Influence of tragacanth gum and oat bran fiber on physicochemical, and sensory properties of toast

Document Type : Research Paper

Author

Abstract

Introduction: Bread is one of the oldest foods that it is widely used in the world. Since the quality properties of breads are great interest to consumers. Bread during the storage period has undesirable physicochemical changes that it's called staling. Increase in hardness of bread core during the storage period is one of the most important to the staling index that the main reason for this is starch retrogradation (Guarda et al. 2004). It is recommended to delay staling by various pathways including additives such as proteins, carbohydrates, enzymes, fats, fibers, emulsifiers and hydrocolloids (gums) (Rajabzadeh, 2008). Today, the usage of dietary fiber is one of interest for food consumers due to its beneficial, physiological effects.  Its importance in reducing fat and blood sugar, reducing the risk of colon and gastrointestinal cancers and treating obesity is well known (Basman and Köksel, 1999). Oat bran is a soluble dietary fiber source and its known for its high beta-glucan levels. It is effective in lowering cholesterol and slowing glycemic responses (Klopfenstein, 1988). For a long time ago flour and bran of oat has been used in breakfast cereals or bakery products (Webster, 1986). Adding sources of fiber to the bread formula is often accompanied by problems in the properties of the dough and the quality of the bread. Adding fiber reduces the volume, hardness and darkness of the bread color and sometimes changes the taste (wang et al., 2002). Negative effects of fiber on bread structure is related to the decrease in gluten content and the increase in bran particles in bread texture (Verbeken et al. 2003). Due to low consumption of fiber in the daily diet that is usually lower than the recommended dose (30 grams of fiber per day), enriching bread with fiber can play an important role in achieving its health benefits (wang et al., 2002). The use of hydrocolloids increasing in recent years due to the desirable characteristics of baking (Kiumarsi, 1997). Tragacanth gum, as one of the herbal gums, is ejected from several species of Astragalus. Tragacanth is listed as a quality hydrocolloid in the GRAS list and is one of the food additives (Kiumarsi, 1997). This gum has wide application properties in the food industry, especially in the baking products, it has wide application properties including emulsifying properties, stability and thickening in food products (Verbeken et al. 2003). In this research, the effects of replacing oat bran fiber (4 and 8%), as well as tragacanth gum (0.5% and 1%) alone and in combination include 0.75% tragacanth gum + 6% oat bran fiber and 0.25% tragacanth gum + 2% oat bran fiber were used in preparation and formulation of toast bread formulation.  
Material and methods: Six treatments were designed according to a completely randomized design. The physicochemical tests included: bread volume, moisture content, ash, pH, fat percentage, colorimetric (brightness index (L*), redness index (a*), jaundice index (b*), hardness, sensory characteristics (Volume, Shape, Crust color, cooking uniformity, Crust Properties, Crack and tear properties, Hollow and grainy properties, Crump color, Aroma, Taste, Chewiness, Texture) were analyzed 2 hours after production and staling at 1, 2 and 3 days intervals were evaluated in three replications. The results of the tests were analyzed by Duncan's one-way mean comparison at 95% confidence level and training. Sensory data also evaluated using Kruskal-Wallis nonparametric test, charts were drawn with Excel software version 2013. 
Results and discussion: The results showed that there was none significant difference in fat percentage index and pH of treatments compared to control (p>0.05). By increasing the amount of tragacanth gum, as well as oat bran fiber ash percentage, jaundice and redness index significantly increased and brightness index, texture hardness and staling significantly (P ≤ 0.05) decreased. By using tragacanth gum and oat bran fiber and increase their concentration the moisture content of toast bread compare to the control significantly (P≤0.05) increased. In fact, the addition of tragacanth gum significantly increased the absorption of water in the dough as compared to the control, which is due to the hydrophilic nature of the hydrocolloids, including tragacanth gum. Oat bran fiber due to the high protein content of beta-glucan, it is also able to absorb a large amount of water in the early stages of dough preparation and increase the amount of water used to make the dough. This increase in water absorption caused decreases the hardness of the bread texture. Reason of staling decrease by adding oat bran fiber it is also due to the presence of starch degrading enzymes such as amylase, which causes delay in the staling and hardening of the bread's kernel. The results of the evaluation of the volume of tested treatments showed that the use of oat barley fiber alone increased the bread volume up to 4%, and decreased the bread volume in quantities higher than 4%. The reason for reducing volume by increasing the amount of oat bran fiber can be due to less airborne bubbles during the mixing of the dough and thus to reduce the volume of the samples. The use of tragacanth gum and increase its concentration also increased the specific volume of the toast breads compared to the control sample. Tragacanth gum due to the presence of hydroxyl groups in their structure, they can interact with the water molecules in the bread dough, which increases the viscosity of the dough, develops the dough and, consequently, improves the maintenance of gases and increases the volume of the product. The highest proportion of volume belonged to the treatment containing 0.75% tragacanth gum and 6% oat bran fiber and then the treatment containing 0.25% tragacanth gum and 2% oat bran fiber. The sensory evaluation results showed that all sensory features were evaluated including volume, shape, crust color, cooking uniformity, crust properties, crack and tear properties, hollow and grainy properties, crump color, aroma, taste, chewiness, texture did not have a significant difference with the control sample and even got higher score.
Conclusion: Toasting treatment containing 0.75% tragacanth gum and 6% oat bran fiber due to having more volume, less stale and desirable sensory properties were introduced as superior treatment. Therefore, the use of tragacanth gum and oat bran fiber can improve the qualitative (physicochemical and sensory properties) of the toast bread.

امیری عقدایی س س، اعلمی  م و دارایی گرمه خانی ا، 1391. تاثیر استفاده از صمغ کتیرا به عنوان جایگزین چربی بر ویژگی­های رئولوژیکی، حسی و بافت سس مایونز کم چرب، نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران، 8(2): 189-180.
پورآذرنگ ه، مرتضوی س ع، و میلانی ا، 1388. اثر افزودن سبوس برنج بر ویژگی های رئولوژیک خمیر و بافت نان بربری، فصلنامه علوم و صنایع غذایی، 1(1): 23-31.
داوری کتیله م، عزیزی م ح،  و فاضلی  ف، 1391. ﺗﺄﺛﻴﺮ ﻫﻴﺪروﻛﻠﻮﻳﻴﺪﻫﺎی زاﻧﺘﺎن و ﻛﺘﻴﺮا ﺑﺮ وﻳﮋﮔﻲﻫﺎی ﺧﻤﻴﺮ ﻣﻨﺠﻤﺪ و ﻧﺎن ﻫﻤﺒﺮﮔﺮ ﺣﺎﺻﻞ، ﻣﺠﻠﻪ ﻋﻠﻮم ﺗﻐﺬﻳﻪ و ﺻﻨﺎﻳﻊﻏﺬاﻳﻲ اﻳﺮان، 7(5): 301-309.
رجب زاده ن، 1387. مبانی فناوری غلات، جلد دوم، انتشارات دانشگاه تهران، ایران.
روانفر ن، محمدزاده میلانی ج، رفتنی امیری ز، ناصحی ب و هادیان ز، 1388. ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺄﺛﯿﺮ آرد ﻣﺎﻟﺖ ﺟﻮ ﺑﺮ ﺑﯿﺎﺗﯽ ﻧﺎن ﺑﺮﺑﺮی، فصلنامه علوم و صنایع غذایی، دوره 6(1)، 63-53.
رجبی احمد آباد ح و شیخ الاسلامی ز، 1393. اثر آرد ترتیکاله و صمغ کتیرا بر خواص کیفی و رئولوژی نان قالبی ترکیبی (گندم- تریتیکاله)، سومین همایش ملی علوم و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد ساری.
ﺷﻮرﻳﺪه م، ﺗﺴﻠﻴﻤﻲ ا، ﻣﺤﻤﺪی ﻓﺮ م ا و ﻋﺰﻳﺰی م ح، 1390. ﺑﺮرﺳﻲ ﺗﺎﺛﻴﺮ -Dﺗﺎﮔﺎﺗﻮز و اﻳﻨﻮﻟﻴﻦ ﺑﻌﻨﻮان ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻦ ﺳﺎﻛﺎرز ﺑﺮ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎت ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ، ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ و رﺋﻮﻟﻮژﻳﻜﻲ ﺷﻜﻼت ﺷﻴﺮ، ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﻋﻠﻮم و ﺻﻨﺎﻳﻊ ﻏﺬاﻳﻲ، 8(29): 125-113.
صحرائیان ب، کریمی م، حبیبی نجفی م ب، حدادخداپرست م ح، قیافه داودی م، شیخ الاسلامی ز و نقی‌پور ف، 1393. بررسی تأثیرصمغ بومی بالنگوشیرازی  Lallemantia royleana  بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی و حسی نان بربری نیمه حجیم بدون گلوتن سورگوم، فصلنامه علوم و صنایع غذایی، 11(42): 129-139.
عبدالعلی زاده ا و قره خانی م، 1397. ﺗﺄﺛﻴﺮ افزودن صمغ کتیرا بر ویژگی‌های فیزیکی‌شیمیایی، بافتی و حسی نان بدون گلوتن بر پایه ذرت، نشریه پژوهش‌های صنایع غذایی، 28(3): 111-125.
غریب بی‌بـالان س، عطای صالحی آ و محمدی ثـانی ع، 1392.  بررسی اثر افزودن سبوس برنج بر خواص رئولوژیکی خمیر و ترکیب شیمیایی کیک روغنی، نوآوری در علوم و فناوری غذایی، 5(2): 1 -7.
قرایی ز، عزیزی م.ح، حسینی پنجکی س م و برزگر م، 1392. ﺑﺮرﺳﯽ وﯾﮋﮔﯽﻫﺎی رﺋﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ و ﺣﺴﯽ ﻧﺎن ﺑﺮﺑﺮی ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷﺪه از ﺧﻤﯿﺮ ﻣﻨﺠﻤﺪ ﺣﺎوی ﺻﻤﻎﻫﺎی ﮐﺘﯿﺮا و ﺛﻌﻠﺐ، ﻣﺠﻠﻪ ﻋﻠﻮم ﺗﻐﺬﯾﻪ و ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻏﺬاﯾﯽ اﯾﺮان، 8(3): 137 -144.
قربانی م، شیخ الاسلامی ز، آریانفر ا، 1396تأثیر صمغ ریحان و کتیرا در بهبود کیفیت و ماندگاری دونات روغنی، نشریه پژوهش‌های صنایع غذایی، 28(3): 151-139.
محبی ز، همایونی راد ع و عزیزی م ح، 1392. ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ ﺑﺘﺎﮔﻠﻮﮐﺎن و ﻧﺸﺎﺳﺘﻪ ﻣﻘﺎوم ﺑﻪ ﻫﻀﻢ ﺑﺮ وﯾﮋﮔﯽﻫﺎی ﮐﯿﻔﯽ و ﺣﺴﯽ ﻧﺎن ﺗﺴﺖ ﺣﺎﺻﻞ، ﻣﺠﻠﻪ ﻋﻠﻮم ﺗﻐﺬﯾﻪ و ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻏﺬاﯾﯽ اﯾﺮان، 8(4): 31-40.
مقصودلو ی، معتمدزادگان ع و چراغ پورخنکدار م، 1391. تاثیر افزودن سبوس گندم بر خواص کیفی پخت و ماندگاری نان بربری،‌ دومین سمینار ملی امنیت غذایی، سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد سوادکوه.
مویدی س، صادقی ماهونک ع ر، عزیزی م ح، مقصودلو ی و سیدین اردبیلی س م، 1392. تاثیر ﺻﻤﻎ ﮐﺘﯿﺮا ﺑر وﯾﮋﮔﯽﻫﺎی رﺋﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ ﺧﻤﯿﺮ و ﮐﯿﻔﯿﺖ ﻧﺎن ﺑﺎﮔﺖ ﻓﺮاﻧﺴﻮی، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.
مجذوبی م، نعمت اللهی ز. و فرحناکی ع، 1392. ﺗﺄﺛﯿﺮ ﺳﺒﻮس ﮔﻨﺪم ﺗﯿﻤﺎر ﺷﺪه ﺑﻪ روش ﻫﯿﺪروﺗﺮﻣﺎل ﺟﻬﺖ ﮐﺎﻫﺶ ﻣﻘﺪار اﺳﯿﺪ ﻓﯿﺘﯿﮏ ﺑﺮ ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ و ﺣﺴﯽ ﺑﯿﺴﮑﻮﺋﯿﺖ، ﻣﺠﻠﻪ ﻋﻠﻮم ﺗﻐﺬﯾﻪ و ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻏﺬاﯾﯽ اﯾﺮان، 8(3): 171 -178.
محمدی گرفمی ف، اسحاقی م ر و ناطقی ل، 1396، تاثیر صمغ‌های زدو و کربوکسی متیل سلولز بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و حسی کیک اسفنجی،  مجله علوم و صنایع غذایی ایران، 72(14): 105-120.
موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1367. روش اندازه‌گیری پروتئین خام غلات و فرآورده‌های آن، شماره 2863.
موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1388. اندازه‌گیری مقدار فیبر خام- روش عمومی، شماره 3105.
موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1389 . ویژگی های بیسکوییت. استاندارد ملی ایران، شماره 37، چاپ اول.
موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1389 . غلات و فرآورده های آن- اندازه گیری مقدار رطوبت- روش مرجع پایه، استاندارد ملی ایران، شماره 2705، چاپ اول.
موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1390. آرد گندم- ویژگی ها و روش های آزمون، شماره 103.
موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1395 . اندازه گیری گلوتن مرطوب و اندیس گلوتن به روش مکانیکی،  استاندارد ملی ایران، شماره 2-9639، چاپ اول.
موحد س، خلعتبری محسنی گ، احمدی چناربن ح، 1393. ارزیابی کاربرد صمغ زانتان و آرد سیب زمینی بر خواص رئولوژیکی خمیر و کیفیت نان تست، فصلنامه علوم و فناوری های نوین غذایی، 1(3): 48-39.
میلانی ا، پور آذرنگ ه، مرتضوی س ع، 1388. اﺛﺮ اﻓﺰودن ﺳﺒﻮس ﺑﺮﻧﺞ ﺑﺮ وﯾﮋﮔﯽ ﻫﺎی رﺋﻮﻟﻮژﯾﮏ ﺧﻤﯿﺮ و ﺑﺎﻓﺖ ﻧﺎن ﺑﺮﺑﺮی، ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﻋﻠﻮم و ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻏﺬاﯾﯽ، 6(1): 31-23.
نیکوزاده ح، تسلیمی ا، عزیزی م ح، 1390. تاثیر افزودن سبوس جو دو سر بر خواص رئولوژیکی خمیر و کیفیت نان سنگک. فصلنامه علوم و صنایع غذایی، 8(1): 1-10.
وطن خواه ح، شاهدی م، کدیور م، شاکری بروجنی  ر، 1392. تأثیر مخلوط متفاوت صمغ های ثعلب و کتیرا بر ویژگی های حسی و میزان بیاتی نان بدون گلوتن، بیستمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی، دانشگاه شیراز.
هجرانی ت، مرتضوی س ع، شیخ الاسلامی ز، قیافه داوودی م، 1392. اثر صمغ گوار و آنزیم آلفا آمیلاز بر بهبود کیفیت نان بربری نیم پز منجمد، نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران، 555-525.
AACC Method 46-10, 2000. ­­Aproved Methods of AACC, Protein measurements.
AACC Method 80-10.  2000. ­­Aproved Methods of AACC, Extensoghraph Method.
AACC Method 30-10.01, 2000. ­­Aproved Methods of AACC, Curde fat.
AACC Method 10-05, 2008. ­­Aproved Methods of AACC, Specific volume measurement.
Basman A and Köksel H, 1999. Properties and composition of Turkish flat bread (Bazlama) supplemented with barley flour and wheat bran. Cereal Chemistry 76(4): 506-511.‏
Carthy Mac A, Gobbetti M, Balestrier F, Paoletti F, Russi L and Rossi J, 2005. Sourdough lactic acid bacteria effects on bread firmness and stalin. Journal of Food Science 63(2): 347-351.
Gomez M, Jimenez S, Ruiz E and Oliete B, 2011. Effect of extruded wheat bran on dough rheology and bread quality. LWT-Food Science and Technology 44: 2231-2237.
Guarda A and Rossel CM, Benedito C and Galotto MJ, 2004. Different Hydrocolloids as bread improvers and ant staling agents, Food Hydrocolloids 15(3): 22-29.
Hung HC, Maurer C, Kay SA and Weber F, 2007. Circadian transcription depends on limiting amounts of the transcription co-activator nejire/CBP,  Journal Biologhy Chemistry 282(43): 31349-31357.
Kiumarsi A, 1997. The gum tragacanth from Iranian astragalus microcephalus (Doctoral dissertation, ph.D. Thesis, University of Otago, Dunedin, New Zealand).‏
Klopfenstein CF, 1988. The role of cereal beta-glucans in nutrition and health. Cereal foods world (USA).‏
Kozlov Mutungi C, Unbehend G and Lindhauer MG, 2010. Modification of gluten – free sorghum batter and bread using maize, potato, cassava or rice starch, Food Science Technology 12(5):1-6.
Nasehi B, Azizi MH and Hadian Z, 2009. Different approaches for determinition of bread staling, Journal of Food Science and Technology 6(1): 53-63.
Purlis E and Salvadori V, Modelling the browning of bread during baking, 2009. Food Reserch International 42: 865-870.
Rosell CM, Rojas JA and Benedito De Barber C, 2001. Influence of hydrocolloids on dough rheology and bread quality, Food Hydrocolloids 15: 75-81.
Shon J, Yun Y, Shin M, Chin KB and Eun JB, 2009. Effects of milk proteins and gums on quality of bread made from frozen dough, Journal of the science of food and agriculture 89(8): 1407–1415.
Saccotelli MA, Conte A, Burrafato KR, Calligaris S, Manzocco L, Matteo A and Del Nobile MA, 2016. Optimization of durum wheat bread enriched with bran, Food Science and Nutrition 5(3): 689–695.
Sudha MLR, Vetrimani K and Leelavathi K, 2007. Influence of fiber from different cereals on the rheological characteristics of wheat flour dough and on biscuit quality. Food Chemistry 100: 1365-1370.
Verbeken C D, Gabric D, Bauman I, Tusak D and Novotni D, 2003. Gluten free bread production by the corn meal and soybean flour extruded blend usage, Agricultural of Conspet Science 72(3): 227-232.
Webster FH, 1986. Oats chemistry and technology, Francis Webster and Associates, Branson, Missouri, U.S.A.
Wang J, Rosell CM and De Barber CB, 2002. Effect of the addition of different fibres on wheat dough performance and bread quality. Food chemistry 79(2): 221-226.‏