بخشی از مقاله
چکیده:
هدف از این تحقیق اصلاح نشاسته گندم با فرایند مایکروویو به منظور بهبود خواص عملکردی آن و بررسی تغییرات فیزیکوشیمیایی بوجود آمده بود. به منظور اصلاح با مایکروویو، نشاسته به مدت 10 دقیقه درون محفظه مایکروویو با توان 900 وات قرار داده شد. بر روی نشاسته اصلاح شده آزمایشات اندازهگیری قدرت جذب آب، میزان حلالیت، قدرت ژل، ویسکوزیته ذاتی ، تعیین الگوی پراش اشعه ایکس و درصد کریستاله بودن انجام شد و تصاویر میکروسکوپ الکترونی نیز از نمونهها بدست آمد. نتیجه اندازهگیری ویسکوزیته ذاتی نشان داد که حرارت دهی با مایکروویو باعث شکسته شدن پلیمرهای نشاسته شده است.
نشاسته حرارت داده شده با مایکروویو قادر به ایجاد ژل نبود و دارای قابلیت جذب آب و حلالیت مشابه با نمونه کنترل بود. همچنین الگوی پراش اشعه ایکس آن کاملاً با نشاسته طبیعی متفاوت بود و از بین رفتن ساختار کریستالی در آن مشاهده شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نیز نشان دادند که ساختار گرانولی در این نوع نشاسته بطور کامل از بین رفته است. بنابراین حرارت دهی با مایکروویو باعث بوجود آمدن تغییر در ساختار مولکولی نشاسته شد و بنابراین خواص عملکردی نشاسته را تغییر داد.
کلمات کلیدی: نشاسته، مایکروویو، اصلاح کردن، خواص فیزیکوشیمیایی
مقدمه:
نشاسته و اهمیت اقتصادی آن در صنایع غذایی بر کسی پوشیده نیست. خصوصیات فیزیکی و خواص عملکردی نشاسته استفاده این ماده را در بخشهای مختلف صنعت مواد غذایی بسیار معمول کرده است. گاهی با یک تغییر در ساختار نشاسته می توان خواص عملکردی نشاسته را در جهت اهداف خود بهبود بخشید و به خصوصیات ویژه ای در محصول مورد نظر دست یافت. اصلاحات فیزیکی یکی از انواع اصلاحاتی است که برای دست یابی به خصوصیاتی ویژه، بر نشاسته صورت می گیرد . - 7 - بنظر می رسد که استفاده از تجهیزاتی چون مایکروویو می تواند به روند این گونه اصلاحات سرعت قابل توجهی بخشد که خود از لحاظ اقتصادی قابل اغماض نیست. در این تحقیق با استفاده از مایکروویو نشاسته تحت تیمار حرارتی قرار گرفت و خواص عملکردی نشاسته تولیدی بررسی گردید.
مواد و روشها:
مواد و وسایل مورد استفاده: نشاسته گندم تهیه شده از شرکت فارس گلوکزین، دستگاه مایکروویو ساخت ال جی کره، ویسکومتر استوالد ساخت اسکات-گرات2 آلمان، مدل 518-10، دستگاه پراش سنج اشعه ایکس ساخت شرکت بروکر3 آلمان، مدل D8 Advance، با کاتد مس و با شرایط کاری40 کیلو ولت، 40 میلی آمپر، خشک کن کابینتی ساخت شرکت پروکتور و شوارتز4 آمریکا تهیه نشاسته اصلاح شده با مایکروویو: مخلوط 14% نشاسته در آب مقطر 120 - گرم نشاسته در 857 میلیلیتر آب - در یک بشر یک لیتری ریخته شد و به مدت 10 دقیقه درون فر مایکروویو با توان 900 وات و فرکانس 2450MHz قرار گرفت.
برای جلوگیری از تهنشین شدن نشاسته تا زمان ژلاتینه شدن، هر 30 ثانیه یک بار، به مدت چند ثانیه مخلوط بهم زده شد و همچنین دمای آن با دماسنج اندازهگیری شد و دوباره درون مایکروفر بازگردانده شد. یک نمونه به عنوان کنترل در شرایط معمولی حرارت دهی شد. سپس نمونهها به مدت دو ساعت در دمای50oC 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 لیچ5 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 سنج6 ارزیابی شد. به این منظور حداکثر نیروی لازم برای فرورفتن پروب7 - 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:8 به این منظور از روش اصلاح شده اناستازیادیس9 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 : - 9 - - 100سطح کل زیر منحنی/ سطح زیر پیکها - = درصد کریستالیزاسیون میکروسکوپ الکترونی: برای تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی از روش ژو10 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 اصلاح شده با مایکروویو 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 تیمار با مایکروویو در شرایط مذکور باعث خمیری شدن11 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. درصد کریستالیزاسیون نشاسته تیمار شده با مایکروویو در حدود 2/5% کمتر از نمونه کنترل میباشد.
کمتر بودن میزان کریستاله بودن نشان دهنده تأثیر بیشتر حرارت دهی با مایکروویو در از بین بردن قسمتهای کریستالی نشاسته و ژلاتینه کردن آن میباشد. این موضوع میتواند ناشی از ارتعاشات سریع مولکولهای قطبی آب موجود در کنار زنجیره های کریستالی آمیلوپکتین و در نتیجه تشدید از بین رفتن ساختار کریستالی در کنار افزایش دما باشد 2 - و . - 5 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 تیمار شده با مایکروویو نسبت به نمونه کنترل 119/0 ml/g - در مقایسه با - 152/7 ml/g بیانگر تشدید شکسته شدن مولکولها در اثر افزایش شدت فرایند حرارتی میباشد. عدم توانایی تشکیل ژل پیوسته توسط تیمارهای حرارت دیده می تواند 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 نشاستههای حرارت داده شده با مایکروویو در مقایسه با نشاسته طبیعی و کنترل. اعداد نشان داده شده میانگین سه تکرار میباشند. حروف متفاوت نشاندهنده اختلاف معنیدار میباشد.
