بخشی از مقاله
هدف این تحقیق، اصلاح نشاسته با استفاده از آنزیم آلفاآمیلاز و بررسی تاثیر این تیمار بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی نشاسته گندم بوده است فبدین منظورفآلفاآمیلاز قارچی در سه سطح هقح، تقحفو جذقح، به سوسپانسیونفجحهفنشاستهفافزودهفشد فو به مدت تهفساعت در انکوباتور شیکر دار با دماي زت فدرجه سانتیگراد قرار داده شدفو پس از خشک شدن،فتصاویر میکروسکوپ الکترونی، میزان جذب آب، حلالیت و پارامترهاي بافتی در نشاسته طبیعی و اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفتچفتصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که استفاده از آنزیم آلفاآمیلاز با تخریب نمودن نواحی که ساختار ضعیف تري دارند منجر به ایجاد حفره در گرانولهاي نشاسته می گردد که با افزایش شدت تیمار تعداد این حفرات بیشتر میشود.فهمچنین به دلیل تسهیل ورود آب به درون گرانول ها منجر به افزایش جذب آب و حلالیت می شود و قدرت ژل نیز افزایش می یابد
مقدمه
نشاسته منبع ذخیره انرژي در گیاهان است که در آمیلوپلاست بیوسنتز شده و در دانه، ریشه، غده، ساقه و برگ هاي گیاهان ذخیره میف شود و یکی از محصولات کشاورزي بسیار پرکاربرد میفباشد که به میزان فراوان و قیمت ارزانفیافت می شودچفعلاوه بر مواد غذایی از نشاسته در بسیاري از صنایع از جمله در کاغذ سازي، پارچه بافی، محصولات آرایشی و بهداشتی، چسب سازي و حفاري استفاده می شودچفعلاوه بر این نشاسته در انتقال، رهاسازي کنترل شده و انکپسوله کردن ترکیبات عطر و طعمی و اسانس ها، آفت کش ها و علف کش ها به کار می¬رودچفدر صنایع غذایی نشاسته مهمترین هیدروکلوئید مصرفی است و به عنوان و جایگزین چربی، پایدار کننده، قوام دهنده، پرکننده، جاذب آب، پوشش خوراکی، حامل ترکیبات فرار و مواد عطر و طعم زا ، جایگزین چربی و پایدار کننده امولسیون ها عمل میفکندچفنشاسته طبیعی در صنایع غذایی استفاده می شود، اما ضعف هایی دارد که از آن جمله می فتوان به ایجاد ژل ضعیف خصوصا در شرایط اسیدي یا بازي، افت ویسکوزیته بر اثر تنش برشی و شرایط اسیدي و تمایل به بیات شدن در طی نگهداري محصول اشاره نمود که کاربرد آن را محدود میفکند، بنابراین اصلاح نشاسته به منظور افزایش ویژگی هاي مطلوب و کاهش نقایص نشاسته طبیعی انجام می شودچفنشاسته هاي اصلاح شده ویژگی هاي عملکردي مطلوبی داشته و قادرند نیاز واحدهاي صنعتی را تامین کنندچف نحوه اصلاح نشاسته با توجه به کاربرد آن در ماده غذایی تعیین میفشودچفاصلاح نشاسته به چهار دسته کلی تقسیم مینشوند که عبارتند از اصلاح ژنتیکی، شیمیایی، فیزیکی و آنزیمیچف اصلاح آنزیمی یکی از متداول ترین روش هاي اصلاح نشاسته است که اصولا از آنزیم هاي هیدرولیز کننده نشاسته مثل گلوکوآمیلاز و آلفا آمیلاز استفاده می شود و ساختار و برخی ویژگی هاي نشاسته از جمله واکنش پذیري آن را تحت تاثیر قرار می دهدچفامروزه نشاسته هاي اصلاح شده با روش هاي آنزیمی بسیارفمورد توجه قرار گرفته اندچف آمیلازها گروهی از آنزیم هاي هیدرولاز هستند که توسط میکروارگانیسم ها، گیاهان و حیوانات تولید می شوندچفآلفانآمیلاز و گلوکوآمیلاز میکروبی بیشترین قدرت هیدرولیز نشاسته را دارد و می توانند پیوندهاي گلیکوزیدي نشاسته را هیدرولیز کنند و کاربردهاي گسترده اي در صنایع غذایی دارند
آلفاآمیلاز پ-α-1-4-Dفگلوکان تنگلوکانوهیدرولازژفاندوآنزیمی است که به صورت تصادفی به اتصالات Dنفگلوکوزیدي α- - 1→4ژفحمله می کندچفآلفا آمیلاز میکروبی کاربرد گسترده اي در صنایع غذایی و بویژه نانوایی پیدا کرده است و از آن به منظور اصلاح نشاسته نیز استفاده می شودچفمولکولهاي آنزیم به طرق مختلف بر گرانول نشاسته تاثیر میگذارندکه به نوع نشاسته و آنزیمفمورد استفاده بستگی داردچفبه طور کلی زفالگو براي حمله آنزیم به گرانول نشاسته پیشنهاد شده است که عبارتند از ففایجاد حفرات سوزنی، فرسایش اسفنج مانند، حفرات متوسط، حفرات تک در گرانول و فرسایش سطح گرانولچفآنزیم میتواند کل سطح گرانول و یا بخشی از آن را تخریب نموده و یا کانالهایی در گرانول ایجاد کند که تا مرکز آن کشیده شدهاندچq مناطق آمورف گرانولهاي نشاسته به آنزیم حساستر هستند و هیدرولیز عمدتا در این نواحی رخ میدهد.
مواد و روش ها مواد اولیه: نشاسته گندم خالص از کارخانه فارس گلوکوزینفوآنزیم آلفا آمیلاز تجاري با فعالیت ححححلفواحد در گرم، از شرکت آرت آنزیمفخریداري شدروش ها تیمار نشاسته با آنزیم آلفا آمیلازسوسپانسیونی از آب و نشاسته حاوي جحهفماده جامد تهیه شده و هقح، تقحفو یا جذقحفآنزیم آلفا آمیلاز به آن اضافه شده و به مدت تهفساعت در حمام آب گرم شیکردار با دمايزتفدرجه سانتیگراد قرار داده شدچفسپس این دیسپرسیون به مدت حهفدقیقه با سرعتفgفحححم سانتریفیوژ شده و مایع فوقانی با دقت تخلیه گردید و براي خروج آنزیم باقیمانده، لایه نشاسته اي که ته ظرف است دو بار با آب مقطر شسته شده و طبقفشرایط قبل سانتریفیوز شد و در آون با دماي حزفدرجه سانتیگراد به مدت هلفساعت خشک گردیدچفبه منظور اطمینان از غیر فعال شدن آنزیمفباقیمانده احتمالی نمونه هاي خشک شده یک ساعت در دماي حهفدرجه سانتیگراد قرار داده شدچفنشاسته خشک شده، آسیاب گردیدفو از الک µm ححلفرد شده و در ظروف شیشه اي بسته بندي شد
میکروسکوپ الکترونی
به منظور بررسی تغییرات مورفولوژیکی گرانول هاي نشاسته در اثر اعمال فرآیندهاي آنزیمی و فراصوتفاز میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - استفاده شدچفمقدار بسیار کمی از نمونه هاي خشک شده پدر حدود لقحفگرمژفتوسط چسب دوطرفه به محفظه نمونه چسبانده شد و پس از پوشش دهی با طلا وبه کمک عبور گاز آرگون با بزرگنمایی ححزمفو اختلاف پتانسیل الکتریکی حهفکیلوولت از نمونه ها عکسبرداري شد .
اندازه گیري میزان جذب آب وحلالیت در آب بدین منظور از روش Leach و همکاران پشزشلژفاستفاده شدچفلفگرم از هر یک از نمونه هاي نشاسته که به دقت وزن شده را در لوله هاي سانتریفیوژ با حجم حزفمیلی لیتر که از قبل وزن شده ریخته و به هر لوله حمف میلی لیتر آب مقطر اضافه گردیدچفسپس لوله ها را به مدت حمفدقیقه در حمام آب گرم با دمايزش فدرجه سانتیگراد قرار گرفت و مرتبا به هم زده شد آنگاه نمونه ها را با استفاده از آب سرد ظرف مدت زفدقیقه خنک شد تا به دماي محیط برسدچفلوله ها به مدت زلفدقیقه در ×g ححغ سانتریفیوژ شدچفبراي تعیین میزان حلالیت مایع شفاف فوقانی به ظرفی با وزن مشخص منتقل گردید و در دماي حهلفدرجه سانتیگراد به مدت تفساعت خشکفشدفو میزان جذب آب از توزین ژل باقیمانده در لوله سانتریفیوژ محاسبه گردید
اندازه گیري قدرت ژل
با آزمون و خطا مشخص شد که غلظت جفحلفنشاسته در آب ژلی با بافت مناسب براي انجام آزمون هاي بافت ایجاد می نمایدچفسوسپانسیون جحلف نشاسته در آب تهیه و در بشر شیشه اي ریخته شد و در حمام آب گرم با دماي زشفدرجه سانتیگراد قرار گرفتچفطی این مدت نمونه ها مرتبا به هم زده شدند و پس از ژلاتینه شدن نمونه ها حمفدقیقه در دماي زشفدرجه سانتیگراد نگهداري شد و سپس در قالب هاي دستگاه بافت سنج با قطر و ارتفاع مشخص منتقل شد و یک شبانه روز در دماي زفدرجه سانتیگراد نگهداري شد تا ژل تشکیل شودچفدر مرحله بعد بافت از طریق آزمون TPA - Texture Profile Analysis - ارزیابی شد و پارامترهاي مختلفی از جمله سفتی بافت پحداکثر نیرو در هر تماسژ، پیوستگی بافت پحاصل تقسیم سطح هفبه لژ، ارتجاع پذیري پبازگشت نمونه به حالت اولیه پسفاز کمپرس کردنژ، صمغی بودن پحاصلضرب سختی در میزان به هم پیوستگیژفو مقاومت به جویدن پحاصلضرب میزان ارتجاع پذیري در پیوستگی بافت در صمغی بودنژفمورد بررسی قرار گرفت
آنالیز آماري
در این پژوهش از آزمون فاکتوریل در قالب طرح آماري کاملا تصادفی استفاده شدچف آزمایشات با مفتکرار انجام شد و میانگین و انحراف معیار محاسبه گردید و به منظور بررسی وجود اختلاف معنی دار بین میانگین¬ها از آزمون دانکن در سطح جزفاستفاده شد که براي این منظور از نرم افزار SPSS16 استفاده گردید .
نتایج و بحث بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی
تصاویر میکروسکوپ الکترونی در شکل لفآورده شده استچفهمانطور که مشاهده می شود گرانول هاي نشاسته به دو شکل بزرگ و دیسکی - A - و کروي و کوچک - B - هستندچفدر سطح گرانول هاي نشاسته طبیعی تعدادفکمی حفره کوچک وجود دارد که با عکس هاي تهیه شده توسط Jane در سال شححهفمشابه استچفحضور آنزیم در مجاورت گرانول هاي نشاسته منجر به ایجاد حفره در سطح گرانول ها و بویژه در ناحیه استوایی گرانول شده است که نشان دهنده ساختار ضعیف گرانول¬ها در این نواحی استچفبا افزایش غلظت آنزیم مصرفی، تعداد حفرات افزایش یافت شکل ا: تاثیر آنزیم آلفاآمیلاز بر گرانول هاي نشاسته: :A کنترل، :B %هقح آنزیم، :C %تقح آنزیم، :D ذقح % آنزیم
جذب آب و حلالیت
میزان جذب آب و حلالیت به عوامل مختلفی از جمله وزن مولکولی، میزان شاخهها و طول آنها وابسته است همچنین وجود حفره و شکاف در سطح گرانول ها نیز بر این پارامترها موثر استچفنتایج آزمون جذب آب و حلالیت نمونههاي نشاسته در دماي œCزشفدر جدول لفآورده شده استچفبا افزایش دما میزان جذب آب و حلالیت گرانولهاي نشاسته افزایش مییابد وفدر اثر ادامه افزایش جذب آب نشاسته ساختار کریستالی خود را از دست میدهد و ژلاتینه میشودچفدر اثر اعمال تیمار آنزیمیفحفراتی در گرانول ایجاد میشود کهفمنجر به تسهیل ورود آب به گرانول و افزایش ظرفیت جذب آب میگرددچفمیزان حلالیت نمونههاي تیمار شده با آنزیمفنیز افزایش معنی داري داشته است
جدول:1 تاثیر آنزیم آلفا آمیلاز بر میزان جذب آب و حلالیت نشاسته
بافت ژل نشاسته
سفتی بافت نمونهها در اثر اعمال تیمار آنزیمیفتحت تاثیر قرار گرفت وفآلفاآمیلازفمنجر به افزایش سفتی بافت شدچفدر اثر اعمال آنزیمف حفراتی در سطح گرانول ایجاد شده که ورود آب به گرانول تسهیل میشود و گرانولها بهتر با آب باند میدهند و ژل سفت تريفرا به وجود میآورندچفبا افزایش میزان آنزیم مصرفی بافت سفتتر گردیدچفپیوستگی نشان دهنده مقاومت ژل در برابر شکستن میباشدچف همانطور که در جدول مشاهده میشود فرآیند آنزیمی نیز منجر به افزایش استحکام و پیوستگی بافت گردیدچفارتجاع پذیري نشان دهنده میزان بازگشت ژل به حالت اولیه خود پس از نخستین کمپرس میباشدچفچنانچه در جدول مشاهده میشودچفارتجاع پذیري کلیه نمونهها در حد بسیار بالایی بوده و فرآیندهاي مختلف تاثیر معنی داري بر میزان الاستیسیته نمونهها نداشته استچفاعمال فرآیند آنزیمی منجر به افزایش صمغی بودن میشود که به دلیل افزایش سفتی بافت نمونهها بوده استچفمقاومت به جویدن از حاصلضرب ارتجاع پذیري، پیوستگی بافت و صمغی بودن بدست میآید و روند تغییرات آن نیز در ارتباط با تغییرات در این پارامترهاست.
