نقش آنزیم ها در اصلاح،استانداردسازی و تضمین کیفیت آرد

خمیرحاصل از آرد گندم زمانی ایجاد می شود که آرد و آب با انرژی مکانیکی ترکیب شوند. خمیر شامل فاز ژل گلوتن و فاز آب آزاد –نشاسته است . سلول های گاز تولید شده در طول اختلاط در ماتریس این دو فاز پراکنده می شوند. یک خمیر معمولی معمولاً حاوی ۴۰ درصد رطوبت است که بین فازهای ژل گلوتن و فازهای نشاسته و آب آزاد توزیع می شود. فاز ژل گلوتن شامل پروتئین های گلوتن هیدراته، گلیادین و گلوتنین است که با هم تعامل دارند و یک شبکه گلوتن ویسکوالاستیک سه بعدی را تشکیل می دهند که هم ساختار و هم جریان را در خمیر فراهم می کند. گلوتنین و گلیادین هر کدام ویژگی های رئولوژیکی متفاوتی را پس از تشکیل شبکه به خمیر می دهند. گلیادین به انعطاف پذیری کمک می کند در حالی که گلوتنین به خاصیت ارتجاعی کمک می کند و سبب ویسکوالاستیسیته منحصر به فرد خمیر گندم می شوند.

نتیجه نهایی توانایی خمیر برای انبساط کافی و به دام انداختن گاز برای ایجاد یک محصول تخمیری با افزودن مخمر است. این تعادل طبیعی بین کشش و خاصیت ارتجاعی را می توان با استفاده از آنزیم ها برای مدیریت خواص خمیر تغییر داد تا آن را برای فرآوری در حین پخت نان مناسب تر کند.

تهیه نان زمانی که از دیدگاه تجاری در نظر گرفته شود فرآیندی همزمان ساده و پیچیده است. یک نان حجیم مانند نان تست باید دارای حجم خوب و شکل متقارن باشد. بافت نرم سفید با سلول های گاز کوچک و به طور مساوی توزیع شده و پوسته قهوه ای یکنواخت از خصوصیات مورد توجه در محصول نهایی است. در مورد محصولاتی مانند نان باگت، پوسته ترد با بافت بازتر مطلوب می باشد.

فرآیند تهیه نان را می توان در چهار مرحله خلاصه کرد:

۱- آرد و سایر مواد خشک با آب مخلوط می شوند تا زمانی که خمیر بهینه شود. توسعه مطلوب خمیر بسته به نوع و فرآیند نان متفاوت است.

۲- به خمیر اجازه داده می شود تا برای مدت زمان مناسبی تخمیر شود، اگرچه دربرخی از فرآیندهای سریع این مرحله به طور کامل حذف می شود. سپس خمیر به تکه‌هایی با وزن مناسب تقسیم می شود  و هر چانه قبل از شکل‌دهی و قرار دادن در قالب، برای مدت کوتاهی استراحت می کند.

۳- خمیرپس از فرم دهی و  قالب گذاری تا یک ساعت در یک محیط گرم و مرطوب قرار داده می شود تا سلول‌های مخمر تخمیر مناسب را انجام داده و در زمان تخمیر از تشکیل پوسته خمیر به دلیل از دست دادن رطوبت جلوگیری می شود.

۴- خمیر تا زمان تثبیت بافت و پوسته و رسیدن دمای داخل نان به ۹۸ درجه سانتیگراد پخته می شود.

عملکرد اصلی آمیلازهای قارچی و میکروبی استانداردسازی آرد و افزایش ماندگاری (ضد بیاتی) است. آمیلاز قارچی برای استانداردسازی آرد ترجیح داده می شود زیرا نسبت به آمیلازهای میکروبی به حرارت حساس تر است .غیرفعال شدن آمیلاز قارچی در دمای ۶۵ درجه سانتیگراد رخ می دهد. بنابراین، قبل از ژلاتینه شدن قابل توجه نشاسته، دناتوره می شود، در حالی که آمیلاز میکروبی تا دمای ۸۰ درجه سانتی گراد پایدار است. هدف استانداردسازی آرد صرفاً ارائه فعالیت آمیلولیتیک کافی برای بهینه‌سازی تولید گاز مخمر در طول تخمیر است و آمیلاز قارچی  با اثر بر روی نشاسته آسیب دیده آمیلوز و آمیلوپکتین را کاتالیز می کنند .آلفا آمیلاز بر روی پیوندهای آلفا،۴-۱گلیکوزیدی پلیمرهای نشاسته عمل می کند و الیگوساکاریدها و دکسترین تولید می کند.

هیدرولیز نشاسته آسیب دیده و انتشار آب  در طول تخمیر نیز بر خواص رئولوژیکی خمیر ، به ویژه در طول تخمیر و مراحل اولیه پخت تأثیر می گذارد. این اثر سبب ایجاد حجم بیشتر در نان نهایی می شود.در نهایت، مخمر از تمام گلوکز تولید شده توسط آمیلازها استفاده نمی کند و فراوانی قندهای کاهنده باعث افزایش قهوه ای شدن پوسته و واکنش میلارد در زمان پخت نان می شود.به طور کلی آمیلاز قارچی در pH متوسط و دمای متوسط فقط روی نشاسته آسیب دیده عمل می کند و تجزیه نشاسته (ساخت دکسترین) به گلوکز را آغاز می کند و سرعت فعالیت مخمر را افزایش می دهد و نهایتا باعث ایجاد حجم مطلوب نان و افزایش رنگ و ضخامت پوسته و بهبود بافت و نرمی مغز نان می شود.

آنزیم آمیلاز مالتوژنیک با عمل بر روی انتهای زنجیره نشاسته،آن  را به مالتوز تجزیه می کند ، از این رو مالتوژنیک نامیده می شود.دمای عملکرد آمیلاز مالتوژنیک دمای بالاتری از آمیلازهای قارچی است و عملکرد اصلی آن بر روی نشاسته ژلاتینه شده است. بر عکس آمیلازهای قارچی، تاثیر چندانی در افزایش حجم محصول ندارد و تاثیر مثبت آن بر روی افزایش ماندگاری، نرمی نان ، رطوبت بافت نان، بهبود رنگ پوسته و به تاخیر انداختن بیاتی بسیار قابل توجه است. از این رو کاربرد اآنزیمهای آمیلاز مالتوژنیک که به آنزیمهای Freshness شناخته می شوند در نانها و محصولات تخمیری نظیر انواع نانهای با بافت نرم،کروسان های بسته بندی ،نان همبرگر، بریوش ،نان تست وعموما محصولات بسته بندی با ماندگاری بالا است.