توسعه یک روش ارزیابی غیر مخرب بیاتی نان با استفاده از سنسور ارتعاش سنج لیزر داپلر

نان حاصل از آرد گندم اصلی­ترین غذای مردم جهان را تشکیل می­دهد. هنگام نگهداری، نان تازه بخشی از مطلوبیت بافت و طعم خود را از دست می­دهد. سفت شدن بافت طی نگهداری (حدود 5 روز) بطور عمده مربوط به کریستالیزاسیون مجدد آمیلوپکتین[1] و تشکیل یک شبکه پیوسته و انعطاف ناپذیر از نشاسته نیمه کریستالی است. طی نگهداری نان، آب از بافت درونی به پوسته مهاجرت می­کند که سبب کاهش رطوبت بافت درونی نان می­گردد. به این ترتیب، محتوای رطوبت موضعی شبکه گلوتن می­توانند به زیر نقطه بحرانی آن برای پلاستیک ماندن کامل، افت نماید. در نتیجه با سفت شدن شبکه گلوتن، سفتی مغز نان[2] طی دوره نگهداری افزایش می­یابد (بوسمنس[3] و همکاران، 2013). تغییرات فیزیکوشیمیایی به وجود آمده طی نگهداری نان از جمله سفت شدن بافت درونی، تغییر در طعم و افت تردی، بخشی از یک فرایند کلی که بیاتی نامیده می­شود را شامل می­گردد. این تغییرات سبب افت ویژگی‏‏های حسی محصول شده که در پذیرش مصرف­کننده اثر منفی خواهد گذاشت؛ هرچند ممکن است این فراورده هنوز سالم باشد (رایبوتا[4] و لی بیل[5]، 2007). برای ارزیابی و تعیین میزان بیاتی نان روش‏های گوناگونی گزارش شده است. از جمله این روش­‏ها می­توان به تفرق با اشعه ایکش، کالریمتری پویشی دیفرانسیلی(DSC) و همچنین آزمون‏های رئولوژیکی، شیمیایی و حسی اشاره نمود (مارینوپولو[6] و همکاران، 2019). بطور کلی ارزیابی سفتی بافت، یک پارامتر مناسب برای ارزیابی توسعه بیاتی نان است. پژوهش‏های زیادی طی دهه‏های گذشته به منظور تحقیق در مورد مکانیسم‏های بیاتی نان و همچنین روش‏هایی برای تعیین سرعت بیاتی، انجام شده است ( دروسی[7] و همکاران، 2020). روش‏های استانداردی برای اندازه­گیری سفتی بافت درونی نان در دسترس است. به عنوان مثال انجمن شیمی غلات آمریکا (AACC, 1995) یک روش استاندارد بر اساس فشرده سازی یک قطعه از مغز نان با ضخامت 20 میلی­متر ارائه نموده است. بافت مغز نان اغلب تحت عنوان نیروی اندازه­گیری شده بر حسب نیوتن در یک نسبت فشرده­سازی انتخابی (به عنوان مثال، %25) تعیین می­شود. هنگامی­که پروب دستگاه در تماس با بافت درونی نان قرار می­گیرد، با استفاده از افزایش نیرو، درصد تغییر شکل تعیین می­گردد. در این روش ممکن است یک خطا در تعیین درصد تغییر شکل به­وجود آید. برای مثال، اگر قطعه­های حاصل از مغز نان کاملا صاف نباشند، ممکن است نیرو قبل از فشرده­سازی موثر این قطعه‏ها بالا رود؛ این امر منجر به ایجاد خطا در تعیین نیروی لازم برای فشرده­سازی می­شود. بنابراین حداقل 3 تا 6 تکرار بایستی انجام شود تا یک داده از بافت درونی نان بدست آید. مشکل دیگر این است که از آنجایی­ که برای آزمون‏های آزمایشگاهی از نان‏های کوچک استفاده می­شود، در این گونه موارد تعداد قطعه‏های مورد نیاز از یک نان برای آزمون خیلی زیاد نمی­باشد. همچنین، در برخی موارد مغز نان می­تواند دارای سلول‏های بزرگ (به عنوان مثال در مورد نان باگت) به اندازه ضخامت قطعه تحت آزمون باشد. در این گونه موارد نیز ممکن است آزمون فشرده­سازی با خطا همراه شود (لی­بیل[8] و همکاران، 2009). روش‏های گوناگونی برای ارزیابی سفتی بافت در محصولات غذایی توسعه پیدا کرده است. از جمله این روش‏ها می­توان به اندازه­گیری تغییر شکل الاستیک، سرعت انتقال صوت و رزونانس صوتی که برای ارزیابی سفتی میوه‏جات نیز بکار گرفته شده‏اند اشاره کرد ( ژانگ[9] و همکاران، 2021). دینگ[10] و همکاران (2020) از یک ارتعاش­سنج برای تعیین سفتی میوه گلابی استفاده کردند. همچنین در پژوهشی که توسط تانیواکی[11] و همکاران (2009) انجام شد، یک روش ارتعاشی غیر مخرب بوسیله ارتعاش­سنج داپلر لیزری برای ارزیابی تغییرات الاستیسیته نمونه‏های هندوانه بکار گرفته شد. در پژوهشی دیگر، از یک روش طیف­سنجی و ارتعاش­سنجی به منظور ارزیابی سفتی هندوانه  استفاده گردید (دینگ[12] و همکاران، 2021). لاپچیک[13] و همکاران (2016) فرایند بیات شدن نان را با استفاده از تکنیک­های ارتعاشی بررسی کردند، همچنین حاتمیان و همکاران (1399)، با استفاده از روش اندازه­گیری صوت و شبکه­ی عصبی بافت نان را مدل­سازی کردند. نتایج این پژوهش‏ها نشان داد که روش‏های ارتعاش سنجی می­توانند به عنوان روشی غیر­مخرب، برای ارزیابی تغییرات بافتی در محصولات غذایی بکار گرفته شوند.

بنابراین هدف این پژوهش ارزیابی امکان بکارگیری یک حسگر غیر مخرب برای تعیین تغییر در ویژگی‏های ارتعاشی مرتبط با بیاتی براساس ارزیابی همبستگی یافته‌های آن و ویژگی‏های بافت­سنجی حسی می­باشد.