منابع و ماخذ پایان نامه روش متداول

نشاسته وجود دارد، نشاسته دارای یک سر احیا کننده و یک سر غیر احیا کننده می باشد. (شکل 4-2).
شکل 4-2 – اتصالات (4-1) ? و (6-1) ? در ساختار نشاسته [9]
وجود اتصالات آلفا به پلیمر نشاسته امکان ایجاد ساختاری مارپیچی را می دهد.
این در حالی است که سلولز به دلیل اتصالات بتا به شکل ورقه می باشد. از اتصالات گلوکز 2 نوع پلیمر آمیلوز و آمیلوپکتین ایجاد می شود که 2 جز اصلی سازنده نشاسته می باشند. آمیلوز عمدتا یک پلیمر خطی است در حالی که آمیلوپکتین مولکولی بسیار بزرگتر و پرشاخه می باشد(شکل5-2).
اگر چه ساختار کلی نشاسته حاصل از منابع مختلف یکسان میباشد، تفاوت های موجود از لحاظ طول زنجیره آمیلوز و آمیلوپکتین ، وزن مولکولی آنها ، وجود سایر ترکیبات نظیر چربی و پروتئین باعث ایجاد تفاوت های مهمی در عملکرد و خواص نشاسته های حاصل از منابع آنها میگردد [9] .
به عنوان مثال نشاسته سیب زمینی ژل شفافی می دهد در حالی که نشاسته ذرت ژل کدری ایجاد می کند.
شکل5-2 – ساختار خطی آمیلوز و شاخه ای آمیلوپکتین مولکول های سازنده نشاسته [9]
2-2- 4-خواص آمیلوز و آمیلوپکتین
2-2- 4-1-آمیلوز
آمیلوز یک پلیمر خطی ساخته شده از اتصالات (4-1) ? گلوکز می باشد و شکل فضایی این مولکول یک مارپیچ تکی می باشد. اگرچه برای سادگی این مولکول را خطی حساب می کنند، اخیرا ثابت شده است که تعداد کمی از اتصالات این پلیمر از نوع (6-1) ? می باشند که این نوع اتصالات ساختار آمیلوز را کمی شاخه ای می کند. تعداد گلوکزهای سازنده آمیلوز (درجه پلیمریزاسیون) بسته به منشاء آن 6000-1500 می باشد که وزن مولکولی حدوداً 106 – 105 دالتون را ایجاد می کند.در قسمت داخلی این مارپیچ ، اتم های هیدروژن واقع شده است و لذا این مولکول آب گریز می باشد. اگر چه چنین ساختاری باعث می شود قسمت داخلی آمیلوز با اسیدهای چرب آزاد ، گلیسرول ، بعضی الکلها و ید ترکیب شوند هر یک باعث بروز خصوصیات مختلفی در نشاسته می شود:
ایجاد کمپلکس نشاسته با چربی ها می تواند باعث ایجاد تغییراتی در خواص نشاسته گردد. به عنوان مثال ایجاد کمپلکس با چربی ها و امولسیفایرهای غذایی نظیر مونو و دی گلیسیریدها باعث تغییر در دمای ژلاتینه شدن نشاسته ، تغییر در بافت و ویسکوزیته محصول می گردد.
ترکیب نشاسته با الکل باعث رسوب آمیلوز می گردد و این روش یک راه جداسازی نسبی آمیلوز از آمیلوپکتین است. ترکیب آمیلوز با ید یک راه مهم تشخیص آمیلوز و تعیین بعضی خواص نشاسته است. ایجاد کمپلکس آمیلوز-ید که رنگی آبی ایجاد می کند در شرایط خاص آزمایشگاه یک روش متداول در تعیین مقدار آمیلوز نشاسته می باشد [9] .
خاصیت دیگر آمیلوز قابلیت ایجاد سریع ژل پس از پخته شدن نشاسته است. به همین دلیل برخی گیاهان که دارای آمیلوز بالایی هستند (مانند ذرت آمیلوزی) به نام نشاسته ژل دهنده سریع معروف می باشند. دلیل بوجود آمدن سریع ژل ، ایجاد اتصالات بین رشته های پلیمری نشاسته با یکدیگر و احاطه شدن آب در بین این ریشه ها است. چنین شرایطی پس از حرارت دادن نشاسته در آب کافی و سرد نمودن آن ایجاد می گردد. این اتفاق در مورد مولکول خطی و به نسبت کوچک آمیلوز با سرعت زیاد اتفاق می افتد.
2-2- 4-2-آمیلوپکتین
همانطور که اشاره شد آمیلوپکتین مولکولی بسیار بزرگ با ساختاری پرشاخه می باشد. در مورد شکل فضایی آمیلوپکتین مدلهای مختلفی ارائه شده است (شکل -26). مدلی که توسط Hizakuri (1988) ارائه شده، یکی از مدلهایی است که قادر است بسیاری از خصوصیات آمیلوپکتین را توجیه کند و لذا توسط بسیاری از محققین قابل قبول می باشد [9].
شکل 6-2 – ساختار مولکولی آمیلوپکتین بر اساس نظریه های مختلف دانشمندان در سالهای مختلف. در این میان مدل ارائه شده توسط Hizukuri (1986) از سایر مدلها دقیقتر و قابل قبول تر می باشد. [9]
آمیلوپکتین دارای همان ساختار اصلی آمیلوز می باشد. به این معنا که عمدتا از اتصالات (4-1) ? است که ساختار آمیلوپکتین را بسیار شاخه ای می کند. شاخه ها (زنجیره هایAوB) خود از اتصالات (4-1) ? تعدادی گلوکز ساخته شده اند که در محل اتصال آنها با سایر شاخه ها و یا اتصال با رشته اولیه سازنده آمیلوپکتین (زنجیره C) اتصالات (6-1) ? وجود دارد. اگر شاخه مستقیماً به زنجیره C وصل شده باشد به آن زنجیره B می گویند که خود دارای تعدادی زنجیرذه های کوتاهتر به نام زنجیره A می باشد که خارجی ترین لایه مولکول عظیم آمیلوپکتین را تشکیل می دهد. به همین دلیل ساختار خاص ، آمیلوپکتین دارای ساختار کریستالی و منظم می باشد. هر شاخه دارای ساختاری مارپیچی دوتایی است. این مارپیچها می توانند از پیچش دو شاخه مجاور از یک مولکول یا دوشاخه مجاور از دو مولکول مجاور تشکیل شده باشند. بنابراین تفاوت دیگر آمیلوپکتین با آمیلوز این است که مارپیچ های آمیلوپکتین دوتایی است در حالی که آمیلوز مارپیچ های تکی ایجاد می کمد. معمولاً درجه پلیمریزاسیون آمیلوپکتین (DP) حدود 3000000-300000 می باشد که وزن مولکولی حدود 109 – 106 دالتون را ایجاد می کند. به دلیل ساختار بسیار پرشاخه آمیلوپکتین خواص آن با آمیلوز متفاوت می باشد. به عنوان مثال پدیده ایجاد ژل و رتروگراداسیون آن بسیار کندتر از آمیلوز می باشد. نشاسته هایی که عمدتا از آمیلوپکتین تشکیل شده اند و به نام نشاسته های مومی نامیده می شوند، معمولاً یا ژلی ایجاد نمی کنند و یا ژل آنها چسبناک می باشد. جدول (2-2) برخی خواص متفاوت آمیلوز و آمیلوپکتین را نشان می دهد. مقادیر نسبی آمیلوز و آمیلوپکتین در منابع مختلف گیاهی متفاوت است. این نسبت یک عامل مهم در بررسی خواص عملکردی نشاسته می باشد که به خواصی نظیر ژلاتینه شدن و بافت ژل حاصل مربوط می باشد [9] .
جدول 22– برخی خواص فیزیکوشیمیایی مولکولهای آمیلوز و آمیلوپکتین
خواص
آمیلوز
آمیلوپکتین
شکل
خطی
شاخه ای
نوع اتصال
(4-1) ?
(4-1) ? و (6-1) ?
وزن مولکولی
کمتر از 5/0 میلیون دالتون
500-50 میلیون دالتون
قدرت ایجاد فیلم
قوی
ضعیف
نوع ژل
قوی
ضعیف
رنگ در حضور ید
آبی
قهوای
2-2- 5- ساختار داخلی گرانول نشاسته
جزئیات کامل راجع به چگونگی قرار گرفتن آمیلوز و آمیلوپکتین در داخل گرانول هنوز به طور کامل مشخص نشده ، اگر چه واقعیات بسیاری در این مورد روشن شده است. به عنوان مثال نحوه قرار گرفتن این دو پلیمر به صورت تصادفی نبوده بلکه کاملا منظم می باشد. بیشتر اطلاعات امروزه در مورد ساختار داخل گرانولها عمدتا توسط میکروسکوپ الکترونی بدست می آید. از آنجا که آمیلوپکتین قسمت عمده نشاسته را تشکیل می دهد (حدود 75%). لذا عمده ساختار داخلی گرانول مربوط به نحوه قرارگیری این مولکول و اتصالات آن می باشد. در مولکول آمیلوپکتین در قسمت زنجیره های جانبی ساختار کریستالی از کنار هم قرار گرفتن مارپیچ های دوتایی زنجیره های A و B ایجاد می گردد. در جایی که تراکم زنجیره های جانبی کم می شود ساختار غیر کریستاله یا بی شکل ایجاد می گردد. تکرار پشت سرهم ساختار کریستالی و به دنبال آن ساختار غیر کریستالی، ساختاری نیمه کریستالی را در گرانول نشاسته بوجود می آورد. در برخی مناطق اتصالاتی بین آمیلوز و آمیلوپکتین نیز ووجود دارد. همچنین تعدادی از مولکولهای آمیلوز با اسیدهای چرب آزاد در اتصال می باشد (شکل 7-2) [9].
شکل -27- ساختار درونی یک گرانول نشاسته و نحوه ارتباط اجزاء با یکدیگر. [9]
شکل 8-2) (تصویری از مقطع عرضی یک گرانول را در زیر میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد. در این تصویر خطوط روشن مربوط به قسمتهای غیر کریستاله نشاسته و خطوط تیره مربوط به قسمتهای کریستاله است. این خطوط روشن و تیره را حلقه های رشد می نامند که بسیار شبیه به حلقه های رشد در تنه درختان است.
شکل 8-2 – تصویر میکروسکوپ الکترونی از حلقه های رشد در یک گرانول نشاسته که نشان دهنده ساختار نیمه کریستالی داخل گرانول است. خطوط تیره مربوط به قسمتهای کریستالی و خطوط روشن مربوط به قسمتهای غیر کریستالی است. [9]
نحوه قرار گرفتن مارپیچهای دوتایی آمیلوپکتین در فضا ، اشکال جالبی را بوجود می اورد که در گرانولهای نشاسته های مختلف متفاوت است. این اشکال در نشاسته های حاصل از غلات به شکل چهارضلعی است که چنین ساختاری را ساختار کریستالی نوع A می گویند. در نشاسته حاصل از گیاهان غده ای ساختار نوع B وجود دارد (شکل2-9) که شکل فضایی قرار گرفتن مارپیچهای دوتایی به صورت شش ضلعی است. طول زنجیره A در ایجاد این اشکال کریستالی نقش بسزایی دارد. به طوری که اگر این زنجیره از حدود 25 واحد گلوکز تشکیل شده باشد فرم کریستالی A ایجاد می شود. بر این اساس در برخی گیاهان غده ای مناطق گرمسیر با طول زنجیره A کوتاه ، ساختار کریستالی A به چشم می خورد. برای ایجاد ساختار B می بایست طول زنجیره A طولانی تر و حدود 34 واحد گلوکز باشد. برخی نشاسته ها مانند نشاسته حبوبات (نخود و لوبیا) مخلوطی از این دو ساختار دیده می شود که به آن ساختار C گویند. لازم به ذکر است که در اثر فرایندهای نشاسته ، مانند حرارت دهی یا اصلاح آن ساختار کریستالی نشاسته دچار تغییر می گردد و گاهی اشکال مختلف به یکدیگر تبدیل می شوند (فرم A به B تبدیل شود یا برعکس) [9] .
شکل2-9- نحوه قرارگیری مارپیچهای دوتایی در نشاسته. تصاویر بالا (a) اشکال فضایی را نشان می دهد (سمت راست نوع B و سمت چپ نوع A). تصاویر پایین (b) اشکال دوبعدی را نشان می دهند که مقطع شش ضلعی (برای نوع B) و چهارضلعی (برای نوع A) به وضوح مشخص است. [9]
2-2- 6- ترکیبات ناچیز در نشاسته
علاوه بر آمیلوز و آمیلوپکتین ، نشاسته حاوی مقادیر بسیار کمی پروتئین، چربی ، رطوبت و خاکستر (مواد معدنی و نمک ها) می باشد. مقدار این ترکیبات به منشاء گیاهی نشاسته بستگی دارد. به عنوان مثال نشاسته سیب زمینی و سایر گیاهان غده ای ، دارای مقادیر ناچیزی از پروتئین و چربی است. همچنین مقدار این ترکیبات تحت تاثیر روش استخراج نشاسته نیز فرار دارد. مثلاً کاربرد روش قلیایی مرطوب در استخراج نشاسته ذرت باعث کاهش مقدار چربی و پروتئین موجود در نشاسته می گردد. لازم به ذکر است که اگر چه مقدار این ترکیبات بسیار کم می باشد، اما نقش بسیار مهمی در خواص نشاسته دارند، به عنوان مثال چربی و پروتئین بر ژلاتینه شدن نشاسته و طعم و مزه محصولات تهیه شده از آنها تاثیر دارند.
تحقیقات اخیر وجود یک ترکیب پلی ساکاریدی حد واسط میان آمیلوز و آمیلوپکتین را در برخی انواع نشاسته ها ( مانند نشاسته برنج ، ذرت و برخی واریته های گندم) نشان می دهد که این ترکیب ساختاری مشابه آمیلوز دارد ولی دارای شاخه های بیشتری نسبت به آمیلوز است و طول این شاخه ها نسبت به شاخه های آمیلوپکتین کوتاهتر می باشد. خواص این ترکیب در حال بررسی می باشد. اگرچه مقدار این ترکیب حد واسط ناچیز می باشد، به احتمال زیاد در بروز برخی خواص عملکردی نشاسته نقش دارد [9].
2-2- 7- خصوصیات عملکردی نشاسته
خواص منحصر بفرد بسیاری از غذاهای حاوی نشاسته از احساس دهانی غذایی همچون سوپ گرفته تا بافت ژله ای فرنی و برخی دسرهای سرد یا بافت اسفنجی کیک نتیجه تغییرات خاصی است که در گرانولهای نشاسته و نظم داخلی آنها در طی فرایندهای حرارتی در آب ایجاد می شود. یکی از مهمترین خواص کاربردی نشاسته قابلیت ژلاتینه شدن آن می باشد که در بسیاری از محصولات غذایی که تحت فرایندهای حرارتی قرار می گیرند اتفاق می افتد. در اثر این فرایند ویسکوزیته نشاسته افزایش می یابد. در ادامه این خاصیت نشاسته مورد بررسی قرار می گیرد. دلیل اهمیت بررسی ژلاتینه شدن نشاسته تاثیر آن بر خواص محصولات غذایی و در نتیج

مطلب مشابه :  دانلود پایان نامه با موضوعACT