مقدمه:
خوراکی‌هایی مانند بیسکوییت، نان ذرت، کلوچه، شیرینی و پای را تصور کنید. نقطه‌ی مشترک این خوراکی‌ها داشتن ماده‌ای به نام گلوتن است. در این فعالیت علمی شما بررسی خواهید کرد که چرا برخی غذاها که همگی حاوی آرد گندم هستند چنین سطوح متفاوتی از نرمی و سفتی بر اساس گلوتن داخل خود دارند.

پیش‌زمینه:
نان، شیرینی، پاستا، کیک، کلوچه، بیسکوییت، پیتزا و ... . تمام این غذاها در چه چیز مشترک هستند؟ به طور سنتی تمام آنها از آرد گندم درست شده‌اند، پودری ریز تولید شده از خرد کردن دانه‌های گندم که قسمت خوراکی آن است. گندم متعلق به خانواده‌ی علف‌هاست که این خانواده شامل حدود هزار گونه می‌شود. به احتمال زیاد اولین بار گندم حدود ده تا دوازده هزار سال پیش در خاورمیانه کشت شده است. امروزه گندم سومین غله‌ی مهم جهان به شمار می‌آید. (ذرت در رتبه‌ی اول و برنج در رتبه‌ی دوم قرار دارند.)

اما چرا از آرد گندم در غذاهای بسیاری استفاده می‌شود؟ هنگامی که آب با اکثر آردهای دیگر مانند آرد ذرت یا آرد برنج مخلوط می‌شود خمیر به وجود می‌آید. اما اگر آرد گندم را با آب مخلوط کنید، حاصل ماده‌ای هم با خاصیت پلاستیک (با قابلیت تغییر شکل) و هم با خاصیت الاستیک (با قابلیت برگشت به شکل اولیه‌ی خود) است. گلوتن ترکیبی از پروتئین‌ها در داخل دانه‌ی گندم است که این ویژگی‌های ارزشمند را ممکن می‌سازد. به دلیل داشتن این ویژگی‌ها خمیر گندم می‌تواند گاز را در خود به دام بیندازد (مانند کربن‌دی‌اکسید تولید شده توسط مخمر) و منبسط شود، که این پدیده سبب می‌شود نان و سایر محصولات پخته شده سبک و ترد شوند.

مواد و وسایل مورد نیاز:
دو یا سه آرد گندم مختلف از جمله آرد نان گندم، آرد گلوتن، آرد کیک، آرد شیرینی یا آرد چند منظوره (از هر نوع آرد به مقدار کمی بیشتر از یک فنجان نیاز خواهید داشت.)
یک کاسه‌ی جدا برای مخلوط کردن هر آرد به طور جداگانه
فنجان برای اندازه‌گیری با علامت‌های نصف و یک چهارم فنجان
آب
کاغذ یادداشت چسب‌دار و مداد یا خودکار (اختیاری)
چنگال
تخته برش یا هر سطح کار مناسب دیگر
ساعت رومیزی، ساعت مچی یا زمان‌سنج (تایمر)
صافی با سوراخ‌های کوچک

آماده‌سازی:
مقدار یک فنجان از هر نوع از آردها را در کاسه‌ی مخصوص به خودش بریزید. دقت کنید که کاسه‌ها با هم اشتباه نشوند. برای جلوگیری از اشتباه می‌توانید با کاغذ یادداشت آنها را علامت‌گذاری کنید. انواع مختلف آرد چه ویژگی‌های ظاهری دارند؟


روش کار:
یکی از کاسه‌ها را برای شروع کار انتخاب کنید و به آرامی نصف تا سه چهارم فنجان آب را در حالی که محتویات کاسه را با چنگال هم می‌زنید به آن اضافه کنید. ممکن است در ابتدا هم زدن دشوار به نظر بیاید، اما رفته رفته مخلوط به صورت یک توپ درمی‌آید. با گذشت زمان چه تغییری در ویژگی‌های ظاهری آرد رخ می‌دهد؟

یک قاشق از آردی که با آن کار می‌کنید روی سطح کارتان و روی دست‌های خود بپاشید تا هم سطح کار و هم دست‌هایتان کمی آرد روی خود داشته باشند. توپ آردی که در کاسه تشکیل شده است را روی سطح کار خود قرار دهید و آن را با دست حدود پنج تا هفت دقیقه ورز دهید تا نرم و الاستیک شود. (اگر با روش ورز دادن آشنا نیستید به این صورت است: ابتدا با کف دست روی توپ خمیر فشار وارد کنید و سپس با نوک انگشتان آن را مجدداً بالا بکشید و بچرخانید. این مراحل را باید چندین بار به همین ترتیب تکرار کنید.) با ورز دادن خمیر چه تغییراتی مشاهده می‌کنید؟ آیا با گذشت زمان به راحتی یک توپ از خمیر تشکیل می‌شود؟

این مراحل (اضافه کردن آب به آرد و ورز دادن خمیر) را در مورد تمام آردهایی که دارید به طور جداگانه انجام دهید. دقت داشته باشید که تمام آردها را باید مدت زمانی مساوی ورز دهید. در پایان ورز دادن، باید یک توپ خمیری نرم و الاستیک از هر کدام از آردها داشته باشید. (دقت کنید که برخی از انواع آرد توپ خمیری بهتری نسبت به انواع دیگر تشکیل می‌دهند.)

توپ‌های خمیری را به کاسه‌های خود برگردانید و اجازه دهید به مدت ده دقیقه در کاسه بی‌حرکت باقی بمانند.

حال زمان آن فرارسیده است که ببینیم چه مقدار گلوتن در هر کدام از این توپ‌های خمیری وجود دارد. صافی را در سینک طوری قرار دهید که شیر آب به آن برسد. یکی از توپ‌های خمیری را داخل سینک ببرید و آن را روی دست خود و روی صافی نگه دارید. در همین حین آب سرد را از شیر روی خمیر بریزید. به آرامی خمیر را در دستان خود فشار دهید و از هم باز کنید. آب بخش‌های محلول در آب مانند کربوهیدرات‌ها را با خود می‌شوید، اما پروتئین نامحلول یا همان گلوتن باقی می‌ماند. بخش محلول در آب مانند یک مایع شیری به نظر می‌رسد که از خمیر جدا می‌شود. آنقدر آب روی توپ خمیری بریزید تا مایع شیری خارج شونده از آن بسیار کم شود. حال بافت خمیر و شکل ظاهری آن به چه صورت است؟ باقی‌مانده‌ی خمیر در دستانتان را داخل کاسه‌ی مربوط به خود قرار دهید تا با خمیرهای دیگر اشتباه نشود.

صافی را بشویید و مرحله‌ی قبل را روی توپ‌های خمیری دیگر نیز انجام دهید. در پایان کار باید در هر کاسه یک توپ گلوتن داشته باشید. (دقت داشته باشید که بسته به نوع آردی که استفاده می‌کنید، حجم باقی مانده از توپ خمیری پس از شستن متفاوت است.)

اندازه‌ی توپ‌های گلوتن را با هم مقایسه کنید. کدام نوع آرد کوچک‌ترین توپ گلوتن را تشکیل می‌دهد؟ کدام آرد توپ گلوتن بزرگ‌تری دارد؟ آیا این نتایج بر اساس اینکه در هر نوع غذا چه آردی مصرف شود و در هر آرد چه میزان گلوتن وجود دارد منطقی به نظر می‌رسد؟

آزمایش‌های تکمیلی:
می‌توانید فعالیت را ادامه دهید و توپ‌های گلوتن را در دمای ۴۵۰ درجه فارنهایت به مدت پانزده تا سی دقیقه در فر بپزید. این توپ‌های گلوتن پس از پخت چه ظاهر و طعمی دارند؟

این فعالیت را با استفاده از انواع بیشتری از آرد گندم انجام دهید و با خط‌کش قطر توپ‌های گلوتن در انتهای کار را اندازه بگیرید. چه آردهایی توپ‌های گلوتن بزرگتری به وجود می‌آورند (توپ‌هایی با بیشترین قطر) و کدام آردها توپ‌های گلوتن کوچک‌تری حاصل می‌کنند؟ تفاوت میان ابعاد این توپ‌ها چه اندازه است؟

می‌توانید تأثیر ورز دادن بر ابعاد توپ گلوتن تشکیل شده را بررسی کنید. برای این کار، یک نوع آرد انتخاب کنید و سه توپ خمیر هم اندازه از آن با میزان‌های مختلف ورز دادن تهیه کنید: ۱. بدون ورز ۲. پنج دقیقه ورز ۳. ده دقیقه ورز. توپ‌های خمیر را زیر آب بگیرید و ابعاد و وزن توپ‌های گلوتن را بررسی کنید. میزان ورز دادن چه تأثیری بر ابعاد توپ‌های گلوتن دارد؟

یک نوع آرد انتخاب کنید و با آن خمیرهایی با افزودنی‌های متفاوت از جمله نمک، شکر یا روغن تهیه کنید. این افزودنی‌ها چه تأثیری بر گلوتن ایجاد شده دارند؟

مشاهده و نتیجه‌گیری:
آیا توپ‌های گلوتن تشکیل شده از آرد نان یا آرد گلوتن بزرگتر از همه هستند، درحالی‌که توپ‌های گلوتن مربوط به آرد کیک و آرد شیرینی از همه کوچکتر هستند؟ آیا آرد چند منظوره توپ‌های گلوتن با ابعاد متوسط ایجاد می‌کند؟
به طور معمول، آرد نان و آرد گلوتن میزان نسبتاً بالایی گلوتن (حدود دوازده تا چهارده درصد) دارند، درحالی‌که آرد کیک و آرد شیرینی کمترین مقدار گلوتن (حدود هفت تا ده درصد) را دارند. آردهای چند منظوره نیز دارای مقدار متوسطی گلوتن (نه تا یازده درصد) هستند. هر چه گلوتن یک آرد بیشتر باشد، توپ گلوتن حاصل از آن بزرگتر خواهد بود. آردهای گندم سخت از جمله انواع مخصوص نان دارای گلوتن زیادی هستند و برای پخت چیزهایی که نیاز به چقرمگی و استحکام دارند مانند نان و برخی شیرینی‌ها مناسب هستند. آردهای گندم نرم از جمله آرد کیک و شیرینی گلوتن کمی دارند و برای پخت مواد غذایی نیازمند نرم بودن مانند پنکیک و کلوچه مناسب‌ترند.

چرا ورز دادن برای اندازه‌گیری میزان گوتن در آرد مهم است؟ وقتی خمیر ورز داده می‌شود، مولکول‌های زنجیر مانندی که گلوتن را تشکیل می‌دهند (گلوتنین و گلیادین) از انتها به هم متصل می‌شوند و زنجیرهایی بسیار بلند و فنری به وجود می‌آورند. این اتفاق سبب تشکیل شبکه‌ای در هم پیچیده از گلوتن می‌شود و به خمیر خاصیت ارتجاعی می‌بخشد، زیرا با کشیده شدن ماده این ساختار فنری علاقه به بازگشت به شکل اولیه‌ی خود دارد.

منبع:

Great Globs of Gluten

منابع مفيد:

بستني خانگي درست کنيد!

چرا بعضي غذاها را قبل از پختن در مواد افزودني مي‌خوابيانيم؟

مخمرها، ميکرو اُرگانيسم‌هاي زنده

گندم

غلات

نان

ذرت

آرد

Kneading

Science of Bread

آرد گندم-ويکيپديا

گلوتن-ويکيپديا

تغيير شکل مهندسي