بخشی از مقاله
چکیده: در این تحقیق از اتوکلاو برای اصلاح نشاسته استفاده شد. به این منظور مخلوط نشاسته گندم در آب مقطر - - 14% w/w تهیه شد و به مدت 30 دقیقه در دمای 120oC قرار گرفت. سپس خمیر نشاسته بدست آمده در دمای 50oC به مدت 2 ساعت در یک خشککن کابینتی خشک و سپس آسیاب گردید و از الک عبور داده شد تا ذرات یکنواخت بین 150-250 میکرون بدست آید و سپس خواص فیزیکوشیمیایی آن مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج نشان دادند که اتوکلاو کردن باعث کاهش میزان حلالیت، افزایش جذب آب و شکسته شدن نشاسته - کاهش ویسکوزیته ذاتی - ، از بین رفتن الگوی پراش اشعه ایکس متداول در غلات - الگوی - A و کاهش معنیدار میزان کریستالیزاسیون شده است. این تحقیق مشخص ساخت که فرایند اتوکلاو کردن میتواند باعث تغییر ساختار مولکولی نشاسته شده و در نتیجه خواص عملکردی جدیدی را بوجود آورد.
مقدمه:
نشاسته اولین و مهمترین منبع ذخیره انرژی در غلات است و بیشتر وزن دانه غلات - 70-80% - را تشکیل میدهد. نشاسته همچنین بعنوان یکی از مهمترین منابع تامین انرژی انسان میباشد و در حدود 70-80% کالری مورد نیاز روزانه مردم جهان را تامین می کند. دلیل کاربرد فراوان نشاسته مربوط به خواص عملکردی آن مانند قابلیت افزایش ویسکوزیته، تشکیل ژل و فیلم، جذب و نگهداری آب و ایجاد بافت میباشد - 7 - که این ویژگیها به نحوی در نشاستههای اصلاح شده2 تقویت شده، یا ویژگیهای جدیدی در آن بوجود آمده است؛ در نتیجه نشاسته میتواند کاربردهای بیشتری در صنایع غذایی داشته باشد. امروزه استفاده از فرایندهای فیزیکی مانند اتوکلاو کردن بعنوان جایگزینی برای مواد اصلاح کننده شیمیایی بسیار مورد توجه است.
مواد و روشها:
مواد و وسایل مورد استفاده: نشاسته گندم تهیه شده از شرکت فارس گلوکزین، دستگاه اتوکلاو ، ویسکومتر استوالد ساخت اسکات-گرات3 آلمان، مدل 518-10، دستگاه پراش سنج اشعه ایکس ساخت شرکت بروکر4 آلمان، مدل D8 Advance، با کاتد مس و با شرایط کاری40 کیلو ولت، 40 میلی آمپر، خشک کن کابینتی ساخت شرکت پروکتور و شوارتز5 آمریکا تهیه نشاسته اصلاح شده با اتوکلاو: برای این منظور مخلوط 14% نشاسته در آب مقطر، درون چهار قوطی کنسرو نیم کیلویی ریخته شد و بعد از درب بندی، قوطی ها به مدت 30 دقیقه در دمای 121oC اتوکلاو شدند.
یکی از قوطیها به عنوان کنترل در نظر گرفته شد و در حمام آب گرم تا نقطه جوش حرارت دهی شد. بعد از خارج کردن قوطی ها از اتوکلاو، نمونهها به مدت دو ساعت در دمای 50oC در خشک کن کابینتی خشک شدند. نمونههای خشک شده آسیاب گردیدند و به ترتیب از الک های با قطر 250 و 150 میکرون، عبور داده شدند تا اندازه ذرات آن در محدوده 150-250 میکرون باشد. اندازه گیری میزان حلالیت و میزان جذب آب نمونهها: برای اندازه گیری میزان حلالیت و جذب آب از روش لیچ6 و همکاران - 1959 - با اندکی تغییر استفاده شد. میزان حلالیت بر حسب درصد مواد محلول نشاسته خشک بیان گردید.
میزان جذب آب بر حسب گرم آب جذب شده به ازای هر گرم نشاسته خشک گزارش شد - گرم/گرم - . اندازه گیری قدرت ژل: ژل نشاسته با غلظت ٪8 تهیه گردید و قدرت ژل آن توسط دستگاه بافت سنج7 ارزیابی شد. به این منظور حداکثر نیروی لازم برای فرورفتن پروب8 - با مقطع دایرهای شکل - دستگاه به عمق 5 میلیمتر و با سرعت 0/5 میلیمتر در ثانیه بدست آمد. نیروی اندازهگیری شده توسط این دستگاه بر حسب گرم نیرو تعیین شد. اندازهگیری ویسکوزیته ذاتی:9 به این منظور از روش اصلاح شده اناستازیادیس10 و همکارانش - 2002 - استفاده شد.
تعیین الگوی پراش اشعه ایکس و محاسبه درصد کریستالیزاسیون: به این منظور، نمونه های آسیاب شده با دانه بندی یکسان، تحت زاویه 4-38 درجه و فاصله زاویهای 0/05 درجه تحت تابش اشعه ایکس قرار گرفت. درصد کرستالیزاسیون با استفاده از فرمول زیر محاسبه گردید : - 7 - - ×100سطح کل زیر منحنی/ سطح زیر پیکها - = درصد کریستالیزاسیون میکروسکوپ الکترونی: برای تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی از روش ژو11 و همکاران - 2006 - و میکروسکوپ الکترونی از نوع SEM استفاده شد. آنالیز آماری: در این تحقیق از طرح آماری کاملاً تصادفی استفاده شد. کلیه آزمایشات با سه تکرار انجام شد و مقایسه میانگینها در سطح 5% به روش دانکن مقایسه شدند. به این منظور از نرم افزار SPSS 13.0 استفاده شد.
نتایج:
نتایج آزمایشات انجام شده بر روی نشاستههای اتوکلاو شده در جدول شماره 1 و همچنین شکلهای شماره 1 و 2 نشان داده شده است.
بحث و نتیجهگیری:
با توجه به نتایج ذکر شده در قسمت قبل میتوان چنین نتیجه گرفت که فرایند اتوکلاو کردن در شرایط مذکور باعث خمیری شدن12 نشاسته و تخریب گرانولها شده است. حرارت دهی نشاسته در دمای بالاتر از دمای ژلاتینه شدن و در آب کافی میتواند باعث افزایش نفوذ آب به داخل گرانولهای نشاسته شود. حرارت همراه با نفوذ آب به تدریج باعث تخریب ساختار نیمه کریستالی نشاسته میگردد و همین امر دلیلی بر کاهش درصد کریستالی بودن نشاستههای حرارت دیده نسبت به نشاسته طبیعی است.
به نظر میرسد تخریب ساختار کریستالی در دماهای پایینتر از 121oC کامل میگردد؛ زیرا فرایند اتوکلاو، درجه کریستالی بودن نشاسته را نسبت به نمونه کنترل - حرارت دیده در دمای - 80oC بطور قابل توجهی کاهش نداده است - کاهش در حد . - 1% کمتر بودن ویسکوزیته ذاتی نشاندهنده شکسته شدن جزئی و کوچکتر شدن مولکولها در ساختار نشاسته میباشد . - 3 - شکسته شدن برخی اتصالات میان پلیمرهای نشاسته همزمان با ژلاتینه شدن نشاسته اتفاق میافتد - 6 - که این موضوع را کمتر بودن ویسکوزیته ذاتی نمونه کنترل نسبت به نشاسته طبیعی کاملاً تایید میکند؛ به همان صورت، کمتر بودن ویسکوزیته ذاتی نشاسته اتوکلاو شده نسبت به نمونه کنترل 124 ml/g - در مقایسه با ml/g - 152/7 بیانگر تشدید شکسته شدن مولکولها در اثر افزایش شدت فرایند حرارتی میباشد.
مطالعات انجام شده توسط تکنیک های دقیق و مطلق سانتریفیوژ تجزیهای13 و تعیین ضریب تهنشینی14 نشان داده است که در اثر اتوکلاو کردن، عمدتاً مولکولهای آمیلوپکتین دچار شکستگی میگردند 1 - و . - 5 عدم توانایی تشکیل ژل پیوسته توسط تیمارهای حرارت دیده میتواند مربوط به کم بودن مواد محلول قابل خارج شدن از بافت آنها و در نتیجه عدم قابلیت تشکیل شبکه ژلی در فاز آبی آنها باشد. شکل - 1 تنایج آزمایشات اندازهگیری حلالیت، جذبآب، قدرت ژل، درصد کریستال و ویسکوزیته ذاتی نشاسته اتوکلاو شده در مقایسه با نمونه کنترل و نشاسته طبیعی. اعداد نشان داده شده میانگین سه تکرار میباشند. حروف متفاوت نشاندهنده اختلاف معنیدار میباشد.
