میان وعده حجیم بر پایه آرد کامل سنجد و لوبیا ارزیابی ویژگی ساختاری و عملکردی متاثر از شرایط اکستروژن

محورهای موضوعی : فرمولاسیون -بهینه سازی

سمانه گازرانی ¹ , علی مرتضوی ² , الناز میلانی ^{3 *} , امیر حسین الهامی راد ⁴ , آرش کوچکی ⁵

1 - گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامى، سبزوار، ايران.
2 - گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامى، سبزوار، ايران
3 - Department of Food Processing, Academic Center for Education Culture and Research (ACECR), Mashhad, Iran.
4 - گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامى، سبزوار، ايران.
5 - گروه علوم و صنايع غذايى، دانشکده کشاورزى، دانشگاه فردوسى مشهد، مشهد، ایران

تاریخ دریافت : 1401/05/30 تاریخ پذیرش : 1401/07/24 تاریخ انتشار : 1404/03/11

کلید واژه: آرد سنجد کامل, اکستروژن, آرد لوبیا و اسنک حجیم شده,

چکیده مقاله :

ورود آرد حبوبات در فرمولاسیون فرآورده های غذایی به دلیل خواص سلامت بخش و تغذیه ای روز به روز در حال گسترش است. در این بررسی هدف بهینه سازی فرایند پخت اکستروژن و فرمولاسیون فراورده بافت داده شده بر پايه سنجد و لوبیا است.آزمايش در قالب طرح ترکیبی و تحت شرایط سرعت چرخش مارپیچ 150-250 دور بر دقیقه ، رطوبت  15-25 درصد و نسبت آرد سنجد- بلغور لوبیا 50:50-20:80 انجام گردید. نتایج نشان داد؛ با افزایش سرعت چرخش مارپیچ، رطوبت متوسط و کاهش سطح آرد سنجد کامل، ژلاتینه‌شدن نشاسته بهبود یافته و ویژگی‌های ماکرو‌ساختار (تخلخل، سختی و ضریب انبساط)، میکروساختار (تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطح مقطع و پردازش تصویر) ویژگی عملگری(جذب آب و روغن) مطلوبیت بیشتری خواهد داشت، با این حال باعث کاهش میزان حلالیت در آب گردید. همچنین نتایج تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشاندهنده این بود که با افزایش آرد سنجد- لوبیا از قطر حفرات نمونه اکسترود شده کاسته خواهد شد و تعداد حفرات افزایش  می یابد درنتیجه سختی نمونه ها بیشتر می گردد. مطابق نتایج بهینه سازی جهت دستیابی به فراورده‌ای با دارابودن مقادیر بیشینه نسبت انبساط شوندگی 25/3 ، اندیس جذب آب1/2، اندیس جذب روغن 2/5 و میزان پذیرش کلی 62/4 و کمینه میزان سختی(N) 92/8، اندیس محلولیت در آب18/25، شرایط بهینه فرآیند شامل رطوبت20 درصد، سرعت مارپیچ 200 دور بر دقیقه و میزان آردسنجد20درصد تعیین گردید. بنابراین در صنعت تهیه اسنک میتوان از درصد سنجد ذکر شده نیز استفاده کرد.

چکیده انگلیسی:

The entry of legume flour in formulations of food products is increasing these days due to its health and nutritional properties. The whole oleaster flour /navy bean flour blends were extruded in a rotating twin-screw extruder. Processing parameters of feed including screw speed (150-250 rpm), moisture content (15-25%) and  defatted whole oleaster flour / whole navy bean flour (20:80-50:50) were optimized for physical and textural properties of blend extrude samples. The experimental design was based on a combined design. Results indicated that; by overage screw speed, and feed moisture and reducing the level of whole oleaster powder, starch gelatinization improves and macro structural characteristics (porosity, hardness and expansion ratio), microstructural features (SEM), functional properties (water absorption, oil absorption index) indicated greater compliance; however a negative effect was observed on water solubility index. Also, the results of the electron microscope images showed that with the increase of whole oleaster powder/navy bean powder, the diameter of the holes in the extruded sample will decrease and the number of holes will increase, as a result, the hardness of the samples will increase. According to optimization results, in order to achieve a product with the characteristic of 3.25 expansion ratio, hardness of 8.92(N), water absorption index of 2.1, solubility in water index of 25.18, oil absorption index 0.5, and the overall acceptability of 4.62, production conditions were determined as follows: moisture content 20%, screw speed 200 (rpm) and whole oleaster powder/navy bean powder ratio 20-80.

منابع و مأخذ:

1. فیوضی ب، وریدی م. ج، میلانی ا، شهیدی ف، حدادخداپرست م. بهینه سازي فرمولاسیون و شرایط فرایند اکستروژن محصول اسنک حجیم حاوي آرد کنجالۀ بنه. نشریه پژوهش و نوآوري در علوم و صنایع غذایی. 1397؛ 7(1): 48-29.
2.میلانی ا، هاشمی ن، مرتضوی س. ع، طباطبایی ف. بررسى اثر شرایط فرایند اکستروژن وفرمولاسیون بر برخى ویژگیهاى فیزیکوشیمیایى میان وعده حجیم بر پایه کنجاله بادام (Amygdalus communis L.) و بلغور ذرت. فصلنامه فناوری های نوين غذايی. 1396؛ 5(1):140-123.
3.Alam M. S, Pathania S, Sharma A. Optimization of the extrusion process for development of high fibre soybean-rice ready-to-eat snacks using carrot pomace and cauliflower trimmings. LWT - Food Science and Technology. 2016; 74: 135-144.
4.Altan A, Mccarthy K. L, Maskan M. Twin-screw extrusion of barley–grape pomace blends: Extrudate characteristics & determination of optimum processing conditions, J. Food Eng. 2008; 89: 24-32.
5.Altan A, Mc Carthy K. L, Maskan M. Effect of screw configuration & raw material on some properties of barley extrudates, J. Food Eng.2009a: 92: 377-382.
6.Altan A, McCarthy K. L, Maskan M. Effect of extrusion process on antioxidant activity, total phenolics & betaglucan content of extrudates developed from barley-fruit & vegetable by-products. International Journal of Food Science & Technology. 2009b: 44: 1263-1271.
7.Altan, A. and Maskan, M. 2011. Development of Extruded Foods by Utilizing Food Industry By-Products, In Advances in Food Extrusion, (Editors: M. Maskan and A. Altan) CRC Press, New York, U. S. A., pp.121-228.
8.American Association of Cereal Chemists – AACC. 2000. Approved Methods of Analysis: guidelines for measurement of volume by rapeseed displacement (11th Ed.). St. Paul, MN: AACC International.
9.Anton A. A, Fulcher R. G, Arntfield S. D. Physical and nutritional impact of fortification of corn starch-based extruded snacks with
common bean (Phaseolus vulgaris L.) flour: Effects of bean addition and extrusion cooking. Food Chemistry. 2009; 113: 989-996.
10.Association of Official Analytical Chemists – AOAC. 2006. Official methods of analysis of AOAC International (18th Ed.). Gaithersburg: AOAC International.
11.Bassinello P. Z, Freitas D, De G. C, Ascheri J. L. R, Takeiti C. Y, Carvalho R. N, Koakuzu S. N, Carvalho A. V. Characterization of cookies formulated with rice and black bean extruded flours. Procedia Food Science. 2012; 1: 1645-1652.
12.Berrious D. J. 0. P, Cámara M, Sánchez-Mata M. C. Carbohydrate composition of raw and extruded pulse flours. Food Research International. 2010; 43(2): 531-536.
13.Bhise S, Kaur A, Manikantan M. R, Singh B. Optimization of extrusion process for production of texturized flaxseed defatted meal by response surface methodology, International. Journal of Research in Engineering and Technology. 2013; 2 (10): 302-310.
14.Camacho-Hernández I. L, Zazueta-Morales J. J, Gallegos-Infante J. A, Aguilar-Palazuelos E, Rocha-Guzmán N. E, Navarro-Cortez R . O, et al. Effect of extrusion conditions on physicochemical characteristicsand anthocyanin content of blue corn third-generation snacks. CyTA - Journal of Food. 2014; 12(4): 320-330.
15.Choi I. D, Phillips R. D. Cellular structure of peanut-based extruded snack products using scanning electron microscopy. J. Texture Studies. 2004; 33: 353-370.
16.Dehghan-Shoar Z, Hardacre A. K, Breean C. S. The physico-chemical characteristics of extruded snacks enriched with tomato lycopene. Food Chem. 2010; 123(4): 1117-1122.
17.Ding Q. B, Ainsworth P, Tucker G, Marson H. The effect of extrusion conditions on the physicochemical conditions & sensory characteristics of rice-exp and snacks. J. Food Eng.2005; 66: 283-289.
18.Ding Q. B, Ainsworth P, Plunkett A, Tucker G, Marson H. The effect of extrusion conditions on the functional and physical properties of wheat-based expanded snacks. J. Food Eng. 2006; 73: 142-148.
19.Gat Y, Ananthanarayan L. Effect of extrusion process parameters and pregelatinized rice flour on physicochemical properties of ready-to-eat expanded snacks. J Food Sci Technol. 2015; 52(5): 2634–2645.
20.Guha M, Ali S. Z, Bhattacharya S. Twin-screw extrusion of rice flour without a die: Effect of barrel temperature & screw speed on extrusion & extrudate characteristics. Journal of Food Engineering. 1997; 32 (3): 251-267.
21.Jain D, Devi M, Thakur N. Study on the effect of machine operative parameters on physical characteristics of rice/maize based fruit/vegetable pulp fortified extrudates. Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 2013; 15: 231-242.
22. Jing Y, Chi Y. J. extrusion on soluble dietary fiber & physicochemical properties of soybean residue. Food Chemistry. 2013; 138: 884-889.
23.Lazou A, Krokida M. Functional properties of corn and corn–lentil extrude. Food Research International. 2010a; 43(2): 609-616.
24.Li SQ, Zhang H. Q, Jin Z. T, Hsieh Fh. Textural modification of soya bean/corn extrudates as affected by moisture content, screw speed & soya bean concentration International. Journal of Food Science and Technology. 2005; 40: 731-741.
25.Liu C, Zhang Y, Liu W, Wan J, Wang W, Wu L, and et al. Preparation, physicochemical & texture properties of texturized rice produce by Improved Extrusion Cooking Technology, Journal of Cereal Science. 2011; 54: 473-480.
26.Lohani U. C, Muthukumarappan K. Effect of Extrusion Processing Parameters on Antioxidant, Textural and Functional Properties of Hydrodynamic Cavitated Corn Flour, Sorghum Flour and Apple Pomace-Based Extrudates. Journal of Food Process Engineering. 2016; 40(3): 1-15.
27.Majumdar R. K, Singh R. K. R. The effect of extrusion conditions on the physicochemical properties & sensory characteristics of fish-based expend snacks. Journal of Food Processing & Preservation. 2014; 38: 864-879.
28.Meng X, Threinen D, Hansen M, Driedger D. Effects of extrusion conditions on system parameters & physical properties of chickpea flour-based snack. Food Res. Intern. 2010; 43: 650-658.
29.Moraru C. I, Kokini J. L. Nucleation & expansion during extrusion & microwave heating of cereal foods.
ComprehensiveReviews in Food Science & Food Safety.2003; 2: 120-138.
30.Morsy N. E, Rayan A. M, Youssef K. M. Physico Chemical Properties, Antioxidant Activity, Phytochemicals & Sensory Evaluation of Rice-Based Extrudates Containing Dried Corchorus olitorius l. Leaves. J. Food Process Technol. 2015; 6: 408.
31.Nascimento E. M. G. C, Carvalho C. W. P, Takeiti C. Y, Freitas D. G. C, Ascheri J. L. R. Use of sesame oil cake (Sesamum indicum L.) on corn expends extrudate. Food Res. Int. 2012; 45: 434-443.
32.Navam S. H, Tajudini A. L, Srinivas J. R, Sivarooban T, Kristofor R. B. Physio-Chemical & Sensory Properties of Protein-Fortified Extruded Breakfast Cereal/Snack Formulated to Combat Protein Malnutrition in Developing Countries. J. Food Process Technol. 2014; 5(8): 1-9.
33.O’Shea N, Arendt E. puffed snack by optimising die head temperature, screw speed and apple pomace inclusion. Food Bioprocess Technol. 7: 1767-1782.
34.Obatolu V. A, Skonberg D. I, Camire M. E, Dougherty M. P. Effect of Moisture Content and Screw Speed on the Physical Chemical Properties of an Extruded Crab-based Snack. Food Sci Tech Int. 2005; 11(2):121–127.
35.Orrego C. E, Salgado N, Giraldo G. I. Influence of the extrusion operating conditions on the antioxidant, hardness and color properties of extruded mango. LWT - Food Science and Technology. 2017; 86: 209-218.
36.Ozer E. A, Ibanoglu S, Ainsworth P, Cahide Y. Expansion characteristics of a nutritious extruded snack food using response surface methodology. Eur. Food Res. Technol. 2004; 218: 474-479.
37.Pankyamma V, Basu S, Suryaprabha Bhadran S, Chouksey M. K, Gudipati V. Fish oil-fortified extruded snack: evaluation of physical properties & oxidative stability by response surface methodology. Journal of Food Process Engineering. 2014; 37: 349-361.
38.Potter R, Stojceska V, Plunkett A. The use of fruit powders in extruded snacks suitable for children’s diets. LWT-Food Sci Technol. 2013; 51: 537-544.
39.Qing-Bo D. A. P, Tucker G, Marson H. The effect of extrusion conditions on the physicochemical properties & sensory characteristics of rice-based expend snacks. Journal of food Engineering. 2005;66(3): 283-289.
40.Qing-Bo D. A. P, Plunkett A, Tucker G, Marson H. The effect of extrusion conditions on the functional & physical properties of wheat-based expends snacks, Journal of food engineering. 2006; 73 (2): 142-148.
41.Sahan Y, Dulger D, Aydin E, Dundar A, Celik G. Food Additives: Oleaster Flour. Journal of Agricultural science. 2015; 5(2): 1052-1061.
42.Sahan Y, Gocmen D, Cansev A, Celik G, Aydin E, Dundar A. N, et Al. Chemical and techno-functional properties of flours from peeled and unpeeled oleaster (Elaeagnus angustifolia L.). Journal of Applied Botany and Food Quality. 2015; 88: 34-41.
43.Şahin N, Bilgiçli N, Sayaslan A. Enhancement of extruded corn snacks with substitution of wheat germ, invaluable milling by-product. Journal of food processing and preservation. 2022; 61(3): 1-11.
44.Salata C. D. C, Leonel M, Trombini F. R. M, Mischan M. M. Extrusion of blends of cassava leaves & cassava flour: physical characteristics of extrudates. Food Sci. Technol. Campinas. 2014; 34(3): 501-506.
45.Santosa B. A, Sudaryono S, Widowati S. Characteristics of extrudate from four varieties of corn with aquadest. Indosinia journal of agriculture. 2008; 1(2): 85-94.
46.Sarraf M, Mohamadi Sani A, Mehraban Sang Atash M. Physicochemical, organoleptic characteristics and image analysis of doughnut enriched with oleaster flour. Journal of Food Processing and Preservation. 2016; 41(4): 1-9.
47.Sharma C, Singh B, Hussain S Z, Sharma S. Investigation of process and product parameters for physicochemical properties of rice and mung bean (Vigna radiata) flour based extruded snacks. J Food Sci Technol. 2017; 54(6): 1711–1720.
48.Siddiq M, Ravi R, Harte J. B, Dolan K. D. Physical & functional characteristics of selected dry bean (Phaseolus vulgaris L) flours. LWT - Food Science & Technology. 2010; 43: 232-237.
49.Siddiq M, Kelkar S, Harte J. B, Dolan K. D, Nyombaire G. Functional properties of flour from low-temperature extruded navy and pinto beans (Phaseolus vulgaris L.). LWT-Food Science and Technology. 2013; 50(1): 215-219.
50.Singh B, Sekhon K. S, Singh N. Effects of moisture, temperature & level of pea grits on extrusion behaviour & product characteristics of rice. Food Chemistry. 2007; 100: 198-202.
51.Singh R. K. R, Majumdaran R. K, Venkateshwarlu G. Optimum extrusion-cooking conditions for improving physical properties of fish-cereal based snacks by response surface methodology. J. Food Sci. Technol. 2014; 51(9): 1827-1836.
52.Stojceska, V., Ainsworth, P., Plunkett, A., & İbanoğlu Ş. The advantage of using extrusion processing for increasing dietary fibre level in gluten-free products. Food chemistry. 2010; 121(1): 156-164.
53.Taverna L. G, Leonel M, Mischan M. M. Changes in physical properties of extruded sour cassava starch & quinoa flour blend snacks, Ciênc. Tecnol. Aliment. Campinas. 2012; 32(4): 826-834.
54.Thymi S, Krokida M. K, Pappa A, Maroulis Z. B. Structural properties of extruded corn starch. J Food Eng. 2005;68: 519-526.
55.Van der Sman R. G. M, Broeze J. Structuring of indirectly expends snacks based on potato ingredients: A review. J. Food Eng. 2013; 114 (4) 413-425.
56.Waramboi JG, Gidley M J, Sopade P. A. Influence of extrusion on expansion, functional and digestibility properties of whole sweetpotato flour. LWT - Food Science and Technology. 2014;59: 1136-1145.
57.Yağci S, Göğüş F. Response surface methodology for evaluation of physical & functional properties of extruded snack foods developed from food-by-products. J. Food Eng. 2008; 86: 122-132.
58.Yağci, S., Göğüş F. 2011. Quality Control Parameters of Extrudates & Methods for Determination. In Advances in Food Extrusion (M. Maskan & A. Altan Eds). CRC Press, New York, U. S. A., pp. 297-326.
59.Yu C, Liu J, Tang X, Shen X, Liu S. Correlations between the physical properties and chemical bonds of extruded corrn starch enriched with whey protein concentrate. RSC Adv. 2017; 7: 11979–1198.

متن کامل:



Journal of Innovation in Food Science and Technology , Vol 17, No 2, Summer 2025

Homepagr: https://sanad.iau.ir/journal/jfst                                                                                                             E-ISSN: 2676-7155

 

(Original Research Paper)

Puffed Snack Based on Whole Oleaster Powder and Navy Bean Powder, Evaluation of Structural and Functional Characteristics Affected by Extrusion Conditions

 

Samaneh Gazerani1, Seyyed Ali Mortazavi 1, Elnaz Milani 2*, Amir Hosein Elhami Rad 1, Arash Koochaki 3

 

1-Department of Food Science and Technology, Sabzevar Branch, Islamic Azad University, Sabzevar, Iran.

2-Department of Food Processing, Academic Center for Education Culture and Research (ACECR), Mashhad, Iran.

3- Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University

of Mashhad, Mashhad, Iran.

 

Received:21/08/2022   Accepted:16/10/2022

 

DOI: 10.71810/jfst.2024.1004746

 

 

Abstract

The entry of legume flour in formulations of food products is increasing these days due to its health and nutritional properties. The whole oleaster flour /navy bean flour blends were extruded in a rotating twin-screw extruder. Processing parameters of feed including screw speed (150-250 rpm), moisture content (15-25%) and defatted whole oleaster flour / whole navy bean flour (20:80-50:50) were optimized for physical and textural properties of blend extrude samples. The experimental design was based on a combined design. Results indicated that; by overage screw speed, and feed moisture and reducing the level of whole oleaster powder, starch gelatinization improves and macro structural characteristics (porosity, hardness and expansion ratio), microstructural features (SEM), functional properties (water absorption, oil absorption index) indicated greater compliance; however a negative effect was observed on water solubility index. Also, the results of the electron microscope images showed that with the increase of whole oleaster powder/navy bean powder, the diameter of the holes in the extruded sample will decrease and the number of holes will increase, as a result, the hardness of the samples will increase. According to optimization results, in order to achieve a product with the characteristic of 3.25 expansion ratio, hardness of 8.92(N), water absorption index of 2.1, solubility in water index of 25.18, oil absorption index 0.5, and the overall acceptability of 4.62, production conditions were determined as follows: moisture content 20%, screw speed 200 (rpm) and whole oleaster powder/navy bean powder ratio 20-80.

 

Keywords: Extrusion, Whole Oleaster Flour, Nnavy Bean Flour, Puffed Snackes.

 

 

 

 

 

*Corresponding Author: [e-mail]

 

     E-ISSN: 2676-7155                                                                                                          سایت مجله: https://sanad.iau.ir/journal/jfst  

 

(مقاله پژوهشی)

میان وعده حجیم بر پایه آرد کامل سنجد و لوبیا ارزیابی ویژگی ساختاری و عملکردی متاثر از شرایط اکستروژن

 

سمانه گازرانی1، سيد علي مرتضوي1 ، الناز ميلاني2*، امير حسين الهامي راد1، آرش کوچکي3

 

1- گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامى، سبزوار، ايران.

2-پژوهشکده علوم و فناوري مواد غذايی، جهاد دانشگاهى خراسان رضوي، مشهد، ایران.

3- گروه علوم و صنايع غذايى، دانشکده کشاورزى، دانشگاه فردوسى مشهد، مشهد، ایران.

 

تاریخ دریافت:30/05/1401                          تاریخ پذیرش:24/07/1401

 

DOI:10.71810/jfst.2024.1004746

 

 

چکیده

ورود آرد حبوبات در فرمولاسیون فرآورده های غذایی به دلیل خواص سلامت بخش و تغذیه ای روز به روز در حال گسترش است. در این بررسی هدف بهینه سازی فرایند پخت اکستروژن و فرمولاسیون فراورده بافت داده شده بر پايه سنجد و لوبیا است.آزمايش در قالب طرح ترکیبی و تحت شرایط سرعت چرخش مارپیچ 150-250 دور بر دقیقه ، رطوبت  15-25 درصد و نسبت آرد سنجد- بلغور لوبیا 50:50-20:80 انجام گردید. نتایج نشان داد؛ با افزایش سرعت چرخش مارپیچ، رطوبت متوسط و کاهش سطح آرد سنجد کامل، ژلاتینه‌شدن نشاسته بهبود یافته و ویژگی‌های ماکرو‌ساختار (تخلخل، سختی و ضریب انبساط)، میکروساختار (تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطح مقطع و پردازش تصویر) ویژگی عملگری(جذب آب و روغن) مطلوبیت بیشتری خواهد داشت، با این حال باعث کاهش میزان حلالیت در آب گردید. همچنین نتایج تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشاندهنده این بود که با افزایش آرد سنجد- لوبیا از قطر حفرات نمونه اکسترود شده کاسته خواهد شد و تعداد حفرات افزایش  می یابد درنتیجه سختی نمونه ها بیشتر می گردد. مطابق نتایج بهینه سازی جهت دستیابی به فراورده‌ای با دارابودن مقادیر بیشینه نسبت انبساط شوندگی 25/3 ، اندیس جذب آب1/2، اندیس جذب روغن 2/5 و میزان پذیرش کلی 62/4 و کمینه میزان سختی(N) 92/8، اندیس محلولیت در آب18/25، شرایط بهینه فرآیند شامل رطوبت20 درصد، سرعت مارپیچ 200 دور بر دقیقه و میزان آردسنجد20درصد تعیین گردید. بنابراین در صنعت تهیه اسنک میتوان از درصد سنجد ذکر شده نیز استفاده کرد.

 

واژه های کلیدی: آرد سنجد کامل، اکستروژن، آرد لوبیا و اسنک حجیم شده.

 

 

 

 

*مسئول مکاتبات: [e-mail]

 

1-مقدمه

کمبود مواد غذایى به خصوص مواد پروتئینى یکى از   چالش هاى اصلى در بسیارى از کشورهاى جهان به شمار می آید. حبوبات با داشتن محتواى پروتئینى به نسبت بالا    تا حدودى کمبود پروتئین حیوانى را جبران مى کنند. با    این حال حبوبات در بسیارى از مناطق دنیا به دلایلى از    جمله زمان بر بودن پخت و هم چنین وجود ترکیبات       ضد تغذیه اى و نفاخ در آن ها کم تر مورد استفاده قرار    مى گیرند (6،11). این دسته از مواد غذایى داراى ترکیبات زیست فعال مى باشند(7) که داراى اثرات سلامتى بخش هستند، هم چنین داراى مقادیر بالایى از پروتئین، فیبرهاى رژیمى، کمپلکس هاى کربوهیدراتى و ایزوفلاوون ها نیز      مى باشند و مقادیر چربى و سدیم آن ها پایین است (8). غلات که در سبد غذایى خانواده ها بیش از حبوبات مورد استفاده قرار مى گیرند، از نظر اسیدهاى آمینه ضرورى      به ویژه لیزین کمبود دارند، در حالى که پروتئین انواع حبوبات حاوى مقدار کافى از لیزین مى باشد (9) همچنین مصرف حبوبات منجر به کاهش ریسک ابتلا به بیمارى هاى قلبى- عروقى، دیابت و سرطان هاى مربوط به دستگاه گوارش مى شود (10).  سنجد¹ میوه بومی ایران می باشد. مقادیر بالای مواد مغذی در آرد سنجد بیانگر آن است     که، این ماده غذایی منبعی غنی از فیبرهای رژیمی، عناصر معدنی کم مقدار و اسیدهای چرب ارگانیک است(45). حلالیت آبی و ظرفیت جذب این آرد نیز چشمگیر          می باشد. همچنین این آرد بر روی اثر امولسیون کنندگی آلبومین نیز تاثیر بسزایی دارد. بنابراین برای تولید      فرآورده ای نظیر فرآورده لبنی رژیمی، فراورده های    غلات و قنادی و نوشیدنی ها مناسب است (44). در حال حاضر استفاده از فرآيند اکستروژن در توليد غذاهاي آماده مصرف جايگاه خاصي دارد چون ضمن اينکه اين روش توليد داراي ظرفيت وتوان بالاي توليد است و از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه مي باشد، محصول توليدي حجيم شده داراي ويژگي آماده سازي سريع است(14). اکستروژن در واقع جزء فرآیند‌های HTST² (دما بالا و زمان کوتاه) می‌باشند، این ویژگی در خصوص غذاهای مستعد فساد  یک مزیت محسوب شده و زمان کوتاه اعمال حرارت باعث محدودیت در دناتوراسیون ناخواسته اجزای غذایی نظیر پروتئین‌ها، آمینواسیدها، ویتامین‌ها، نشاسته‌ها و آنزیم‌ها می‌گردد(12،53). تاکنون محققین بسیاری برروی استفاده   از فرآیند اکستروژن در تولید محصولات فراسودمند با ارزش تغذیه ای بالا وبهبود خواص کاربردی آن کار کرده اند و تمامی آن ها نشان دهنده این بودند که با استفاده از فرآیند اکستروژن خواص تغذیه ای و کاربردی محصول تولیدی افزایش می یابد. بررسی های محققین دیگر برروی دانه خلر ، سورگوم، کنجاله بنه، کنجاله بادام و سبوس گندم ونشاسته ذرت که همگی محصولاتی با فیبر تقریبا بالایی بودند نیز مبین این موضوع است (1,2,4,5، 46). بنا بر بررسی های انجام شده زمانی که از آرد حبوبات اصلاح شده با فرآیند اکستروژن استفاده می شود، خصوصیات عملکردی فرآورده کیک بدون گلوتن نظیر، قابلیت جذب آب، حلالیت پذیری در آب، قطر و حجم فرآورده نهایی بالا می رود. ازطرفی آرد لوبیا اصلاح شده در حین فرآیند اکسترود طعم لوبیایی خود را از دست داده و و از نظر حسی برای مصرف کننده نیز قابل قبول می باشد(51). همچنین فرآیند اکستروژن باعث بهبود میزان فیبر محلول و کاهش میزان قندهایی نظیر رافینوز و استاکیوز می گردد (15). از این رو می توان گفت از آن جایی که نان حاصل از آرد گندم یکی از وعده های اصلی غذایی مردم کشور ما        می باشد و تنوع غذایی بخصوص نان برای بیماران سلیاکی و دیابتی در کشورما کم است ، استفاده توام از آرد لوبیا     به همراه آرد اصلاح شده سنجد که در این بررسی مورد توجه قرار گرفت، میتواند منجر به تولید نان بدون گلوتنی گردد که، علاوه بر خواص تغذیه ای و کاربردی بالا، برای بیماران سلیاکی و دیابتی هم مناسب می باشد. همچنین با توجه به بررسی های انجام شده برروی منابع میتوان دید که تاکنون بررسی برروی استفاده از سنجد که یک گیاه بومی

---

[1] - ElaeagnusAngustifolia

[2] 2-High Temperature Short Time

 ایران است و لوبیا سفید انجام نشده است. این استفاده       توام یک گیاه بومی ایران و غنی سازی آن با حبوبات       که امروزه بسیار مورد توجه است (51) در اسنک ها و آرد نان های مصرفی می تواند به بهبود خواص تغذیه ای خوراک روزانه مصرف کنندگان کمک شایانی بنماید. بدین منظور در پژوهش حاضر، به کمک طرح ترکیبى اثر متغیر فرمولاسیون (سطوح مختلف  نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا سفید) و متغیرهاى فرایند شامل  سطوح رطوبت خوراك ورودى و سرعت چرخش مارپیچ بر  میزان ضریب انبساط، تخلخل، اندیس جذب آب، اندیس جذب روغن، اندیس حلالیت در آب ، تصاویر میکروسکوپ الکترونی و  پذیرش کلی میان وعده حجیم مورد ارزیابى قرار گرفت.

 

2-مواد و روش ها

2-1- آماده سازی ماده اولیه

دانه لوبیا و سنجد کامل به طور جداگانه به وسيله آسياب آزمايشگاهي مدل Polymix Px-MCF90D، آسياب گرديد. به منظور دانه بندي يكنواخت، هر دو آرد آسياب شده، از الك با مش70عبور داده شدند. براي اندازه گيري رطوبت، خاكستر، چربي، پروتئين، فيبر، لوبیا و سنجد از روش استاندارد AOAC استفاده گرديد (13)(جدول 1) .

 

 

جدول1 ترکیبات شیمیایی مواد اولیه ( آرد سنجد کامل  و آرد لوبیا سفید) محصول بافت داده و حجیم (100g)

چربی	پروتئین	کربوهیدرات	خاکستر	رطوبت	قند	فیبر	ترکیب ماده غذایی
5/1	6/5	4/58	4/1	8/12	5/46	3/20	آرد سنجد کامل
2/1	3/20	7/48	2/1	2/6	1/4	4/22	آرد لوبیا سفید

نتایج میانگین سه تکرار می‌باشند.

 

2-2- آماده‌سازی فرمولاسیون خوراک اولیه

متغیرها	مقادیر کمینه %(w/w)	مقادیر بیشینه %(w/w)
نسبت (1OF2:BF )	20:80	50:50
سرعت چرخش مارپیچ (دور بر دقیقه)	120	220
رطوبت (%)	15	25

با  استفاده  از  آزمايشات مقدماتي  مقادير  کمینه  و  بیشینه   براي هريك از 3 متغیر ( نسبت آرد سنجد : آرد  لوبیا (OF:BF)، سرعت چرخش مارپیچ و رطوبت خوراک 

اولیه) بر طبق جدول 2 تعيين شد، و با استفاده از طرح ترکیبی³، تیمارها  طراحي گرديد.

 

---

[1]  

[2]  

[3] - Combined

در این پژوهش از اکسترودر دو مارپیچ با چرخش هم جهت  استفاده شد. سپس با افزودن آب مقطر به ترکیب آرد لوبیا و سنجد رطوبت تنظيم گردید و براي كاهش كلوخه هاي تشكيل شده، پس از افزودن آب، آرد از الك عبور داده شد. متغیرهای فرآیند اکستروژن شامل سرعت چرخش مارپیچ ،رطوبت و نسبت لوبیا به سنجد با درجه حرارت منطقه سوم پوسته اکسترودر (100 درجه سانتیگراد) بود. سرعت ورود خوراک ثابت و برابر 5/14کیلوگرم بر ساعت تعیین گردید. نمونه ها پس از خروج از اکسترودر در آون40 درجه سانتیگراد تا رسیدن به رطوبت 6% خشک شدند.

 

2-3- ضریب انبساط

ميزان انبساط از تقسيم  قطر فراورده هاي حجيم شده به  قطر روزنه خروجی اكسترودر تعيين گرديد. از هر تيمار به صورت تصادفي 10 نمونه انتخاب گرديد و ميانگين آنها گزارش شد.

 

2-4- دانسيته ي توده اي

دانسيته اسنك با روش جابجايي با دانه هاي ارزن طبق روش استاندارد AACC2000   انجام شد.

 

2-5- تخلخل

تخلخل به وسیله روش اوشی و همکاران(36) مطابق فرمول زیر محاسبه گردید.

فرمول(1)

 

 

2-6-اندیس جذب آب (¹WAI) و  محلولیت  در آب (²WSI)

2/0گرم از محصول آرد شده درون لوله فالکون 15       میلی لیتری که قبلا وزن شده ریخته شد. سپس 5 میلی لیتر آب مقطر به آن اضافه شد و به مدت 2 دقیقه با ورتکس مدل Biosan MSV-3500 هم زده شدو در ادامه به مدت20 دقیقه در سرعت 700  دور بر دقیقه سانتریفیوژ گردید. پس از اتمام سانتریفیوژ مایع رویی به درون پلیت انتقال داده شد و ژل باقی مانده توزین و خصوصیت جذب آب به وسیله فرمول 2 ‌اندازه گیری گردید.

(فرمول2)

 

mg: وزن ژل باقی­مانده ( گرم)

ms: وزن نمونه( گرم) 

برای اندازه­گیری محلولیت در آب، مایع رویی را که پس از سانتریفیوژ به درون پلیت که وزن شده انتقال دادیم به درون آون هوای داغ برده شد تا بخار شده و مقدار ماده خشک باقی­مانده را توزین شود. به وسیله فرمول3 محلولیت در آب محاسبه گردید.

(فرمول3)

 

mds: وزن ماده خشک حاصل از آون گذاری مایع رویی پس از سانتریفیوژ(گرم) 

ms: وزن نمونه( گرم)

 

2-7- اندیس جذب روغن (OAI³)

5/0گرم محصول آرد شده را درون فالکون 15              میلی لیتری که قبلا وزن شده انتقال داده و سپس 3 میلی­لیتر روغن ذرت تصفیه شده به آن اضافه گردید و به مدت 1 دقیقه با ورتکس آن را هم­زده و 30 دقیقه آن را به حال خود گذاشته و در ادامه به مدت 20 دقیقه در سرعت 700 سانتریفیوژ گردید. جذب روغن توسط فرمول 4 محاسبه شد.

(فرمول4)

 

Voil: حجم روغن جذب شده بر حسب میلی لیتر 

ms: وزن نمونه بر حسب گرم

 

---

[1] 1- Water Absorbtion Index

[2] 2- Water Solubility Index

[3] 3- Oil Absorb Index

2-8- سختی

پس از انجام تنظيمات دستگاه تجزیه کننده بافت ¹ مدل (AMETEK Lloyd, TA-Plus instruments Ltd,USA)، از هر تيمار 10 عدد نمونه ( از هر سه فاز آزمایش) به طور کاملاً تصادفي انتخاب شده و روي       محل مربوطه قرار گرفتند. پس از فرو رفتن پروب     استوانه‌اي دستگاه به قطر 2 ميلي‌متر و عمق نفوذ 8     ميلي‌متر به ميزان عدد داده شده به دستگاه و رسم نمودار، نمونه از دستگاه جدا و نمونه‌ي بعدي گذاشته شد. نتيجه آزمون، ميانگين 10 تکرار بود و در نهايت ماکزيمم نيروي وارد شده توسط دستگاه به عنوان ميزان سختی اعلام گردید(21).

2-9- تعیین ویژگیهاي ریزساختاري محصـول 

نمونـه هـا ابتدا توسط تیغ جراحی بـرش داده شـده و سـپس بـا استفاده از دستگاه پوشش دهنده توسط طلا-پالادیوم به مدت 240 ثانیه در حالت سایه، پوشـش دهی شـدند . سپس نمونه ها توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی  با وضوح 5/2 نانومتر و حداکثر ولتاژ 35 کیلوولت در بـزرگ نمـایی هـا ي مختلـف بررسـی گردیدند (35).

2-10- ارزیابی حسی

ارزيابي حسي به وسيله 10 پانليست انجام شد. خصوصيات حسي شامل رنگ، بافت، طعم، تردي و پذيرش كلي براساس مقياس هدونيك 5 نقطه اي مورد ارزيابي قرار گرفت.  عدد 1 به معناي عدم پسنديدن و عدد 5 به معناي پسنديدن كامل است(5).

 

2-11- آنالیز و تحلیل آمارى

در این پژوهش از روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مرکب مرکزى چرخش پذیر جهت بررسى اثر متغیرهاى آزمایش استفاده شد. آنالیز داده ها با استفاده از نرم افزار Design Expert 6.0.2  انجام شد  متغیرهاى مستقل شامل رطوبت ورودى  15-25%، سرعت چرخش مارپیچ 120-220 دور بر دقیقه و درصد لوبیا به سنجد (20- 80 %، 35- 65 %، 50- 50 %)  بودند که در جدول 3 آمده است. تعداد 20 تیمار در این طرح مد نظر قرار گرفت که از این بین شش تیمار شامل تکرار در نقطه مرکزى، به منظور تعیین خطاى آزمایش انتخاب گردید.

 

---

[1]  

جدول 3-تیمارها و مقادیر متغیرهای مستقل فراینداکستروژن در فاز اول

تیمار		رطوبت خوراک اولیه(%)	سرعت چرخش مارپیچ (دور بر دقیقه)	آرد لوبیا /آرد سنجد (%)
1		25	150	50:50
2		20	200	35:65
3		15	150	20:80
4		15	200	35:65
5		20	200	35:65
6		15	250	20:80
7		25	250	20:80
8		25	200	35:65
9		20	250	35:65
10		20	200	35:65
11		25	250	50:50
12		15	150	50:50
13		20	150	35:65
14		20	200	50:50
15		25	150	20:80
16		20	200	35:65
17		20	200	35:65
18		20	200	20:80
19		20	200	35:65
20		15	250	50:50

 

 

3- نتایج و بحث

3-1-تاثیر پارامترهای فرآیند اکستروژن برروی ضریب انبساط شوندگی

ضریب انبساط سطح مقطع عرضی فراورده‌های اکسترود شده را توصیف می‌نماید، ایجاد ساختار متخلخل و اسفنجی در هنگام خروج خمیر از دای به علت آزاد شدن یک باره بخار آب است. مدل منتخب توسط نرم افزارdesign expert مدل درجه دوم بود. ضریب انبساط اندازه‌گیری شده بین 43/2 تا 1/5 بود. همان طور که مشخص است عبارت‌های معنی ‌دار مدل شامل آرد سنجد کامل، میزان رطوبت و سرعت چرخش مارپیچ و همچنین اثر متقابل    آرد سنجد کامل و رطوبت و رطوبت و سرعت چرخش     مارپیچ بودند (05/0>P). آزمون عدم  قطعیت   برازش مدل 

 

 

بیانگر عدم معنی‌داری آن بود. همان گونه که در شکل 1 الف مشاهده می‌گردد، افزایش سطح آرد سنجد کامل (20 تا50%) منجربه کاهش چشمگیری در فاکتور ضریب انبساط می‌گردد. آرد کامل سنجد کامل محتوی فیبر و قند بالا می‌باشد (45). افزایش میزان فیبر و قند معمولا به منزله کاهش مقدار نشاسته، درصد ژلاتیناسیون و کاهش قابلیت تورم آن می‌باشد. فیبر نامحلول دارای خواص هیدروفیلیک است که باعث جذب بیشتر آب می‌شود از این رو موجب تغییر درجه حرارت انتقال شیشه‌ای در گدازه خواهد شد. فیبر نامحلول طی اتصال با حباب ها موجب ترکیدن وکاهش کشش پذیری سلول های هوایی می‌گردد (36، 57). این یافته ها با یافته های فیوضی و همکاران 1397 بر روی کنجاله بنه که نشان دادند با افزایش میزان نسبت کنجاله به دلیل افزایش فیبر کاهش ضریب انبساط رخ       می دهد نیز، مطابقت دارد (3). در شکل 1 ب اثر هم زمان دو متغیر سرعت چرخش مارپیچ و میزان رطوبت بر ضریب انبساط نشان داده شده است. همانگونه که در شکل مشاهده می‌گردد سرعت چرخش مارپیچ و رطوبت اثر متضادی بر فاکتور نسبت انبساط ‌شوندگی داشته‌اند. افزایش سرعت چرخش مارپیچ باعث افزایش تنش برشی شده وکاهش ویسکوزیته و الاستیسیته خمیر را به دنبال دارد در نتیجه رشد حباب‌های هوا زیادتر شده که نهایتا به افزایش انبساط فرآورده می‌انجامد. نتایج مشابه برای محصولاتی بر پایه پودر جو- آرد جو، آرد ذرت خرچنگ و آرد ماهی- آرد ذرت توسط محققین دیگر گزارش شده است (8،30،37).

همچنین کاهش رطوبت منجربه افزایش ضریب انبساط در محصول می‌شود. رطوبت موجود به عنوان روانساز عمل کرده در نتیجه با افزایش رطوبت دمای خمیر کاهش        می یابد و ویسکوزیته خمیر افزایش می‌یابد و مجموعه این عوامل به انجام ژلاتینه شدن بهتر نشاسته کمک می‌کنند، درنهایت محصول تولیدی ساختار متخلخل و بافت حجیم شده‌ای دارد (17،2، 48،57).

 

 

 

 

 

 

                       

شکل 1- نمودار سطح پاسخ"ضریب انبساط" تحت اثر متقابل الف) سرعت چرخش مارپیچ و نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا  ب) سرعت چرخش مارپیچ و میزان رطوبت خوراک اولیه

 

 

3-2-تاثیر  پارامترهای  فرآیند  اکستروژن  بر روی دانسیته توده

دانسیته توده نشان دهنده افزایش حجم در تمامی ابعاد فراورده اکسترود شده می‌باشد، دانسیته توده با ضریب انبساط رابطه معکوس دارد. در محصولات حجیم دانسیته پایین همراه با نسبت انبساط بالا از ویژگی‌های مطلوب می‌باشد (3، 61). مدل منتخب توسط نرم افزارdesign expert مدل چند جمله‌ای بود. میزان دانسیته محاسبه     شده بین g/cm3291/0 تا g/cm3591/0 بود. همان طور که مشخص است عبارت‌های معنی‌دار مدل شامل نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا و سرعت چرخش مارپیچ و همچنین اثر متقابل آرد سنجد کامل به آرد لوبیا و سرعت چرخش مارپیچ بودند. آزمون عدم قطعیت برازش مدل بیانگر عدم معنی‌داری آن بود. در شکل 2 اثر متقابل آرد سنجد کامل و سرعت چرخش مارپیچ نمایش داده شده است. بر این اساس کاهش نسبت آرد کامل سنجد و افزایش سرعت چرحش مارپیچ اثر قابل توجهی برکاهش دانسیته محصول داشت. طوری که کمترین دانسیته به نمونه حاوی 20% آرد سنجد کامل و سرعت چرخش 250 تعلق داشت. آرد سنجد کامل و آرد لوبیا حاوی فیبر بالا می‌باشد. فیبر‌های نامحلول به دلیل اینکه خاصیت هیدروفیلی دارند آب زیادی جذب می‌کنند باعث کاهش الاستیسیته و کاهش ویسکوزیته خمیر می‌شوند(48) ، در ضمن فیبرها باعث پاره شدن دیواره‌های سلولی حباب‌ها شده، در سیستم شکل‌گیری حباب‌ها نیز اختلال ایجاد می کنند (36، 58، 60). در نتیجه ساختار محصول متراکم‌تر و دانسیته بالاتری داشت. گزارشاتPotter ,2013  در تولید اسنک رژیمی ویژه کودکان با پودر میوه خشک شده و Dehghan-Shoar ,2010 در مورد محصولات غنی از فیبر بر پایه پودر گوجه فرنگی موید این قضیه است (41، 19). افزایش سرعت چرخش مارپیچ منجربه کاهش ویسکوزیته گدازه در حال اختلاط و افزایش الاستیسیته خمیر گردد که نهایتا منجر به کاهش دانسیته فرآورده اکسترود می‌شود  (21، 57، 60). همچنین افزایش سرعت چرخش مارپیچ بر درجه      پر بودن و زمان ماند گدازه در پوسته، تجزیه شبکه آمیلوپکتین در آرد لوبیا و تغییر ویژگی‌های رئولوژیکی گدازه تاثیرگذار است. از اینرو تاثیر بسزایی بر الاستیسیته و متعاقبا دانسیته و انبساط فرآورده دارد(42). 

 

 

 

 

  

شکل 2- نمودار سطح پاسخ"دانسیته توده" تحت اثر متقابل نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا و سرعت چرخش مارپیچ

 

 

3-3-تاثیر پارامترهای فرآیند اکستروژن برروی تخلخل

یکی از روش‌های پایش ساختار اسفنجی و توصیف ویژگی‌های انبساطی فراورده ‌های حجیم اندازه‌گیری   تخلخل این فراورده‌ها می‌باشد(56، 57). انتخاب مدل     بهینه پیشنهادی توسط نرم افزار design expert در     جدول شماره 5 نشان داده شده است (05/0>p). بر اساس نتایج آنالیز واریانس این جدول همان طور که مشخص است عبارت های معنی دار مدل شامل میزان آرد سنجد کامل(05/0>p)، رطوبت و سرعت مارپیچ (01/0>p) و همچنین اثر متقابل‌های میزان رطوبت - سرعت چرخش مارپیچ و میزان آرد سنجدکامل به آرد لوبیا – رطوبت   بودند (001/0>p). از نظر آماری مدل خطی برای متغیر فرمولاسیون و مدل درجه دوم برای متغیر فرایند معنی‌دار بود (05/0>p) چنانچه مشاهده می‌شود آزمون عدم قطعیت برازش مدل بیانگر عدم معنی‌داری آن بود. میزان حداقل و حداکثر تخلخل بدست آمده در این پژوهش بر اساس داده‌های آماری 06/0 و 976/0 می‌باشد. با توجه به شکل 3 الف، افزایش رطوبت از میزان 20تا 25% تاثیر معنا داری مثبتی بر تخلخل محصول اکسترود دارد. این به این دلیل است که، دمای خمیر با افزایش رطوبت به یک باره کاهش می یابد. این فرآیند باعث می گردد که ویسکوزیته افزایش یابد و کاهش رشد حباب را داشته باشیم(39). هم چنین افزایش رطوبت باعث می شود که حضور آب در معرض دسترس افزایش یافته ودر نتیجه باعث می شود که  حباب کوچکتر و بیشتری شکل بگیرد و بافت محصول نیز    متخلل تر گردد (5). این موضوع در بررسی محققینی چون یاگچی و گوگز (12%تا 18%)، ماجومدار و سینگ (18%    تا 21%) و میلانی و همکاران (14% تا 16%) مورد توجه    قرار گرفت(4، 30، 60). از سوی دیگر، با افزایش سرعت چرخش مارپیچ شاهد افزایش میزان تخلخل هستیم. در تحقیقی که بر روی کنجاله بادام و بلغور ذرت نیز انجام   شده بود محققین نشان دادند که افزایش سرعت        چرخش هلیس باعث افزایش تخلخل می گردد(4). به طورکلی افزایش سرعت چرخش هلیس به دلیل شوک حرارتی و افزایش تنش برشی اعمال شده بر گدازه در     حال اکسترود ، سبب تاثیر نامحسوس رطوبت بر تخلخل    می گردد(36). از آن جایی که افزایش سرعت چرخش هلیس بیشتر از افزایش رطوبت می باشد ، افزایش تخلخل   را بر اساس آن چه که در شکل می بینیم داریم. همچنین افزایش تخلخل با افزایش میزان رطوبت توسط محققینی چون ماژومدار و سینگ 2014 (افزایش رطوبت 18 تا 22%) و پانکیاما و همکاران 2014 (افزایش رطوبت 12 تا 18%) و هاشمی و همکاران (افزلیش رطوبت از 12تا 16%) گزارش شده است (4، 30، 40). و هاشمی و همکاران (افزلیش رطوبت از 12تا 16%) گزارش شده است (4، 30، 40). همانگونه که در شکل 3 ب، مشاهده می‌گردد، افزایش میزان آرد سنجد شده بر تخلخل نمونه‌های اکسترود شده اثر مثبت دارد. طوری که در سطوح بالای میزان آرد سنجد کامل (50%) شاهد بیشترین میزان تخلخل بودیم. این پدیده به این دلیل حاصل می شود که، افزایش یافتن میزان فیبر    به دلیل داشتن خاصیت هیدروفوبی قوی ایجاد مانعی جهت ژلاتینه شدن نشاسته و همچنین تشکیل دیواره مناسب برای سلو‌ل‌های هوایی و گسترش سلول‌های هوایی می نماید و با افزایش آرد سنجد از میزان آرد لوبیا موجود در نمونه ها کاسته شده و درنهایت از میزان فیبر نهایی نیز کاسته خواهد شد (34، 36، 58). 

 

 

 

                           

 

                        

 

 

شکل3- نمودار سطح پاسخ"تخلخل" تحت اثر متقابل الف) سرعت چرخش مارپیچ و میزان رطوبت خوراک اولیه ب) میزان رطوبت خوراک اولیه و آرد سنجد کامل به آرد لوبیا

 

 

از آن جایی که نشاسته مسئول ایجاد بافت با ساختار    اسفنجی است و در محصول حاصل از ارد لوبیا کامل و آرد سنجد کامل با کاهش نشاسته روبرو هستیم در نتیجه با این     کاهش غلظت از میزان تخلخل کاسته می شود. از طرف دیگر در این محصولات افزایش فیبر وجود دارد که به دلیل     خاصیت هیدروفوبی قوی که دارد مانع ژلاتینه شدن     نشاسته می گردد و لذا تشکیل دیواره مناسب برای سلول های هوایی و گسترش سلول های هوایی با مشکل روبرو می شود. این یافته ها با آن چه که محققینی نظیر یاگچی و گوگل در مورد پودر بادام زمینی چربی گیری شده و توشه و همکاران در محصول اکسترود شده حاوی سپوره سیب و میلانی و همکاران در مورد محصول حاوی کنجاله بادام به دست آوردند مطابقت دارد (4، 36، 60).

3-4-تاثیر پارامترهای فرآیند اکستروژن برروی شاخص جذب آب

شاخص جذب آب¹ میزان آب جذب شده توسط      نشاسته بعد از متورم شدن را نشان می‌دهد که برابر با وزن ژل تشکیل شده است(53). این فاکتور نه تنها شاخصی       از ژلاتنیزاسیون نشاسته است بلکه نشان دهنده نسبت مولکول‌های آسیب ندیده‌ای است در طی اکستروژن    قابلیت جذب آب را حفظ نموده‌اند (26، 47). میزان     شاخص جذب آب WAI بستگی به گروه‌های هیدروفیل در دسترس و ظرفیت تشکیل ژل توسط ماکرومولکول‌ها دارد (33 ،54). مدل بهینه پیشنهادی  که توسط نرم افزار design expert منتخب گردید در جدول شماره 5 نشان داده شده است. (05/0>p) همانطور که مشخص است عبارت‌های معنی‌دار مدل شامل آردسنجدکامل(001/0>p) سرعت چرخش مارپیچ و همچنین اثر متقابل آرد سنجد کامل و سرعت چرخش مارپیچ بودند (01/0>p). آزمون عدم قطعیت برازش مدل بیانگر عدم معنی‌داری آن بود. در شکل­4 الف اثر همزمان دو متغیر آرد سنجد کامل و آرد لوبیا و سرعت چرخش مارپیچ بر شاخص جذب آب نشان داده شده است. اندیس جذب آب با افزایش میزان آرد سنجد کامل کاهش می‌یابد، طوری که شاهد کمینه میزان این شاخص در نمونه های محتوی 50% آرد سنجد کامل بودیم. این پدیده به دلیل پایین بودن میزان آرد لوبیا در نمون 50% و در نتیجه کاهش غلظت نشاسته و پروتئین می‌باشد. فرآیند اکستروژن باعث کاهش ژلاتیناسیون   نشاسته و افزایش فراکسیون های محلول در آب می گردد که درنهایت سبب کاهش جذب آب می شود. لذا با   افزایش آرد سنجد کامل نسبت به آرد لوبیا و کاهش میزان نشاسته و پروتئین جذب آب افزایش می یابد. اندیس جذب آب به نوع ماده به کار رفته در فرمولاسیون و تغییرات مواد مانند دناتوره شدن پروتئین های در طی اکستروژن بستگی دارد (47، 62). براساس گزارش یاگچی و گوگوچ 2014 با افزایش میزان پودر بادام زمینی چربی‌گیری شده به دلیل کاهش محتوای نشاسته اندیس جذب آب کاهش یافته است (60). مشابه این یافته‌ها توسط الکان و همکاران 2008 و سینگت و همکاران 2007 در محصولات اکسترود شده بر پایه جو-گوجه فرنگی و سیب زمینی نیز ارائه گردیده است (7، 53). همان طور که در شکل 4 ب مشاهده می‌گردد     با افزایش سرعت چرخش مارپیچ میزان جذب آب افزایش می‌یابد. افزایش سرعت چرخش مارپیچ موجب افزایش میزان ژلاتینه شدن نشاسته و افزایش میزان جذب آب می‌گردد. ژلاتنیزاسیون فرآیند تبدیل نشاسته خام به ترکیبی پخته و قابل هضم، با استفاده از آب و حرارت می‌باشد و یکی از مهم ترین تغییرات ایجاد شده طی فرآیند اکستروژن بر اجزای نشاسته‌ای می‌باشد(53). به دلیل این که سرعت چرخش مارپیچ بر میزان ژلاتینه شدن نشاسته اثرگذار است لذا روی میزان شاخص جذب آب نیز موثر می‌باشند. هرچه زنجیره پلیمرهای نشاسته سالم‌تر، گروه های هیدروفیل در دسترس بیشتر، امکان ایجاد اتصالات با آب بیشترو در نتیجه مقادیر شاخص جذب آب بالاتر می‌گردد  (4، 23، 54). این نتایج منطبق بر نتایج Gat at al., 2015 در مورد فراورده اسنک تهیه شده از برنج پیش ژلاتینه شده ودر زمینه تولید اسنک بر پایه آرد کامل سیب زمینی شیرین است (22، 59).

 

---

[1] WAI -1-

 

 

 

 

 

شکل 4- نمودار سطح پاسخ"شاخص جذب آب" تحت اثر متقابل الف) نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا و سرعت چرخش مارپیچ ب) سرعت چرخش هلیس و رطوبت خوراک اولیه

 

 

 

 

3-5- تاثیر پارامترهای فرآیند اکستروژن برروی شاخص محلولیت در آب

 

شاخص محلولیت¹ در آب نشان‌ دهنده تخریب ملکول‌ نشاسته است و میزان پلی‌ساکارید محلول آزاد ‌شده از ترکیبات نشاسته‌ای پس از اکستروژن را بیان می‌کند       (20، 30). مدل بهینه درجه دوم توسط نرم افزارdesign expert منتخب گردید و در جدول شماره 5 نشان داده   شده است. میزان شاخص محلولیت در آب اندازه‌گیری شده بین 7/20 تا 36/36 بود. همان طور که مشخص است عبارت‌های معنی‌دار مدل شامل نسبت آرد سنجد کامل و آرد لوبیا(001/0>p)، میزان رطوبت(01/0>p) و همچنین اثر متقابل آرد سنجد کامل و رطوبت و آرد سنجد کامل     و سرعت چرخش مارپیچ بودند(05/0>p). آزمون عدم قطعیت برازش مدل بیانگر عدم معنی‌داری آن بود. در شکل­5 الف اثر همزمان دو متغیر نسبت آرد سنجد کامل و میزان رطوبت خوراک اولیه بر شاخص محلولیت در آب نشان داده شده است.  بر اساس این شکل افزایش میزان رطوبت سبب کاهش معنی­داری در شاخص محلولیت در آب شد، طوری‌که بیشینه این شاخص(36/36) به نمونه‌هایی با میزان آرد سنجد کامل 50% و رطوبت 15% مربوط است. با توجه به این که افزایش اندیس WSI مربوط به فروپاشی گرانول‌های نشاسته و آزاد شدن ترکیبات با وزن مولکولی پایین در گدازه است، لذا افزایش حلالیت به شدت و نوع واکنش‌های تخریبی نشاسته که در طی اکسترود کردن ایجاد می‌گردد بستگی دارد(55). آب به عنوان عامل پلاستی سایزر در طول پخت اکستروژن عمل کرده و رطوبتبالا، از توسعه و پخش انرژی مخصوص مکانیکی جلوگیری نموده، احتمالا آسیب و شکستن زنجیره های نشاسته را کاهش می‌دهد. در نتجه رطوبت بر روی ساختار بیوپلیمر نشاسته حالت محافظتی اعمال می نماید .این نتایج مشابه نتایج گات و همکاران  2015 در مورد فراورده اسنک تهیه شده از برنج پیش ژلاتینه شده وشارما و همکاران 2017 در مورد فراورده حجیم شده با فرمول لوبیای مانگ و برنج است (22، 49) .در شکل­5 ب اثر هم زمان دو متغیر نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا و سرعت چرخش مارپیچ      بر شاخص محلولیت در آب نشان داده شده است. همان گونه که در این شکل نمایان است افزایش آرد سنجد کامل باعث افزایش میزان محلولیت در آب می‌گردد. یکی از دلایل افزایش اندیس WSI در فرآورده‌های اکسترود با سطح 50% آرد سنجد کامل به وجود پایین‌‌تر نشاسته و پروتئین نسبت به آرد لوبیا وجود میزان بالاتر فیبر و به خصوص قند در آن‌ها مربوط است (45).  هرچند حضور فیبر باعث از هم گسیختگی ساختمان پیوسته گدازه در اکسترودر شده و در از تجزیه ترکیبات ماکرومولکولی جلوگیری می‌کند (32). ولیکن حضور ترکیباتی محلولی چون قندهای ساده امکان افزایش حلالیت در آب به شدت افزایش می یابد. این یافته ها مشابه نتایج محصولات حجیم بر پایه ضایعات سیب-آرد سورگوم و آرد ذرت بود (29).

 

---

[1] 1- WSI

 

 

 

 

            

شکل 5- نمودار سطح پاسخ"شاخص محلولیت آب" تحت اثر متقابل الف) نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا و رطوبت ب) نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا و سرعت چرخش مارپیچ

 

 

3-6-تاثیرپارامترهای فرآیند اکستروژن برروی شاخص جذب روغن

به طور کلی، شاخص جذب روغن¹ نشان دهنده میزان چربی جذب شده به وسیله ماتریکس ماده غذایی است (35، 47) و در واقع شاخصی از ماهیت هیدروفوبیک فرآورده اکسترود می‌باشد (26) ، و بیان کننده توانایی یک ترکیب در به دام انداختن روغن است این ویژگی از یک طرف سبب بهبود طعم و افزایش احساس دهانی ماده غذایی می‌گردد و از طرف دیگر فاکتور مهمی جهت نوآوری       و تولید محصولات نانوایی و پخت است. انتخاب مدل    بهینه پیشنهادی (مدل چندجمله ای درجه2) توسط نرم افزار design expert در جدول شماره 5 نشان داده شده است. چنان که برای شاخص جذب روغن مدل خطي برای متغیر فرایند و مدل برای متغیر فرمولاسیون چند جمله ای درجه دوم از نظر آماری معنی­دار بود. همان طور که مشخص است عبارت­های معنی­دار مدل نیز شامل میزان نسبت      آرد سنجد کامل به آرد لوبیا ، میزان رطوبت خوراک اولیه(05/0>p) ، سرعت چرخش مارپیچ(001/0>p) و اثر متقابل نسبت رطوبت و سرعت چرخش مارپیچ (001/0>p) و همچنین اثر متقابل میزان رطوبت و میزان نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا بودند (05/0>p). چنانچه مشاهده می­شود آزمون عدم قطعیت برازش مدل بیانگر عدم معنی­داری آن بود. میزان شاخص جذب روغن محصول اکسترود شده بین 008/1 تا 39/2 تعیین شد. میزان شاخص جذب روغن محصول اکسترود شده بین 008/1 تا 39/2 تعیین شد. بر اساس شکل6 الف، افزایش میزان رطوبت خوراک اولیه در سرعت چرخش مارپیچ پایین( دور بر دقیقه 150) اثر چشمگیری بر شاخص جذب روغن داشته و لیکن در سرعت چرخش بالا ضمن افزایش رطوبت شاخص جذب روغن کاهش چشمگیری می‌یابد. پیامد مذکور نشان دهنده اثر بیشتر و تاثیرگذارتر اثر متقابل سرعت چرخش مارپیچ   در شدت تغییرات جذب روغن در مقایسه با اثر رطوبت   می باشد (16). همچنین شاهد افزایش اندیس جذب روغن در محصول اکسترود شده بر پایه دانه کتان چربی‌گیری شده با کاهش سرعت چرخش مارپیچ از 500 به 300 دور بر دقیقه در رطوبت 14% هستیم، و یافته‌هایی منطبق بر این نتایج توسط لازو و کروکیدا 2005  ، جینگ و چای 2013 نیز منتشر شده است (1،25،26). ترکیبات مواد غذایی از جمله نشاسته ، فیبر و پروتئین رفتارهای متفاوتی در توانایی جذب چربی دارند و لیکن در این زمینه نیز نظرات محققین متفاوت است.

 

---

[1]  OAI

 

 

 

 

شکل6- نمودار سطح پاسخ"میزان جذب روغن" تحت اثر متقابل الف) سرعت چرخش مارپیچ و میزان رطوبت خوراک اولیه ب) میزان رطوبت خوراک اولیه و آرد سنجد کامل به آرد لوبیا

 

 

ظرفیت جذب چربی به وسیله پروتئین‌ها به وجود نقاط قطبی و غیر قطبی در ساختمان آن بستگی دارد لذا رفتار پروتئین‌ها در جذب چربی متفاوت می‌باشد، به عنوان مثال قدرت جذب روغن توسط کنسانتره پروتئین کتان از کنسانتره پروتئین آمارانت بیشتر است (16).  برخی از پژوهشگران بر این باورند که مکانیسم جذب چربی به صورت به دام انداختن فیزیکی روغن است(51) و جذب چربی به وسیله پروتئین قطعی نمی‌باشد، لذا حضور پروتئین در فرآورده حجیم شده باعث کاهش میزان جذب چربی می‌شود(26، 33، 47).  بر اساس یافته‌های مورسی و همکاران 2015 با افزایش میزان پروتئین میزان جذب چربی کاهش می‌یابد که علت آن را در تفاوت میزان پروتئین و اسیدهای آمینه قطبی و غیر‌قطبی دانستند (33).

 

3-7-تاثیر پارامترهای فرآیند اکستروژن برروی سختی بافت

سختی بافت نشان دهنده حداکثر نیروی پروب جهت نفوذ   یا سوراخ کردن محصول می‌باشد. سختی و تردی فرآورده‌های حجیم نتیجه ادراک انسان از بافت محصول می‌باشد که مرتبط با انبساط، تخلخل و ساختار سلولی اسنک‌ها است (3، 5، 55). سختی بافت فراورده حجیم علاوه بر صفات حسی با ویژگی‌هایی چون دانسیته، ضریب انبساط و تخلخل در ارتباط است (31). مدل منتخب توسط نرم افزار design expert مدل چند جمله‌ای بود. نتایج آنالیز واریانس در جدول شماره 5 نشان داده شده است. میزان سختی بافت اندازه‌گیری شده بین N92/11 تا 19/25 بود. همان طور که مشخص است عبارت‌های معنی‌دار مدل شامل آرد سنجد کامل، میزان رطوبت (001/0>p) و سرعت چرخش مارپیچ و همچنین اثر متقابل آرد سنجد کامل و رطوبت و رطوبت و سرعت چرخش مارپیچ بودند (05/0>p). آزمون عدم قطعیت برازش مدل بیانگر عدم معنی‌داری آن بود. همانگونه که در شکل 7 الف، مشاهده می‌شود با افزایش آرد سنجد کامل و افزایش رطوبت   سختی بافت نمونه‌ها افزایش می‌یابد. طوریکه در سطوح بالاتر آرد سنجد کامل با افزایش همزمان رطوبت سختی محصول به حداکثر(حدود N 24) می‌رسد. این به این دلیل است که با افزایش آرد سنجد کامل به میزان قابل توجهی میزان فیبر و قند افزوده می‌گردد. از سوی دیگر با افزایش سنجد از میزان لوبیا کاسته شده و درنتیجه به دلیل این که لوبیا دارای نشاسته و پروتئین بالایی است از میزان پروتئین    و نشاسته محصول نهایی نیز کاسته خواهد شد. افزایش قند   و فیبر و کاهش نشاسته موجود ضمن تغییر ویژگی‌های ویسکوالاستیک خمیر، باعث جذب آب شده و در تشکیل سلولهای هوایی اختلال ایجاد می‌نماید در نتیجه سلول‌های هوایی با دیواره قطورتر تشکیل می‌شوند و بافت محصول سفت تر می‌گردد (19). افزایش سختی در محصولات غنی از فیبر و قند مانند اسنک‌هایی برپایه پوره هویج-گل کلم (6) ، انبه (38) و پودر میوه‌های مختلف (سیب، موز و توت فرنگی) (40) به وسیله سایر محققین نیز گزارش شده است. نتایج حاصل از آنالیز آماری مبین افزایش سختی با افزایش رطوبت است. با افزایش رطوبت و افزایش ویسکوزیته سلولهای هوایی ریزتری تشکیل شده بافت محصول       سفت تر می‌گردد (1،2). نتایج ارزیابی بافت محصول اکسترود شده بر پایه آرد برنج و لوبیای قرمز نیز نشان دهنده افزایش سختی با افزایش رطوبت از 15 تا 23% بود (24). همچنین بررسی هایی که برروی دانه خلر نیز انجام شده بود نشاندهنده این بود که با افزایش رطوبت و نیز سختی محصول نهایی افزایش می یابد (6،1). شکل 7 ب نشان داد که افزایش سرعت چرخش مارپیچ باعث کاهش سفتی بافت می گردد (05/0p>). با افزایش سرعت چرخش مارپیچ و افزایش تنش برشی، ویسکوزیته گدازه کاهش یافته و ژلاتینه شدن نشاسته کامل‌تر صورت گرفته که درنتیجه حباب‌های رشد یافته‌تری حاصل می‌شوند همچنین رشد و توزیع حباب ها داخل بافت گدازه خمیر با شدت بهتری پیشرفت کرده و گسترش می یابد، با افزایش رشد حباب‌ها محصول نرم‌تر با ضریب انبساط بالاتر و دانسیته پایین‌تر حاصل می‌شود(18،21،27،28،53). بر اساس شکل 7 ب کمینه مقدار سختی به نمونه تولیدی در سرعت چرخش 250 دور بر دقیقه و رطوبت 15% تعلق دارد. کاهش سختی به دلیل افزایش سرعت چرخش مارپیچ در محصولاتی بر پایه ذرت-عدس نیز گزارش شده است (26). کویین بو و همکاران نیز گزارش دادند که افزایش سرعت چرخش مارپیچ به خصوص در دماهای بالای اکسترودر سبب کاهش مقدار دانسیته و متعاقبا کاهش سختی در نمونه‌های اسنک تولید شده بر پایه گندم می‌شود (43). بر اساس نتایج حاصل از آزمون‌های دانسیته و انبساط شوندگی و ارتباط آن‌ها با سختی بافت محصول انتظار چنین روندی می‌رود که محصولی با دانسیته بالا و انبساط شوندگی کم، بافت سخت‌تری تولید کند.

 

 

 

 

 

 

شکل 7- نمودار سطح پاسخ"سختی" تحت اثر متقابل الف) میزان رطوبت خوراک اولیه و نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا ب) سرعت چرخش مارپیچ و میزان رطوبت خوراک اولیه

 

 

3-8- تصاویر میکروسکوپ الکترون روبشی(SEM)

بر اساس نتایج تحقیقات انجام شده رابطه معناداری بین پارامترهای بررسی شده در اندازه گیری میکروسکوپی بافت محصول حجیم شده مانند اندازه، تعداد و ضخامت دیواره سلول های هوایی با خصوصیات فیزیکی(تخلخل و دانسیته) و سختی بافت وجود دارد. همچنین رابطه‌ای بین مدل های ارائه شده جهت تغییر شکل بافت با اندازه سلولهای هوایی، ضخامت دیواره آن‌ها نیز وجود دارد(26، 58). شکل8 اثر متغیر فرمولاسیون(نسبت آردسنجد کامل و آرد لوبیا) و شکل9 اثر پارامترهای فرایند اکستروژن (سرعت چرخش مارپیچ و میزان رطوبت خوراک اولیه) را نشان می‌دهد. در شکل‌های مذکور، تصاویر سطح مقطع اسنک‌ها که با بزرگنمایی100 نمایش داده شده‌اند نشان دهنده قطر سلول‌های هوایی و بزرگنمایی 500 و نمایانگر ضخامت دیواره سلول‌های هوایی است. در تمام تصاویر ساختار متخلخل با بافت غیر یکنواخت و حفره دار مشاهده می‌گردد. بر اساس شکل8 الف، ب و ج با افزایش سطح آرد سنجد کامل در شرایط ثابت فرآیند سرعت چرخش مارپیچ (200 دور بر دقیقه) و میزان ثابت رطوبت خوراک اولیه (20%) تعداد سلولهای هوایی بیشتر با دیواره سلولی ضخیم‌تر و قطر کمتر مشاهده می‌گردد. به علت افزایش میزان فیبر در نمونه های حاوی 35% آرد سنجد کامل و کاهش حجم نشاسته و پروتئین موجود در آرد لوبیا نقاط هسته‌زایی افزایش می‌یابد و در نتیجه تعداد حباب‌های هوایی زیاد می‌گردد به طوری که در سنجد 50% حفرات خیلی ریز و کوچک میشوند و تعدادشان افزایش می یابد (58).  و لیکن حباب‌ها توانایی توسعه و افزایش حجم را ندارند. لذا قطر حبا‌ب‌ها کمتر و دیواره سلولی ظخیم تر می‌شود. این نتایج منطبق بر تفاسیر حاصله از آزمون‌های دانسیته، سختی بافت و ضریب انبساط نیز می‌باشد. افزایش ضخامت دیواره سلولی و کاهش قطر آن‌ها با افزایش سطح بادام زمینی در محصول اکسترود توسط چوی و فیلیپس 2004 نیز بیان شده است. موارد مشابه توسط محققین دیگر چون لازو کروکیدا 2010 در محصول محتوی عدس، لاسیمنتو 2012 و در اسنک حاوی کنجد گزارش شده است (26، 34). همچنین Choi & Philips 2004  اثر ترکیبات خوراک اولیه اکستروژن را برروی ساختار سلولی با میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قراردادند و نتایج آنها نیز مشابه نتایج این بررسی نشاندهنده این بود که با افزایش آرد بادام زمینی در فرمولاسیون سلول های ریز با تعداد بالا تولید می گردد. همانگونه که در شکل 9 ملاحظه می‌شود در اثر تغییر سرعت چرخش ساختار میکروسکوپی اسنک‌ها دستخوش تغییرات زیادی قرار می‌گیرد. با افزایش سرعت چرخش مارپیچ در رطوبت ثابت و میزان سنجد ثابت از(150 دور بر دقیقه 200دور بر دقیقه) (شکل9 الف و ب و ج) سلول‌های هوایی بزرگتر با دیواره سلولی نازک تر ملاحظه می‌شود که به علت ژلانتنیزاسیون بهتر نشاسته و رشد کافی حباب‌های هوا است به طوری که در نمونه های با سرعت چرخش مارپیچ 250 دور بر دقیقه از تعداد سلولها کاسته شده و به قطر آنها افزوده می شود همچنین دیواره سلول ها نازک تر خواهد بود. Choi & Phillips, 2004 نیز در محصول محتوی بادام زمینی با کاهش سرعت چرخش مارپیچ سلول‌های هوایی کوچک تر را مشاهده نمودند. آن ها بیان کردند زمانی که سرعت چرخش مارپیچ افزایش می یابد از ضخامت دیواره سلولی کاسته می شود و بر قطر آن افزوده می گردد. نتایج مشابه در محصول حاوی عدس (26) و فراورده با فرمول مخلوطی از نشاسته ذرت و مغز پسته (5) گزارش شده است. به طور کلی محصول تولید شده با سرعت چرخش مارپیچدور بر دقیقه 250 و رطوبت20% دارای سلول‌های هوایی کاملا رشد یافته و بزرگ همراه با دیواره سلولی با ضخامت اندک هستند. که این شرایط مطلوب تولید محصول با بافت مناسب، دانسیته اندک و ضریب انبساط بالا است.

 

 

 

 

                         الف                                                    ب                                                     ج

شکل 8-بررسی ریز ساختار از سطح مقطع محصول بافت داده بر پایه آردسنجد کامل و آرد لوبیا با استفاده از میکروسکوپ الکترون روبشی (بزرگنمایی 100) در شرایط ثابت فرایند: رطوبت 20% و سرعت چرخش تحت دور بر دقیقه 200  الف) نسبت آردسنجد کامل و آرد لوبیا (20-80) ب) نسبت آردسنجد کامل و آرد لوبیا (35-65) ج) نسبت آردسنجد کامل و آرد لوبیا     (50-50)

 

 

 

                     الف                                                        ب                                                      ج

شکل 9-بررسی ریز ساختار از سطح مقطع محصول بافت داده و حجیم شده بر پایه آردسنجد کامل و آرد لوبیا به نسبت ثابت (20:80) با استفاده از میکروسکوپ الکترون روبشی(بزرگنمایی 500 mm ) الف) شرایط فرایند 20% رطوبت و سرعت چرخش تحت دور بر دقیقه 150  ب) شرایط فرایند 20% رطوبت و سرعت چرخش تحت دور بر دقیقه 200  ج) شرایط فرایند 20% رطوبت و سرعت چرخش تحت دور بر دقیقه 250

 

 

3-9- تاثیر پارامترهای  فرآیند  اکستروژن  بر روی پذیرش کلی

با افزایش 20% تا 35 میزان آرد سنجد کامل به آرد لوبیا شاهد افزایش پذیرش کلی و در مقادیر بیش از 35% شاهد کاهش میزان پذیرش کلی بودیم، طوری که کمترین میزان پذیرش کلی در میزان 50% آرد سنجد کامل مشاهده گردید. چون میزان پذیرش کلی فاکتوری است که متاثر     از تمامی عوامل ظاهری محصول شامل بافت، طعم، آروما   و شکل ظاهری است. لذا در امتیاز دادن مقادیر پذیرش کلی مصرف کننده و ارزیابان مجموعه عوامل مختلف را مد نظر قرار می‌دهد(19).  بر اساس شکل 10 از لحاظ پذیرش کلی داوران حسی به نمونه تولید شده در سرعت چرخش 250 دور بردقیقه و نسبت آرد سنجد کامل و آرد لوبیا 20به80% حداکثر امتیاز را دادند. Morsy et al., 2015 نیز بیشترین میزان پذیرش کلی (امتیاز خوب) را در مقادیر متوسط پودر برگ پنیرک (1-3%) که غنی از فیبر و پروتیئن است گزارش نمود. به علاوه Nascimento et al., 2012 نیز حداکثر پذیرش کلی مصرف کننده ها را در نمونه اسنک غنی شده با 20% کنجاله کنجد گزارش نموده است (34). همچنین در پژوهش Sacchetti et al., 2004 نیز بیشترین میزان پذیرش کلی توسط داوران حسی به اسنک با سطوح متوسط (30%) آرد نوعی بادام زمینی داده شده بود. یافته‌های این پژوهش حاکی از این است که اسنک حجیم شده به نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا (20 به 80) علاوه بر داشتن خصوصیات تغذیه‌ای مطلوب، دارای ویژگی‌های عملگری و بافتی (میکروساختار و ماکروساختار) مناسب مورد پذیرش مصرف کننده‌ها نیز می‌باشد.

 

 

 

 

 

 

شکل 10- نمودار سطح پاسخ" ارزیابی حسی پذیرش کلی "تحت اثر متقابل سرعت چرخش مارپیچ و نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا در میزان رطوبت ثابت

 

 

3-10- بهینه یابى فرمولاسیون و فرایند اکستروژن در تولید فراورده حجیم

 نتایج بهینه جهت دستیابى به فراورده اى با ویژگى بیشینه  جذب آب و سختی و ضریب انبساط شوندگی جذب روغن و پذیرش کلی و کمینه میزان محلولبت در آب وسختی در جدول (4) قابل مشاهده است. بر این اساس نسبت نسبت آرد سنجد کامل به آرد لوبیا20 به80، سرعت چرخش مارپیچ 200 دور بر دقیقه و میزان رطوبت خوراك ورودی 20 %تعیین گردید.

 

 

جدول4- نتایج بهینه یابی شرایط اکستروژن و فرمولاسیون

منبع	Porosity	Hardness	ER	BD	OAI	WSI	WAI
مدل معنی دار	2FI	چندجمله ای درجه دوم	2FI	چندجمله ای درجه دوم	چندجمله ای درجه دوم	2FI	2FI
F value	<0001/0***	<0001/0***	<0001/0***	<0001/0***	0004/0**	<0001/0***	<0001/0***
A	<0001/0***	<0001/0***	<0001/0***	<0001/0***	499/0*	<0001/0***	<0001/0***
B	023/0**	<0001/0***	0328/0*	0643/0	0419/0*	0028/0*	1577/0
C	0015/0**	017/0*	0328/0*	<0001/0***	<0001/0***	0863/0	0035/0**
AB	<0001/0***	0191/0*	4783/0	603/0	0029/0**	0456/0*	05932/0
AC	<0001/0***	4135/0	0112/0*	0170/0*	1149/0	1657/0	0347/0*
BC	0713/0	0071/0**	0416/0	1538/0	<0001/0***	4056/0	9796/0
Lack of fit	923/0	8551/0	3813/0	2389/0	1265/0	4457/0	347/0
R2	905/0	95/0	98/0	97/0	96/0	95/0	97/0
R2 (adj)	84/0	92/0	97/0	96/0	93/0	91/0	95/0

 

جدول 5- نتایج آنالیز واریانس (ANOVA) اثر متغیرهای مختلف مورد بررسی

ویژگی‌ها	انبساط شوندگی	میزان سختی	اندیس جذب آب	محلولیت در آب	اندیس جذب روغن	میزان پذیرش کلی
مقادیر	25/3	N92/8	36/0±1/2	18/0± 18/25	03/0± 2/5	62/4

*Significant at P 0.05; ** significant at P 0.01; *** significant at P 0.001; ns, non-significant

 

 

4- نتیجه گیری 

با توجه به خصوصیات تغذیه‌ای مطلوب انواع گیاهان دارویی و حبوبات و کاربرد آن در فرمولاسیون غذاها تاثیر بسزایی در افزایش و بهبود سلامت مصرف کنندگان خواهد داشت. در دهه های اخیر پیشرفت قابل توجهی در تولید و معرفی غذاهای فراسودمند بر پایه این گیاهان حادث شده است. در بین روش‌های تولید آرد های بهبود یافته با ارزش تغذیه ای افزوده شده تکنولوژی پخت اکسترون به دلیل اثرات مثبت بر قابلیت هضم و پروتئین و نشاسته و حذف ترکیبات ضدتغذیه ای نظیر قندهای نفخ زا و بازدارنده هاي تریپسین در حبوبات و همچنین حداقل افت کیفیت تغذیه‌ای ، جهت تولید این محصول استفاده گردید. با توجه به مطالعات انجام شده تخلخل فراورده با افزایش رطوبت کاهش یافت و محصول بافتى متراکم به خود گرفت و سختى افزایش یافت. افزایش دما و سرعت چرخش مارپیچ منجر به کاهش میزان سختى فراورده شد. در این بین اثرگذارى سرعت چرخش مارپیچ بر کاهش سختى بیش تر از سایر متغیر ها بود. پارامتر هاى مربوط به رنگ نیز با تغییر رطوبت، سرعت چرخش مارپیچ و دما تغییرات محسوسى از خود نشان دادند. آرد سنجد/لوبیا با توجه به خصوصیات عملکردى مناسب مى تواند به عنوان آردی مطلوب در فراورده های نانوایی و صنایع پخت استفاده شود. فراورى آرد سنجد کامل و آرد لوبیا سفید به کمک روش اکستروژن سبب بهبود خصوصیات فیزیکوشیمیایى و حسى آن شد.  شاخص جذب روغن یکى از خصوصیات مهم آرد مى باشد. میزان شاخص جذب روغن با افزایش سرعت چرخش مارپیچ و محتواى رطوبت کاهش یافت. در این بین بیش ترین اثر مربوط به میزان رطوبت بود. آزمون حسى بخش بسیار مهمى براى تصمیم گیرى در ارتباط با انتخاب میزان نسبت آرد سنجد کامل و آرد لوبیا سفید ، رطوبت ورودى و سرعت چرخش مارپیچ به منظور تولید محصول مى باشد. به این دلیل که سلیقه مصرف کننده سهم بسیار مهمى در تولید محصول جدید دارد. فراورده اکسترود شده حاصل از آرد سنجد کامل و آرد لوبیا سفید امتیازات حسى مناسبى از سوى ارزیابان دریافت کرد، اما مى توان با کنترل متغیر ها محصول مناسب ترى از نظر خصوصیات حسى تولید کرد. نتایج این تحقیق نشان داد که با استفاده از آرد سنجد کامل و آرد لوبیا سفید (به نسبت 20-80) و با بکارگیری پخت اکستروژن (رطوبت خوراک اولیه 20% و سرعت چرخش مارپیچ 200دور بر دقیقه) امکان تولید محصول بافت داده شده مهیا می‌گردد که این محصول تولیدی، ضمن داشتن ویژگی‌های ماکرو‌ساختار (تخلخل، سختی و ضریب انبساط) مناسب و دارای ویژگی عملگری مطلوبی (جذب آب و جذب روغن) نیز می‌باشد. همچنین از نظر مصرف کننده نیز این محصول بالاترین امتیاز را از نظر پذیرش کلی دریافت نمود.

5-منابع

1. فیوضی ب، وریدی م. ج، میلانی ا، شهیدی ف، حدادخداپرست م. بهینه سازي فرمولاسیون و شرایط فرایند اکستروژن محصول اسنک حجیم حاوي آرد کنجالۀ بنه. نشریه پژوهش و نوآوري در علوم و صنایع غذایی. 1397؛ 7(1): 48-29.  

2.میلانی ا، هاشمی ن، مرتضوی س. ع، طباطبایی ف. بررسى اثر شرایط فرایند اکستروژن وفرمولاسیون بر برخى ویژگیهاى فیزیکوشیمیایى میان وعده حجیم بر پایه کنجاله بادام (Amygdalus communis L.) و بلغور ذرت. فصلنامه فناوری های نوين غذايی. 1396؛ 5(1):140-123.  

3.Alam M. S, Pathania S, Sharma A. Optimization of the extrusion process for development of high fibre soybean-rice ready-to-eat snacks using carrot pomace and cauliflower trimmings. LWT - Food Science and Technology. 2016; 74: 135-144.

4.Altan A, Mccarthy K. L, Maskan M. Twin-screw extrusion of barley–grape pomace blends: Extrudate characteristics & determination of optimum processing conditions, J. Food Eng. 2008; 89: 24-32.

5.Altan A, Mc Carthy K. L, Maskan M. Effect of screw configuration & raw material on some properties of barley extrudates, J. Food Eng.2009a: 92: 377-382.

6.Altan A, McCarthy K. L, Maskan M. Effect of extrusion process on antioxidant activity, total phenolics & betaglucan content of extrudates developed from barley-fruit & vegetable by-products. International Journal of Food Science & Technology. 2009b: 44: 1263-1271.

7.Altan, A. and Maskan, M. 2011. Development of Extruded Foods by Utilizing Food Industry By-Products, In Advances in Food Extrusion, (Editors: M. Maskan and A. Altan) CRC Press, New York, U. S. A., pp.121-228.

8.American Association of Cereal Chemists – AACC. 2000. Approved Methods of Analysis: guidelines for measurement of volume by rapeseed displacement (11th Ed.). St. Paul, MN: AACC International.

9.Anton A. A, Fulcher R. G, Arntfield S. D. Physical and nutritional impact of fortification of corn starch-based extruded snacks with

common bean (Phaseolus vulgaris L.) flour: Effects of bean addition and extrusion cooking. Food Chemistry. 2009; 113: 989-996.

10.Association of Official Analytical Chemists – AOAC. 2006. Official methods of analysis of AOAC International (18th Ed.). Gaithersburg: AOAC International.

11.Bassinello P. Z,  Freitas D, De G. C, Ascheri J. L. R, Takeiti C. Y, Carvalho R. N, Koakuzu S. N, Carvalho A. V. Characterization of cookies formulated with rice and black bean extruded flours. Procedia Food Science. 2012; 1: 1645-1652.

12.Berrious D. J. 0. P, Cámara M, Sánchez-Mata M. C. Carbohydrate composition of raw and extruded pulse flours. Food Research International. 2010; 43(2): 531-536.

13.Bhise S, Kaur A, Manikantan M. R, Singh B. Optimization of extrusion process for production of texturized flaxseed defatted meal by response surface methodology, International. Journal of Research in Engineering and Technology. 2013; 2 (10): 302-310.

14.Camacho-Hernández I. L, Zazueta-Morales J. J, Gallegos-Infante J. A, Aguilar-Palazuelos E, Rocha-Guzmán N. E, Navarro-Cortez R . O, et al. Effect of extrusion conditions on physicochemical characteristicsand anthocyanin content of blue corn third-generation snacks. CyTA - Journal of Food. 2014; 12(4): 320-330.

15.Choi I. D, Phillips R. D. Cellular structure of peanut-based extruded snack products using scanning electron microscopy. J. Texture Studies. 2004; 33: 353-370.

16.Dehghan-Shoar Z, Hardacre A. K, Breean C. S. The physico-chemical characteristics of extruded snacks enriched with tomato lycopene. Food Chem. 2010; 123(4): 1117-1122.

17.Ding Q. B, Ainsworth P, Tucker G, Marson H. The effect of extrusion conditions on the physicochemical conditions & sensory characteristics of rice-exp and snacks. J. Food Eng.2005; 66: 283-289.

18.Ding Q. B, Ainsworth P, Plunkett A, Tucker G, Marson H. The effect of extrusion conditions on the functional and physical properties of wheat-based expanded snacks. J. Food Eng. 2006; 73: 142-148.

19.Gat Y, Ananthanarayan L. Effect of extrusion process parameters and pregelatinized rice flour on physicochemical properties of ready-to-eat expanded snacks. J Food Sci Technol. 2015; 52(5): 2634–2645.

20.Guha M, Ali S. Z, Bhattacharya S. Twin-screw extrusion of rice flour without a die: Effect of barrel temperature & screw speed on extrusion & extrudate characteristics. Journal of Food Engineering. 1997; 32 (3): 251-267.

21.Jain D, Devi M, Thakur N. Study on the effect of machine operative parameters on physical characteristics of rice/maize based fruit/vegetable pulp fortified extrudates. Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 2013; 15: 231-242.

22. Jing Y, Chi Y. J. extrusion on soluble dietary fiber & physicochemical properties of soybean residue. Food Chemistry. 2013; 138: 884-889.

23.Lazou A, Krokida M. Functional properties of corn and corn–lentil extrude. Food Research International. 2010a; 43(2): 609-616.

24.Li SQ, Zhang H. Q, Jin Z. T, Hsieh Fh. Textural modification of soya bean/corn extrudates as affected by moisture content, screw speed & soya bean concentration International. Journal of Food Science and Technology. 2005; 40: 731-741.

25.Liu C, Zhang Y, Liu W, Wan J, Wang W, Wu L, and et al. Preparation, physicochemical & texture properties of texturized rice produce by Improved Extrusion Cooking Technology, Journal of Cereal Science. 2011; 54: 473-480.

26.Lohani U. C, Muthukumarappan K. Effect of Extrusion Processing Parameters on Antioxidant, Textural and Functional Properties of Hydrodynamic Cavitated Corn Flour, Sorghum Flour and Apple Pomace-Based Extrudates. Journal of Food Process Engineering. 2016; 40(3): 1-15.

27.Majumdar R. K, Singh R. K. R. The effect of extrusion conditions on the physicochemical properties & sensory characteristics of fish-based expend snacks. Journal of Food Processing & Preservation. 2014; 38: 864-879.

28.Meng X, Threinen D, Hansen M, Driedger D. Effects of extrusion conditions on system parameters & physical properties of chickpea flour-based snack. Food Res. Intern. 2010; 43: 650-658.

29.Moraru C. I, Kokini J. L. Nucleation & expansion during extrusion & microwave heating of cereal foods.

ComprehensiveReviews in Food Science & Food Safety.2003; 2: 120-138.

30.Morsy N. E, Rayan A. M, Youssef K. M. Physico Chemical Properties, Antioxidant Activity, Phytochemicals & Sensory Evaluation of Rice-Based Extrudates Containing Dried Corchorus olitorius l. Leaves. J. Food Process Technol. 2015; 6: 408.

31.Nascimento E. M. G. C, Carvalho C. W. P, Takeiti C. Y, Freitas D. G. C, Ascheri J. L. R. Use of sesame oil cake (Sesamum indicum L.) on corn expends extrudate. Food Res. Int. 2012; 45: 434-443.

32.Navam S. H, Tajudini A. L, Srinivas J. R, Sivarooban T, Kristofor R. B. Physio-Chemical & Sensory Properties of Protein-Fortified Extruded Breakfast Cereal/Snack Formulated to Combat Protein Malnutrition in Developing Countries. J. Food Process Technol. 2014; 5(8): 1-9.

33.O’Shea N, Arendt E. puffed snack by optimising die head temperature, screw speed and apple pomace inclusion. Food Bioprocess Technol. 7: 1767-1782.

34.Obatolu V. A, Skonberg D. I, Camire M. E, Dougherty M. P. Effect of Moisture Content and Screw Speed on the Physical Chemical Properties of an Extruded Crab-based Snack. Food Sci Tech Int. 2005; 11(2):121–127.

35.Orrego C. E, Salgado N, Giraldo G. I. Influence of the extrusion operating conditions on the antioxidant, hardness and color properties of extruded mango. LWT - Food Science and Technology. 2017; 86: 209-218.

36.Ozer E. A, Ibanoglu S, Ainsworth P, Cahide Y. Expansion characteristics of a nutritious extruded snack food using response surface methodology. Eur. Food Res. Technol. 2004; 218: 474-479.

37.Pankyamma V, Basu S, Suryaprabha Bhadran S, Chouksey M. K, Gudipati V.  Fish oil-fortified extruded snack: evaluation of physical properties & oxidative stability by response surface methodology. Journal of Food Process Engineering. 2014; 37: 349-361.

38.Potter R, Stojceska V, Plunkett A. The use of fruit powders in extruded snacks suitable for children’s diets. LWT-Food Sci Technol. 2013; 51: 537-544.

39.Qing-Bo D. A. P, Tucker G, Marson H. The effect of extrusion conditions on the physicochemical properties & sensory characteristics of rice-based expend snacks. Journal of food Engineering. 2005;66(3): 283-289.

40.Qing-Bo D. A. P, Plunkett A, Tucker G, Marson H. The effect of extrusion conditions on the functional & physical properties of wheat-based expends snacks, Journal of food engineering. 2006; 73 (2): 142-148.

41.Sahan Y, Dulger D, Aydin E, Dundar A, Celik G. Food Additives: Oleaster Flour. Journal of Agricultural science. 2015; 5(2): 1052-1061.

42.Sahan Y, Gocmen D, Cansev A, Celik G, Aydin E, Dundar A. N, et Al. Chemical and techno-functional properties of flours from peeled and unpeeled oleaster (Elaeagnus angustifolia L.). Journal of Applied Botany and Food Quality. 2015; 88: 34-41.

43.Şahin N, Bilgiçli N, Sayaslan A. Enhancement of extruded corn snacks with substitution of wheat germ, invaluable milling by-product. Journal of food processing and preservation. 2022; 61(3): 1-11.

44.Salata C. D. C, Leonel M, Trombini F. R. M, Mischan M. M. Extrusion of blends of cassava leaves & cassava flour: physical characteristics of extrudates. Food Sci. Technol. Campinas. 2014; 34(3): 501-506.

45.Santosa B. A, Sudaryono S, Widowati S. Characteristics of extrudate from four varieties of corn with aquadest. Indosinia journal of agriculture. 2008; 1(2): 85-94.

46.Sarraf M, Mohamadi Sani A, Mehraban Sang Atash M. Physicochemical, organoleptic characteristics and image analysis of doughnut enriched with oleaster flour. Journal of Food Processing and Preservation. 2016; 41(4): 1-9.

47.Sharma C, Singh B, Hussain S Z, Sharma S. Investigation of process and product parameters for physicochemical properties of rice and mung bean (Vigna radiata) flour based extruded snacks. J Food Sci Technol. 2017; 54(6): 1711–1720.

48.Siddiq M, Ravi R, Harte J. B, Dolan K. D. Physical & functional characteristics of selected dry bean (Phaseolus vulgaris L) flours. LWT - Food Science & Technology. 2010; 43: 232-237.

49.Siddiq M, Kelkar S, Harte J. B, Dolan K. D, Nyombaire G. Functional properties of flour from low-temperature extruded navy and pinto beans (Phaseolus vulgaris L.). LWT-Food Science and Technology. 2013; 50(1): 215-219.

50.Singh B, Sekhon K. S, Singh N. Effects of moisture, temperature & level of pea grits on extrusion behaviour & product characteristics of rice. Food Chemistry. 2007; 100: 198-202.

51.Singh R. K. R, Majumdaran R. K, Venkateshwarlu G. Optimum extrusion-cooking conditions for improving physical properties of fish-cereal based snacks by response surface methodology. J. Food Sci. Technol. 2014; 51(9): 1827-1836.

52.Stojceska, V., Ainsworth, P., Plunkett, A., & İbanoğlu Ş. The advantage of using extrusion processing for increasing dietary fibre level in gluten-free products. Food chemistry. 2010; 121(1): 156-164.

53.Taverna L. G, Leonel M, Mischan M. M. Changes in physical properties of extruded sour cassava starch & quinoa flour blend snacks, Ciênc. Tecnol. Aliment. Campinas. 2012; 32(4): 826-834.

54.Thymi S, Krokida M. K, Pappa A, Maroulis Z. B. Structural properties of extruded corn starch. J Food Eng. 2005;68: 519-526.

55.Van der Sman R. G. M, Broeze J. Structuring of indirectly expends snacks based on potato ingredients: A review. J. Food Eng. 2013; 114 (4) 413-425.

56.Waramboi JG, Gidley M J, Sopade P. A. Influence of extrusion on expansion, functional and digestibility properties of whole sweetpotato flour. LWT - Food Science and Technology. 2014;59: 1136-1145.

57.Yağci S, Göğüş F. Response surface methodology for evaluation of physical & functional properties of extruded snack foods developed from food-by-products. J. Food Eng. 2008; 86: 122-132.

58.Yağci, S., Göğüş F. 2011. Quality Control Parameters of Extrudates & Methods for Determination. In Advances in Food Extrusion (M. Maskan & A. Altan Eds). CRC Press, New York, U. S. A., pp. 297-326.

59.Yu C, Liu J, Tang X, Shen X, Liu S. Correlations between the physical properties and chemical bonds of extruded corrn starch enriched with whey protein concentrate. RSC Adv. 2017; 7: 11979–1198.