انستیتو تحقیقات تغذیه ای و صنایع غذایی کشور

نان به‌عنوان یک کالای اساسی، یکی از مهم‌ترین مواد غذایی مورد استفاده در رژیم غذایی است و بخش عمده‌ای از انرژی روزانه، پروتئین، املاح معدنی و ویتامین‌های گروه B، از نان تامین می‌شود. یکی از مهم‌ترین مراحل تکنولوژی نان، آماده کردن خمیر به خصوص در مرحله تخمیر است، زیرا کیفیت نهایی تحت تاثیر قرار می‌گیرد. تخمیر فرآیندی است که طی آن مخمرها، کربوهیدرات را به گاز دی‌اکسید کربن، الکل و سایر ترکیبات معطر تبدیل کرده و این عمل باعث حجیم شدن خمیر و تسریع انتقال حرارت طی عمل پخت می‌شود، ضمن این‌که ارزش غذایی نان با افزایش قابلیت هضم و جذب ریزمغذی‌ها ارتقا می‌یابد. تحقیقات نشان داده است که یکی از راه‌های بهبود کیفیت نان، استفاده از خمیر ترش است.

خمیر ترش یک سیستم بیولوژیکی بسیار پیچیده است و خمیری است که از مخلوط کردن آب و آرد و تخمیر آن توسط باکتری‌های اسید لاکتیک هموفرمانتاتیو و هتروفرمانتاتیو، حاصل می‌شود. از این رو، در مخلوط، اسید لاکتیک و اسید استیک افزایش می‌یابد. در نتیجه این تخمیر، یک محصول طعم ترش به دست می‌آید. نان خمیر ترش یک محصول سنتی است که به دلیل فعل و انفعال مثبت مخمر و باکتری‌های اسید لاکتیک و واکنش‌های بیوشیمیایی، دارای عوامل سلامت‌بخش متعددی است. به عبارت دیگر، می‌تواند به عنوان یک خمیر تعریف شود که دارای میکروبیوتا است که منشا آن از خمیر تخمیر شده یا آغازگرها در خمیر ترش است؛ و از نظر متابولیکی فعال بوده و با اضافه کردن آرد به آن، خمیرترش اسیدی تولید می‌شود.

فن‌آوری تولید خمیر ترش از زمان‌های قدیم آغاز شده و هنوز هم با پیشرفت‌های زیادی همراه است. خمیر ترش نه تنها از آرد گندم بلکه از منابع دیگر مانند چاودار، جو، ذرت و بسیاری از منابع دیگر تولید می‌شود و منابع مختلف آرد ویژگی‌های متفاوتی را به نان از جمله طعم، ارزش غذایی، ویژگی‌های حسی و عمر انباری می‌دهد.

خمیرهای تخمیری اکوسیستم‌های بیولوژیکی بسیار پیچیده‌ای هستند، که در آن باکتری‌های اسید لاکتیک ارگانیسم‌های غالب بوده، و بیشتر آن‌ها با مخمرها هم‌زیستی می‌کنند، که در غلظت‌های بالا نیز وجود دارند. با توجه به خواص شگفت‌انگیز نان خمیر ترش مانند مزه، طعم و خواص تغذیه‌ای برای مصرف کنندگان، این نوع نان جنبه‌های مثبت زیادی نسبت به نان غیرخمیر ترش دارد. برخی خواص سلامت‌بخش استفاده از خمیر ترش در نان شامل، کاهش خطر سرطان روده بزرگ، اختلالات قلبی – عروقی، دیابت و چاقی است. همچنین، این محصول برای افراد مبتلا به عدم تحمل گلوتن بسیار مفید است. علاوه بر این، دارای پروبیوتیک‌های متعددی است که اثرات مثبت بر سلامت دارند.

گونه‌های میکروبی در خمیر ترش

مطالعات نشان داده است که خمیر ترش دارای بیش از 50 گونه LAB به‌ویژه لاکتوباسیلوس و 20 گونه مخمر است. در تحقیقات متعدد، نسبت 100:1 LAB و مخمر در خمیر تهیه شده از آرد گندم گزارش شده است. انواع مخمرها در خمیر ترش وجود دارند که مقدار هر نوع مخمر به محیط، منطقه و تکنیک‌های فرآیند بستگی دارد. ساکارومایسس سرویزیه، یکی از شناخته‌شده‌ترین گونه‌ها در خمیر ترش است. شش نوع مخمر به‌طور عمده در خمیر ترش وجود دارند که شامل ساکارومایسس سرویزیه، کازاکستانیا اکسی‌گوآ، کاندیدا هومیلیس، پیچیا کودریاوزوی، تورولوسپورا دلبروئه‌کی و ویکرهامومایسس آنومالوس بوده و بیش از ۲۰ گونه قارچ نیز در آن وجود دارد. اغلب باکتری‌های اسید لاکتیک موجود در خمیر ترش، لاکتوباسیلوس‌ها هستند. سایر گونه‌های موجود شامل لوکونوستوک، انتروکوکوس، ویسلا، لاکتوکوکوس، پدیوکوکوس و استرپتوکوکوس هستند.

انواع خمیر ترش

بر اساس تکنولوژی مورد استفاده، تولید خمیر ترش به سه گروه تقسیم می‌شود:

خمیر ترش نوع I که در واقع خمیر ترش‌های سنتی هستند که با تلقیح مداوم مخلوط تازه آرد و آب با خمیر از قبل تخمیر شده در دمای °C 30-20، تهیه می‌شود. لاکتوباسیلوس سانفرانسیسنسیس و لاکتوباسیلوس پونتیس، میکروارگانیسم‌های غالب در این نوع تخمیر است. این یک فرآیند تخمیر سه‌مرحله‌ای است، بنابراین زمان طولانی تری مصرف می‌کند و برخلاف نوع II و خمیر ترش نوع III دارای ساکارومایسس سرویزیه به‌عنوان عمل آورنده نیست.

خمیر ترش نوع II که صنعتی بوده و از گونه‌های سازگار شده برای شروع تخمیر، استفاده می‌شود. این خمیر ترش می‌تواند مایع باشد که به راحتی قابل پمپ کردن است. فرآیند تخمیر با این نوع خمیر ترش، یک فرآیند تخمیر یک مرحله‌ای است، بنابراین به زمان کمتری نیاز دارد. این فرآیند در دمای بالاتر از °C 30 انجام می‌شود، بنابراین در مقایسه با خمیر ترش نوع I، کیفیت و ترکیبات طعم‌دهنده متفاوتی دارد. لاکتوباسیلوس برویس، لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و لاکتوباسیلوس لاکتیس، گونه‌های غالب در این نوع خمیر ترش هستند و ساکارومایسس سرویزیه نیز به‌عنوان عمل آورنده، وجود دارد.

خمیر ترش نوع III که به‌صورت خشک شده با استفاده از خشک‌کن انجمادی یا بستر سیال حاصل می‌شود و مناسب‌ترین روش تخمیر است که زمان بسیار کمی می‌برد. این محصول بیش‌ترین عطر و طعم و بافت را برای محصول نهایی با تغییرات کیفیتی کم‌تر فراهم می‌کند.

فواید خمیر ترش در صنعت غذا

طعم خوب با خمیر ترش

در میان ویژگی‌های حسی، طعم و مزه درک طعم و بوهایی است که واکنش عصبی را تحریک می‌کنند. یکی از جذاب‌ترین ویژگی‌های ارگانولپتیک محصولات غذایی که مصرف کنندگان را جذب می‌کند، طعم آن است. بنابراین نان با بو و طعم جذاب، مصرف کنندگان را تحت‌تاثیر قرار می‌دهد. طعم مطلوب تنها توسط اجزای اضافه‌ شده ایجاد نمی‌شود، بلکه فرآیند تخمیر و پخت نیز نقش مهمی در آن دارد. نان شیرین به اندازه خمیر نان تخمیر شده توسط باکتری‌های اسید لاکتیک طعم و مزه خوبی ندارد. برخی صفات دیگر نیز با فرآیند تخمیر بهبود می‌یابند، یعنی ترکیبات فرار و غیرفرار مختلفی تولید می‌شوند. شگفت‌انگیزترین ویژگی خمیر ترش این است که برای بیماران مبتلا به سلیاک، مناسب بوده و در تولید محصولات مناسب این افراد، قابل استفاده است. باکتری‌های اسید لاکتیک، طعم‌ها را به خمیر ترش اعطا می‌کنند، اگرچه پخت و مواد خام تاثیر زیادی بر تولید طعم دارند. تخمیر با LAB طعم را در بافت نان تولید می‌کند در حالی که پخت، طعم‌ها را در بخش پوسته نان ایجاد می‌کند. چندین مطالعه نشان دادند که نان اسیدی شده شیمیایی هیچ طعم جالب قابل رقابتی مانند نان تخمیر شده با LAB ندارد.

افزایش مدت زمان ماندگاری

انواع مختلفی از ترکیبات ضد میکروبی شامل اسید لاکتیک، بنزوئیک‌اسید، هیدروژن پراکسید و استیک اسید تولید می‌شوند که از رشد پاتوژن‌های غذایی جلوگیری می‌کنند. رایج‌ترین عامل برای کاهش کیفیت نان و عمر مفید آن، کپک است که توسط عوامل ضد قارچی یعنی اسیدهای آلی که توسط LAB و مخمر تولید می‌شوند، مهار می‌شوند. LAB به عنوان منبع نگهدارنده‌های زیستی استفاده می‌شود، به این معنی است که این رشد دیگر موجودات زنده که اثرات بدتری بر روی محصولات غذایی دارند را مهار می‌کند. گزارش شده است که خمیر ترش از رشد کپک‌ها در نان جلوگیری کرده و به مدت طولانی، نان بدون کپک باقی می‌ماند. استفاده از خمیر ترش استفاده از نگهدارنده‌های شیمیایی را کاهش داده‌است که در نتیجه اثرات مضر آن‌ها بر سلامت انسان نیز کاهش می‌یابد. ترکیبات ضد میکروبی تولید شده در خمیر ترش شامل اسیدهای آلی، هیدروکسی اسیدهای چرب، روترین، دی پپتیدهای حلقوی، ترکیبات پروتئینی، اسید کاپرویک، ۳ – فنیل لاکتیک و دی استیل هیدروژن پراکسید هستند.

تعداد زیادی از مواد شیمیایی ضد قارچی وجود دارند که در صنعت نان استفاده می‌شوند، مانند پروپیونات ها که بر هزینه محصول و در نهایت بر صنعت تاثیر می‌گذارند و درآمد زیادی بر روی این مواد شیمیایی سرمایه‌گذاری می‌شود که نه تنها برای مصرف کنندگان غیرقابل‌قبول است بلکه بسیار گران نیز هست. همچنین، نان به مقدار زیاد فاسد می‌شود چون عمر مفید کوتاه تری دارد و بیاتی آن به طور منفی بر صنایع پخت به ویژه در کشورهای توسعه‌یافته تاثیر می‌گذارد. نان خمیر ترش زمان ماندگاری طولانی تری نسبت به نان شیرین دارد که در نهایت اقتصاد صنایع پخت را با اجتناب از سرمایه‌گذاری بر روی نگهدارنده‌های شیمیایی و عوامل ضد بیاتی تقویت می‌کند.

فواید تغذیه‌ای خمیر ترش

محصولات مبتنی بر خمیر ترش سالم‌تر از محصولاتی هستند که با خمیر معمولی تهیه شده‌اند. حضور اسید فیتیک در بخش ذخیره‌ای گندم دلیل اصلی ناراحتی گوارشی و نفخ است. در محصولات خمیر ترش، مخمر وحشی و لاکتوباسیلوس در خمیر مایه، اسید فیتیک را خنثی می‌کنند، در نتیجه هضم محصولات مبتنی بر خمیر ترش را آسان‌تر می‌کنند. مطالعات مختلف نشان داده‌اند که تخمیر خمیر ترش بسیار کارآمدتر از تخمیر مخمر در کاهش مقدار فیتات در نان کامل گندم است (‏به ترتیب 62%- و 38%-)‏. تخمیر طولانی و آهسته که خمیر ترش را تولید می‌کند و همچنین سایر مواد مغذی مهم مانند آهن، روی و منیزیم، آنتی‌اکسیدان‌ها، اسید فولیک و دیگر ویتامین‌های B، عواملی هستند که باعث می‌شوند این نان‌ها برای بدن انسان آسان‌تر جذب شوند. تخمیر خمیر ترش نه تنها منجر به تولید محصولاتی با خواص حسی جذاب می‌شود، بلکه دارای ویژگی‌های سلامت‌بخش نیز هست. استفاده از خمیر ترش راه‌حل نهایی برای بیماران سلیاک است. هم چنین نقش مهمی در تجزیه اسید فیتیک بازی می‌کند که به خاطر خواص ضد تغذیه‌ای آن مشهور است. هم چنین بیماری لنگش متناوب را بهبود می‌بخشد؛ افراد مسن از این اختلال رنج می‌برند که گاهی گرفتگی عضلات ساق پا در آن‌ها رخ می‌دهدو  این امر به دلیل فقدان رژیم غذایی متعادل و کافی در کشورهای در حال توسعه حاکم است.

بهبود سندرم روده تحریک‌پذیر با استفاده از خمیرترش

الیگوساکاریدهای قابل تخمیر، دی ساکاریدها، مونوساکاریدها و پلی‌ال‌ها (FODMAPs)، گروهی ناهمگن از ترکیبات هستند که  به طور ضعیف هضم می‌شوند و ممکن است طیف وسیعی از اثرات را بر روی فرآیندهای گوارشی داشته باشند. ترکیبات FODMAPs در گستره وسیعی از مواد غذایی از جمله نان، یافت می‌شوند. دریافت FODMAPs با شروع علائم سندرم روده تحریک‌پذیر ارتباط دارد. در مقابل، برخی از FODMAPsها به بهبود سلامت میکروبیوتای روده‌ای کمک می‌کنند. افزایش حجم خمیر نان معمولا به استفاده از دو عامل عمل‌آورنده زیستی شامل خمیر ترش و مخمر نانوایی و در برخی موارد، ترکیبی از هر دو بستگی دارد. با توجه به اینکه مخمرها و LAB، میکروارگانیسم‌های غالب در خمیر ترش، ممکن است FODMAPs را تجزیه کنند، تعدیل غلظت  FODMAPs  در نان امکان‌‌پذیر بوده، بنابراین به طور مثبت سندرم روده تحریک‌پذیر را اصلاح می‌کند و سلامتی مصرف کنندگان را بهبود می‌بخشد.

کاهش نمک

تخمیر خمیر ترش اثرات مفیدی هم با پوشش دادن محتوای نمک کاهش‌یافته و هم با غنی‌سازی محصولات نانوایی با ترکیبات موثر ضد فشار خون دارد. به دلیل سنتز آمینواسیدهای آزاد طعم‌دهنده و مشتقات آمینو اسید در طول تخمیر، خمیر ترش دارای اثرات جبرانی بر کاهش نمک است، که به گونه و سویه LAB نیز بستگی دارد. افزودن خمیر ترش مالت چاودار، تخمیر شده با سویه‌های لاکتوباسیلوس روتری ذخیره‌کننده گلوتامات، شرایط کاهش مقدار نمک نان را از ۵/۱ % به ۱%، بدون اثر بر خواص حسی و کیفی، فراهم کرد.

کاهش ترکیبات ضد تغذیه‌ای

در بسیاری از بافت‌های گیاهی، از جمله دانه‌ها، فیتات یا اسید فیتیک (‏اینوزیتول ۶ – فسفات)‏، فسفر و مواد معدنی را ذخیره می‌کنند. سطوح بالای فیتات در غلات، زیست فراهمی مواد معدنی را در روده کوچک کاهش می‌دهد، زیرا فیتات موجب شلاته شدن مواد معدنی مانند روی، آهن، منیزیم، کلسیم، منگنز و مس می‌شود و علاوه بر این، با اتصال اسیدهای آمینه، پپتیدها و آنزیم‌ها، فیتات ممکن است متابولیسم آمینو اسید و کربوهیدرات را نیز تحت‌تاثیر قرار دهد.

در طول تخمیر خمیر ترش، خمیر تا pH کم‌تر از ۵ اسیدی می‌شود، که نمک‌های فیتات آهن، منیزیم و کلسیم را حل می‌کند در حالی که فعالیت فیتازهای غلات را نزدیک به حالت بهینه خود حفظ می‌کند. بهبود زیست‌دسترسی پس از تخمیر خمیر ترش با آزمایش‌های in vitro تایید شده است. مصرف خمیر ترش نان، جذب مواد معدنی را در موش‌های صحرایی در مقایسه با رژیم غذایی بر پایه نان تخمیر شده با مخمر افزایش داد . تاثیر دقیق خمیر ترش بر جذب مواد معدنی در انسان می‌تواند بسته به عوامل مختلفی از جمله نوع دانه مورد استفاده، زمان تخمیر و تفاوت‌های فردی در فیزیولوژی روده متفاوت باشد.

کاهش مقادیر آکریلامید و مایکوتوکسین

در مطالعات مختلف غلظت‌‌های کمتر آکریلامید در نان خمیر ترش در مقایسه با نان تخمیر شده با مخمر، مشاهده شد. یکی از دلایل این امر، کاهش pH محیط در اثر استفاده از خمیر ترش است. همچنین، مطالعات مختلف نشان‌دهنده نقش خمیر ترش در کاهش مواجهه با مایکوتوکسین‌ها در نان است.

تغییرات اصلی ایجاد شده در نان توسط خمیر ترش

منابع

1. D’Amico V, Gänzle M, Call L, Zwirzitz B, Grausgruber H, D’Amico S, Brouns F. Does sourdough bread provide clinically relevant health benefits? Frontiers in nutrition. 2023; 10: 1230043.
2. Canesin MR, Cazarin CB. Nutritional quality and nutrient bioaccessibility in sourdough bread. Current Opinion in Food Science. 2021; 40:81-6.
3. Sakandar HA, Hussain R, Kubow S, Sadiq FA, Huang W, Imran M. Sourdough bread: A contemporary cereal fermented product. Journal of Food Processing and Preservation. 2019; 43(3):e13883.
4. Arora K, Ameur H, Polo A, Di Cagno R, Rizzello CG, Gobbetti M. Thirty years of knowledge on sourdough fermentation: A systematic review. Trends in Food Science & Technology. 2021; 108: 71-83.

تهیه کننده: خانم دکتر نسیم خورشیدیان