بخشی از مقاله
چکیده
امروزه پاستا جایگاه خاصی در جوامع بشري دارد. عوامل مؤثر در فرآیند تولید این فرآورده، کیفیت نهایی اجزاي آن را تحت تأثیر قرار میدهد. در مرحله مخلوط کردن، تغییرات چندانی در سطح میکروسکوپی رخ نمیدهد. گرانولهاي نشاسته به صورت مجزا قابل رویت هستند و با انسجام خاصی، به صورت فشرده در داخل ماتریکس پروتئینی به دام افتادهاند. پاستاي اکسترود شده داراي ساختار داخلی متراکمی است که گرانولهاي نشاسته باد کرده، به طور عمیقی در ماتریکس پروتئینی جاي گرفته اند.
این مرحله موجب کاهش آنتالپی ژلاتینه شدن پاستا نسبت به سمولینا و کاهش حلالیت گلوبولین میگردد. سطح پاستاي خشک شده داراي گرانولهاي نشاسته متعدد با اندازههاي مختلف میباشد. وجود تركها و حفرههاي کوچک در ماتریکس پروتئینی سطح پاستاي خشک شده مشهود است. کاهش قابلیت حلالیت پروتئینها - بالاخص گلوتنین - و همچنین افزایش میزان پروتئینهاي پلیمري غیرقابل استخراج که در سدیم دودسیل سولفات حل نمیشوند، از دیگر مشاهدات این مرحله تلقی میگردد. در این مقاله، به بررسی تغییرات میکروسکوپی به وجود آمده در ساختار نشاسته و پروتئین پاستا در طول فرآیند تولید آن پرداخته میشود.
مقدمه
پاستا یکی از غذاهاي قدیمی بر پایه غلات میباشد که به دلیل ارزان قیمت بودن، سهولت مصرف، تنوع و زمان نگهداري، در سراسر جهان مورد مقبولیت عام قرار گرفته است. پاستا فرآوردهاي میباشد که پس از اعمالفرآیندهاي گوناگونِمخلوط شدن سمولینا با آب، اکستروژن، پرس از طریق قالبها و همچنین خشک کردن به دست میآید. عوامل مؤثر در فرآیند تولید این فرآورده میتوانند کیفیت نهایی اجزاي آن را تحت تأثیر خود قرار میدهد . - 1 - روشهاي مختلفی براي بررسی تغییرات ساختاري اجزاي تشکیل دهنده پاستا - اعم از نشاسته و پروتئین - در طی فرآیند تولید آن وجود دارد. میکروسکوپ یکی از اولین تکنیکهاي بررسی پاستا است که به طور گستردهاي مورد استفاده قرار میگیرد.
میکروسکوپ
نوري زمینه روشن - BFLM - معمولاً براي شناسایی محل پروتئینها و نشاسته به کار گرفته میشود. میکروسکوپ نور پلاریزه اطلاعات دقیقتري در خصوص ساختار مولکولی گرانولهاي نشاسته در اختیار محققان قرار میدهد. میکروسکوپ لیزر اسکن هم کانون 3 - CLSM - به دلیل قابلیت عکسبرداري سه بعدي کاربرد پیدا کرده است. این میکروسکوپ، ابزاري مفید براي بازسازي سه بعدي و همچنین توانایی در ایجاد تصاویر بدون کدورت از نمونه هاي ضخیم در عمقهاي مختلف است. میکروسکوپ الکترونی روبشی 4 - SEM - دستگاهی است که به کمک آن میتوان تصویر بزرگتري از نمونه را با کمک الکترونها - به جاي نور - خلق نمود و اطلاعاتی در خصوص توپوگرافی نمونه پاستا - خصوصیات سطح - ، مورفولوژي - شکل، اندازه و نحوه قرارگیري ذرات در سطح جسم - و همچنین ترکیب اجزایی که نمونه را میسازد، مشخص مینماید.
میکروسکوپ الکترونی عبوري 5 - TEM - داراي وضوح و دقت تصاویر گرفته شده بالاتري در مقایسه با میکروسکوپ الکترونی روبشی است است اما به سبب گران بودن و همچنین سختتر بودن مراحل آمادهسازي نمونه براي قرار گرفتن در زیر میکروسکوپ الکترونی عبوري، بیشتر از میکروسکوپ نوع روبشی استفاده میشود و فقط در مواردي که ساختار بلوري - نحوه قرارگیري اتمها در شبکه بلور - داراي اهمیت باشد، میکروسکوپ TEM کاربرد پیدا میکند . - 1 -
از سوي دیگر در مقیاس کوچکتر، ژلاتینه شدن نشاسته را میتوان توسط روشهاي آنالیز گرماسنجی افتراقی 6 - DSC - ، روش تابش اشعه ایکس، روش کالري سنجی و همچنین روش آنزیمی مورد بررسی قرار داد. تکنیکهاي DSC و اشعه ایکس جهت بررسی خاصیت بلوري گرانولهاي نشاسته، مناسب تلقی میشوند. روش کالري سنجی، نمایانگر زنجیرههاي آمیلوز آزاد شده در طول فرآیند ژلاتینه شدن نشاسته است که با ید ایجاد رنگ آبی میکند. روش آنزیمی نیز معرف قابلیت هیدرولیز آنزیمی نشاسته میباشد . - 1 - در این مقاله تغییرات ساختاري به وجود آمده در اجزاي سمولینا طی فرآیند تولید پاستا - در مراحل مخلوط کردن، اکستروژن و خشک کردن - توسط روشهاي آزمایشگاهی مذکور، مورد بررسی قرار میگیرد.
مرحله مخلوط کردن
پلیمرهاي نشاسته همه غلات به صورت اجزاي به هم پیوسته کوچکی در اشکال فیزیکی تحت عنوان گرانول قرار دارند اما شکل و اندازه گرانولهاي نشاسته از گیاهی به گیاه دیگر متفاوت است. یک ویژگی مهم همه گرانولهاي نشاسته این است که بخشهایی از پلیمرهاي آنها به شکل نواحی کریستالی هستند. بخشهاي کریستالی گرانولها باعث محکم نگهداشتن توده بیوپلیمري میشود که از تورم گرانولهاي نشاسته در آب جلوگیري کرده و گرانولهاي نشاسته در آب همانند اجزاي سخت و محکمی عمل میکنند که به ایجاد خمیرهایی با خواص رئوپکتیک در آب سرد منجر میشود. نواحی کریستالی گرانولهاي نشاسته همچنین باعث چرخیدن محورِنور پلاریزه شده و موجب پدیده حاشیههاي رنگی در هنگام مشاهده گرانولهاي نشاسته زیر میکروسکوپ نوري با فیلتر نور پلاریزه میگردند.
در مرحله مخلوط کردن از مراحل تهیه پاستا، با بررسیهاي صورت گرفته توسط SEM، سمولینا از ذرات ناهمگونی با اندازههاي مختلف تشکیل شده است. ساختار آن فشرده و داراي تعداد اندکی گرانولهاي نشاسته قابل رویت میباشد که در ماتریکس پروتئینی به دام افتادهاند . - 2 - مقدار مناسبی از آب براي تغییر شکل از حالت سمولینا به یک خمیر یکنواخت لازم است. میزان بآ مورد نیاز معمولاً به ازاي هر100 کیلوگرم سمولینا، 25-34kg میباشد. البته این امر بستگی به مقدار رطوبت اولیه سمولینا و همچنین شکل نهایی پاستاي مورد نظر نیز دارد . - 3 - به عنوان مثال براي اسپاگتی، به ازاي هر 100 kg سمولینا، 26/5 kg آب به سمولینا - با رطوبت - %14 اضافه میشود تا به مقدار رطوبت نهایی %32 - بر پایه مرطوب - یا %47 - بر پایه خشک - برسد.
در طی مرحله مخلوط کردن، تودههاي هیدراته ناهمگونی به اندازه 2-3 سانتیمتر تشکیل میشوند. البته ذرات غیر هیدراته هنوز در برخی قسمتها باقی هستند . - 2 - در این مرحله هیچگونه تغییر چشمگیري در سطح میکروسکوپی رخ نمیدهد، به طوري که با میکروسکوپ الکترونی روبشی، گرانولهاي نشاسته که توسط ماتریکسی از پروتئینها احاطه شدهاند، کماکان قابل مشاهده هستند و با شروع جذب آب در دماي کمتر از 50oC نیز گرانولهاي نشاسته دستخوش تغییر چندانی نمیشوند . - 4 - در مقیاس کوچکتر، افزایش 3 درصدي حلالیت پروتئینها در سدیم دو دسیل سولفات رخ میدهد که پروتئینهاي گلوتن را تحت تأثیر قرار میدهد . - 5 - جدول 1، حلالیت پروتئینها و آنالیز نشاسته را توسط DSC، در طول تهیه پاستا نشان میدهد.
