کاربرد نشاسته در صنایع آردی

کاربرد نشاسته در صنایع آردی

محصولات آردی یکی از متنوع‌ترین و پرمصرف‌ترین شاخه‌های صنعت غذا هستند که شامل محصولاتی همچون بیسکویت، کیک، کلوچه، کراکر، ویفر، نان‌های شیرین، دونات، و انواع دسرها می‌شود. این دسته از محصولات معمولا شامل ترکیب پیچیده‌ای از پروتئین‌ها، نشاسته‌ها، قندها و چربی‌ها هستند که که بسته به فرمولاسیون، فرایند پخت و مواد اولیه، می‌توانند طیف گسترده‌ای از بافت‌ها، طعم‌ها و ویژگی‌های تغذیه‌ای را ارائه دهند. در میان این ترکیبات متعدد، نشاسته به دلیل قابلیت‌ بهبود دهندگی بافت، قوام دهندگی به خمیر، پایدارکنندگی ساختار و حتی به جهت جایگزین بخشی از پروتئین یا گلوتن در فرمولاسیون‌های مواد غذایی خاص از مهم‌ترین اجزای فرمول محصولات آردی به‌شمار می‌روند.

نشاسته که یک قند پیچیده یا پلی‌ساکارید به شمار می‌رود،  به عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزای کربوهیدراتی در صنایع غذایی، به‌ویژه در محصولات آردی و کانفکشنری، نقشی کلیدی در تامین انرژی در رژیم غذایی دارد. این پلی‌ساکارید طبیعی که عمدتاً از آمیلوپکتین و آمیلوز تشکیل شده است، می‌تواند از منابع مختلفی مانند گندم، ذرت، سیب‌زمینی، تاپیوکا و برنج استخراج شود. در میان این منابع متعدد، نشاسته ذرت به دلیل فراونی، قیمت مناسب و ویژگی‌های عملکردی متنوع، جایگاه ویژه‌ای در فرمولاسیون محصولات آردی پیدا کرده است.

در این مقاله، تمرکز اصلی بر نشاسته ذرت به عنوان یکی از پرکاربردترین منابع نشاسته در جهان خواهد بود. همچنین تفاوت‌های عملکردی بین نشاسته خام و انواع نشاسته اصلاح‌شده بررسی شده و کاربردهای ویژه آن در محصولات مخصوص بیماران مبتلا به سلیاک و حساس به گلوتن توضیح داده می‌شود.

ساختار و ترکیب نشاسته ذرت

نشاسته ذرت محصول اصلی حاصل از دانه‌های ذرت در فرآیند آسیاب ذرت به شمار می‌رود. نشاسته ذرت معمولی به طور کلی دارای دو جزء اصلی به نام‌های آمیلوز و آمیلوپکتین است. آمیلوز زنجیره‌ای خطی از واحدهای گلوکز است که تمایل به تشکیل ژل محکم دارد، در حالی که آمیلوپکتین ساختاری شاخه‌دار دارد و باعث قوام و ویسکوزیته بالاتر می‌شود. نسبت این دو جزء در نشاسته هر گیاه متفاوت است و همین موضوع ویژگی‌های عملکردی آن را تغییر می‌دهد. در نشاسته ذرت معمولی، میزان آمیلوپکتین (حدود ۷۰ تا 80 درصد) و آمیلوز (حدود 20 تا ۳۰ درصد) می‌باشد. از لحاظ عملکردی، آمیلوپکتین مسئول ایجاد خمیری با قوام بالا است، در حالی که آمیلوز نقش کلیدی در تشکیل بافت ژلی دارد. نشاسته ذرت خام در دماهای بین 72-68 درجه سلسیوس شروع به جذب آب می‌کند که باعث افزایش قوام آن می‌شود (ژلاتینه شدن)، با این حال برای پخت کامل نشاسته و دستیابی به نتیجه مطلوب، نشاسته ذرت باید تا 95 درجه سلسیوس حرارت داده شود.

نقش نشاسته در محصولات آردی

1. در محصولات آردی، نشاسته نقشی چندوجهی و حیاتی ایفا می‌کند که از طریق فرآیند ژلاتینه‌شدن در حین پخت، ساختار اصلی محصول را شکل می‌دهد. نشاسته با جذب آب حین حرارت دیدن در زمان پخت و تشکیل شبکه‌ای ژل‌مانند، بافت داخلی (Crumb) را بهبود بخشیده و در نان‌ها و کیک‌ها باعث ایجاد ساختاری اسفنجی و نرم شده و منجر به افزایش حجم محصولات می‌شود. استفاده از نشاسته در بیسکویت‌ها نیز با تعدیل سفتی از طریق اخلال در شبکه پروتئینی اولیه، به افزایش تردی محصول کمک می‌کند.
2. توانایی بالای نشاسته در جذب و نگهداری رطوبت (تا ۳۰ برابر وزن خود)، از بیات‌شدن زودهنگام محصول جلوگیری کرده و با حفظ نرمی، ماندگاری را افزایش می‌دهد. با این حال به هنگام استفاده از نشاسته در محصولات خشک مانند کراکر باید میزان استفاده از آن کنترل شود تا از نرم‌شدن بیش از حد جلوگیری گردد. همچنین افزودن نشاسته، خصوصا نشاسته ذرت، با تنظیم قوام و انسجام خمیر، شکل‌دهی به خمیر را تسهیل کرده و از چسبندگی به تجهیزات در حین تولید می‌کاهد.
3. نشاسته در سیستم‌های امولسیونی (حاوی روغن یا چربی) مانند خامه‌های قنادی یا فیلینگ‌ها نیز نقش تثبیت‌کننده را دارد؛ به این صورت که با جلوگیری از جداشدن آب و چربی از محصولات، بافتی یکنواخت ایجاد می‌کند. به‌علاوه نشاسته به دلیل ویژگی خنثی‌بودن آن موجب حفظ رنگ روشن و طعم اصلی محصول بدون ایجاد اختلال در عطر مواد اولیه می‌شود و نیاز، به افزودنی‌های پوشش‌دهنده طعم را کاهش می‌دهد.
4. جایگزینی بخشی از آرد گندم با نشاسته، علاوه بر کاهش هزینه‌ها، امکان تولید محصولات سبک‌تر با بافت پوک را فراهم کرده و با تعدیل شبکه گلوتن، از سفتی بیش‌ازحد یا جمع‌شدن خمیر در شیرینی‌هایی مانند پای‌ها جلوگیری می‌کند. در نتیجه، نشاسته نه‌تنها به‌عنوان پرکننده، بلکه به‌عنوان عاملی کلیدی در ارتقای کیفیت، پایداری و فرآیندپذیری در صنایع آردی به‌ شمار می‌رود.

نشاسته‌های اصلاح شده; لزوم استفاده و تاثیرات آن

در صنعت  محصولات آردی، گاها چالش‌های فنی مانند نیاز به مقاومت در برابر حرارت‌های بالا، حفظ پایداری بافت طی فرآیندهای مکانیکی شدید، و افزایش ماندگاری محصولات، استفاده از نشاسته‌های اصلاح‌شده را به ضرورتی انکارناپذیر تبدیل کرده است. برخلاف نشاسته خام که پس از استخراج بدون تغییر شیمیایی یا فیزیکی عمده به صورت مستقیم استفاده می‌شود و محدودیت‌هایی مانند مقاومت کم در برابر دما، تنش مکانیکی واسید‌ها دارد، نشاسته‌های اصلاح‌شده با روش‌های فیزیکی، شیمیایی یا آنزیمی به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا عملکرد بهینه‌ای در شرایط صنعتی پیچیده ارائه دهند.

کاربردهای کلیدی نشاسته‌های اصلاح‌شده ذرت در صنایع آردی و کانفکشنری:

• نشاسته پری‌ژلاتینه (پیش‌ژلاتینه‌شده):

این نوع با قابلیت حلالیت در آب سرد و بدون نیاز به حرارت اولیه، باعث ایجاد قوام فوری در خمیر می‌شود. در محصولاتی مانند بیسکویت‌های صنعتی، این ویژگی قابلیت شکل‌دهی خمیر را بهبود بخشیده و در پودرهای فوری کیک یا دسرها، به ایجاد قوام اولیه جهت همگون ماندن ترکیبات کمک می‌کند

• نشاسته کراس‌لینک‌شده:

در این نوع نشاسته، ایجاد پیوندهای عرضی در مولکول‌های نشاسته، منجر به افزایش چشمگیر مقاومت حرارتی و برشی می‌گردد. این ویژگی در محصولات آردی فاقد گلوتن که فرآیند پخت طولانی‌تری دارند، ساختار را پایدار نگه داشته و در سس‌ها و فیلینگ‌هایی که تحت شرایط پخت در دمای بالا قرار می‌گیرند (مثل فیلینگ پای‌ها یا تارت‌ها) از تخریب بافت جلوگیری می‌کند.

• نشاسته‌های استری/اتر‌شده:

در اثر این دسته از اصلاحات شیمیایی، ظرفیت نگهداری رطوبت نشاسته افزایش می‌یابد. این خاصیت در کیک‌ها و مافین‌های بدون گلوتن، بافت نرمی ایجاد کرده و در کرم‌ها و لایه‌های میانی شیرینی‌ها، با جلوگیری از آب‌اندازی، تازگی محصول را در طول ماندگاری حفظ می‌کند.

• نشاسته اکسید شده:

در برخی فیلینگ‌ها و پوشش‌های میوه‌ای، نشاسته‌های اکسیدشده به دلیل شفافیت و جلای بالا، و ویسکوزیته تعدیل شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌علاوه در برخی فرمولاسیون‌های پوردهای کیک فوری، جهت جلوگیری از افزایش بیش از حد قوام حین پخت و بهبود تخلخل کیک استفاده می‌شود.

کاربرد‌های انواع نشاسته در محصولات خاص و ملاحظات تغذیه‌ای

در صنعت غذا، به‌ویژه در حوزه محصولات آردی و کانفکشنری، توسعه محصولات ویژه برای گروه‌های خاص مصرف‌کننده با محدودیت‌های تغذیه‌ای یا بیماری‌های زمینه‌ای ضروری است. یکی از مهم‌ترین این گروه‌ها، بیماران مبتلا به بیماری سلیاک هستند؛ یک اختلال خودایمنی مزمن که در آن مصرف گلوتن (پروتئین موجود در گندم، جو و چاودار) باعث آسیب مخاط روده کوچک، اختلال در جذب مواد مغذی و بروز علائمی مانند اسهال، کاهش وزن و کم‌خونی می‌شود. تنها راه کنترل این بیماری، حذف کامل گلوتن از رژیم غذایی است. این نیاز، صنعت غذا را به سمت تولید محصولات آردی بدون گلوتن با ویژگی‌های حسی و بافتی مشابه محصولات معمولی سوق داده است.

در محصولات آردی مرسوم، گلوتن با تشکیل شبکه‌ای سه‌بعدی، گازهای حاصل از تخمیر یا ترکیبات حجم‌دهنده مانند جوش شیرین را به‌دام انداخته و مسئول ایجاد ساختار متخلخل، کشش‌پذیری و انسجام بافتی است. حذف گلوتن بدون جایگزین مناسب، منجر به تولید محصولی شکننده با حجم ناکافی و ماندگاری کوتاه می‌شود. در این خصوص، نشاسته ذرت (به‌ویژه انواع خام و اصلاح‌شده فاقد گلوتن) نقش حیاتی ایفا می‌کند. نشاسته ذرت خام به‌طور طبیعی فاقد گلوتن است و با ژلاتینه‌شدن در حضور آب و حرارت، قوام را افزایش داده و با ایجاد ساختار ژلی، پایه بافت محصول را تشکیل می‌دهد. در محصولات بدون گلوتن (مانند بیسکویت، کراکر یا کیک)، ترکیب آن با آردهای جایگزین (مثل آرد برنج یا سیب‌زمینی) موجب بهبود بافت، افزایش تردی و حجم، و حفظ رطوبت برای جلوگیری از خشک‌شدن سریع  و بیش از حد محصول می‌شود. در فرمولاسیون‌های پیشرفته، نشاسته اغلب با هیدروکلوئیدها یا همان صمغ‌ها (مانند زانتان‌گام یا گوارگام) و پروتئین‌های گیاهی (مثل پروتئین نخود یا سویا) ترکیب می‌شود. این ترکیب، شبکه‌ای شبیه به گلوتن ایجاد کرده و نشاسته در آن به‌عنوان پرکننده و تقویت‌کننده بافت، یکنواختی و همگنی محصول نهایی را بهبود می‌بخشد.

از جنبه تغذیه‌ای، هرچند نشاسته ذرت برای بیماران سلیاکی بی‌خطر است، اما به‌طور طبیعی فاقد پروتئین و فیبر کافی است. بنابراین، برای ایجاد تعادل تغذیه‌ای و کنترل شاخص گلایسمی، معمولاً همراه با منابع فیبر‌ها (محلول یا نامحلول) و پروتئین‌های گیاهی غنی‌شده استفاده می‌شود. افزون بر بیماران سلیاکی، این فرمولاسیون‌ها برای افراد حساس به گندم، رژیم‌های کم‌پروتئین (مبتلایان به فنیل‌کتونوری) و محصولات کم‌کالری نیز کاربرد دارند. در این موارد، نشاسته علاوه بر جایگزینی عملکرد گلوتن، می‌تواند با بهبود حس دهانی، کاهش کالری یا افزایش فیبر (از طریق استفاده از نشاسته‌های مقاوم)، ارزش تغذیه‌ای محصول را ارتقا دهد.

به‌طور خلاصه، نشاسته ذرت و مشتقات اصلاح‌شده آن، تنها به‌عنوان پرکننده عمل نمی‌کنند، بلکه ابزاری کلیدی برای بازآفرینی تجربه حسی مطلوب در محصولات بدون گلوتن هستند. طراحی هوشمندانه نوع و مقدار نشاسته در ترکیب با سایر مواد، امکان تولید محصولاتی با ساختار، بافت و ماندگاری مشابه نمونه‌های حاوی گلوتن را فراهم می‌کند، بدون آنکه کیفیت یا ایمنی گروه‌های هدف قربانی محدودیت‌های فرمولاسیون شود.

جمع‌بندی

نشاسته‌ها، خصوصا نشاسته ذرت، به‌عنوان یک از اجزای اصلی فرمول‌های محصولات آردی، نقش‌های متعددی نظیر بهبود و تثبیت بافت و افزایش تردی، افزایش ماندگاری، کاهش هزینه‌ها و … را ایفا می‌کنند. با وجود این دامنه وسیع کاربرد، محدودیت‌های نشاسته خام (حساسیت به دما، برش مکانیکی، اسید) منجر به توسعه نشاسته‌های اصلاح‌شده با روش‌های فیزیکی، شیمیایی یا آنزیمی برای چالش‌های صنعتی شده است. در محصولات خاص برای بیماران سلیاک، نشاسته ذرت جایگزین اصلی گلوتن محسوب می‌شود که با ایجاد ساختار ژلی، در ترکیب با صمغ‌ها (گوار، زانتان) و پروتئین گیاهی، شبکه شبه‌گلوتنی می‌سازد که کیفیت حسی محصولات بدون گلوتن (تردی، حجم، رطوبت) را بازآفرینی می‌کند. هرچند بی‌خطر، اما ملاحظات تغذیه‌ای مانند کمبود پروتئین/فیبر نیازمند غنی‌سازی گیاهی و کنترل شاخص گلایسمی است. این راهکار برای گروه‌های خاص دیگر (حساس به گندم، فنیل‌کتونوری، رژیم کم‌کالری) نیز  کاربرد دارد. در نهایت، فرمولاسیون هوشمند با انتخاب نوع نشاسته (خام یا اصلاح‌شده) و مواد مکمل، تولید محصولاتی با کیفیت حسی مطلوب، پایداری فرآیندی و تطابق تغذیه‌ای را بدون ایجاد محدودیت‌های فنی فراهم می‌آورد.

 

پرسش‌های مرتبط

 ساختار و ترکیب اصلی نشاسته ذرت چیست؟

نشاسته ذرت از آمیلوز (زنجیره خطی گلوکز، ۲۰-۳۰%) و آمیلوپکتین (ساختار شاخه‌دار، ۷۰-۸۰%) تشکیل شده است. آمیلوز ژل محکم تشکیل می‌دهد و آمیلوپکتین قوام و ویسکوزیته را افزایش می‌دهد.

 نقش نشاسته در بهبود بافت محصولات آردی چیست؟

نشاسته با جذب آب و تشکیل ژل در پخت، بافت اسفنجی و نرم ایجاد کرده و حجم و تردی را افزایش می‌دهد. همچنین رطوبت را حفظ کرده و ماندگاری را بهبود می‌بخشد.

چرا از نشاسته‌های اصلاح‌شده در صنعت محصولات آردی استفاده می‌شود؟

نشاسته خام حساس به دما، تنش مکانیکی و اسید است، بنابراین انواع اصلاح‌شده با روش‌های فیزیکی، شیمیایی یا آنزیمی برای افزایش مقاومت و پایداری در شرایط صنعتی طراحی می‌شوند.

دمای ژلاتینه شدن و پخت کامل نشاسته ذرت خام چقدر است؟

ژلاتینه شدن در ۶۸-۷۲ درجه سلسیوس شروع شده و پخت کامل در ۹۵ درجه سلسیوس انجام می‌شود.

کاربرد نشاسته پری‌ژلاتینه (پیش‌ژلاتینه‌شده) در محصولات آردی چیست؟

این نوع در آب سرد حل شده و قوام فوری ایجاد می‌کند، که برای شکل‌دهی خمیر در بیسکویت‌ها و همگونی در پودرهای کیک مفید است.

نقش نشاسته ذرت در محصولات بدون گلوتن برای بیماران سلیاک چیست؟

نشاسته ذرت فاقد گلوتن است و ساختار ژلی ایجاد می‌کند؛ در ترکیب با صمغ‌ها و پروتئین‌ها، شبکه شبه‌گلوتن ساخته و کیفیت حسی را بازآفرینی می‌کند.

ملاحظات تغذیه‌ای استفاده از نشاسته ذرت در محصولات خاص چیست؟

فاقد پروتئین و فیبر است، بنابراین با منابع گیاهی غنی‌سازی شده و شاخص گلایسمی کنترل می‌شود تا برای گروه‌های خاص مناسب باشد.

کاربرد نشاسته کراس‌لینک‌شده در صنایع آردی چیست؟

با افزایش مقاومت حرارتی و برشی، ساختار را در محصولات بدون گلوتن و فیلینگ‌های داغ پایدار نگه می‌دارد.