بررسی تاثیر فرایندهای مقدماتی، روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن برمیزان آکریل آمید سیب زمینی طی فرایند سرخ کردن عمیق : پایان نامه ارشد صنایع غذایی

استفاده حداکثری از ظرفیت های موجود در تولیدات غذایی ،امری بسیار حیاتی و ضروری برای هر جامعه ای میباشد و این امر لزوم تربیت کارشناسان نخبه در صنایع غذایی را بیان مینماید. گرایش علوم و صنایع غذایی از مهمترین شاخه های فنی مهندسی میباشد که اتفاقا علاقه مندان بسیاری در کشورمان دارد . دیجی لود با معرفی پایان نامه های بسیار جدیدی از رشته مهندسی صنایع غذایی در مقطع کارشناسی ارشد در خدمت کاربران گرامی خود می باشد. پایان نامه حاضر با عنوان “ بررسی تاثیر فرایندهای مقدماتی، روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن برمیزان آکریل آمید سیب زمینی طی فرایند سرخ کردن عمیق ” با فرمت WORD (قابل ویرایش) به حضور شما عزیزان معرفی میگردد.

چکیده بررسی تاثیر فرایندهای مقدماتی، روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن برمیزان آکریل آمید سیب زمینی طی فرایند سرخ کردن عمیق:

زمینه وهدف:

فرایندهای حرارتی اگرچه با غیرفعال کردن میکروارگانیسمهای مضر و آنزیمهای نامطلوب سبب افزایش ماندگاری موادغذایی میشوند ولی به طورناخواسته باعث تولید آلاینده های شیمیایی خطرناکی چون آکریلآمید در مواد غذایی میشوند. آکریلآمید ترکیبی شیمیایی است که در غذاهای نشاستهای پخته شده مانند چیپس سیبزمینی و نان تولید میشود و نگرانی در مورد اثرات سرطان زایی آن وجود دارد. هدف از این پژوهش کاهش میزان آکریلآمید خلالهای سیبزمینی طی فرایند سرخ کردن عمیق بود.

مواد و روشها:

بدین منظور ابتدا روغن پسته بنه (واریته موتیکا) و مواد صابونی ناشونده آن استخراج شد. از روغن کانولای تصفیه شده بدون آنتیاکسیدان به عنوان محیط سرخ کردن استفاده شد. روغن مغز بنه در سطح 1/0درصد و مواد صابونیناشونده آن به میزان 100 پیپیام به روغن کانولا اضافه شد. مخلوطهای مذکور به طور جداگانه آماده شدند. خلال های سیب زمینی در محلولهای کلریدکلسیم و اسید سیتریک (5/0 و یک درصد) و کربوکسی متیلسلولز، تراگاکانت و ثعلب (3/0 و 7/0 درصد) به مدت یک ساعت در دمای محیط غوطه ور شده و سپس در روغنهای نامبرده به مدت پنج دقیقه سرخ شدند. آزمایشهای رطوبت، میزان آکریلآمید(با استفاده ازدستگاه کروماتوگرافیگازی- اسپکتروسکوپی جرمی)، جذب روغن (سوکسله) و شاخصهای رنگ (نرم افزار Image J) ، روی برشهای سیب زمینی سرخ شده انجام شد. به منظور ارزیابی خصوصیات حسی از آزمونپذیرش به روش رتبه بندی استفاده شد.

یافته ها:

کمترین میزان آکریلآمید مربوط به نمونه های سرخ شده در روغن کانولای حاوی مواد صابونی ناشونده و پیش تیمار شده با کربوکسی متیلسلولز 7/0 درصد بود که به ترتیب 6/67 درصد میزان آکریل آمید را نسبت به روغن کانولای بدون آنتی اکسیدان و 1/75 درصد آکریلآمید را نسبت به نمونه شاهد کاهش دادند (05/0p<). همچنین بیشترین میزان رطوبت و کمترین جذب روغن هم مربوط به نمونه های سرخ شده در روغن کانولای حاوی مواد صابونی ناشونده مغز بنه و نمونه های پیشتیمار شده با کربوکسی متیلسلولز 7/0 درصد بود (05/0p<). با افزایش غلظت محلولهای مورد استفاده جهت پیش تیمار برشهای سیب زمینی میزان آکریلآمید کاهش یافت (05/0p<). نمونه شاهد کمترین میزان روشنایی و بیشترین میزان قرمزی، زردی و تفاوت کلی رنگ را دارا بود. بالاترین امتیاز پذیرش کلی را نمونه های پیش تیمار شده با کلریدکلسیم 5/0 و یک درصد به خود اختصاص دادند با این حال در بین هیدروکلوئیدها کربوکسی متیلسلولز 7/0 درصد بالاترین امتیاز پذیرش کلی را دارا بود.

نتیجه گیری: نتایج پژوهش حاضرحاکی ازقابلیت پیش تیمار کربوکسی متیلسلولز درکاهش قابل ملاحظه آکریلآمید وجذب روغن درطی سرخ کردن عمیق سیب زمینی و درنتیجه تولیدچیپس کم چرب بود.

مقدمه بررسی تاثیر فرایندهای مقدماتی، روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن برمیزان آکریل آمید سیب زمینی طی فرایند سرخ کردن عمیق:

سرخ کردن مواد غذایی به دلیل ایجاد خواص حسی منحصر به فرد امروزه به طور وسیعی در سطوح صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار میگیرد. به کمک این روش آماده سازی، ماده غذایی با طعم دلپذیر، بافت ترد و ظاهر طلایی مطلوب تولید میشود. حین سرخ کردن عمیق، در حضور اکسیژن و رطوبت ناشی از ماده غذایی، واکنشهای اکسایشی و هیدرولیزی زیادی در روغن صورت گرفته، مواد نامطلوبی ایجاد میگردند که ضمن بروز آثار منفی بر طعم و رنگ محصول، سلامت انسان را نیز احتمالاً به خطر میاندازند (اورتوفر و همکاران 1996). مشخص شده است طی فرآیند سرخ کردن به میزان زیادی اکریلآمید تشکیل میشود (وسپر و همکاران، 2007).

آکریلآمید^[1]، ترکیب جامد بلوری، بی بو، بی رنگ با نقطه ذوب 5/84 درجه سانتیگراد است و در آب، استن و اتانول محلول میباشد (کرامت و همکاران، 2011). برای اولین بار اداره ملی غذای کشور سوئد در 24 آوریل 2002 وجود مقادیر بالای آکریلآمید را درغذاهای حرارت دیده غنی از کربوهیدرات اعلام کرد تا قبل از کشف آکریلآمید چنین تصور میشد که منبع اصلی دریافت آکریلآمید، علاوه بر محیطهای کارگری مرتبط با تولید آکریلآمید، دخانیات و آب آشامیدنی است. انسان می تواند به طور مستقیم با مصرف غذاهای غنی از کربوهیدرات که تحت حرارت قرار گرفتهاند و یا به طور غیر مستقیم از باقیمانده مونومر در نتیجه بسته بندی مواد غذایی که در آن از پلی آکریلآمید استفاده میشود در معرض خطر قرار گیرد (کرامت و همکاران، 2011).

این یافته که غذا مهمترین منبع دریافت آکریلآمید برای انسان است، نگرانی وسیعی را در سطح بین المللی به دنبال داشت (وسپر و همکاران، 2007). زیرا این ترکیب در سال 1994 توسط آژانس بین المللی تحقیقات سرطان به عنوان ترکیب سرطانزای احتمالی برای انسان طبقه بندی شد و از سوی دیگر، ایجاد اختلالات عصبی توسط آن، نه تنها در حیوانات آزمایشگاهی بلکه در انسان هم به اثبات رسیده است (لوپاچین و همکاران، 2004). بر طبق مطالعات به دست آمده بر روی حیوانات، آکریلآمید از طریق پوست، غشاء مخاطی و از راه دهان جذب شده و به سرعت در بافت بدن توزیع میشود. همچنین آکریلآمید موجب سوزش چشم، پوست، فلج سیستم عصبی، سرطان تخمدان و پستان میشود. نتایج بررسیهای انجام شده در زمینه مقدار آکریلآمید موجود در غذاهای مختلف توسط سازمانهای غذایی چندین کشور مشخص کرد که بیشترین مقدار آکریلآمید در محصولات سرخ شده سیبزمینی به ویژه چیپس و خلال سیبزمینی تشکیل میشود (شجاعی و همکاران، 1378).

مطالعات و بررسیهای مستقل انجام شده توسط چندین گروه تحقیقاتی نشان داده است که مسیر اصلی تشکیل آکریلآمید در غذاهای حرارت دیده، واکنش قهوه ای شدن غیرآنزیمی بین گروه آمین آزاد اسیدآمینه آسپارژین و یک منبع کربونیلی مانند قند احیاءکننده است. این واکنش مسئول طعم و آروما در غذاهای حرارت دیده میباشد. هر عاملی که بر واکنش میلارد اثر بگذارد مانند فرمولاسیون غذا، pH، a_w، دما و زمان حرارتدهی میتواند بر تشکیل آکریلآمید نیز موثر باشد. همچنین، محیط حرارتدهی (نوع روغن) و مقدار پیش سازهای موجود در ماده اولیه، از عوامل مؤثر بر تشکیل آکریلآمید هستند (مترام و همکاران، 2002). علاوه بر این آکریلآمید به واسطه ی آکرولئین نیز تشکیل میشود؛ آکرولئین دارای سه کربن آلدهید با ساختار بسیار شبیه آکریلآمید است. آکریلآمید به واسطهی 1) تغییر شکل (دگردیسی) چربیها 2) از هم پاشیدگی آمینواسیدها و پروتئینها 3) از هم پاشیدگی کربوهیدراتها 4) واکنش میلارد بین آمینواسیدها یا پروتئینها و کربوهیدراتها، تشکیل میشود. به طور کلی تشکیل آکریلآمید از آکرولئین به واسطهی تغییر شکل مستقیم آکریلآمید به وسیله ی واکنش با آمونیاک میباشد. فاکتورهایی مثل تفاوت در ترکیب غذا، تفاوت در پارامترهای فرایند و شرایط پخت نهایی میتواند میزان آکریلآمید را در محصول نهایی تغییر دهد (سیساروا و همکاران، 2006).

بهینه سازی ساختار دما طی فرایند سرخ کردن عمیق، افزایش مقدار رطوبت محصول نهایی، استفاده از فرایند سورتینگ برای جدا کردن سیبزمینیهای تیره سرخ شده از جمله روشهایی است که برای کاهش آکریلآمید در صنعت استفاده میشود. کشاورزی (به عنوان مثال انتخاب ماده خام با محتوای قند احیاء و آسپارژین کم و غیره)، مداخلات تکنولوژیکی (به عنوان مثال پیش تیمار، تغییر فرمولاسیون، تغییر فرایند و غیره) دو راه اصلی برای کاهش آکریلآمید به شمار میآیند (آنس و همکاران، 2009).

با توجه به احتمال سرطان زا بودن آکریلآمید و در عین حال توسعه روزافزون صنایع تولید چیپس سیب زمینی و مصرف بالای این محصول در کشور، ضرورت بررسی راهکارهای کاهش این ترکیب در چیپس سیب زمینی احساس میشود. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی تاثیر استفاده از هیدروکلوئیدهای کربوکسیمتیل سلولز، ثعلب و تراگاکانت؛ غوطه وری درمحلولهای اسید سیتریک و کلریدکلسیم و استفاده از روغنهایی با پایداری بیشتر (مخلوط روغن کانولا با روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن) برکاهش تشکیل آکریلآمید خلال سیبزمینی طیفرایند عمیق سرخ کردن میباشد.

سیب زمینی

سیب زمینی یکی از مهمترین منابع در تغذیه انسان است. این محصول در جهان از نظر اهمیت غذایی مقام پنجم را بعد از گندمیان مانند گندم، برنج، ذرت و جو دارد. بعد از ذرت، سیب زمینی دارای گسترده ترین توزیع در دنیا است. این محصول در حدود140 کشور کشت میشود که بیش از100 کشور آن در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری واقع شدهاند. اما هنوز بیشترین تولید در مناطق معتدله در کشورهای صنعتی متمرکز است. تقریبا یک سوم این محصول در کشورهای در حال توسعه، عمدتا در کشورهای آسیایی تولید میشود (فلاحی و همکاران، 1376).

در گذشته از سیب زمینی به عنوان یک ماده درمان کننده استفاده میشده است. فیلیپ دوم، پادشاه اسپانیا، تعدادی سیبزمینی به عنوان هدیه برای پاپ پیوس پنجم فرستاد و از وی خواست که آن را برای درمان بیماریاش مصرف نماید. پاپ هم به نوبهی خود آن را به کاردینالهای آلمانی داد و آنها غدههای سیب زمینی را جهت کاشت به باغهای گیاهشناسی در وین و فرانکفورت دادند. پس از این تغییر و تحولات به تدریج کشت سیب زمینی افزایش یافت و در سراسر اروپا متداول شد. در اوایل قرن هفدهم سیبزمینی در کاخ پادشاهان وسپس در کاخهای اشراف اروپایی به عنوان یک ماده غذایی گرانبها عرضه میشد (فلاحی و همکاران، 1376).

در قرن نوزدهم سیبزمینی به عنوان مادهی خام برای مصرف در کارخانه های الکل و نشاسته سازی کاشته میشد. بیشترین مقدار سیبزمینی برای خوراک دام، در آلمان غربی و لهستان مصرف میگردد. هلند و دانمارک دو کشور عمده مصرف کننده سیبزمینی فراوری شده هستند در حالی که آمار نشان میدهد که هلند و لهستان بیشترین مقدار مصرف صنعتی را دارند. چگونگی مصرف سیبزمینی در یک کشور به شرایط آب و هوایی و خاک آن، عادتها و سنتهای تغذیهای مردم آن، گسترش غذایی، اصلاح نژاد و استانداردها و منابع غذایی بستگی دارد. در 50 سال گذشته تولید و مصرف سیبزمینی تحت تاثیر افزایش سطح زندگی مردم قرار گرفته است. به دلیل مصرف منابع تولید دامی در کشورهای صنعتی مصرف سرانه سیب زمینی کاهش یافته است. برخی از خواص عصاره و ترکیبات شیمیایی غده سیب زمینی در جدول 2-1 و 2-2 نشان داده شده است (فلاحی و همکاران، 1376).

فهرست مطالب بررسی تاثیر فرایندهای مقدماتی، روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن برمیزان آکریل آمید سیب زمینی طی فرایند سرخ کردن عمیق:

چکیده	1
فصل اول- مقدمه
مقدمه	2
فصل دوم-بررسی منابع
2-1.سیبزمینی	4
2-2. دانههای روغنی	5
2-2-1. کانولا	6
2-2-2. بنه	7
2-2-2-1. مواد صابونی ناشونده	8
2-3. فرایند سرخ کردن	9
2-3-1. مراحل مختلف سرخ کردن	10
2-4. آکریلآمید	11
2-4-1. مسیرهای تشکیل آکریلآمید در ماده غذایی	12
2-4-1-1. آکرولئین	12
2-4-1-2. واکنش میلارد	13
2-5. روشهای کاهش آکریلآمید در مواد غذایی	15
2-5-1. کشاورزی	15
2-5-1-1. رقم سیبزمینی	15
2-5-1-2. ویژگیهای خاک و کود	16
2-5-1-3. شرایط آب و هوایی و زمان برداشت	16
2-5-1-4. شرایط انبارداری	16
2-5-2. پیش تیمار	18
2-5-2-1. آنزیمبری	18
2-5-2-2. برش دادن	18
2-5-2-3. آنزیم آسپارژیناز	19
2-5-2-4. تخمیر اسید لاکتیک	20
2-5-3. تغییر فرمولاسیون	21
2-5-3-1. افزودن کاتیون	21
2-5-3-2. افزودن اسید (کاهش pH)	21
2-5-3-3. افزودن اسیدهای آمینه	23
2-5-3-4. افزودن آنتی اکسیدانها	23
2-5-3-5. پوششهای هیدروکلوئیدی	25
2-5-3-6. جایگزینی عناصر	25
2-5-4. تغییر فرایند	26
2-5-4-1. زمان و دمای سرخ کردن	26
2-5-4-2. جایگزینی شیوه پخت	27
فصل سوم- مواد و روشها
3-1. مواد اولیه	29
3-2. آماده سازی نمونههای روغن	29
3-2-1. عملیات استخراج روغن مغز بنه	29
3-2-2. استخراج مواد صابونيناشونده روغن مغز بنه	29
3-2-3. آماده سازی مخلوط روغن و بنه	29
3-3. پیش تیمارهای قبل از سرخ کردن	30
3-4. فرآیند سرخ کردن	30
3-5. آزمونها	30
3-5-1. رطوبت	30
3-5-2. جذب روغن	31
3-5-3. رنگ	31
3-5-4. آکریلآمید	31
3-5-5. ارزیابی حسی	32
3-5-6. تجزیه تحلیل آماری	33
فصل چهارم- نتایج و بحث
4-1. رطوبت	34
4-1-1. اثر روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن	34
4-1-2. اثر پیشتیمار	36
4-2. جذب روغن	40
4-2-1. اثر روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن	40
4-2-2. اثر پیش تیمار	42
4-3. آکریلآمید	45
4-3-1. اثر روغن مغز بنه و مواد صابونی ناشونده آن	45
4-3-2.اثر پیشتیمار	46
4-4. رنگ	51
4-4-1. اثر روغن مغز بنه و مواد صابونیناشونده آن	51
4-4-2. اثر پیشتیمار	53
4-5. ارزیابی حسی	56
4-5-1. بافت	56
4-5-2. طعم	57
4-5-3. رنگ	57
4-5-4. پذیرش کلی	58
فصل پنجم- نتیجهگیری و پیشنهاد
5-1. نتیجهگیری	59
5-2. پیشنهادات	60
فصل ششم- منابع
منابع	61
پیوست	66
چکیده انگلیسی	69

فهرست اشکال

2-1. تشکیل آکریلآمید از طریق آکرولئین	13
2-2. تشکیل آکریلآمید از طریق مسیر واکنش میلارد	13
2-3. ساختار آسپارژین	15
2-4. اثر pH بر میزان تشکیل آکریلآمید در چیپس سیب زمینی	15
3-1. کروماتوگرام آکریلآمید حاصل از نمونه های سیب زمینی سرخ شده	32
2-3. منحنی کالیبراسیون آکریلآمید	32
4-1. اثر روغن بر میزان رطوبت نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	34
4-2. اثر پیشتیمار بر میزان رطوبت نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	37
4-3. اثر غلظت هیدروکلوئیدها بر میزان رطوبت نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	38
4-4. اثر روغن بر میزان جذب روغن نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	41
4-5. اثر پیشتیمار بر میزان جذب روغن نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	42
4-6. اثر غلظت هیدروکلوئیدها برمیزان جذب روغن نمونهه ای سیب زمینی در طی سرخ کردن عمیق	43
4-7. اثر روغن بر میزان آکریلآمید نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	46
4-8. اثر پیشتیمار بر میزان آکریلآمید نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	47
4-9. اثر غلظت پیشتیمار بر میزان آکریلآمید نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق در روغن کانولای بدون آنتیاکسیدان	49

فهرست جداول

2-1. برخی از خواص عصاره غده سیبزمینی	5
2-2. ترکیبات شیمیایی سیب زمینی	5
2-3. ساختار اسید چربی نمونهای از روغنهای کانولا و کانولای تا حدی هیدروژنه	7
2-4. انواع شورتنینگ و روغن سرخ کردنی	10
2-5. سطح آکریلآمید در غذاهای مختلف	12
3-1. فرم تهیه شده برای ارزیابی حسی خلالهای سیب زمینی سرخ شده	33
4-1. ساختار اسيد چربی و برخی ویژگیهای روغنهای کانولا و مغز بنه	35
4-2. میزان اجزاء مواد صابونيناشونده روغن مغز بنه (درصد از كل مواد صابوني ناشونده)	36
4-3. اثر غلظت محلول اسید سیتریک و کلریدکلسیم بر میزان رطوبت نمونه های سیبزمینی طی سرخ کردن عمیق	39
4-4. اثر متقابل پیش تیمار و روغن مغز بنه و مواده صابونی ناشونده آن بر میزان رطوبت نمونههای سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	40
4-5. اثر غلظت محلول اسید سیتریک و کلریدکلسیم بر میزان جذب روغن نمونه های سیبزمینی طی سرخ کردن عمیق	44
4-6. اثر متقابل پیش تیمار و روغن مغز بنه و مواده صابونی ناشونده آن بر میزان جذب روغن نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	45
4-7. اثر متقابل پیش تیمار و روغن مغز بنه و مواده صابونی ناشونده آن بر میزان آکریلآمید نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	50
4-8. اثر روغن بر شاخصهای رنگ نمونه های سیب زمینی طی سرخ کردن عمیق	52
4-9. اثر پیش تیمار نمونه های سیب زمینی بر شاخصهای رنگ آنها طی سرخ کردن عمیق	53
4-10. اثر متقابل پیشتیمار و روغن مغز بنه و مواده صابونی ناشونده آن بر تفاوت کلی رنگ نمونه های سیبزمینی طی سرخ کردن عمیق	55
4-11. اثر پیشتیمار نمونه های سیب زمینی بر بافت، طعم، رنگ و پذیرش کلی آن ها طی سرخ کردن عمیق	57