مقاله برخی روش های نوین اصلاح نشاسته

word قابل ویرایش
9 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

برخی روش های نوین اصلاح نشاسته
چکیده
با پیشرفت صنایع تبدیلی مواد غذایی و ابداع روش های جدید فرآیند غذا، ساختار نشاسته دچار تغییر و تحولاتی می گردد که منجر به از دست رفتن برخی از خواص مطلوب نشاسته طبیعی می شود. به منظور بهبود خواص عملکردی نشاسته می توان ساختار آن را به طرق مختلف اصلاح کرد. نشاسته اصلاح شده می تواند جایگزین برخی ترکیبات شیمیایی و صمغ های گران قیمت با عملکرد مشابه گردد و یا بعنوان عوامل قوام دهنده ، پوشش دهنده ، تشکیل دهنده ژل ، پایدارکننده های کلوئیدی، و… در محصولات مختلفی نظیر فرآورده های نانوایی و قنادی، لبنی، گوشتی، سس ها و سوپ ها کاربرد داشته باشند. به صورت کلی روش های اصلاح نشاسته به چهار گروه روش های شیمیایی ، فیزیکی ، آنزیمی و ژنتیکی تقسیم می شود. امروزه با پیشرفت فن آوری های نوین عمل اصلاح نشاسته را می توان با روش های جدیدی انجام داد. در این تحقیق روش های نوینی نظیر استفاده از مایکرو ویو ، اصلاح شیمیایی توسط مشتقات هگزامتیل دی ایزوسیانات ، اصلاح نشاسته از طریق ایجاد اتصالات عرضی توسط فسفریل کلراید، اصلاح آنزیمی نشاسته کاساوا با استفاده از لیپاز قارچی نیز بیان می شود. استفاده از هر یک از این روش ها بسته به ویژگی نشاسته حاصل شده می تواند در محصولات مختلفی کاربرد داشته باشد.
کلمات کلیدی نشاسته ، اصلاح نشاسته ، اتصالات عرضی

مقدمه
ثابت شده نشاسته طبیعی گرفته شده از منابع مختلف گیاهی دارای خواص منحصر به فرد می باشد. اگرچه با پیشرفت صنایع تبدیلی مواد غذایی و ابداع روش های جدید فرآیند غذا، ساختار نشاسته دچار تغییر و تحولاتی می گردد که می تواند منجر به از دست رفتن بعضی خواص مطلوب آن در غذاها گردد. برای مثال در اثر فرآیند اتوکلاو کردن غذاهای حاوی نشاسته امکان شکسته شدن مولکولهای نشاسته در اثر حرارت بالا وجود دارد. در نتیجه ویسکوزیته و قوام محصول مورد نظر پائین می آید. به منظور بهبود خواص عملکردی نشاسته میتوان ساختار آنرا به طرق مختلف تغییر داد. چنین نشاسته ای را نشاسته اصلاح شده می نامند. استفاده از روشهای شیمیایی قدیمی ترین و متداولترین روش اصلاح نشاسته می باشد.
١. اصلاح شیمیایی
١.١.نشاسته بااتصالات عرضی
یکی از انواع بسیار متداول نشاسته اصلاح شده به روشهای شیمیایی تولید نشاسته با اتصالات عرضی است . در این نوع نشاسته با استفاه از مواد شمیایی دارای گروههای دو عاملی ، دو شاخه از آمیلوز یا آمیلوپکتین را توسط پیوندهای استری به هم متصل می کنند و به این ترتیب مولکولها و شاخه های آمیلوز و آمیلوپکتین در کنار هم نگه داشته می شوند. و در نتیجه این فرآیند باعث تقویت و افزاش یکپارچگی ساختار گرانول نشاسته می شود . همچنین ساختار گرانول در طی فرآیند حرارت دهی ، بهم زدن و شرایط اسیدی حفظ می شود در نتیجه در این نوع نشاسته ها تورم گرانول به شکل کنترل شده ای انجام می شود. این نوع نشاسته ها در طی حرارت دادن ویسکوزیته خود را حفظ می کنند و می توانند مقاومت خوبی در برابر دمای بالا، شرایط اسیدی و تنشهای مکانیکی داشته باشند. حلالیت این نوع نشاسته ها به دلیل اتصالات عرضی بوجود آمده کمتر از نشاسته طبیعی است .
همچنین دمای ژلاتینه شدن در نشاسته های با اتصالات عرضی بالاتر است و رتروگراده شدن در آنها کمتر اتفاق می افتد.
برای تولید نشاسته های با اتصالات عرضی از سدیم تری متا فسفات ( STMP) ، فسفوس اکسی کلراید یا مخلوط ادیپیک انهیدرید واستیک انهیدرید به عنوان عامل ایجا کننده اتصالات عرضی استفاده می شود.
به این منظور از مخلوط آب و گرانولهای نشاسته ، در ١٢-٧.۵ =pH و دمای ̇C ۵٠-٢۵ به مدت ٣٠ دقیقه تا ٢۴ ساعت استفاده می شود. سپس به حالت خنثی در می آید و نشاسته با عبور از فیلتر ، چندین بار شستشو می شود و سپس خشک و بازیافت می شود. نمکها و ترکیبات تولید شده در اثر فرآیند در اثر شستشو جدا می شوند.
٢.١.نشاسته های جایگزین شده
ویسکوزیته خمیر نشاسته در اثر ماندگاری یا کاهش دما افزایش می یابد که نتیجه عمل بیاتی نشاسته است . به منظور تعویق یا پیشگیری از این پدیده که خصوصا موکلولهای آمیلوز در بروز آن در زمان کوتاه نقش دارند نشاسته جایگزین شده تولید می شود. به منظور تولید این نوع نشاسته از ترکیبات جایگزین کننده مختلفی می توان استفاده کرد که شامل استات ، منوفسفات ، سوکسینات ، سدیم اکتنیل سوکسینات و هیدروکسی پروپیل می باشد.
این ترکیبات به جای یک گروه هیدروکسیل واحدهای گلوکز سازنده نشاسته جایگزین می شوند. این جایگزینی بوسیله تشکیل استر یا اتر بوجود می آید و گروههای قرار گرفته روی زنجیره های آمیلوز یا آمیلوپکتین به عنوان یک عامل ممانعت کنند فضایی عمل کرده و باعث دور نگه داشتن زنجیرها از هم می شوند.
١.٢.١.نشاسته استری
انواع این نشاسته ها شامل نشاسته استاته ، فسفاته و سوکسینیله شده می باشند.
بعنوان مثال نشاسته فسفاته در حضور اورتوفسفات قلیایی و یا تری پلی فسفات قلیایی در دمای ̇C ١٧۵-١٢٠ حرارت می بیند و محصول نهایی نشاسته مونوفسفاته استری می باشد.
٣.١.نشاسته های تبدیل یافته
١.٣.١.هیدرولیز اسیدی
در این فرآیند از مخلوط آب و گرانولهای نشاسته استفاده می شود و سپس اسید به آن اضافه شده و ضمن مخلوط کردن در دمای ̇C ۵۵-٢۵ فرآیند تا رسیدن به درجه هیدرولیز مناسب ادامه می یابد . مقدار هیدرولیز می تواند تعیین کننده بافت و خصوصیات نهایی فرآورده باشد. در این فرآیند چون از دماهای یر دمای ژلاتینه شدن استفاده می شود، اسید بیشتر به قمستهای غیر کریستالی و بی شکل نشاسته حمله می کند ودر نتیجه قسمتهای کریستالی باقی می ماند. بنابراین به علت از بین رفتن قسمت های بی شکل در نتیجه افزایش ساختار کریستالی امکان بیاتی این نشاسته افزایش می یابد . همچنین دمای ژلاتینه شدن افزایش می یابد، ویسکوزیته کم می شود و حلالیت افزایش پیدا می کند . از این نوع نشاسته ها تحت عنوان نشاسته رقیق جوشیده یا نشاسته رقیق شده با اسید یاد می شود. این مواردی که غلظتهای زیاد نشاسته مورد نظر است اما ویسکوزیته بالا در دماهای بالا مطلوب نمی باشد.مثل بعضی محصولات قنادی و انواع آبنبات های ژله ای استفاده کرد. در این محصولات مخلوطی از اجزاء سازنده در دمای بالامخلوط می شوند. در صورت استفاده از نشاسته معمولی با افزایش دما ویسکوزیته بالامی رود و مخلوط کردن مواد با مشکل روبرو می شود، در حالی که در صورت استفاده از نشاسته رقیق جوشیده این مشکل ایجاد نمی شود، بعلاوه می توان از مقدار زیادی از نشاسته هم استفاده کرد. در اثر سرد نمودن ، این نشاسته ایجاد یک ژل محکم می کند و لذا افت مطلوبی را در محصول ایجاد می کند.
٢.٣.١.نشاسته اکسید شده یا کلرینه شده
برای تولید این نشاسته ها هیپوکلریت سدیم به مقدار حداکثر ۵.۵% کلر قابل دسترس به آرامی به مخلوطی از گرانولهای نشاسته در آب اضافه می شود، البته مقدار مذکور بسته به عملکرد مورد نظر نشاسته حاصل دارد. معمولاض محلول هیپوکلریت استفاده شده قلیایی ، خنثی یا اسیدی می شود یا در دمای بالا به کار می رود تا تبدیل هیپوکلریت به کلرات را تسریع کند. پس از افزودن تمامی هیپوکلریت و رسیدن به مقدار موردنظر از نشاسته تبدیل شده ،pH محصول خنثی یا کمی اسیدی می شود و مقادیر اضای هیپوکلریت با افزودن یک ماده احیا کننده مانند بی سولفیت از بین می رود . گرانولهای نشاسته سپس شسته آبگیری و خشک می شوند.
از آنجا که اکسید کردن یک فرآیند گرمازا است لذا بایستی از افزایش بیش از حد درجه حرارت جلوگیری کرد، خصوصا وقتی نشاسته ای به شدت اکسیده تولید می شود. زیرا ممکن است که افزایش دما تا حدی باشد که نشاسته تا حدی محلول یا متورم شود و باعث بروز مشکلاتی در مراحل شستشو و آبگیری نشاسته گردد. به این منظور بهتر است مخلوط نشاسته در آب اولیه در دمای پایین باشد.
٣.٣.١.دکسترینیزه کردن
این فرآیند شامل شکسته شدن پلیمرها وتشکیل اتصالات و پلیمرها جدید می باشد که در اثر حرارتهای بالا و در حضور و یا عدم حضور کاتالیست ها بوجود می آید. تولید صنعتی آنهاتوسط حرارت دهی خشک در دماهای ̇C ١٨٠-١١٠و به مدت ٢۴-٣ساعت انجام می شود. با توجه به شرایط از نظر صنعتی، دکسترینها را به سه دسته شامل دکسترینهای زرد ، دکسترینهای سفید و صمغهای انگلیسی تقسیم بندی می کنند که تولید هر یک دارای شرایط متفاوتی است .
٢.اصلاح فیزیکی
١.٢.نشاسته فوری یا پیش ژلاتینه
برای تولید این نوع نشاسته ها ابتدا نشاسته ژلاتینه می شود و سپس سریع آن را خشک و پودر می کنند. بمنظور خشک کردن آنها می توان از روش های خشک کردن غلطکی، خشک کن پاششی و اکستروژن استفاده کرد. در اثر ژلاتینه شدن ،زنجیرهای آمیلوز و آمیلوپکتین از یکدیگر دور شده و آب بین آنها قرار می گیرد. در اثر خشک شدن سریع ، آب بین زنجیرها به سرعت تبخیر شده در نتیجه مولکولهای آمیلوز وآمیلوپکتن نمی توانند کریستالیزه شوند و به همان صورت باقی مانده و توید یک ماده با حالت شیشه ای می کنند که به محض قرار گرفتن در آب می توانند آب را به درون ساختار خود جذب کرده و ویسکوزیته بالایی ایجاد کنند در طی فرآیند تولید نشاسته پری ژل معمولا ساختار گرانول از بین می رود. این نشاسته ها تحت عنوان نشاسته فوری نیز شناخته می شوند.
٢.٢.انیلینگ
در این روش نشاسته در دمایی پاین تر از دمای ژلاتینه شدن ، در دمای
̇C ۵۵-۵٠ به مدت چند روز حرارت داده می شود. نشاسته بدست آمده دارای ویسکوزیته و دمای ژلاتینه شدن بیشتری نسبت به نشاسته اولیه می باشد.
٣.٢.فرآیند حرارتی – رطوبتی
در این فرآیند نشاسته در دمایی بالاتر از دمای ژلاتینه شدن ،حرارت داده می شود اما به علت استفاده از رطوبت کم از ژلاتینه شدن نشاسته جلوگیری می شود. مدت زمان انجام فرآیند هم می تواند ٧٢-١ ساعت باشد. محصول بدست آمده دارای دمای ژلاتینه شدن و ویسکوزیته بالاتری می باشد.
٣. اصلاح آنزیمی
معمولا از آنزیم های هیدرولیز کننده برای تغییر ساختار نشاسته استفاده می شود. آنیزمهای متداول ومورد استفاده شامل آنزیمهای آلفا –آمیلاز ، بتا – آمیلاز ، گلوکو آمیلاز، ایزوآمیلاز ، پلولاناز و سیکلوآمیلوز گلوکوترانسفراز می باشند. این فرآیند بر روی نشاسته ژلاتینه شده انجام می شود و کنترل دما و pH مناسب ، بسیار مهم و ضروری است . آنزیم آلفا – آمیلاز می تواند اتصالات را بصورت تصادفی در قسمتهای داخلی مولکول تجزیه می کند و در نتیجه محصول اثر این آنیزم رشته های کوتاه پلیمری یا قسمتهای شاخه دار با طول کوتاه است . آنزیم بتا – آمیلاز می تواند اتصالات را از انتخای غیر احیا کننده زنجیره ها بصورت یک در میان شکسته و در نتیجه محصول این آنیزم مالتوز است . از آنجا که این آنزیم نیز شاخه ها را باقی می گذارد لذا محصول دیگر پلی ساکاریدهایی به نام دکسترین محدود بتا است . آنزیم گلوکوآمیلاز می تواند مولکولهای آمیلوز و آمیلوپکتین را از قسمت انتهای غیر احیا کننده آنها مورد حمله قرار دهد و باندها را پشت سر هم شکسته و مولکولهای گلوکز راآزاد کند درنتیجه زمان کافی این آنزیم می تواند تمام مولکولهای نشاسته را به گلوکز تبدیل کند. آنزیم های ایزوآمیلاز و پلولاناز که تحت عنوان آنزیم های شکننده شاخه ها شناخته می شوند می توانند اتصالات را شکسته و در نیتجه پلیمرهای بدون شاخه بوجود آورند.
آنزیم سیکلوآمیلوز گلوکوترانسفراز می تواند زنجیر طولانی اتصالات را به زنجیرهای ٧،۶و٨ تایی شکسته و سپس انتهای آنها را به هم متصل می کند در نتیجه یک ساختار حلقوی با تعداد ٧،۶و٨ واحد گلوکز بوجود می آید که تحت عنوان آمیلوز حلقیو یا دکسترین حلقوی مطرح هستند.
۴. اصلاح ژنتیکی
توسط روشهای به نژادی و هیبریداسیون یا تغییر ساختار ژنتیکی گیاهان می توان خواص مطلوب و مورد نظر را بصورت طبیعی در نشاسته ایجاد کرد، برای مثال نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین را تغییر داد یا اندازه مولکولهای آمیلوز را افزایش داد که این عمل می تواند باعث کاهش بیاتی و بهبود خواص مکانیک و تشکیل ژل نشاسته را بهبود بخشید. بعلاوه می توان گروههای فسفات را که بطور طبیعی به مقدار کم در ساختار نشاسته وجود دارند را زیاد کرد و در نتیجه نشاسته فسفاته تولید کرد.
تولید نشاسته اصلاح شده گندم با استفاده از مایکروویو
در این روش نشاسته گندم را بمدت ١٠ دقیقه در معرض مایکروویو با فرکانس ٢۴۵٠ مگاهرتز قرار دادند. بررسی ویسکوزیته ذاتی این نشاسته نشان داد که حرارت مایکروویو موجب تجزیه پلیمرهای نشاسته شده است و قابلیت تشکیل ژل را ندارند. ولی حلالیت و جذب آب شبیه به نشاسته اصلاح نشده نشان داد.الگوی اشعه ایکس نیز افت ساختار کریستالی نشاسته را نشان داد.
همچنین حرارت مایکروویو موجب تغییر ساختار گرانول های نشاسته می شود و متعاقبا تغییرات کاربردی این نوع نشاسته را بهمراه دارد.
اصلاح آنزیمی نشاسته کاساوا با استفاده از لیپاز قارچی(Candida rugosa)
در این تحقیق استریفیکاسیون نشاسته کاساوا به دو روش مایکروویو و محلول سازی انجام شد. محلول سازی به این صورت انجام شد که نشاسته کاساوا را با روغن نارگیل هیدرولیز شده به نسبت مساوی و ١میلی لیتر حلال و ١٠٠ میلی گرم پودر لیپاز قارچی مخلوط شد و بمدت ۴ ساعت در حرارت ̇C ٧٠ انکوباسیون شد. در روش استریفیکاسیون با مایکروویو مخلوط نشاسته و روغن و
٢٠٠میلی گرم آنزیم لیپاز قارچی در فرکانس ٢۴۵٠ مگاهرتز بمدت ٢ دقیقه و ١۵ثانیه قرار گرفتند. مقایسه این دو روش نشان داد که درجه جانشینی چربی در نشاسته توسط استریفیکاسیون با مایکروویو بیشتر از محلول سازی بود . در نتیجه استریفیکاسیون نشاسته با اسیدهای چرب طویل زنجیر نظیر پالمتیک اسید موجود در روغن نارگیل موجب ایجاد خاصیت ترموپلاستیکی در نشاسته می شود که امکان کاربرد آن را بطور وسیعی در صنایع پلاستیک و داروسازی فراهم می کند. خاصیت تورم در آب نشاسته کاهش می یابد بنابراین در مواردیکه جذب آب باید حداقل باشد، کاربرد این نوع نشاسته ها مناسب است .
اصلاح شیمیایی توسط مشتقات هگزامتیل دی ایزوسیانات
در این تحقیق طی دو مرحله مشتقات هگزامتیل دی ایزوسیانات آماده شد.مرحله اول هگزامتیلن در ایزوسیانات با مونوالکل یا مونو آمین مخلوط شد و مشتقات ایزوسیانات حاصل شد. در مرحله بعد نشاسته سیب زمینی با محلول ان -متیل پیرولیدین ترکیب شد و بمدت ٣٠ دقیقه در معرض حرارت اولیه ̇C٩٠ تحت اتمسفر نیتروژن قرار گرفت سپس در دمای ̇C١١۵ بمدت ۶ ساعت قرار گرفت و سه مرتبه با متانول شست و شو داده شد و در دمای ̇C۶٠ خشک شد.
نشاسته بدست آمده از این طریق تحت hot press moulding قرار گرفت و مشاهده شد که نشاسته اصلاح شده با مشتق ایزوسیانات ویژگی جریان یافتگی مطلوبی نشان می دهد. همچنین اندیس تورم این نوع نشاسته نشان داد که قابلیت حلالیت و متورم شدن محدودی دارد. بنابراین می توان گفت نشاسته اصلاح شده با مشتق ایزوسیانات بمنظور استفاده در فرآیند اکستروژن گزینه مناسبی می باشد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 9 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد