مواد عملگرا و نقش آن‌ها در افزایش ویژگی‌های سلامت محور محصولات صنعت بیکری

چکیده

با توجه به افزایش میل جوامع انسانی به تغییر سبک زندگی و اهمیت به ایمن و مفید بودن مواد غذایی مصرفی و همچنین افزایش آگاهی مردم در ارتباط با نقش مهم تغذیه در ایجاد سبک زندگی سالم، اهمیت سبد تغذیه ای سالم بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. امروزه محصولات بیکری قسمت ثابتی از سبد مصرفی خانوارها هستند، اما به صورت کلی غذاهای عملگرایی محسوب نمی‌شوند و امروزه صنعت بیکری به دنبال بهبود محصولات خود با ترکیبات کاربردی (عملگرا) است که به نوعی می‌توانند به مزایای سلامتی، بهبود ویژگی‌های ارگانولپتیکی و مقبولیت مصرف کننده‌گان منجر شوند. در این مقاله به بررسی روش‌های تبدیل محصولات بیکری به غذاهای عملگرا، نقش مواد عملگرا و اثرات آن‌ها بر سلامتی مصرف کنندگان پرداخته شده است.

مقدمه

غذاهای امروزی نه تنها برای رفع گرسنگی و تامین مواد مغذی لازم برای انسان طراحی شده‌اند، بلکه به عنوان منبعی برای جلوگیری از بیماری‌های مرتبط با تغذیه و بهبود سلامت جسمی و روانی مصرف‌کنندگان محسوب می‌شوند. پیشرفت در درک رابطه بین تغذیه و سلامت، اغلب در سطح مولکولی، منجر به مفهوم غذای عملگرا (که به عنوان غذاهای مغذی یا دارویی شناخته می‌شود) شده است. در ابتدا فقط غذاهایی که براساس تجربه و یا آزمایشات پایه‌ای علمی که اغلب برای گروه سنی خاصی دارای سودمندی بودند یا اثرات فیزیولوژیکی آن‌ها ثابت شده بود را به عنوان غذای عملگرا شناخته می‌شدند (مارتین و همکاران 2017). اولین استفاده از اصطلاح "غذای عملگرا" در ژاپن در دهه 1980 بود، برای توصیف محصولات غذایی غنی شده با اجزای خاصی که اثرات فیزیولوژیکی مفیدی داشتند (بریچ 2019؛ دوتو 2020).

سازمان غذا و دارو "هر ماده غذایی یا ماده غذایی اصلاح شده‌ای که ممکن است مزایای سلامتی فراتر از مواد مغذی معمول موجود در آن داشته باشد" را غذای عملگرا تعریف می‌کنند. هرچند غذاهای عملگرا دارای یک تعریف کاملاً پذیرفته شده نیستند اما می‌توانند شرایط عمومی بدن را بهبود ببخشند، خطر ابتلا به برخی بیماری ها را کاهش دهند و حتی برای درمان بیماری‌های خاص مورد استفاده قرار گیرند (بیکر و همکاران 2022؛ جدو 2017).

به طور کلی همه یا اکثر غذاها تا حدی کاربردی هستند، زیرا ارزش غذایی، عطر و طعم دارند. با این حال، فرض بر این است که یک غذا در صورتی عملگرا تلقی می‌شود که علاوه بر عملکرد اصلی تغذیه ای خود، منشا یک اثر فیزیولوژیکی مفید برای سلامتی، به ویژه کاهش خطر ابتلا به بیماری‌ها باشد. هرچند بعدها، سازمان‌هایی مانند سازمان غذا و دارو (FDA) و سازمان ایمنی غذای اروپا (EFSA) نیاز به شفاف‌سازی مفهوم مزایای سلامتی را احساس کردند و توضیح دادند که غذاهای عملگرا برای درمان، تشخیص یا کاهش بیماری‌ها در نظر گرفته نشده‌اند. بلکه این ویژگی‌ها را به قابلیت‌های داروها نسبت داده می‌شود (سازمان بهداشت جهانی). در نهایت در سال 1999 سازمان غذا و داوری آمریکا برخی معیار ها مانند کمک به ارتقاء سلامت، پیشگیری از بیماری یا افزایش مقاومت بدن مصرف کنندگان در مقابله با بیماری‌ها را برای تعیین یک غذا و یا محصول غذایی را برای قرارگیری در دسته غذاهای عملگرا مشخص کردند که پس از انجام یک ارزیابی علمی دقیق توسط EFSA قابل تایید است.

در ارتباط با محصولات تولید شده در صنعت غذا، پنج بازار اصلی برای غذاهای کاربردی وجود دارد که عبارتند از نوشیدنی‌ها، محصولات لبنی، محصولات شیرینی پزی، محصولات بیکری، و غلات صبحانه. در این مقاله به صورت اختصاصی به بحث غذاهای عملگرا در صنعت بیکری پرداخته شده است.

مواد اولیه کاربردی برای صنعت بیکری

امروزه مصرف‌کنندگان به طور فزآینده‌ای به سلامت شخصی خود علاقمند هستند و انتظار دارند غذای آن‌ها سالم باشد و از ابتلا به بیماری‌ها نیز جلوگیری کند. در عین حال، محصولات جدید با خواص ارگانولپتیکی خود باید برای رفع نیازهای بازار توسعه یابند. استفاده از ترکیبات کاربردی ممکن است این خواسته‌ها را برآورده کند. بسته به هدف آن ترکیب، تنوع زیادی از مواد کاربردی را می‌توان در محصولات غذایی معرفی کرد.

فیبرها، طعم‌دهنده‌ها، ویتامین‌ها، مواد معدنی، ترکیبات فعال زیستی، پری‌بیوتیک‌ها و پروبیوتیک‌ها برخی از پرمصرف‌ترین ترکیباتی هستند که برای ارزش افزودن به محصولات غذایی استفاده می‌شوند (شنتلر و همکاران 2015).

صنعت بیکری طیف گسترده‌ای از محصولات مانند نان، رول، کلوچه، نان شیرینی، بیسکویت، پنکیک، دونات، وافل و سایر محصولات پر شده مانند پای میوه، شیرینی، کیک خامه‌ای و غیره را در بر می‌گیرد. این محصولات عمدتاً از مواد اولیه مانند آرد گندم، آب، مخمر، نمک و سایر مواد تشکیل شده‌اند. امروزه با توجه به رشد مداوم در صنعت بیکری که ناشی از تقاضای مصرف‌کننده‌گان بوده است لزوم تولید محصولاتی با ویژگی‌هایی مانند درجه کیفی بالا، احساس تازه بودن، بسته‌بندی مناسب و غیره بیش از پیش اهمیت پیدا کرده است. در راستای همین هدف اخیراً تولید محصولات بیکری با ویژگی‌های خاص به هدف اصلی کارخانه‌جات بیکری تبدیل شده است.

اصلاح فرمولاسیون محصولات بیکری برای دستیابی به این مهم قطعا تأثیر قابل توجهی در خواص حسی و مقبولیت محصول نهایی دارد. این موضوع نشان دهنده اهمیت بررسی چگونگی استفاده مواد عملگرا در فرمولاسیون محصولات تولیدی است (دلشادی و همکاران 2020).

پلی ساکارید و فیبرها

پلی ساکاریدها و فیبرهای رژیمی به دلیل ظرفیت تغذیه‌ای و توانایی آن‌ها در بهبود بافت، خواص ارگانولپتیک و عمل کردن به عنوان یکی از مهمترین مواد مورد مطالعه در ارتباط با کاربرد مواد عملگرا در محصولات بیکری بوده‌اند. در گذشته تعریف مبهم فیبرهای غذایی یکی از چالش‌های جوامع علمی بوده و فیبر غذایی تنها به عنوان ماده‌ای به دست آمده از مواد دیواره سلولی تعریف می‌شد اما امروزه فیبر شامل تمام پلی ساکاریدهای غیرقابل هضم (مانند صمغ ها، سلولزهای اصلاح شده، الیگوساکاریدها و پکتین ها) با در نظر گرفتن منشاء مواد و رفتار فیزیولوژیکی آن‌ها شده است. در این ارتباط مطالعات اصلی مربوط به جایگزینی مواد سنتی با فیبرهای غذایی و پلی‌ساکاریدهای غیر نشاسته‌ای است (الوچ و همکاران 2011).

پری بیوتیک‌ها و پروبیوتیک‌ها پری بیوتیک‌ها و پروبیوتیک‌ها از موا عملگرا مورد استفاده در صنعت بیکری هستند. اگرچه هر دو این مواد برای سلامت دستگاه گوارش مفید هستند، اما از نظر عملکردی بسیار متفاوت هستند. پروبیوتیک‌ها به عنوان "میکروارگانیسم‌های زنده (باکتری‌ها یا مخمرها) تعریف شده‌اند که وقتی بلعیده می‌شوند یا به صورت موضعی به تعداد کافی استفاده می‌شوند، یک یا چند مزیت سلامتی بخش مشخص شده را برای میزبان ایجاد می‌کنند (سازمان بهداشت جهانی). از سوی دیگر، پری‌بیوتیک‌ها به عنوان "غذا" برای باکتری‌های مفید پروبیوتیک عمل می‌کنند و فعالیت آن‌ها را افزایش می‌دهند. فعالیت انواع باکتری‌های روده، به طور معمول بیفیدو باکتری‌ها و یا لاکتوباسیل‌ها اثرات مفیدی بر سلامتی انسان دارند، از جمله کاهش عفونت روده، جذب بهتر مواد معدنی و سرکوب شروع سرطان روده بزرگ (دامان و همکاران 2012).

یکی از کاربردهای پروبیوتیک‌ها تحریک رشد میکروارگانیسم‌های خاص روده و کاهش میزان باکتری‌های مضر است که در نهایت می‌تواند منجر به تقویت مکانیسم‌های دفاعی طبیعی روده انسان شود. پروبیوتیک‌ها با توجه به مزایای سلامتی ادعایی خود، در طیف وسیعی از محصولات غذایی (مانند لبنیات، غلات و ...) گنجانده شده‌اند.

استفاده از پروبیوتیک‌ها برای صنایع لبنی تازگی ندارد، اما با این حال، استفاده از آن‌ها در محصولات بیکری جدید بوده و استفاده از آن‌ها می‌تواند به عنوان یک چالش برای این صنعت در نظر گرفته شود. علاوه بر این، مشکلات متعددی در مورد زنده ماندن آن‌ها در محصولات بیکری به دلیل حساسیت آنها به گرما، رطوبت و اکسیژن وجود دارد که نیاز به محافظت از آن‌ها در طول دوره فرآیند پخت دارد (کارارامپوس و ��مکاران 2012؛ کارب 2019). اخیراً یک روش جدید ترکیبی از میکرو کپسوله‌سازی و پوشش‌های خوراکی برای محافظت از لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس در طول تولید نان پخته شده با موفقیت آزمایش شده است.

لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس با استفاده از مخلوطی از پروتئین آب پنیر ایزوله با استفاده از خشک‌کن پاششی ریزپوشانی شد. پس از کپسوله کردن میکروارگانیسم، از پوشش نشاسته‌ای استفاده شد و روی سطح نان پاشیده شد. نتایج نشان داد که در تمام آزمایشات، L. acidophilus در فرآیند پخت و سپس در طول دوره ذخیره‌سازی به طور سالم باقی ماند.

در این میان ارزیابی حسی نان‌های تولیدی نشان داد که نان‌های دارای خواص عملکردی از مقبولیت خوبی از نظر مصرف کنندگان برخوردار هستند اما وجود پوشش، خواص پوسته نان‌ها را با افزایش فعالیت آبی و کاهش توان مقاومتی پوسته نان‌ها دچار تغییر میکند که بر لزوم تحقیقات بیشتر بر روی این موضوع اهمیت دارد (آلتامیرانو 2012). هر چند مطالعات جدید رویکردهای مختلفی را برای تقویت محصولات بیکری با این مواد به همراه کاهش تاثیرات جانبی آن‌ها بر روی محصول نهایی مورد بررسی قرار داده است.

آنتی اکسیدان‌ها

آنتی‌اکسیدان‌ها عمدتاً به دلیل خاصیت منحصر به فردشان در افزایش ماندگاری محصولات غذایی بدون هیچ آسیبی به کیفیت حسی یا تغذیه‌ای محصولات تبدیل به یک گروه ضروری از افزودنی‌های غذایی شده‌اند. اتوکسیداسیون لیپیدی یکی از عوامل اصلی محدود‌کننده ماندگاری محصولات غذایی به ویژه محصولات بیکری مانند کیک‌ها است، که منجر به ایجاد طعم تند رنسیدیتی می‌شود (ملینی و همکاران 2020). این نوع از اتوکسیداسیون را می‌توان با استفاده از آنتی اکسیدان‌ها به تاخیر انداخت یا از بین برد. انتخاب آنتی‌اکسیدان‌هایی که می‌توانند در غذا مورد استفاده قرار گیرند توسط عوامل مهمی مانند استانداردها، هزینه، ثبات، اثربخشی و ترجیح مصرف‌کننده برای آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی (مانند ویتامین C و توکوفرول‌ها) تعیین می‌شود (لانگوریا و همکاران 2018). با این حال، استفاده از آنتی‌اکسیدان‌های مصنوعی، به عنوان مثال پروپیل (PG)، اکتیل (OG) و دودسیل (DG)، ترت بوتیل هیدروکینون (TBHQ)، هیدروکسی تولوئن بوتیله (BHT) و ترت بوتیل هیدروکسی آنیزول (BHA) به دلیل هزینه کم و پایداری بالا در تماس با چربی ها و روغن‌های مورد استفاده به عنوان مواد تشکیل دهنده محصولات شیرینی پزی به طور گسترده ای استفاده می‌شود.

برای استفاده از آنتی اکسیدان‌ها در محصولات بیکری و به طور کلی محصولاتی که مستقیما پخته می‌شوند باید الزامات مختلفی رعایت شود که از جمله آن‌ها میتوان به مواردی مانند: سمیت بسیار کمی داشته باشند، بر طعم یا ظاهر محصول نهایی تأثیر نگذارند، در غلظت های پایین در شرایط عادی فرایند و نگهداری موثر باشند و پایداری در دمای بالا برای کاربردهای خاص مانند دمای پخت در فر اشاره کرد (آلدریک و همکاران 2010).

توکوفرول‌ها

توکوفرول‌ها که مجموعاً به عنوان ویتامین E شناخته می‌شوند، آنتی اکسیدان‌های طبیعی محلول در چربی هستند که به طور گسترده در بافت‌های گیاهی مانند آجیل، میوه‌ها و سبزیجات وجود دارند. در همه اشکال یک گروه هیدورکسیل به یک حلقه کرومان متصل است که می‌تواند با اهدا یک اتم هیدورژن، رادیکال آزاد را خنثی و موجب کاهش رادیکال های آزاد موجود در محیط شود (راقوانشی و همکاران 2019). در این بین اشکال مختلفی از توکوفرول‌ها وجود دارند که دارای فعالیت‌های آنتی اکسیدانی متفاوت در شرایط و در درجه حرارت‌های مختلف هستند. α-توکوفرول یکی از آنتی اکسیدان‌هایی است که بیش تر مورد استفاده قرار می‌گیرد و فعالیت بیولوژیکی آن دو برابر همولوگ β و γ و 100 برابر همولوگ δ است. با به کارگیری توکوفرول‌ها در چربی‌ها و روغن‌ها موجود در فرمولاسیون محصولات بیکری می‌توان محصولاتی با خواص آنتی اکسیدانی تولید کرد که موجب افزایش سلامت مصرف کنندگان شده و در کنار آن نیز تاثیر نامطلوبی هم بر ویژگی‌های حسی محصول نهایی ندارند.

ترکیبات فنولیک

ترکیبات فنلی یکی از طبقه بندی‌های اصلی آنتی اکسیدان‌های اولیه با طیف وسیعی از ساختارها و عملکردها هستند. فلاونوئیدها بزرگترین گروه فنولیک‌های گیاهی را تشکیل می‌دهند و ترکیباتی با وزن مولکولی کم هستند که به طور معمول دارای یک حلقه معطر هستند که دارای یک یا چند جایگزین هیدروکسیل است (الیورسیا و همکاران 2021). در این بین ترکیبات فنلی مانند فلاونوئیدها، اسیدهای فنولیک و دی ترپن‌های فنلی مسئول اثر آنتی اکسیدانی در طیف وسیعی از مواد غذایی هستند. همچنین این ترکیبات در صنعت بیکری قابلیت کاربردی بسیاری دارند.

نتیجه گیری

استفاده از مواد عملگرا می‌تواند منجر به مزایای سلامتی، بهبود ویژگی‌های ارگانولپتیکی و مقبولیت مصرف کنندگان در حوزه محصولات بیکری شود. در این بین مهم‌ترین مزایای استفاده از مواد عملگرا در محصولات بیکری اثر سلامتی و پیشگیری از بیماری در اثر مصرف این محصولات است.

امروزه با توجه به افزایش شیوع ابتلا به انواع سرطان‌ها نقش آنتی اکسیدان‌ها پر رنگ‌تر از قبل بوده و لزوم افزایش مصرف آنتی‌اکسیدان‌ها در سطح جامعه کاملا احساس می‌شود، با توجه به مصرف بالای محصولات بیکری در میان قشرهای سنی مختلف می‌توان بخشی از این نیاز را با مصرف محصولات بیکری حاوی آنتی‌اکسیدان‌هایی مانند توکوفرول‌ها، ترکیبات فنولی و غیره جبران کرد. به طور کلی افزایش تولید محصولات بیکری عملگرا نیاز امروز جامعه انسانی است.

منابع:

Alldrick, A J. 2010. The bakery: a potential leader in functional food applications. Functional Foods: Some Pointers for Success, E-Publication, UCD Institute of Food and Health, Belfield, Dublin 4, Ireland.

Altamirano-Fortoul R, Moreno-Terrazas R, QuezadaGallo A, Rosell CM. 2012. Viability of some probiotic coatings in bread and its effect on the crust mechanical properties. Food Hydrocoll 29(1): 166–74.

Birch, C. S., & Bonwick, G. A. (2019). Ensuring the future of functional foods. International Journal of Food Science & Technology, 54(5), 1467-1485.

Baker, M. T., Lu, P., Parrella, J. A., & Leggette, H. R. (2022). Consumer acceptance toward functional foods: A scoping review. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(3), 1217.

Charalampopoulos, D., & Rastall, R. A. (2012). Prebiotics in foods. Current opinion in biotechnology, 23(2), 187-191.

Damen, B., Pollet, A., Dornez, E., Broekaert, W. F., Van Haesendonck, I., Trogh, I., ... & Courtin, C. M. (2012). Xylanase-mediated in situ production of arabinoxylan oligosaccharides with prebiotic potential in whole meal breads and breads enriched with arabinoxylan rich materials. Food Chemistry, 131(1), 111-118.

Delshadi, R., Bahrami, A., Tafti, A. G., Barba, F. J., & Williams, L. L. (2020). Micro and nano-encapsulation of vegetable and essential oils to develop functional food products with improved nutritional profiles. Trends in Food Science & Technology, 104, 72-83.

Dotto, J. M., & Chacha, J. S. (2020). The potential of pumpkin seeds as a functional food ingredient: A review. Scientific African, 10, e00575.

Elleuch, M., Bedigian, D., Roiseux, O., Besbes, S., Blecker, C., & Attia, H. (2011). Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing: Characterisation, technological functionality and commercial applications: A review. Food chemistry, 124(2), 411-421.

FAO/WHO (Food and Agriculture Organization/World Health Organization). 2002. Guidelines for the evaluation of probiotics in food. London, Ontario, Canada.

Ghotra BS, Dyal SD, Narine SS. 2002. Lipid shortenings: A review. Food Res Int 35(10):1015–48.

Jeddou, K. B., Bouaziz, F., Zouari-Ellouzi, S., Chaari, F., Ellouz-Chaabouni, S., Ellouz-Ghorbel, R., & Nouri-Ellouz, O. (2017). Improvement of texture and sensory properties of cakes by addition of potato peel powder with high level of dietary fiber and protein. Food chemistry, 217, 668-677.

Kareb, O., & Aïder, M. (2019). Whey and its derivatives for probiotics, prebiotics, synbiotics, and functional foods: a critical review. Probiotics and antimicrobial proteins, 11, 348-369.

Kareb, O., & Aïder, M. (2019). Whey and its derivatives for probiotics, prebiotics, synbiotics, and functional foods: a critical review. Probiotics and antimicrobial proteins, 11, 348-369.

Longoria-García, S., Cruz-Hernández, M. A., Flores-Verástegui, M. I. M., Contreras-Esquivel, J. C., Montañez-Sáenz, J. C., & Belmares-Cerda, R. E. (2018). Potential functional bakery products as delivery systems for prebiotics and probiotics health enhancers. Journal of food science and technology, 55, 833-845.

Melini, V., Melini, F., Luziatelli, F., & Ruzzi, M. (2020). Functional ingredients from agri-food waste: Effect of inclusion thereof on phenolic compound content and bioaccessibility in bakery products. Antioxidants, 9(12), 1216.

Oliveira, S. M., Gruppi, A., Vieira, M. V., Matos, G. S., Vicente, A. A., Teixeira, J. A., ... & Pastrana, L. M. (2021). How additive manufacturing can boost the bioactivity of baked functional foods. Journal of Food Engineering, 294, 110394.

Raghuwanshi, V. P., Agrawal, R. S., & Mane, K. A. (2019). Flaxseed as a functional food: A review. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 8(3), 352-354.

Sokmen, O., Ozdemir, S., Dundar, A. N., & Cinar, A. (2022). Quality properties and bioactive compounds of reduced-fat cookies with bee pollen. International Journal of Gastronomy and Food Science, 29, 100557.