دانلود پاورپوینت HFCS و کاربرد آن در صنایع غذایی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

    مقدمه HFCS

HFCS مخفف High Fructose Corn Syrup به معنی شربت ذرت با فروکتوز بالاست.  افزایش روزافزون تقاضا برای قند و نیز افزایش قیمت آن، توجه دانشمندان را معطوف به تولید شیرین‌کننده‌های دیگر کرد. شربت‌های اینورت و یا شربت‌های دارای میزان‌ فروکتوز بالا به عنوان شیرین‌کننده‌هایی که می‌توانند جایگزین ساکاروز شوند؛ در نظر گرفته شدند. علت این امر وجود فروکتوز است که دارای اندیس شیرینی 173 در مقایسه با گلوکز با شیرینی 74 یا ساکاروز با شیرینی 100 بود.

HFCSشربتی پرکاربرد و در عین حال فروکتوز، منوساکاریدی است که تقریباً 75 درصد شیرین‌تر از ساکاروز است؛ به همین علت فروکتوز و فرآورده‌های آن، غالباً جانشین ساکاروز می‌شوند و می‌توان آن را از هیدرولیز ساکاروز به دست آورد.

در طبیعت، فروکتوز (لوولوز) قند اصلی بسیاری از میوه‌ها و سبزیجات است و به همین دلیل به آن قند میوه می‌گویند. عسل حاوی 55 درصد وزنی فروکتوز بر مبنای مادهی خشک است. فروکتوز در شکل پلیمری، به عنوان اینولین در منابعی از قبیل کنگر اورشلیمی، کاسنی و گیاه مولد قاصدک وجود دارد و ضمن فرآیند با اسید یا آنزیم آزاد می‌شود.(7)

اسلاید 2 :

    تاریخچه HFCS

تلاش‌های جدی جهت تولید فروکتوز در آمریکا به اوایل دههی 1950 برمی‌گردد. اما فقط در اواسط دههی 1970 بود که محققان موفق شدند فروکتوز خالص را به صورت تجاری به دست آورند، حق ثبت شدهی انحصاری آن متعلق به هولشتاین (Holestein) و هولسینگ(Holsing)  است.

در اروپا در کشورهایی مانند آلمان، فنلاند و فرانسه تحقیقاتی روی شیمی مواد قندی و گسترش آن برای یافتن فروکتوز انجام و ساکاروز مجدداً به عنوان منبع اصلی مادهی خام فروکتوز مطرح شد. در دههی 1960 فروکتوز کریستال شده صنعتی در اروپا تولید شد.

در سال 1874 میلادی تشخیص داده شد که فروکتوز به عنوان شیرین‌کننده برای بیماران دیابتی، بر ساکاروز ارجحیت دارد. درحالی که امروزه مطالعات روی واکنش میلارد نشان داده که فروکتوز ممکن است خیلی بیشتر از گلوکز، در عوارض مرض دیابت نقش داشته باشد؛ زیرا گلوکز در هر سلول بدن متابولیز می‌شود؛ اما فروکتوز تماماً در کبد متابولیز می‌شود.(3)

اسلاید 3 :

تاریخچه HFCS

در پی کشف تبدیل قلیایی دکستروز به فروکتوز در سال 1895، تعداد قابل توجهی از بررسی‌ها به سوی روشی جهت توسعه‌ی یک فرآیند تجارتی در این مورد معطوف شد. با این وجود به خاطر مشکلاتی از قبیل رنگ و طعم نامطلوب، محصولات کم‌ارزش و بازده پایین فروکتوز، این فرآیند هرگز از نظر تجاری مقرون به صرفه نشد.

تبدیل آنزیمی دکستروز به فروکتوز توسط «گلوکو ایزومراز» نخستین بار در سال 1957 گزارش و در سال 1960 ثبت شد.

جست‌وجو در این مرحله، در ژاپن برای چندین سال ادامه یافت تا نهایتاً در سال 1966 منجر به تولید تجاری آن شد. فناوری ژاپنی تحت لیسانس استاندارد نوشیدنی‌ها بود و تولید در سال 1967 در ایالات متحده با اجرای فرآیند غیرپیوسته آغاز شد.

محصولات 15 درصد وزنی فروکتوز در سال 1968 به محصولی با 42 درصد وزنی فروکتوز بدل شد. در سال 1972 یک سیستم پیوسته با استفاده از فرآیند آنزیم غیرفعال شده، پایه ‌گذاری شد.(3)

اسلاید 4 :

    تولید HFCS      

HFCS از طریق فرآیند روی نشاستهی ذرت و تبدیل آن به گلوکز و سپس فرآیند تبدیل گلوکز به درصد بالای فروکتوز تولید شده است. در این فرآیندنشاسته ذرت سفید به شربت شفاف کریستالی تبدیل می‌شود که درحقیقت این فرآیند بسیار پیچیده است. برای شکستن ساختار نشاسته ذرت به قند‌های سادهیگلوکز و فروکتوز سه آنزیم متفاوت نیازست که این آنزیم‌ها مرکب از زنجیره‌های گلوکزی با طول تقریبا زیادست. این سه آنزیم عبارتند از‌:  آلفا‌ آمیلاز، گلوکو آمیلاز و گلوکز ایزومراز که سومین آنزیم، بسیار گران است.(8)

          آسیاب                       هیدرولیز                 ایزومراسیون                مخلوط

ذرت                      نشاسته                      گلوکز                      فروکتوز                     HFCS

           مرطوب

اسلاید 5 :

  تولید HFCS  

جهت تولید HFCS، از یک آنزیم خاص به نام اسویتزایم (Sweetzyme) استفاده می‌شود. در پروسهی تولید HFCS، به دلیل این که فعالیت آنزیم مذکور با زمان کاهش می‌یابد، کنترل دقیق فعالیت آن نیازمند تجهیزات خاصیاست و مقدار مواد ورودی به راَکتور باید نسبت به فعالیت آنزیم تنظیم شود. با افزایش دما، فعالیت آنزیم نیز بیشتر شده، اما در ازای آن، طول عمر آن کوتاه‌تر می‌شود. در این پروسه، کنترل PH محلول ورودی نیز بسیار مهم است.

نیمه عمر آنزیمSweetzymeحدود 200 روزست اما با کنترل دقیق عوامل واکنش، می‌توان این زمان را افزایش داد. آنزیمSweetzymeجهت فعالیت، به یون‌هایMg2+ نیاز دارد. لذا قبل از ورود محلول دکستروز به راکتور ایزومریزاسیون، غلظت یون‌های Mg2+ با سولفات منیزیم تنظیم می‌شود. این نکته بسیار مهم است که یون‌های Ca2+ در محیط نباشد؛ چون این یون‌ها،Sweetzymeرا غیرفعال می‌کنند. در گذشته از یون‌های کبالت استفاده می‌شد تا اثرCa2+  را خنثی کنند. معمولاً تعداد یون‌های کبالت، 20 برابر یون‌هایCa2+   بود؛ اما پس از مدتی دانشمندان به اثرات سمی کبالت بر بدن انسان پی بردند و این واکنش را بدون یون‌های کبالت انجام دادند.(7)

اسلاید 6 :

    تولید HFCS

کاربرد مهندسی ژنتیک در تولید HFCS :

گلوكز ايزومراز، آنزيمى است كه در فرآيند توليد HFCS از اهميت فراوان برخوردار است. اين آنزيم در بيوراكتورهاى صنعتى توسط يك واكنش شيميايى بين  گلوكز و گروه هاى آمين ثانويه ليزين موجود در ساختار آنزيم، غيرفعال مى شود. محققين در شركت Gist- Brocade روشى را براى اصلاح ژن گلوكز ايزومراز ايجاد كردند، كه در آن قسمتى از مولكول آنزيم (جزء ليزين) كه گلوكز به آن حمله مى كند، به گروه هايى (جزء آرژينين) كه مورد حمله گلوكز واقع نشده ولى قادر هستند كه ساختار آنزيم را حفظ كنند، تبديل مى شود. با استفاده از اين روش، زمان استفاده مفيد از آنزيم گلوكز ايزومراز در شرايط صنعتى به طور قابل ملاحظه اى افزايش يافته و اين موضوع باعث افزايش ظرفيت توليد و كاهش هزينه هاى عملياتى مى شود.(7)

اسلاید 7 :

    انواع HFCS

HFCS-100: حاوی 100 درصدفروکتوز.

HFCS-90: حاوی 90 درصد فروکتوز و 10 درصد گلوکز که از ساکارز بسیار شیرین تر است. شربت HFCS با 90 درصد فروکتوز، در صورت خالص‌سازی شربت HFCS 42 درصد از طریق کروماتوگرافی، به دست می‌آید.

HFCS-55: حاوی 55 درصد فروکتوز و 45 درصد گلوکز که در تهیّه نوشابه های رقیق کاربرد دارد و میزان شیرینی آن طبق محاسبات (Hanover-1993) حدود 1/28 برابر ساکارز است. شربت HFCS با 55 درصد فروکتوز که از مخلوط کردن شربت فروکتوزی 42 درصد با شربت فروکتوزی 90 درصد به دست می‌آید، دارای کاربردی وسیع در صنعت غذاست. طبق آمار موجود در ژاپن و آمریکا، شربت فروکتوزی 55 درصد، حدود دو برابر شربت فروکتوزی 42 درصد تولید می‌شود. (7)

اسلاید 8 :

 HFCS    انواع

HFCS-50: حاوی 50 درصد فروکتوز و 50 درصد گلوکز که میزان شیرینی

 آن طبق آزمایشات (Watt.BK-1963) حدود1/20   برابر ساکارز برآورد شده است.

HFCS-42: حاوی 42 درصد فروکتوز و 58 درصد گلوکز که در مواد غذایی پخته شده مصرف می شود و میزان شیرینی آن طبق محاسبات (Hanover-1993) حدود 1/16 برابر ساکارز تعیین گردیده است . شربت HFCS  با 42 درصد فروکتوز که به‌طور مستقیم از فرآیند ایزومریزاسیون شیرهی نشاسته ذرتبه دست می‌آید، نسبت به شربت HFCS با 55 درصد فروکتوز، دارای کاربرد نسبتاً کمتری است. این شربت اکثراً به عنوان محصولی شیرین‌تر از شیرین‌کننده‌های حاوی ساکاروز کاربرد دارد.(7)

اسلاید 9 :

      انواع    HFCS

در حال حاضر بیشترین تقاضای HFCS در بازار مصرف (به ويژه در آمریکا ) مربوط به انواع     HFCS- 42وHFCS-55 می باشند.

HFCS-55  دارای شیرینی معادل شکر بوده و در تولید نوشابه های گازدار استفاده

 می شود.

گونه 42 درصد آن از شیرینی کمتری برخوردار بوده و در نوشابه های بدون گاز ( آب میوه ها ) ، محصولات تخمیری نانوایی و محصولاتی که به نقطه انجماد پایین نیاز دارند و یا سطح آنها می بایست طلایی تر و یا عطر آنها تشدید شود مورد مصرف قرار می گیرد.(7)

اسلاید 10 :

HFCS & FDA   

در سال 1996، FDA شیرین کنندهی HFCS را به طور کلی جزء مواد غذایی GRAS تعیین کرد.

تذکر: واژهی GRAS اساساً می گوید، اگر چه مادهی غذایی به طور کامل تحت آزمون و مطالعه برای سلامت قرار نگرفته ولی FDA  آن را به عنوان غذای سالم می داند و مصرف کننده با مصرف این ماده دچار خطر ابتلا  به بیماری نمی شود.

قوانین FDA  تأکید می کند که مواد غذایی GRAS  بایستی با اطلاعات علمی جدید تحت آزمون مجدد قرار بگیرند.(8)