصول غذایی که در آن بیشترین آلودگی و فساد اتفاق می‎افتد را متوقف کرده یا به تعویق می‏اندازد. محافظت و محدود کردن[2] دو مورد از مهمترین نقش‏های بسته بندیاست. توانایی حفاظت و نگهداری محصول بستگی به پایداری مادة بسته‏بندینسبت به عوامل محیطیهمچون گرما، رطوبت و قرارگیری در معرض ترکیبات شیمیایی دارد. بسته بندی فعال عبارت است از نوعی بسته بندیکه در آن ترکیبات کمکی در فضای داخلی آن، در ساختار ماده بسته بندی و یا فضای بالای بسته بندی برای ارتقاء عملکرد سیستمبسته بندی گنجانده شده است. شکلی از بسته بندی فعال عبارت است از افزودن یک عامل ضدمیکروبی در داخل ساختار بسته‏بندی همراه با اجازه خروج آن به داخلمحصول در یک حالت کنترل شده که به توقف تکثیر میکروارگانیسم‏ها در طول نگهداری منجر می‏شود (Netramaiو همکاران، 2012).

1-2- بیان مسئله

درسالهایاخیر، مواردزیادیازفسادموادغذاییوبیماریهایبامنشاءغذاییناشیازرشدمیکروارگانیسمهادرسراسرجهانگزارششدهاست(Mead و همکاران، 1999).

تلاشهایزیادیماننداستفادهازموادشیمیاییسنتزیجهتکنترلرشدمیکروبیوکاهششیوعمسمومیتهایغذاییوفسادصورتپذیرفتهاست. درهرحال،بهدلیلاثراتسوءاینترکیباتمصرفکنندگاننگرانبودهولذانیازبهموادایمنتربرایجلوگیریوکنترلمیکروارگانیسم هایبیماریزایموادغذاییوجوددارد(Shan و همکاران، 2007). لذاگرایشزیادیجهتاستفادهازانواعجدیدترکیباتضدمیکروبیطبیعیمانندعصارهیادویههاوگیاهانبراینگهداریموادغذاییوجوددارد.تعدادیازادویههاوترکیباتگیاهیکهامروزهاستفادهمیشوندبهدلیلفعالیتضدمیکروبیواثراتداروییونیزکیفیتعطروطعمارزشمندهستند. ترکیبعصارههایبیشترگونههایگیاهیدرسالهایاخیرشناساییشدهوتلاشبرایشناساییاجزایزیستفعالآنهابرایمقاصدداروییمختلفوعمل آوریموادغذاییشتابگرفتهاست.فعالیتهایضدمیکروبیعصارههایگیاهی،اساسکاربردهایمختلفیمانندنگهداریموادغذاییخاموفرآوریشده،کاربردهایداروسازی،طبسنتیودرمانطبیعیراتشکیلمی‎دهند(Lis-Balchin, 1997 و Smith, 1998 ).

1-2-1- مشکل وجود کپک در نان

نان دراشکال و اندازه های مختلف یک محصول غذایی تجاری عمده‎ی جهانی می‎باشد و می‎تواند توسط کپکهای زیادی فاسد گردد که دراین میان گونه های پنی سیلیوم از همه متداولتر است. در انگلستان، مصرف سالانه نان حدود 5/41 کیلوگرم به ازای هر نفرمی‎باشد، نان در انگلستان بافت روشنی دارد واغلب منحصراً از آرد گندم تهیه شده و تخمیر مخمری دارد. در کشورهای دیگر نظیر آلمان، دانمارک، سوئد و بسیاری از کشورهای اروپای شرقی، نان چاودار که از طریق پروسه های تخمیری خمیرترش و با یکpH پایین تهیه شده است، محبوب می‎باشد.در دیگر نقاط جهان نان های غیرخمیرمایه‎ای (تخمیرنشده) رایج است. نان یک محصول به شدت فساد پذیر می‎باشد.سه حالت متداولتر فساد نان عبارتست از: بیاتی، افت رطوبت و فساد میکروبی.دلیل اینکه چرا کپک ها ارگانیسم های فسادزای مهمی در نان هستند این است که این شبکه غذایی یک مقدار رطوبت نسبتاً بالا و فعالیت آبی^[3]97/0- 94/0 با pH حدود 6 دارد. این خصوصیات نان برای رشد و تکثیر هر کپک آلوده کننده‎ی نان در طول تولید یا بعد از آن مناسب می‎باشد. نانی که بیشترین آلودگی رانسبت به فساد کپکی دارد نانی است که قطعه قطعه شده، این نوع محصول سطوح برش داده شده‎ی مرطوبی برای رشد کپک فراهم می سازد، و پوشانده شدن نان از افت رطوبت جلوگیری کرده و از اینرو یک محیط مرطوبی را در اطراف قرص نان ایجاد می سازد. بیش از90 % آلودگی نان با کپک ها درطول خنک کردن، برش دادن یا عملیات بسته بندی اتفاق می‎افتد. قبل از این مرحله، برنامه های حرارت دهی یا به عبارتی عملیات پختن بکار می‎رود که اکثر آلوده کننده ها را حذف می‎کند. از اینرو آلودگی غالباً اسپورهای قارچی هستند که ناشی از محیط نانوایی، غبار آرد و از محیط بیرونی وارد می‎شوند. انواع کپک های رشته ای مختلف که در فساد کپکی نان شرکت دارند شامل پنی سیلیوم، گونه آسپرژیلوس،گونه های کلادوسپوریوم، موکورها و نورواسپورها می‎باشد. تحمل محدوده وسیعی از شرایط محیطی و عادت رشد میسلیومی غالب آنها، به آنها این توانایی را می‎دهد تا در محصولات غذایی تشکیل کلنی داده و سریعاً یکسری آنزیم بوجود می‎آورند که بدین وسیله از ماتریکس ماده غذایی استفاده می‎کنند(Legan وهمکاران،1993).

1-2-2- تکنیک های متداول کنترل کپک و محدودیت های آنها

کنترل فسادکپک در محصولات نانی به طرق مختلفی می‎تواند صورت پذیرد. به طور کلی این روش عبارتنداز: محدودکردن دسترسی کپک فسادزا به محصول، غیرفعال سازی موادقارچی، بازداشتن وتوقف رشد قارچی با این وجود اگرقارچ به محصول دسترسی پیدا کند، هدف تبدیل به کنترل فعالیت و رشد آن روی خود ماده غذایی می‎شود‏‏‏‏‏‏. برای غیرفعال سازی یا توقف رشد قارچی درموادغذایی، برخی معیارهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را می‎توان در نظر گرفت. متداولترین راه جلوگیری یا کنترل رشد کپک در محصولات غذایی استفاده از عوامل ضدقارچی می‎باشد. عوامل ضدقارچی مواد شیمیایی هستند که وقتی به ماده غذایی افزوده می‎گردند از فسادمواد غذایی توسط کپک ها پیشگیری کرده یا به تاخیر می‎اندازند. (Smidو Gorris، 1999).

Cinnamomum Zeylanicumکه به عنوان دارچین شناخته می‎شود‏‏‏‏‏‏ گیاه بومی سریلانکا[4]است. اسانس دارچین توسط محققین زیادی به عنوان منبع مناسب از ترکیبات ضد قارچی و باکتریایی شناخته شده است(Linوهمکاران،2005). میکروذرات فوم نشاسته می‎تواند با یک مایع غیرآبی مثل یک یا چند روغن اسانسی پوشانده شود. روغن های اسانسی که به عنوان روغن های گیاهی اتری نیز شناخته شده‎اند مواد طبیعی هستند که در بسیاری از درختان، گل ها، گیاهان معطر[5] یافت شده‎اند.روغن های اسانسی در قسمت های مختلف گیاه مثل برگ‎ها، دانه‎ها، گل ها و پوسته ی گیاه وجود دارند و به گیاه عطر و بوی خاص خودش را می‎دهد.روغنهای اسانسی استخراج شده معمولاً به شکل تغلیظ شده، مایعات هیدروفوبیکی که حاوی ترکیبات آروماتیک فرار گیاه هستند، تولید می‎شوند. روغن های اسانسی استخراج شده طیف وسیعی از کاربردهای درمانی و غیره را برای استفاده انسانی ارائه می‎کنند.روغن دارچین جذب میکروذرات فوم نشاسته می‎شوند و به عنوان یک عاملضد میکروبی عمل می‎کنند(Guenther 1950).

1-3- ضرورت انجام تحقیق

در بسیاری از کشورهای آسیایی و آفریقایی، بیش از80 درصد نیازغذایی مردم از غلات تامین می‏شود. سهم غلات در تامین نیازغذایی اروپاییان 45 تا 55 درصد و در ایالات متحده آمریکا تقریبا 20 تا 30 درصد است که عمده‏ترین غلات مورداستفاده ذرت، برنج و گندم می‏باشند(عزیزی،1390).

سهم بالای نان در رژیم‏ غذایی ملل مختلف، به آن اهمیتی استراتژیک می‏بخشد. مصرف سرانه نان در ایران در مقایسه با کشورهای عضو اتحادیه اروپا(حدود68 کیلوگرم)، بسیار بالاتر و در حدود162 کیلوگرم است. بر اساس بررسی‏های انستیتو تحقیقات تغذیه‏ای و صنایع غذایی کشور، در دوره زمانی1379-80، تهران در مقایسه با دیگر شهرها و استان‏های کشور، کمترین مصرف روزانه را با میانگین368 گرم و ایلام بیش‏ترین مصرف روزانه نان را با 580 گرم داشته است (رجب زاده.1389

1 Sachet

[2] Protection & Containment

[3] Water activity

[4]Seri lanka

[5] Plants-herbs