با توجه رشد جمعیت و رقابتی شدن بازار دیگر تولید نان به روش سنتی تا حدودی منسوخ شده و به سمت اتوماتیک و نیمه اتوماتیک شدن پیش میرود. در این بین در این شرایط استفاده از افزودنی‌های مختلف در تولید نان به امری ضروری بدل گشته است. به همین جهت استفاده از امولسیفایرها در جهت عوامل اصلاح کننده به کار برده میشود.
تعریف و طبقه بندی امولسیفایرها
طبق تعریف Becher 1965 ، امولسیون یک سیستم ناهمگن است که حداقل شامل یک مایع قابل امتزاج بوده که در یک مایع دیگر به صورت قطرات کاملا ریز، پخش شده است که قطر این ذرات حداکثر ۱/۰ میکرومتر است، چنین سیستم هایی دارای پایداری کمی هستند که با افزودن مواد فعال در سطح، مواد جامد ریز شده و غیره، این پایداری تقویت می گردد. طبقه بندی نسبتا ساده‌ای برای مواد امولسیفایری آورده شده است که یک تقسیم بندی اختیاری بوده و شامل سه گروه اصلی می شوند.
- مواد جامد ریزی که به راحتی پخش می شوند (Finely divided solids)
- موادی که در طبیعت وجود دارند (Naturally occurring materials)
- مواد فعال سطحی (Surface-active materials)
در تولید نان مسطح سایر امولسیفایرها، بویژه انواع سنتزی، که به صورت جداگانه و یا ترکیب با مواد طبیعی موجود هستند، دارای قابلیت کاربرد فوق العاده‌ای درتولید صنعتی نانهای مسطح هستند.
مواد طبیعی موجود و مواد فعال سطحی، کاربرد گسترده ای در صنایع غذایی دارند. مواد طبیعی موجود (برخی از صمغ ها یا هیدروکلوئیدها) از یک نظر جزء مواد فعال در سطح هستند. اختلاف در این است که مواد فعال سطحی، سنتزی بوده و برای کاربرد ویژه میتوانند تولید شوند، در حالی که مواد طبیعی، به صورت طبیعی در محصولات وجود دارند و اغلب گران قیمت، حساس به pH و در برابر هیدرولیز آسیب پذیر می‌باشند.
امولسیفایرهای فعال سطحی (Surface-active materials)
مواد فعال سطحی بر اساس گروه مولکولی هیدروفیل به پنج گروه زیر تقسیم می شوند:
- امولسیفایرهای فعال آنیونی (بار مثبت)
- امولسیفایرهای فعال کاتیونی (بار منفی)
- امولسیفایرهای فعال غیریونی (دوقطبی، بدون بار)
- آمفولیتیک (بار مثبت و منفی)
- امولسیفایرهای غیر محلول در آب
امولسیفایرهای فعال در سطح غیریونی، کاربرد گسترده ای در صنایع غذایی دارند. امولسیفایرها مزایای کیفی و اقتصادی زیادی دارند و تحت تاثیر سختی آب و pH نمی‌باشند.
قابل توجه این است که قدیمی‌ترین امولسیفایر آنیونی که صابون می‌باشد هنوز در پخت یک نوع نان مسطح (سنگک) در ایران به کار میرود.
روش دیگر طبقه بندی امولسیفایرهای سنتزی توازن لیپوفیل – هیدروفیل (HLB)1 آنها است که به کارایی آنها برای کاربرد در سیستم غذایی خاص بستگی دارد. امولسیفایرهایی که HLB آنها ۵-۶ است به شدت لیپوفیل (محلول در چربی) هستند و برای امولسیون‌های آب در روغن مناسب هستند در حالی که آنهایی که دارای HLB 8 الی ۱۸ هستند هیدروفیل اند و برای امولسیون‌های روغن در آب مناسب می‌باشند.
از امولسیفایرها در ترکیب بهبود دهنده‌های نان به دلایل متعددی استفاده میشود که از آن جمله میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
- کمک به کنترل اندازه حبابهای گاز
- بهبود نگهداری گاز
- بهبود مقاومت خمیر
- بهبود و افزایش نرمی مغز نان
به کارگیری هریک از امولسیفایرهای مجاز برای استفاده درست، بسته به نوع آن میتواند بخشی یا همه اثرات یاد شده را کم و بیش داشته باشد . معمول‌ترین امولسیفایرهایی که جهت بهبود خواص خمیر و افزایش کیفیت نان به کار گرفته میشوند به شرح ذیل می‌باشند.
مونو و دی‌گلیسیریدها (Mono and diglycerides)
این ترکیبات شامل مخلوطهای حاوی مونو و دی استرهای روغن‌ها و چربی‌های خوراکی یا اسیدهای چرب تشکیل دهنده چربی خوراکی می‌باشند. محصولات تجاری موجود از نظر قوام، مایع تا پلاستیک تا سخت، متفاوت هستند و رنگ‌های مختلفی از زرد تا کرم دارند. دارای عطر و بوی ملایم و غیرمحلول در آب هستند. به عنوان تقویت کننده خمیر، امولسیفایر، طعم دهنده، روان کننده، نرم کننده، پایدار کننده، مواد فعال در سطح، بافت دهنده و غلیظ کننده در محصولات نانوائی (تخمیر شده با مخمر) به کار میروند. لازم به ذکر است همگی جزو مواد GRAS 1 طبقه‌بندی میشوند.
مونو گلیسیریدهای استیلی شده (Acetylated monoglycerides)
این ترکیبات استرهای گلیسیرین با اسید استیک و اسیدهای چرب تشکیل دهنده چربی های خوراکی هستند. عطر و طعم ملایمی دارند و غیر محلول در آب می باشند و به عنوان امولسیفایر ، روان کننده و اصلاح کننده بافت (بهبود دهنده بافت) به کار می روند و مقدار آنها برای کاربرد در ماده غذائی ، بیشتر از مقدار مورد نیاز برای بدست آوردن اثر مورد نظر نمی باشد.
مونو و دی گلیسیرید های دی استیل اسید تارتاریک (DATAEM)1
این ترکیبات محصولات میانی گلیسیریدهای روغن‌ها و چربی‌های خوراکی یا اسیدهای چرب متشکله آنها با “انیدرید تارتاریک دی استیل” هستند. این استرها به صورت مایع ویسکوز و چسبناک تا ترکیب قوام دار مشابه چربی تا یک جامد مومی شکل می‌باشند. کمی بوی اسیدی دارند و محلول در آب و روغن هستند. آنها در محصولات نانوائی کاربرد امولسیفایری و طعم دهندگی دارند و جزو ترکیبات GRAS هستند.
استرهای دی استیله اسید تارتاریک و مونو و دی گلیسریدها (استرهای DATA ) با کاهش اندازه سلولهای هوا (گاز) در خمیر، ساختار سلولی ریزتری به وجود میآورند . این دسته از امولسیفایرها به حفظ و نگهداری گاز کمک کرده، باعث بهتر شدن حجم نان و افزایش نرمی بافت و مغز آن می شوند. این امولسیفایرها معمولا تا حد ۳/۰ درصد وزن آرد در انواع مختلف نان و محصولات تخمیری به کار میروند.
گلیسرول مونو استئارات (GMS)
گلیسرول مونو استئارات به هر دو شکل مایع یا پودر مورد استفاده قرار میگیرد و تاثیر چندانی بر نگهداری گاز و حجم نان نداشته و بیشتر باعث نرمی مغز نان میشود به همین دلیل به عنوان یک ماده با اثر ضد بیاتی شناخته شده است.
مونو و دی گلیسیریدهای اتوکسیل شده (EMD)1
این ترکیبات مخلوط‌هایی از استرهای میانی استئارات، پالمیتات و مقادیر کمتری میریستات گلیسیرین هستند که با ۲۰ مول اکسید اتیلن به ازای هر مول مخلوط از واکنش α – مونوگلیسیرید کندانس شده‌اند. به صورت مات و زرد روشن، مایع‌های روغنی یا مشابه ژل هستند و طعم نسبتا تلخ دارند و محلول در آب هستند و در روغن سبزیجات نسبتا محلولند. آنها به عنوان مشروط کننده و امولسیفایر در خمیر و در محصولات نانوائی تخمیری به میزان ۵/۰% آرد به کار میروند.
استرهای لاکتیل اسیدهای چرب (Lactylic esters of fatty acids)
این ترکیبات به صورت مواد جامد مومی سخت تا مایعات هستند و در آب داغ قابل پخش هستند و در روغن سبزی‌ها قابل حل می‌باشند و به عنوان امولسیفایر و ایجاد ویژگی پلاستیکی در مواد غذایی و محصولات نانوائی عمل می‌کنند.
استرهای پلی گلیسرول اسیدهای چرب (Polyglycerol esters of fatty acids)
این ترکیبات زرد رنگ تا کهربائی، روغنی، مایعی غلیظ و پخش شونده در آب هستند. به عنوان امولسیفایر در مخلوطهای کیک و محصولات قنادی به کار میروند.
مونو و دی استرهای پروپیلن گلیکول (Propylene glycol mono and diesters)
این ترکیبات مایعات شفاف یا سفید رنگ تا پولک های زرد رنگ هستند. طعم و بوی ملایمی داشته، نامحلول در آب هستند. به عنوان امولسیفایر و پایدار کننده در خمیر کیک به کار میروند.
لاکتیلاتهای استئارویل کلسیم و سدیم (SSL and CaSL) 1
این ترکیبات مخلوطی از نمک‌های سدیم و کلسیم اسید لاکتیلیک استئارویل هستند و از نمک‌های دیگر این اسید به نسبت‌های خیلی کمی برخوردار می‌باشند. کمی هیگروسکوپیک (جاذب رطوبت) هستند و به صورت پودرهای خامه‌ای رنگی وجود دارند، بوی ملایم شبیه به کارامل دارند و کمی در آب داغ محلول هستند. به عنوان مشروط کننده های خمیر و پایدار کننده مواد کف کننده (Whipping) کاربرد دارند. میزان استفاده آنها در محصولات تخمیری، نانوایی، ۵/۰% وزن آرد است.
سدیم استئارویل
باعث بهبود نگهداری گاز، حجم نان و نرمی مغز نان میشود ولی در صورت استفاده در مقادیر مشابه با استرهای DATA اثر کمتری داشته و معمولا برای محصولاتی مانند دونات ۱ که در تهیه آنها شکر استفاده میشود به کار میرود.
فورمات استریل سدیم (Sodium stearyl fumarate)
این ترکیب به شکل پودری نرم و غیر محلول در آب است. به عنوان مشروط کننده خمیر در محصولات نانوائی حجیم و غیر حجیم در حدود ۵/۰% تا ۱% آرد بکار میرود.
استر سوربیتان (مونو استئارات سوربیتان – Sorbitan ester)
مخلوطی از استرهای سوربیتول اسید پالمیتیک و اسید استئاریک و مونو و دی انیدریدهای آنها هستند. به صورت کرم روشن تا قهوه‌ای رنگ و جامد مومی شکل و سخت با طعم و بوی ملایم وجود دارند. در آب سرد نامحلول هستند ولی در آب گرم پخش میشوند. به عنوان ترکیب ضد کف، امولسیفایر و پایدار کننده در مخلوطهای کیک به میزان ۶/۰% به کار میروند.
مونو گلیسیریدهای سوکسینیل دار (Succinylated monoglyceride)
مخلوطی از استرهای مونو و دی گلیسیریدهای اسید سوکسینیک هستند که با سوکسینیل دارکردن محصول از طریق گلیسیرولیز چربی‌ها و روغن‌های خوراکی یا استریفیکاسیون مستقیم گلیسیرول با اسیدهای چرب چربی‌های خوراکی بدست می آیند. به صورت مواد جامد مومی شکل، دارای رنگ سفید مایل به خاکستری و طعم ملایم هستند و در خمیر نان به عنوان مشروط کننده و امولسیفایر به کار میروند.
استر ساکاروز (Sucrose ester)
به عنوان امولسیفایر، پوشش محافظتی و بافت دهنده در محصول نانوایی در سطحی کمتر از مقدار مورد نیاز برای اثر مورد نظر به کار میرود.
مواد طبیعی موجود (Naturally occurring materials)
این امولسیفایرها ، از منابع طبیعی مثل گیاهان عالی، صمغ های دانه‌ای و جلبک‌های دریائی استخراج میشوند و یا محصولات تخمیر میکروبی مثل صمغ گزانتان و دکستران هستند . امولسیفایرهای طبیعی موجود اغلب مواد امولسیون کننده کمکی هستند زیرا بیشتر آنها وقتی به تنهایی در ماده غذائی به کار روند کافی نیستند اما به صورت ترکیبی اثر امولسیون کنندگی خوبی دارند. امولسیفایرهای طبیعی موجود به دو گروه اصلی تقسییم میشوند:
- فسفولیپیدها و استرول‌ها
- صمغ‌های محلول در آب
فسفولیپیدها (لستین) و استرول‌ها (لانولین) به میزان کمی در چربی‌ها و روغن‌ها وجود دارند.
لستین از سویا استخراج میشود و لانولین از موم تصفیه شده حاصل از پشم گوسفند بدست میآید. صمغ‌های محلول در آب به ۴ گروه اصلی شامل صمغ تراوشی گیاهان عالی، عصاره جلبک‌های دریائی، صمغ‌های دانه‌ای و صمغ‌های میکروبی تقسیم می شوند.
بر اساس گروه‌بندی شیمیایی، صمغ‌های محلول در آب به ترکیبات آنیونی و غیریونی تقسیم میشوند. گروه آنیونی شامل تراوش‌های گیاهان عالی مثل صمغ عربی، صمغ هندی، کارایا و کتیرا یا عصاره‌های حاصل از جلبک‌های دریائی مثل آلژیناتها و کاراگینان می‌باشند. صمغ‌های دانه‌ای نظیر صمغ گوار، صمغ دانه اقاقیا و تمر هندی ترکیباتی غیریونی هستند.
فسفو لیپیدها
لستین به گروهی از ترکیبات طبیعی و پیچیده فسفولیپیدها که غالبا از سویا به دست میآیند، اطلاق میشود. این ترکیب مخلوطی کمپلکسی از فسفاتیدیل کولین، فسفاتیدیل اتانول آمین و فسفاتیدیل اینوزیتول و مقادیر مختلفی از تری گلیسیریدها، اسیدهای چرب و کربوهیدرات‌هایی که از سویا بدست آمده است می‌باشد.
لستین تصفیه شده (در درجات مختلف) ممکن است شامل این ترکیبات با نسبت‌های مختلف باشد. رنگ آن زرد روشن تا قهوه‌ای است و محلول نیمه جامدی است که دارای بوی خشکبار و طعم ملایم است. این ترکیب به عنوان آنتی اکسیدان و امولسیفایر دارای کاربرد گسترده‌ای در صنایع نانوائی است. از آنها در محصولاتی مانند باگت و سایر محصولاتی که دارای پوسته است، استفاده میشود و میتواند ضمن کمک به نگهداری گاز، به تشکیل پوسته نان نیز کمک نماید.