قندها (SUGARS)
شکر سفره تصفیهشده در واقع یک مولکول نسبتاً ساده است که شامل ۱۲ اتم کربن، ۲۲ اتم هیدروژن، و ۱۱ اتم اکسیژن میباشد. این ترکیب با نام شیمیایی ساکارز شناخته میشود. همانطور که خواهیم دید، قندها خانوادهای بزرگ از مواد هستند که کاربردهای مختلفی در نانوایی دارند.
برای بیشتر ما، شکر به معنای یک چیز مشخص است: شکر سفید دانهریز یا ساکارز، یک مادهی بلورین سفید و شیرین که طعم آشنا و دلپذیری دارد. اما برای یک شیمیدان یا زیستشناس، شکرها در واقع خانوادهای بسیار گسترده از ترکیبات مختلفاند که همه بر پایهی یک گروه شیمیایی مشترک ساخته شدهاند: ساکاریدها، یا قندهای ساده. این خانواده شامل هزاران ترکیب آلی است که از آرایشهای متفاوت اتمهای کربن، هیدروژن و اکسیژن ساخته شدهاند. بیشتر آنها شیرین هستند و در نامشان پسوند «ـوز» (ose) دیده میشود.
واحدهای ساختمانی اصلی قندها، مونوساکاریدها یا قندهای سادهاند.
- گلوکز یک قند ساده است که سوخت اصلی بدن و بسیاری از میوهها و عسلها را تأمین میکند.
- ساکارز یک دیساکارید است که از دو واحد گلوکز و فروکتوز تشکیل شده است.
قندهای دیگر به نام پلیساکاریدها از زنجیرههای بلند گلوکز تشکیل میشوند که میتوانند صدها یا حتی هزاران واحد داشته باشند. نشاسته نمونهای از پلیساکارید است که ویژگیهای کاملاً متفاوتی نسبت به قندهای ساده دارد. برای مثال، نشاسته در آب حل نمیشود، در حالی که ساکارز بهراحتی حل میشود.
هرچند از نظر شیمیایی، نشاسته نیز نوعی قند محسوب میشود، ولی ویژگیهای آن باعث میشود که در دستهای متفاوت طبقهبندی گردد.
تاریخچهی شکر سفره
شکر سفره (ساکارز تصفیهشده) یک اختراع نسبتاً جدید است. پیش از قرن نوزدهم، تهیهی شکر فرآیندی بسیار دشوار و پرهزینه بود، به همین دلیل تنها در مقادیر اندک و به عنوان یک کالای تجملی در دسترس بود.
تصفیهی شکر نیاز به کار فراوان و فرایندی پیچیده داشت. شربت عصارهی نیشکر پس از جوشاندن، با آهک و سفیدهی تخممرغ شفاف میشد و سپس فیلتر میگردید تا ناخالصیها رسوب کنند. این روش تنها مقدار اندکی شکر خالص تولید میکرد و شکر برای قرنها بسیار گرانقیمت بود.
پدیدهی اسمز (Osmosis) در توتفرنگیها:
وقتی توتفرنگی را در شکر میغلتانید، شکر آب موجود در سلولهای میوه را بیرون میکشد. این پدیده به دلیل اسمز اتفاق میافتد: مولکولهای آب از جایی که غلظت شکر کمتر است (داخل میوه) به جایی که غلظت شکر بیشتر است (روی سطح) حرکت میکنند. این فرایند باعث میشود توتفرنگیها نرمتر شده و شربتی شیرین از آنها خارج شود.
ادراک شیرینی (The Perception of Sweetness)
شیرینی یک خاصیت شیمیایی نیست؛ بلکه یک ادراک است که توسط زبان ما و میزان قندی که حس میکنیم تعیین میشود. همانطور که مشخص است، برداشت ما از شیرینی بسته به نوع قند متفاوت است.
- گلوکز سادهترین قند است، اما چندان شیرین نیست.
- فروکتوز و ساکاروز (قند سفره) بهطور محسوسی شیرینتر از گلوکز هستند.
این موضوع میتواند شگفتانگیز باشد زیرا همهی آنها در آب به مولکولهای منفرد شکسته میشوند. میتوانید این موضوع را خودتان امتحان کنید: یک گرم نشاستهی ذرت را در ۵۰ گرم آب حل کنید. خواهید دید که این محلول تقریباً هیچ طعمی ندارد، زیرا پلیساکاریدها بیش از حد بزرگاند و نمیتوانند به گیرندههای شیرینی در دهان متصل شوند. در مقایسه، مولکولهای کوچک قند معمولی بهراحتی به این گیرندهها متصل میشوند.
شربت ذرت معمولی، برای مثال، ترکیبی از مولکولهای گلوکز و مقدار کمی مولکولهای نشاستهی جزئی تخریبشده است که به آنها دکسترین میگویند. دکسترینها شربت را غلیظ میکنند. نشاستهی خالص نیز چسبناک است و میتواند گیرندههای طعم روی زبان شما را مسدود کند. برای شکستن نشاسته و آزاد کردن شیرینی آن، به آنزیمها نیاز است؛ درست مانند آزمایش کلاسیک علمی در مدارس، وقتی یک تکه کراکر شور را چند لحظه در دهان نگه میدارید و متوجه میشوید که ناگهان شیرین میشود. آنزیمهای موجود در بزاق، نشاسته را به قندهای سادهتر تجزیه میکنند.
شیرینی همچنین مستقیماً با میزان کالری غذاها ارتباطی ندارد. مثال: شربت ذرت با فروکتوز بالا کالری بسیار بیشتری از شکر ندارد، اما شیرینتر به نظر میرسد. بسیاری از شیرینکنندههای مصنوعی نیز بدون کالری هستند، اما به دلیل فعالیت بسیار بالای آنها روی گیرندههای شیرینی، میتوان آنها را در مقادیر بسیار کم اضافه کرد تا همان حس طعم شیرین ایجاد شود.
شیرینیهای فراتر از غذا
قندها تنها شیرینکنندهها نیستند؛ آنها در داروسازی، تولید کاغذ، پلاستیک و حتی DNA و RNA نیز نقشی اساسی دارند. آنها حامل انرژیاند و همچنین برای ساختن ساختارهای سلولی مورد استفاده قرار میگیرند.
در دنیای نانوایی، شکر تقریباً همهجا حضور دارد: ساکارز، ملاس، عسل و قند خام همگی معمولترین منابع قند هستند. شما میتوانید آنها را در بخش شیرینیپزی یا در فروشگاههای مواد اولیهی نانوایی بیابید.
جذابیت عسل بهعنوان استفراغ زنبور (The Fascination of Honey as Bee Vomit)
یکی از شگفتیهای دنیای طبیعت، عسل است که تاریخی طولانی و پرماجرا دارد. زنبورها میتوانند کاهش شیرینی را بدون استفاده از ابزار یا حرارت انجام دهند — آنها از روشی استفاده میکنند که هیچ آشپزی هرگز به کار نمیبرد: بازگرداندن غذا (regurgitation).
زنبورها شیرهی گلها را جمعآوری و در کیسههای مخصوصی ذخیره میکنند که به آنها “معدهی عسلی” گفته میشود. در اینجا آنزیمها شروع به شکستن ساکارز به فروکتوز و گلوکز میکنند. وقتی زنبور به کندو بازمیگردد، این مایع را بالا میآورد و به دهان زنبورهای دیگر میدهد. این چرخه بارها تکرار میشود تا جایی که مخلوط در نهایت به صورت عسل قابل شناسایی درآید.
- این مایع بارها جویده، بالا آورده و دوباره جویده میشود.
- آنزیمها و تبخیر، قندهای پیچیدهتر را به قندهای سادهتر تبدیل میکنند.
- نتیجه یک شربت غلیظ است که عمدتاً از فروکتوز (حدود ۳۸٪) و گلوکز (حدود ۳۱٪) تشکیل شده است.
این فرآیند، علاوه بر ایجاد طعمی منحصر به فرد، ماندگاری عسل را نیز بسیار طولانی میکند.
بهعبارت ساده: عسل همان استفراغ زنبور است — چیزی که ما با عشق روی نان میمالیم، به چای اضافه میکنیم و حتی در خمیر نان استفاده میکنیم.
قندهای رایج در نان (Common Sugars in Bread)
از دیدگاه یک نانوا، تفاوت زیادی بین قندها وجود ندارد. بسیاری از افراد مایلاند شیره آگاو را “طبیعی” و شربت ذرت را “غیرطبیعی” معرفی کنند، اما از دید عملی چنین تفاوتی وجود ندارد — و هیچ تفاوت تغذیهای هم دیده نمیشود. شربت ذرت تنها یک روش مقرونبهصرفهتر برای تولید یک شیرینکننده از مخلوطی از نشاسته ذرت است. البته تفاوتهایی وجود دارد، بهویژه در سطح شیرینی نسبی آنها. اعداد زیر، با ساکاروز بهعنوان مرجع (۱۰۰)، شیرینی سایر مواد را نشان میدهند.
گلوکز (Glucose)
- رایجترین قند ساده.
- یک بلوک سازندهی اصلی کربوهیدراتها و سوخت اصلی موجودات زنده.
- طعم آن نسبتاً شیرین است اما در نانوایی خیلی زیاد استفاده نمیشود.
- نقش اصلی آن در نانوایی بهعنوان سوختی برای تخمیر مخمر است.
- حدود ۷۵٪ شیرینی ساکاروز را دارد.
- گاهی به صورت شربت ذرت استفاده میشود.
فروکتوز (Fructose)
- قند سادهای که شیرینترین طعم را دارد.
- ۱.۱ تا ۱.۸ برابر شیرینتر از ساکاروز.
- معمولاً در میوهها و عسل یافت میشود.
ملاس (Molasses)
- محصول جانبی استخراج شکر از نیشکر.
- حاوی قندهای ساده، معدنی و ترکیبات معطر است.
- رنگ و طعم تیره دارد.
- در نانوایی برای ایجاد طعم قویتر و رنگ تیرهتر استفاده میشود.
شربت ذرت با فروکتوز بالا (High-Fructose Corn Syrup – HFCS)
- نشاستهی ذرت هیدرولیز شده و به گلوکز و فروکتوز تبدیل میشود.
- میزان فروکتوز آن متفاوت است (۴۲٪، ۵۵٪ یا بالاتر).
- اغلب در نوشابهها و غذاهای فرآوریشده یافت میشود.
- شیرینی آن بین ۹۰٪ تا ۱۶۰٪ ساکاروز است.
ساکاروز (Sucrose)
- همان شکر معمولی یا شکر سفره.
- یک دیساکارید متشکل از یک مولکول گلوکز و یک مولکول فروکتوز.
- طعم آن آشنا و شیرینی مرجع است (۱۰۰).
عسل (Honey)
- ترکیبی از فروکتوز و گلوکز با مقدار کمی ساکاروز.
- میزان بالای فروکتوز، شیرینی آن را افزایش میدهد.
- به دلیل وجود ترکیبات معطر و اسیدی، طعمی پیچیدهتر از شکر دارد.
- معمولاً ۱۲۰٪ شیرینتر از ساکاروز.
شیره آگاو (Agave Syrup)
- از گیاه آگاو گرفته میشود.
- به دلیل داشتن فروکتوز بالا، شیرینتر از شکر است.
- نسبت به عسل طعم ملایمتری دارد.
شکر قهوهای (Brown Sugar)
- در اصل همان شکر سفید است که ملاس به آن اضافه شده است.
- نسبت به شکر سفید، طعمی عمیقتر دارد.
- شیرینی آن حدود ۹۵٪ ساکاروز.
لاکتوز (Lactose)
- قندی است که فقط در شیر و محصولات لبنی یافت میشود.
- خیلی کمتر از ساکاروز شیرین است (فقط حدود ۲۰٪).
- میتواند در فرآیند نانوایی با تخمیر تجزیه شود.
نقش شیرینکنندههای جایگزین در نان (The Role of Alternative Sweeteners in Bread)
قند در هر شکلی که باشد، علاوه بر شیرینی، به نان ویژگیهای دیگری هم میدهد:
- باعث قهوهای شدن پوسته (واکنش میلارد و کاراملیزاسیون).
- بر تخمیر و رطوبت خمیر تأثیر میگذارد.
- به نان طعم و عطر اضافه میکند.
امروزه شیرینکنندههای مصنوعی مختلفی ساخته شدهاند:
- برخی ۶۰۰ برابر شیرینتر از شکرند (مانند سوکرالوز).
- برخی فاقد کالریاند و برای رژیمهای غذایی استفاده میشوند.
- با این حال، بیشترشان در نانوایی عملکرد خوبی ندارند زیرا نمیتوانند کاراملیزاسیون یا واکنش میلارد را ایجاد کنند.
شرّ افسانهای شربت ذرت با فروکتوز بالا (The Mythic Evils of High-Fructose Corn Syrup)
- HFCS یک شیرینکننده گیاهی است که از نشاستهی ذرت استخراج میشود.
- از نظر ترکیب، تفاوت چندانی با عسل یا شکر ندارد.
- حدود ۵۵٪ فروکتوز و ۴۵٪ گلوکز دارد (تقریباً مشابه عسل).
- شهرت منفی آن بیشتر به دلیل ارتباطش با غذاهای فرآوریشده و نوشابههای صنعتی است، نه به خاطر ذات خود ماده.
نقش شکر در نان (The Role of Sugar in Bread)
شکر چه کار میکند؟ بیشتر مردم میگویند شیرینی میدهد و خوشمزهتر میکند. اما برای نانواها، شکر خیلی بیشتر از یک طعمدهنده است.
- شکر از طریق واکنشهای شیمیایی در طول پخت به شکلگیری طعم، رنگ و عطر نان کمک میکند.
- همچنین به طور غیرمستقیم باعث میشود نان شیرینتر به نظر برسد چون ظاهر جذابتری دارد.
تقریباً همه موجودات زنده برای بقا به شکر نیاز دارند، اما مخمرها بیش از هر موجود دیگری به آن وابستهاند. برای رشد، آنها باید انرژی موردنیازشان را از شکر تأمین کنند.
- در آرد، همه منابع قند قابل مصرف در نهایت از نشاسته (کربوهیدرات موجود در آرد)، سلولز و دیگر فرآوردههای گیاهی به دست میآیند.
- نشاسته به آرامی تجزیه میشود و این فرآیند در طول تخمیر چندین ساعت طول میکشد.
نکته: غلظت قند در خمیر محدود به سرعت آنزیمهاست.
اما اگر مقدار قند خیلی زیاد باشد، میتواند هم برای انسان (ص. ۳۶۲) و هم برای مخمرها سمی شود.
- میکروبها و مخمرها در محیطهای پرقند و شربتها به سختی رشد میکنند.
- درست مثل نمک، شکر یک ترکیب جاذب رطوبت است: آب را از سلولها بیرون میکشد و موجودات زنده را کمآب میکند.
- وقتی غلظت قند بیشتر از ۶۰٪ شود، رشد میکروبها تقریباً غیرممکن میشود.
به همین دلیل، مرباها و عسلها ماندگاری بالایی دارند. این اثر نگهدارنده شکر از دوران باستان شناخته شده است.
شکر علاوه بر این در ایجاد پوسته و رنگ قهوهای نان نقش بسیار مهمی دارد.
- بسیاری از شکرها هنگام پختن دچار واکنشهای حرارتی میشوند.
- این واکنشها شامل کاراملیزاسیون و واکنش میلارد هستند.
- هر دو فرآیند باعث تولید ترکیبات و رنگهای جدید میشوند.
نقشهای متعدد شکر (The Many Roles of Sugar)
اگرچه شکر در درجه اول به عنوان شیرینکننده شناخته میشود، در فرآیند پخت نان نقشهای شیمیایی مختلفی دارد. جدول زیر برخی از آنها را خلاصه میکند:
| ویژگی | اثر در فرآیند نان پزی | منبع |
|---|---|---|
| اسمز | غلظتهای بالای شکر باعث کمآبی سلولهای مخمر میشود | ص. ۳۶۲ |
| کاراملیزاسیون | دماهای بالا، شکر را تجزیه کرده و ترکیبات جدید و طعمهای پیچیده ایجاد میکند | ص. ۳۴۸ |
| واکنش میلارد | دماهای بالا، شکرهای کاهنده را با آمینها ترکیب کرده و رنگ قهوهای و طعم غنی میسازد | ص. ۳۴۸ |
| بلورینگی و ویسکوزیته | محلولهای قندی غلیظ به صورت شربت ویسکوز درمیآیند | ص. ۳۵۵ |
| روانکننده | کریستالهای شکر مانع از سفت شدن خمیر و پوسته میشوند | ص. ۳۳۶ |
توضیحات تکمیلی
- وقتی شکر با پروتئینها (آمینو اسیدها) ترکیب شود، واکنش میلارد رخ میدهد که باعث تولید طعمهای گوشت، نان تست، و کارامل میشود.
- کاراملیزاسیون و میلارد هر دو در رنگدهی پوسته نقش دارند، اما از نظر شیمیایی متفاوتاند.
- شکر به دلیل خاصیت جذب آب، باعث نرم ماندن بافت نان میشود.
- همچنین میتواند به عنوان روانکننده طبیعی عمل کند، چون مولکولهای آن به پروتئینهای گلوتن میچسبند و مانع اتصال محکم آنها میشوند.
در نهایت، وقتی شربتهای غلیظ (مانند عسل یا شیره) حرارت داده شوند، ابتدا چسبناک میشوند و سپس در دمای حدود ۱۵۰–۱۵۵°C به مرحلهی ترک سخت (hard crack) میرسند که به بلورهای قند اجازه میدهد دوباره متبلور شوند.
