بررسی فرایند هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم درسیستم مدل و مدلسازی رهایش گلوکز با استفاده از منطق فازی

دانشکده کشاورزی
رساله دکتری
بررسی فرایند هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم درسیستم مدل و مدلسازی رهایش گلوکز با استفاده از منطق فازی
علیرضا یوسفی
استاد راهنما
پروفسور سید محمد علی رضوی
اساتید مشاور
دکتر محبت محبی
دکتر عبدالرضا نوروزی
پروفسور محمدرضا اکبرزاده توتونچی
219964034734500دی 1393
-560705-27622500
تعهد نامه
عنوان رساله: بررسی فرایند هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم در سیستم مدل و مدلسازی رهایش گلوکز با استفاده از منطق فازی
اینجانب علیرضا یوسفی دانشجوی دوره دکتری رشته علوم و صنایع غذایی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد تحت راهنمایی جناب آقای پروفسور سید محمدعلی رضوی متعهد می شوم:
نتایج ارائه شده در این رساله حاصل مطالعات علمی و عملی اینجانب بوده، مسئولیت صحت و اصالت مطالب مندرج را به طور کامل بر عهده می گیرم.
در خصوص استفاده از نتایج پژوهشهای محققان دیگر به مرجع موردنظر استناد شده است.
مطالب مندرج در این رساله را اینجانب یا فرد یگری به منظور اخذ هیچ نوع مدرک یا امتیازی تاکنون به هیچ مرجعی تسلیم نکرده است.
کلیه حقوق معنوی این اثر به دانشگاه فردوسی مشهد تعلق دارد. مقالات مستخرج از رساله، ذیل نام دانشگاه فردوسی مشهد (Ferdowsi University of Mashhad) به چاپ خواهد رسید.
حقوق معنوی تمام افرادی که در به دست آمدن نتایج اصلی رساله تأثیر گذار بوده اند در مقالات مستخرج از رساله رعایت خواهد شد.
در خصوص استفاده از موجودات زنده یا بافتهای آن‌ها برای انجام رساله، کلیه ضوابط و اصول اخلاقی مربوطه رعایت شده است.
تاریخ
نام و امضاء دانشجو
-34480518097500
مالکیت نتایج و حق نشر
کلیه حقوق معنوی این اثر و محصولات آن (مقالات مستخرج، برنامه های رایانه ای، نرم‌افزارها و تجهیزات ساخته شده) به دانشگاه فردوسی مشهد تعلق دارد وبدون اخذ اجازه کتبی از دانشگاه قابل واگذاری به شخص ثالث نیست.
استفاده از اطلاعات و نتایج این رساله بدون ذکر مرجع مجاز نیست.
چکیده
دراین تحقیق نشاسته های فسفریله و هیدروکسی پروپیله با درصد های جایگزینی به ترتیب 096/0 و 106/2 درصد از نشاسته طبیعی گندم تولید شدند. تغییرات شیمیایی ایجاد شده در نتیجه هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن نشاسته گندم به وسیله طیف سنجی FT-IR تایید شد. نتایج افتراق سنجی اشعه ایکس نمونه ها نشان داد که نشاسته طبیعی و فسفریله گندم با 34/17 و 14/16 درصد بیشترین و کمترین میزان کریستاله بودن را دارا بودند. نتایج بررسی تغییرات قدرت تورم در آب نشاسته ها با دما نشان داد که نشاسته طبیعی گندم دارای بیشترین (111/46Ea=) و نشاسته هیدروکسی پروپیله آن دارای کمترین (603/26Ea=) حساسیت دمایی بود. در بررسی مشابه مربوط به شاخص حلالیت، نشاسته های طبیعی و فسفریله گندم به ترتیب بیشترین (674/77Ea=) و کمترین (478/44Ea=) حساسیت دمایی را نشان دادند. نتایج بررسی تغییرات شفافیت خمیر نشاسته ها نشان داد که هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن نشاسته گندم سبب افزایش 65/2 و کاهش 58/17 برابری این مشخصه در مقایسه با نشاسته طبیعی گردید (05/0p<). خصوصیات رئولوژی دینامیک نمونه های ژل نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله در هر دو غلظت (8 و 12 درصد) دارای تنش تسلیم بیشتری بود ( Pa4/166- 3/48f = τ). بر خلاف ژل نشاسته های طبیعی و فسفریله که رفتاری حدواسط بین ژل ضعیف و الاستیک داشتند (64/0-14/0tan δ =)، نشاسته هیدروکسی پروپیله تقریباً رفتار ژل الاستیک را نشان داد (11/0-10/0tan δ =). در شرایط دهان شبیه سازی شده میزان کاهش ویسکوزیته برای نمونه های ژل هیدروکسی پروپیله (33/83 درصد) بیشتر از سایر نمونه ها بود. در شرایط عدم حضور بزاق، مدل های هرشل-بالکلی و سیسکو بهترین مدل ها برای بیان رفتار جریان تمام ژل های نشاسته بودند. بیشترین مقدار تیکسوتروپی برای نمونه های ژل نشاسته هیدروکسی پروپیله بدست آمد (26/9-98/1)، در حالی که از این نظر تفاوت معنی داری بین نمونه های نشاسته طبیعی و فسفریله مشاهده نشد (05/0p>). مدل تنزل تنش درجه یک، نزدیک ترین داده ها را در شرایط دهان شبیه سازی شده پیش بینی کرد (981/0-914/0R2 =). نتایج هیدرولیز آنزیمی در سیستم درون شیشه ای نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله دارای بالاترین مقدار نشاسته مقاوم (15/13RS=) و کمترین مقدار اندیس قند خون بود (04/89GI=). حدود 87-82، 81-76 و 84-77 درصد از میزان گلوکز رهایش یافته نهایی، در 15 دقیقه ابتدایی هضم در شرایط روده شبیه سازی شده به ترتیب برای نشاسته های طبیعی، فسفریله و هیدروکسی پروپیله رهایش یافت. میزان گلوکز رهایش یافته برای نشاسته فسفریله 11-6 درصد و برای نشاسته هیدروکسی پروپیله 19-16 درصد کمتر از نشاسته طبیعی پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده بود. پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده، ضریب قوام (k) شدیداً کاهش یافت (27/90-02/73 درصد)، در حالیکه شاخص رفتار جریان (n) افزایش پیدا کرد (46/363-56/155 درصد). نتایج مدلسازی با استفاده از جدول جستجوی منطق فازی نشان داد که این روش توانایی بالایی (991/0-951/0R2 =) در تخمین میزان گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده، حتی بهتر از مدل ریاضی نمایی دو ترمه (995/0-992/0R2 =) دارد.
کلمات کلیدی: نشاسته هیدروکسی پروپیله؛ نشاسته فسفریله؛ نشاسته مقاوم؛ شاخص قند خون؛ ویسکوالاستیسیته؛ منطق فازی
من لم یشکر المخلوق، لم یشکر الخالق
نخستین سپاس و ستایش از آن خداوندی است که بنده کوچکش را در دریای بیکران اندیشه، قطره ای ساخت تا وسعت آن را از دریچه اندیشه های ناب آموزگارانی بزرگ به تماشا نشیند. لذا اکنون که در سایه سار بنده نوازی هایش پایان نامه حاضر به انجام رسیده است، بر خود لازم می دانم تا مراتب سپاس را از بزرگوارانی به جا آورم که اگر دست یاریگرشان نبود، هرگز این پایان نامه به انجام نمی رسید:
از جناب آقای پروفسور محمدعلی رضوی ، استاد راهنما، که در طول نگارش این مجموعه با راهنمایی های عالمانه و بجایشان، سکاندار شایسته ای در هدایت این رساله بوده اند کمال سپاس را دارم.
از سرکار خانم دکتر محبت محبی و جناب آقایان دکتر عبدالرضا نوروزی و پروفسور محمدرضا اکبرزاده توتونچی، اساتید مشاور، که با سعه صدر مشاوره این رساله را پذیرفتند و در طول نگارش این رساله همواره از نظرات کارشناسانه شان، بهره جستم صمیمانه تشکر می کنم.
از اساتید گرامی جناب آقایان دکتر آرش کوچکی، دکتر مسعود تقی زاده و دکتر مهدی کریمی که زحمت داوری این رساله را کشیدند و با نظراتشان بر غنای علمی این رساله افزودند سپاسگزارم.
از نماینده محترم تحصیلات تکمیلی جناب آقای دکتر مسعود تقی زاده که هماهنگی های لازم را به عمل آوردند قدردانی می کنم.
به پاس تعبیر عظیم و انسانی شان از کلمه ایثار و از خودگذشتن، به پاس عاطفه سرشار و گرمای امیدبخش وجودشان که در این سردترین روزگاران بهترین پشتیبان است، به پاس قلب های بزرگشان که فریاد رس است و سرگردانی و ترس در پناهشان به شجاعت می گراید و به پاس محبت های بی دریغشان که هرگز فروکش نمی کند ،این مجموعه را به مادر،همسر و دختر کوچولوی عزیزم فاطمه تقدیم می کنم.
فهرست مطالب
TOC \o “1-5” \h \z \u
فصل اول: مقـدمـه PAGEREF _Toc409196131 \h 1نوآوری های رساله PAGEREF _Toc409196132 \h 6فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین PAGEREF _Toc409196133 \h 72-1. خصوصیات فیزیکو شیمیایی و مورفولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده PAGEREF _Toc409196134 \h 72-2. خصوصیات رئولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده PAGEREF _Toc409196135 \h 242-3. شبیه سازی تغییرات مواد غذایی در دستگاه گوارش PAGEREF _Toc409196136 \h 322-4. هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در سیستم مدل PAGEREF _Toc409196137 \h 46فصل سوم: مواد و روش ها PAGEREF _Toc409196138 \h 513-1. مواد مورد استفاده PAGEREF _Toc409196139 \h 513-2. تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم PAGEREF _Toc409196140 \h 513-3. تولید نشاسته فسفریله گندم PAGEREF _Toc409196141 \h 523-4. تعیین درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل در نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم PAGEREF _Toc409196142 \h 523-5. تعیین درجه جایگزینی فسفر در نشاسته فسفریله شده PAGEREF _Toc409196143 \h 543-6. مقدار رطوبت انواع نشاسته ها PAGEREF _Toc409196144 \h 553-7. طیف سنجی FT-IR PAGEREF _Toc409196145 \h 553-8. روش افتراق سنجی اشعه ایکس (XRD) PAGEREF _Toc409196146 \h 563-9. اندازه گیری قدرت تورم PAGEREF _Toc409196147 \h 563-10. اندازه گیری میزان حلالیت PAGEREF _Toc409196148 \h 573-11. اندازه گیری شفافیت خمیر PAGEREF _Toc409196149 \h 573-12. تعیین اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم PAGEREF _Toc409196150 \h 583-13. تخمین اندیس قند خون (GI) PAGEREF _Toc409196151 \h 593-14. جمع آوری بزاق PAGEREF _Toc409196152 \h 603-15. مدل های هضم دهانی و معدوی-رودوی درون شیشه ای PAGEREF _Toc409196153 \h 603-16. تعیین میزان گلوکز رهایش یافته PAGEREF _Toc409196154 \h 623-17. تعیین میزان قند به روش 3،5- دی نیتروسالسیلیک اسید PAGEREF _Toc409196155 \h 623-18. تعیین خصوصیات جریان PAGEREF _Toc409196156 \h 643-18-1. تعیین خصوصیات جریان نمونه های نشاسته قبل از مراحل هضم PAGEREF _Toc409196157 \h 643-18-2. تعیین خصوصیات جریان نمونه های نشاسته در شرایط حضور بزاق PAGEREF _Toc409196158 \h 643-18-2-1. خصوصیات جریان مستقل از زمان PAGEREF _Toc409196159 \h 643-18-2-2. خصوصیات جریان وابسته به زمان PAGEREF _Toc409196160 \h 643-18-3. بررسی اثر pH اسیدی بر خصوصیات جریان PAGEREF _Toc409196161 \h 653-18-4. بررسی اثر آنزیم های رودوی بر خصوصیات جریان PAGEREF _Toc409196162 \h 653-19. مدلسازی رئولوژیکی PAGEREF _Toc409196163 \h 653-19-1. مدل های رئولوژیکی مستقل از زمان PAGEREF _Toc409196164 \h 653-19-2. مدل های رئولوژیکی وابسته به زمان PAGEREF _Toc409196165 \h 673-20. آزمون های رئولوژی دینامیک PAGEREF _Toc409196166 \h 683-20-1.آزمون روبش کرنش PAGEREF _Toc409196167 \h 693-20-2. آزمون روبش فرکانس PAGEREF _Toc409196168 \h 693-21. مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده جدول جستجوی فازی PAGEREF _Toc409196169 \h 703-22. آنالیز آماری PAGEREF _Toc409196170 \h 74فصل چهارم: نتایج و بحث PAGEREF _Toc409196171 \h 774-1. درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل و فسفر در نشاسته هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم PAGEREF _Toc409196172 \h 774-2. مقدار رطوبت انواع نشاسته ها PAGEREF _Toc409196173 \h 784-3. طیف سنجی FT-IR PAGEREF _Toc409196174 \h 794-4. افتراق سنجی اشعه ایکس (XRD) PAGEREF _Toc409196175 \h 814-5. قدرت تورم PAGEREF _Toc409196176 \h 834-6. میزان حلالیت PAGEREF _Toc409196177 \h 874-7. شفافیت خمیر PAGEREF _Toc409196178 \h 904-8. اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم PAGEREF _Toc409196179 \h 914-9. اندیس قند خون (GI) PAGEREF _Toc409196180 \h 954-10. میزان رهایش گلوکز در شرایط معده و روده شبیه سازی شده PAGEREF _Toc409196181 \h 974-11. رفتار جریان برشی پایا پس از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده PAGEREF _Toc409196182 \h 1054-12. رفتار جریان برشی پایا پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده PAGEREF _Toc409196183 \h 1074-13. تعیین خصوصیات جریان برشی پایای نمونه های نشاسته در حضور و عدم حضور بزاق PAGEREF _Toc409196184 \h 1104-13-1. خصوصیات جریان مستقل از زمان PAGEREF _Toc409196185 \h 1104-13-2. خصوصیات جریان وابسته به زمان (تیکسوتروپی) PAGEREF _Toc409196186 \h 1234-14. خواص رئولوژیکی دینامیک PAGEREF _Toc409196187 \h 1344-15. مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده جدول جستجوی فازی PAGEREF _Toc409196188 \h 146فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات PAGEREF _Toc409196189 \h 1515-1. نتیجه گیری PAGEREF _Toc409196190 \h 1515-2. پیشنهادات PAGEREF _Toc409196191 \h 154منابع PAGEREF _Toc409196192 \h 156فهرست شکل ها
TOC \h \z \u \t “Heading 6,1” شکل1-1. واکنش شیمیایی منجر به تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله. PAGEREF _Toc408511543 \h 3شکل 2-2. تولید نشاسته با اتصلات عرضی فسفاته با استفاده از POCl3. PAGEREF _Toc408511544 \h 4شکل 3-1. منحنی استاندارد غلظت گلوکز در برابر جذب خوانده شده در طول موج 540 نانومتر PAGEREF _Toc408511545 \h 63شکل 3-2. ساختار عمومی سیستم استنتاج فازی. PAGEREF _Toc408511546 \h 70شکل 3-3. توابع عضویت مربوط به ورودی های (الف) حجم، (ب) غلظت، (ج) زمان هضم و خروجی رهایش گلوکز (د) PAGEREF _Toc408511547 \h 72شکل 3-4. سیستم استنتاج ممدانی استفاده شده جهت تخمین میزان گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده. PAGEREF _Toc408511548 \h 73شکل4-1. محتوای رطوبت نمونه های نشاسته برحسب مرطوب. PAGEREF _Toc408511549 \h 79شکل4-2. طیف سنجی FT-IR نمونه های A) نشاسته طبیعی گندم B) نشاسته فسفریله گندم با درجه جایگزینی 096/0 درصد. PAGEREF _Toc408511550 \h 80شکل4-3. طیف سنجی FT-IR نمونه های A) نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم با درجه جایگزینی 106/2 درصد B) نشاسته طبیعی گندم. PAGEREF _Toc408511551 \h 81شکل 4-4. الگوی XRD بدست آمده برای A) نشاسته طبیعی، B) نشاسته هیدروکسی پروپیله و C) نشاسته فسفریله گندم. PAGEREF _Toc408511552 \h 83شکل 4-5. قدرت تورم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در دماهای مختلف (غلظت 2 درصد). PAGEREF _Toc408511553 \h 85شکل 4-6. میزان حلالیت نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در دماهای مختلف (غلظت 2 درصد). PAGEREF _Toc408511554 \h 87شکل 4-7. میزان شفافیت ژل نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم (غلظت 1 درصد). PAGEREF _Toc408511555 \h 90شکل 4-8. الگوی هیدرولیز آنزیمی درون شیشه ای ژل نشاسته ها (20 دقیقه حرارت دهی در دمای 100 درجه سانتیگراد) در دمای 37 درجه سانتیگراد برای 3 ساعت بر اساس روش انگلیست و همکاران (1992). PAGEREF _Toc408511556 \h 92شکل 4-9. میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 8 درصد، حجم 5/7 میلی لیتر). PAGEREF _Toc408511557 \h 98شکل 4-10. میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 8 درصد، حجم 15 میلی لیتر). PAGEREF _Toc408511558 \h 98شکل 4-11. میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 12 درصد، حجم 5/7 میلی لیتر). PAGEREF _Toc408511559 \h 99شکل 4-12. میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 12 درصد، حجم 15 میلی لیتر). PAGEREF _Toc408511560 \h 99شکل4-13. منحنی جریان نمونه های نشاسته پس از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده. PAGEREF _Toc408511561 \h 105شکل 4-14. منحنی جریان نمونه های نشاسته پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده. PAGEREF _Toc408511562 \h 108شکل 4-15. نمودار جریان نمونه های نشاسته (غلظت 8 درصد و دمای 37 درجه سانتیگراد) در شرایط (a) عدم حضور بزاق و (b) حضور بزاق. PAGEREF _Toc408511563 \h 111شکل 4-16. نمودار جریان نمونه های نشاسته (غلظت 12 درصد و دمای 37 درجه سانتیگراد) در شرایط (a) عدم حضور بزاق و (b) حضور بزاق. PAGEREF _Toc408511564 \h 112شکل 4-17. نمودار جریان نشاسته ها (غلظت 8 درصد، دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) (a) بدون حضور و (b) در حضور بزاق PAGEREF _Toc408511565 \h 123شکل 4-18. نمودار جریان نشاسته ها (غلظت 12 درصد، دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) (a) بدون حضور و (b) در حضور بزاق PAGEREF _Toc408511566 \h 124شکل 4-19. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته طبیعی (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد). PAGEREF _Toc408511567 \h 135شکل 4-20. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته فسفریله (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد). PAGEREF _Toc408511568 \h 136شکل4-21. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته هیدروکسی پروپیله (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد). PAGEREF _Toc408511569 \h 136شکل 4-22. آزمون فرکانس متغیر ژل 8 درصد ژل نشاسته ها (کرنش 5/0 درصد، دمای 25 درجه سانتیگراد). PAGEREF _Toc408511570 \h 140شکل 4-23. آزمون فرکانس متغیر ژل 12 درصد ژل نشاسته ها (کرنش 5/0 درصد، دمای 25 درجه سانتیگراد). PAGEREF _Toc408511571 \h 141شکل 4-24. اثر فرکانس بر ویسکوزیته کمپلکس نمونه های ژل نشاسته (غلظت 8 درصد، دما 25 درجه سانتیگراد). PAGEREF _Toc408511572 \h 144شکل 4-25. اثر فرکانس بر ویسکوزیته کمپلکس نمونه های ژل نشاسته (غلظت 12 درصد، دما 25 درجه سانتیگراد). PAGEREF _Toc408511573 \h 144شکل 4-26. پایگاه قوانین فازی تشکیل شده جهت مدلسازی. PAGEREF _Toc408511574 \h 147شکل 4-27. بخش ناظر قوانین جهت تخمین میزان خروجی داده های تست. PAGEREF _Toc408511575 \h 148
فهرست جدول ها
TOC \h \z \u \t “Heading 7,1” جدول4-1. تابعیت دمایی (انرژی فعالسازی) قدرت تورم انواع نشاسته های گندم بر اساس مدل آرینیوس-ایرینگ PAGEREF _Toc408511166 \h 86جدول4-2. پارامتر های بدست آمده از معادله آرینیوس-ایرینگ جهت بررسی تغییرات حلالیت انواع نشاسته ها PAGEREF _Toc408511167 \h 90جدول 4-3. طبقه بندی نشاسته های مختلف بر اساس قابلیت هضم اندازه گیری شده بر اساس روش انگلیست و همکاران (1992) PAGEREF _Toc408511168 \h 93جدول 4-4. پارامتر های معادله 3-7 و مقادیر GI و HI بدست آمده برای نمونه ژل نشاسته های مختلف PAGEREF _Toc408511169 \h 97جدول 4-5. معادله بهترین برازش بدست آمده از مدل خطی بر داده های رهایش گلوکز بدست آمده از هضم نشاسته های مختلف در شرایط معده شبیه سازی شده (SGC) PAGEREF _Toc408511170 \h 101جدول 4-6. معادله بهترین برازش بدست آمده از مدل خطی بر داده های رهایش گلوکز بدست آمده از هضم نشاسته های مختلف در شرایط روده شبیه سازی شده (SIC) PAGEREF _Toc408511171 \h 103جدول 4-7. پارامتر های رئولوژیکی نمونه های نشاسته هضم شده در شرایط معده شبیه سازی شده و بدون هضم با استفاده از مدل قانون توان PAGEREF _Toc408511172 \h 107جدول 4-8. پارامتر های رئولوژیکی نمونه های نشاسته هضم شده در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده از مدل قانون توان PAGEREF _Toc408511173 \h 109جدول 4-9. پارامتر های مدل قانون توان بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد) PAGEREF _Toc408511174 \h 115جدول 4-10. میانگین مجذورات برای پارامتر های مدل های هرشل-بالکلی و سیسکو با استفاده از داده های ویسکوزیته برشی و تنش برشی مربوط به انواع نشاسته ها PAGEREF _Toc408511175 \h 117جدول 4-11. پارامتر های مدل هرشل- بالکلی بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد) PAGEREF _Toc408511176 \h 118جدول 4-12. پارامتر های مدل سیسکو بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد) PAGEREF _Toc408511177 \h 119جدول 4-13. پارامتر های مدل بینگهام بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد) PAGEREF _Toc408511178 \h 120جدول 4-14. اثر زمان اعمال تنش برشی (50 معکوس ثانیه) بر روی ویسکوزیته ظاهری نمونه های نشاسته در حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد) PAGEREF _Toc408511179 \h 126جدول 4-15. میانگین مجذورات برای پارامتر های مدل های کنتیک ساختار درجه دو، کاهش تنش درجه یک و ولتمن با استفاده از داده های ویسکوزیته برشی و تنش برشی مربوط به انواع نشاسته ها PAGEREF _Toc408511180 \h 128جدول 4-16. پارامتر های مدل کنتیک ساختار درجه دو بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) PAGEREF _Toc408511181 \h 129جدول 4-17. پارامتر های مدل شکست تنش درجه یک بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) PAGEREF _Toc408511182 \h 131جدول 4-18. پارامتر های مدل ولتمن بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) PAGEREF _Toc408511183 \h 133جدول 4-19. قدرت ساختار (G′LVE)، حد مقدار کرنش (γL)، مقدار تانژانت افت در محدوده خطی ویسکوالاستیک (Tan δLVE)، تنش تسلیم در محدوده LVE (τy)، تنش نقطه جریان (τf) مربوط به مدول Gf (G′=G″:Gf) (غلظت 8 و 12 درصد، دمای 25 درجه سانتیگراد و فرکانس 1 هرتز) PAGEREF _Toc408511184 \h 139جدول 4-20. مدول ذخیره (G′)، مدول افت (G″)، و ویسکوزیته کمپلکس (*η) نمونه های ژل نشاسته ها در دو غلظت 8 و 12 درصد (دمای 25 درجه سانتیگراد، فرکانس 1 هرتز) PAGEREF _Toc408511185 \h 142جدول4-21. پارامترهای معادله توانی برای مدول های ذخیره و افت نمونه های ژل نشاسته در غلظت های مختلف (دمای 25 درجه سانتیگراد و کرنش 5/0 درصد) PAGEREF _Toc408511186 \h 146جدول 4-22. کارایی مدلسازی صورت گرفته بر اساس جدول جستجوی فازی جهت تخمین میزان گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده PAGEREF _Toc408511187 \h 149
فهرست علامتها و اختصارها
معادل فارسی معادل انگلیسی علامت
درجه جایگزینی Degree of substitution DS
گرماسنجی افتراقی Differential scanning chromatography DSC
انرژی فعالسازی Activation energy Ea
طیف سنجی مادون قرمز Fourier transform infrared spectroscopy FT-IR
مدول ذخیره Storage modulus G′
مدول افت Loss modulus G″
اندیس قند خون Glycemic index GI
اندیس هیدرولیز Hydrolysis index HI
ضریب قوام Consistency coeffficient k
ناحیه خطی ویسکوالاستیسیته Linear viscoelastic region LVR
شاخص رفتار جریان Flow behavior index n
نشاسته با قابلیت هضم سریع Rapidly digestible starch RDS
نشاسته مقاوم Resistant strach RS
نشاسته با قابلیت هضم آهسته Slowly digestible starch SDS
قدرت تورم Swelling power SP
سدیم تری متافسفات Sodium trimetaphosphate STMP
سدیم تری پلی فسفات Sodium tripolyphosphate STPP
تانژانت افت Loss tangent Tan δ
افتراق اشعه ایکس X-ray diffractometry XRD
آلفا Alpha α
بتا Beta β
گاما Gama γ
ویسکوزیته ظاهری Apparent viscosity η
ویسکوزیته کمپلکس Complex viscosity η*
فصل اول: مقـدمـههیچ کس واقعاً نمی داند که از چه مدت قبل انسان به بافت غذا اهمیت می داده است، اگر چه به نظر می رسد برای اولین بار پرداختن به بافت غذا از اواسط قرن گذشته آغاز شده باشد. البته پر واضح است که تحقیقات صورت گرفته در آن زمان نسبت به تحقیقات امروزی دارای نتایج ضعیف تری بوده است. از جمله آزمایشات مربوط به بافت غذا در قرن گذشته شامل آزمایشات اثر خواص فیزیکی غذا نظیر دانسیته، ویسکوزیته و کشش سطحی بر احساسات درک شده در دهان بوده است. پس از آن تحقیقات زیادی توسط دانشمندان انجام شد که موضوع بافت غذا در آن ها مورد بحث واقع شده بود.
2131060278257000پرداختن به نحوه تغییر غذا در حین گوارش از جنبه های مختلف حائز اهمیت است. برای نمونه یکی از مواردی که در سال های اخیر علاقه بسیاری از محققان را به خود معطوف ساخته و در عین حال اهمیت موضوع را بیشتر مشخص می کند، بحث تجزیه و آزاد سازی ترکیبات مختلف زیستی در محل مورد نظر می باشد، که برای این منظور دانش فیزیولوژی و نحوه عمل دستگاه گوارش بر روی این ترکیبات ضروری به نظر می رسد. در نتیجه با شناخت اجزای درگیر در گوارش و شبیه سازی مناسب آن ها می توان به صورت تجربی و درون شیشه ای (شرایط آزمایشگاهی) آزادسازی ترکیبات در محل مناسب را بررسی کرده و حتی نحوه آزادسازی به صورت یکباره و یا تدریجی را تحت کنترل در آورد. هر مقدار که مدل شبیه سازی شده به خصوصیات اجزای دستگاه گوارش شبیه تر باشد، شبیه سازی صورت گرفته موفق تر بوده و نتایج بدست آمده دارای دقت بالاتری می باشد.
استفاده از سیستم های درون سلولی (شرایط واقعی) که خوراندن غذا مستقیماً به انسان و حیوان مد نظر آن است، معمولاً دارای نتایج بهتری است، ولی اغلب این روش ها وقت گیر و هزینه بر هستند. با توجه به این مسائل باید گفت اگرچه طراحی سیستم های آزمایشگاهی و تجربی با مشکلاتی نیز همراه است، ولی به دلیل سریع بودن و کم هزینه بودن، اغلب این روش ها را می توان به عنوان روشی جایگزین برای سیستم های واقعی درون سلولی استفاده کرد. در صورتی که یک مدل آزمایشگاهی به درستی طراحی شود، اطلاعات صحیح و مناسب زیادی را در طی مدت کوتاه در اختیار می گذارد. از اینرو می توان به عنوان روشی سریع در بررسی نحوه فرایند غذا و بررسی سیستم های انتقال دهنده آن حین گوارش (که دارای ساختار و ساختمان های متفاوتی هستند) استفاده کرد.
امروزه سیستم های آزمایشگاهی به واسطه دقت نظر و پیچیدگی هایی که در طراحی آن ها به کار برده می شوند به سمتی حرکت کرده اند که به سیستم های درون سلولی و واقعی نزدیک شده و از این رو صحت اندازه گیری آن ها به میزان زیادی بالا رفته است. البته باید در نظر داشت که همیشه باید یک رابطه سازش آمیز بین صحت و کاربرد آسان برای روش های آزمایشگاهی اتخاذ کرد. در سال های اخیر تعداد زیادی از دانشمندان حوزه غذا و دام از سیستم های آزمایشگاهی شبیه سازی شده برای بررسی تغییرات شیمیایی و ساختمانی که در طی فرایند انواع غذاها در شرایط دستگاه گوارش روی می دهد استفاده کرده اند، اما همه آنها دارای صحت لازم نبوده اند.
نشاسته به دلیل ویژگی های خاصی که دارد همواره مورد توجه بسیاری از صنایع از جمله صنعت غذا به عنوان یک بیوپلیمر کربوهیدراتی بوده است که در بسیاری از محصولات غذایی کاربرد دارد. از جمله این کاربرد ها می توان به کاربرد به عنوان قوام دهنده، تثبیت کننده سیستم کلوئیدی، عامل تشکیل دهنده ژل، عامل حجم دهنده و عامل نگهدارنده آب اشاره کرد. محدودیت هایی که درمورد نشاسته طبیعی وجود داشت از جمله مقاومت کم نسبت به حرارت، شرایط اسیدی و افزایش احتمال پسروی (رتروگراداسیون) در محصولات حاوی آن سبب شده است که محققین در صدد ایجاد تغییرات (اصلاح) شیمیایی و فیزیکی در نشاسته طبیعی باشند. از جمله این تغییرات می توان به ایجاد پیوند های اتری و استری و همچنین ایجاد اتصالات عرضی بین رشته های نشاسته اشاره کرد. هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته با ایجاد پیوند اتری یکی از روش های اصلاح نشاسته می باشد. این عمل در حضور قلیا و به وسیله اکسید پروپیلن صورت می گیرد که واکنش شیمیایی مربوط به آن در شکل 1-1 نشان داده شده است.

شکل1-1. واکنش شیمیایی منجر به تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله. حلالیت نشاسته هیدروکسی پروپیله شده در آب با افزایش درجه جایگزینی این گروه در نشاسته افزایش می یابد. همچنین میزان افزایش حجم و ویسکوزیته این نشاسته در مقایسه با نشاسته طبیعی بیشتر است. دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن این نوع نشاسته کمتر از نشاسته طبیعی است.
فسفاته کردن نشاسته توسط فسفر اکسی کلراید (POCl3) یا ترکیبی از سدیم تری متافسفات (STMP) و سدیم تری پلی فسفات (STPP) صورت می گیرد و یکی دیگر از روش های تولید نشاسته اصلاح شده با اتصلات عرضی می باشد که واکنش شیمیایی آن در شکل 2-2 نشان داده شده است.

شکل 2-2. تولید نشاسته با اتصلات عرضی فسفاته با استفاده از POCl3. این نوع نشاسته دارای دمای ژلاتینه شدن بالاتر، ویسکوزیته بالاتر و مقاومت بیشتر نسبت به افت ویسکوزیته بوده و همچنین نسبت به شرایط اسیدی و برش بالا مقاوم می باشد.
با توجه به خصوصیات متفاوتی که برای نشاسته های طبیعی، فسفریله و هیدروکسی پروپیله ذکر شد، انجام پژوهشی که بتواند به بررسی نقش هر یک از این استخلاف های ایجاد شده (فسفریله و هیدروکسی پروپیله) بر میزان قابلیت هضم نشاسته های اصلاح شده در سیستم درون شیشه ای بپردازد لازم به نظر می رسید. در تحقیقات پیشین بیشتر بحث هضم بر اساس روش انگلیست و همکاران (1992) بوده است که بدلیل در نظر نگرفتن شرایط کامل حاکم بر دستگاه گوارش (نقش بزاق، pH اسیدی معده و اثر مجموعه آنزیم های موجود در روده) نتایج ملموسی منطبق بر آنچه حین هضم نشاسته ها در دستگاه گوارش روی می دهد، از آن گرفته نمی شود.
با توجه به موارد ذکر شده هدف از این تحقیق بررسی و مقایسه خصوصیات فیزیکوشیمیایی و ساختمانی نشاسته طبیعی گندم، نشاسته هیدروکسی پروپیله شده و نشاسته فسفاته در شرایط شبیه سازی شده (آزمایشگاهی) هضم در دهان، معده و روده می باشد. همچنین مقاومت هر یک از نشاسته های مذکور در برابر شرایط هضم در دستگاه گوارش اندازه گیری شده و در نهایت میزان هیدرولیز نشاسته در هر یک از شرایط هضم با تعیین میزان گلوکز رهایش یافته تعیین و به روش منطق فازی مدلسازی می گردد.
برخی از این اهداف به صورت ذیل خلاصه می گردند:
مطالعه خواص رئولوژیکی نشاسته طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفاته در دهان، معده و روده
تعیین میزان هیدرولیز نشاسته در هر سه قسمت ذکر شده از دستگاه گوارش از روی فاکتور رهایش گلوکز
مقایسه مقاومت نشاسته های ذکر شده در شرایط آنزیمی و اسیدی دستگاه گوارش
مطالعه اثر غلظت و حجم نشاسته بر روی هیدرولیز اسیدی و آنزیمی آن ها
بررسی اثر زمان هضم بر خصوصیات رئولوژیکی و میزان رهایش گلوکز در هر ناحیه
مدلسازی فازی رهایش گلوکز حین هضم در روده کوچک
نوآوری های رسالهبررسی رفتار جریان برشی پایای وابسته و مستقل از زمان ژل نشاسته های طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم حین هضم در شرایط دهان شبیه سازی شده
بررسی رئولوژی ژل نشاسته های طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم بعد از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده (در شرایط وجود و عدم وجود pH اسیدی)
تعیین میزان رهایش گلوکز از هر نشاسته حین هضم در شرایط معده شبیه سازی شده
بررسی رئولوژی ژل نشاسته های نشاسته های طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم بعد از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده (در شرایط حضور و عدم حضور آنزیم)
تعیین میزان رهایش گلوکز از هر نشاسته حین هضم در شرایط روده شبیه سازی شده
مدلسازی ریاضی میزان رهایش گلوکز از هر نشاسته حین هضم در شرایط روده شبیه سازی شده
مدلسازی با استفاده از منطق فازی جهت تخمین میزان گلوکز رهایش یافته از هر نشاسته، حین هضم در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده از جدول جستجوی منطق فازی
فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین2-1. خصوصیات فیزیکو شیمیایی و مورفولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده
تاکاهاشی و سیب (1988) بیان کردند که پیوند بین چربی های موجود در نشاسته گندم و مخصوصاً ایزولستین با آمیلوز، سبب ایجاد یک ساختار کریستالی در دماهای بین 50 تا 60 درجه سانتیگراد گردید که این ساختار مانع از افزایش قدرت تورم شد. آن ها افزودند که افزایش دما تا بالاتر از 80 درجه سانتیگراد، سبب شکسته شدن این ساختار کریستالی و افزایش مجدد قدرت تورم نشاسته گندم گردید.
ایناگاکی و سیب (1992) بیان کردند که قدرت تورم نشاسته مومی جو در اثر افزایش میزان فسفریله شدن کاهش یافت، همچنین میزان حلالیت در آب آن ها با افزایش میزان غلظت مواد ایجاد کننده این استخلاف کاهش پیدا کرد.
2019935159893000فارست (1992) با استفاده از تکنیک FT-IR محل استخلاف هیدروکسی پروپیل و غلظت آن را تعیین کرد. او دریافت که پیک مشاهده شده در طول موج 2974 معکوس ثانیه مربوط به ارتعاش پیوند های موجود در گروه هیدروکسی پروپیل می باشد، که سطح زیر نمودار طیف دریافتی در این طول موج محتوای این گروه را نشان می دهد.
پریرا و همکاران (1997) نشان دادند که اصلاح شیمیایی نشاسته سبب تغییر خصوصیات حرارتی بدست آمده از گرماسنجی افتراقی (DSC) آن نظیر میزان آنتالپی، دمای شروع ژلاتینه شدن و دمای پیک ژلاتینه شدن گردید. به این ترتیب آن ها دریافتند که با هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته سیب زمینی میزان آنتالپی کل، دمای شروع ژلاتینه شدن و پیک ژلاتینه شدن کاهش یافت.
لی و یه (2001) گزارش دادند که اندازه گرانول ها بر میزان قدرت تورم اثرگذار است. نتایج آنها نشان داد که این افزایش تا دمای 75 درجه سانتیگراد برقرار است، به طوری که گرانول های ریز جو دارای بیشترین اثر افزایشی بر میزان قدرت تورم بودند.
فورتونا و همکاران (2001) دریافتند که در بین گرانول های نشاسته ذرت، آن هایی که کوچکتر بودند بیشتر فسفریله شدند، در حالی که در مورد نشاسته های گندم وقتی با سدیم تری متا فسفات واکنش دادند، گرانول های بزرگتر مقدار فسفریله شدن بیشتری را نشان دادند.
برتولینی و همکاران (2003) از سه سطح پروپیلن اکسید جهت هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم استفاده کردند. آن ها به این نتیجه رسیدند که در هیچ یک از سه سطح استفاده شده تفاوتی بین میزان مول جانشین شده هیدروکسی پروپیل و میزان واکنش پذیری نشاسته های هیدروکسی پروپیله به دست آمده از گرانول های نوع A و B وجود نداشت.
چوی و کر (2003) اثر فسفریله کردن و هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم را بر میزان تحرک مولکولی آن با استفاده از 1H NMR بررسی کردند. نتایج آنها نشان داد که میزان تحرک مولکولی آب در اثر هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم در یک فعالیت آبی (aw) خاص افزایش یافت، به طوری که بین این افزایش و درجه جانشینی گروه هیدروکسی پروپیل رابطه ای مستقیم برقرار بود. همچنین آنان دریافتند که نحوه ریلکس شدن پروتون (H) در نشاسته گندم تحت تاثیر فسفریله کردن قرار نگرفت.
واتاناچانت و همکاران (2003) یک اصلاح شیمیایی دوگانه و ترکیبی از هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن را بر روی نشاسته درخت ساگو انجام دادند. آن ها از 6 تا 12 درصد پروپیلن اکسید جهت هیدروکسی پروپیله کردن این نشاسته استفاده کرده و سپس عمل فسفریله کردن را بر روی این نشاسته انجام دادند. نتایج آن ها نشان داد که با افزایش میزان هیدروکسی پروپیله شدن، میزان فسفریله شدن (محتوای فسفر) نیز افزایش پیدا کرد. همچنین فسفریله کردن این نشاسته سبب کاهش شفافیت خمیر، قدرت تورم و میزان حلالیت در مقایسه با نشاسته طبیعی گردید.
کائور و همکاران (2004) گزارش کردند که واکنش بین گرانول های نشاسته سیب زمینی و پروپیلن اکسید (10 درصد) سبب تغییر در شکل ظاهری گرانول ها گردید. آن ها بیان کردند که این تغییر در گرانول های کمتر تغییر یافته، شامل ایجاد شکاف های کوچک و دندانه دار شدن شکل گرانول بوده، در حالی که در گرانول ها ی تحت تغییر بیشتر، یک شیار عمیق در مرکز آن ها دیده شد. آن ها همچنین قدرت تورم و حلالیت نشاسته های طبیعی و هیدروکسی پروپیله سیب زمینی را مورد مطالعه قرار دادند. آن ها دریافتند که میزان حلالیت و قدرت تورم در آب این نشاسته در اثر افزایش جانشینی گروه هیدروکسی پروپیل در نشاسته طبیعی افزایش پیدا کرد. آن ها بیان کردند که کاهش نیروها‌ی تجمع دهنده در گرانول های نشاسته در اثر هیدروکسی پروپیله کردن آن ها و در نتیجه نفوذ آب بیشتر در حین حرارت دهی، از مهمترین دلایل این افزایش می باشند.
هونگ و موریتا (2005) از دو گرانول نوع A و نوع B نشاسته گندم برای تولید نشاسته های هیدروکسی پروپیله و فسفریله استفاده کردند. نتایج نشان داد که گرانول های نوع A دارای محتوای آمیلوز بالاتری بودند و نسبت به گرانول های نوع B دارای دمای ژلاتینه شدن بیشتر و آنتالپی انتقالی کمتری بودند. میزان پذیرش استخلاف هیدروکسی پروپیل در گرانول های نوع A بیشتر از نوع دیگر بود. بر اساس نتایج گزارش شده توسط آن ها هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم سبب افزایش شفافیت ژل، قدرت تورم و ویسکوزیته خمیر شد، در حالی که عکس این نتایج در اثر فسفریله کردن نشاسته ها مشاهده شد.
ماندالا و بایاس (2004) اثر صمغ زانتان را بر قدرت تورم و شاخص میزان حلالیت نشاسته گندم مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که میزان قدرت تورم نشاسته و همچنین میزان نشت پلیمر های نشاسته (در دماهای کمتر از 80 درجه سانتیگراد) در حضور صمغ زانتان افزایش یافت. در دماهای بالا میزان حلالیت نشاسته در حضور صمغ زانتان نسبت به نمونه های شاهد کاهش پیدا کرد. نتایج نشان داد که به نسبت محلول های آبی، در حضور زانتان میزان نسبت گرانول های بزرگ افزایش یافت.
آدیبووال و همکاران (2006) به مطالعه خصوصیات عملکردی و فیزیکوشیمیایی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده (اکسید شده و استیله شده) لوبیای شمشیری پرداختند. نتایج SEM نشاسته های طبیعی نشان داد که شکل گرانول های این نشاسته بیضوی با مرکزی به حالت کمی شیاردار بود، در حالی که اکسید کردن و استیله کردن این نشاسته ها سبب شکست 10 درصدی ساختار گرانول ها گردید. همچنین میزان ظرفیت جذب آب نمونه های اصلاح شده گندم بیشتر از نمونه های طبیعی بود و در این بین نشاسته استیله شده بیشترینِ این مقدار را دارا بود. میزان حلالیت نشاسته ها با افزایش دما افزایش یافت، به طوری که نشاسته اکسید شده دارای بالاترین میزان حلالیت بود.
سینگ و همکاران (2007) بیان کردند که سرعت رتروگراده شدن نشاسته ها در اثر فسفریله کردن آن ها کاهش، در حالی که دمای ژلاتینه شدن آن ها افزایش پیدا کرد. آن ها دلیل این مسئله را مربوط به کاهش تحرک زنجیره های آمورف موجود در ساختار گرانول، به دلیل وجود پل های بین مولکولی بیان کردند.
اولاینکا و همکاران (2008) نشاسته سورگوم سفید را در محدوده رطوبتی 18 تا 27 درصد، اصلاح حرارتی-رطوبتی کردند. نتایج نشان داد که این اصلاح سبب افزایش دمای نقطه شروع ژلاتینه شدن و کاهش میزان ویسکوزیته ماکزیمم گردید. همچنین در نتیجه‌‌ی این اصلاح فیزیکی، میزان حلالیت و قدرت تورم نشاسته های اصلاح شده کاهش یافت. آنان همچنین بیان کردند که با افزایش pH (افزایش قلیائیت) میزان حلالیت و قدرت تورم هر دو نوع نشاسته طبیعی و اصلاح شده افزایش پیدا کرد.
ساندهو و همکاران (2008) با استفاده از سدیم هیپوکلرید، نشاسته اکسید شده‌ی ذرت معمولی و مومی تولید کردند و به مطالعه برخی خصوصیات فیزیکوشیمیایی آن ها پرداختند. نتایج آن ها نشان داد که محتوای کربوکسیل و کربونیل نشاسته های اکسید شده‌ی ذرت معمولی بیشتر از نشاسته های اکسید شده‌ی ذرت مومی بود. وجود گروه های کربوکسیل و کربونیل بیشتر در نشاسته ها، سبب کاهش میزان محتوای آمیلوز و قدرت تورم نشاسته ها گردید. هر دو جزء آمیلوز و آمیلوپکتین در اثر اصلاح اکسید و تجزیه شدند، اما آمیلوز حساس تر بود. همچنین نتایج نشان داد که اکسید کردن نشاسته های ذرت مومی و معمولی سبب تغییر در شکل ظاهری گرانول ها نشد.
هانگ و همکاران (2008) به بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی نشاسته های پرآمیلوز بدست آمده از گونه های مختلف گندم استرالیایی پرداختند. آن ها دریافتند که محتوای آمیلوز این گونه های پرآمیلوز بین 28 تا 9/36 درصد بوده که این میزان بیشتر از گونه های معمولی (6/25 درصد) بود. دمای ژلاتینه شدن نشاسته های پرآمیلوز بیشتر از نشاسته های معمولی بود، در حالی که میزان آنتالپی انتقالی آن ها کمتر بود. همچنین نتایج افتراق سنجی اشعه ایکس نشان داد که الگوی کریستالی نشاسته های پرآمیلوز از نوع C می باشد.
میرمقتدایی و همکاران (2009) به بررسی خصوصیات نشاسته های استیله شده و فسفریله جو پرداختند. آن ها دریافتند که فسفریله کردن نشاسته جو سبب کاهش میزان قدرت تورم و افزایش میزان سینرسیس این نشاسته در مقایسه با نشاسته طبیعی جو گردید، در حالی که اثری بر دمای ژلاتینه شدن نداشت. همچنین استیله کردن نشاسته جو سبب افزایش قدرت تورم و کاهش دمای ژلاتینه شدن و میزان سینرسیس گردید.
مجذوبی و همکاران (2009) برخی خصوصیات فیزیکوشیمیایی نشاسته فسفریله شده‌ی گندم (فسفریله شده توسط فسفریل کلراید) را مورد مطالعه قرار دادند. نتایج تصویر برداری با میکروسکوپ الکترونی (SEM) وجود نقاط تاول مانندی را بر روی سطح گرانول های نشاسته فسفریله شده نشان داد. تغییری در ساختار کریستالی نشاسته گندم در نتیجه‌ی فسفریله شدن مشاهده نشد. نتایج آزمون DSC نشان داد که دمای پیک ژلاتینه شدن و میزان آنتالپی آن در اثر فسفریله کردن نشاسته گندم افزایش پیدا کرد.
کارمونا-گاریکا و همکاران (2009) دریافتند که فسفریله کردن نشاسته موز سبب کاهش محتوای چربی و پروتئین و افزایش خاکستر آن گردید. نتایج آن ها نشان داد که شکل ظاهری نشاسته ها زمانی که از مخلوط STMP، STPP و ایپی کلروهیدرین (EPI) در اصلاح سازی استفاده شود، بسیار بیشتر خواهد بود. مقدار تورم با افزایش میزان فسفریله شدن افزایش یافت و هنگامی که از مخلوط ذکر شده استفاده شد، در مقایسه با POCL3 مقدار این شاخص بیشتر افزایش پیدا کرد. بر عکس این نتیجه برای فاکتور حلالیت نمونه های فسفریله بدست آمد، به طوری که نمونه های فسفریله شده با POCL3 دارای حلالیت بالاتری بودند.
کو و همکاران (2010) به مطالعه خصوصیات فیزیکوشیمیایی نشاسته ذرت فسفریله شده به عنوان تابعی از درجه فسفریله شدن پرداختند. آن ها نتیجه گرفتند که با افزایش فسفریله کردن نشاسته ذرت میزان حلالیت، فاکتور قدرت تورم و شفافیت خمیر نشاسته ها کاهش یافت. نتایج نشان داد که بین فاکتور قدرت تورم و درجه فسفریله کردن نشاسته ذرت رابطه ای رگرسیونی با ضریب تبیین بالا (878/0 R2 =) برقرار است. آزمون افتراق اشعه ایکس تغییر مهمی را در ساختار کریستالی نشاسته ذرت در نتیجه‌ی فسفریله شدن نشان نداد. نتایج میکروسکوپ الکترونی (SEM) وجود مناطق سیاه رنگی را بر روی گرانول های نشاسته فسفریله در مقایسه با نشاسته طبیعی ذرت نشان داد. آن ها همچنین دریافتند که فسفریله کردن نشاسته ذرت به وسیله STMP/STPP تا 12 درصد تغییری در ساختار کریستالی این نشاسته ایجاد نمی کنند، به طوری که الگوی کریستالی A برای تمام نشاسته های فسفریله و طبیعی بدست آمد. آن ها دلیل این مسئله را فسفریله شدن قسمت های آمورف گرانول های نشاسته ذکر کردند که در نتیجه تغییری در الگوی کریستالی آن ها روی نداد.
بیلو-پرز و همکاران (2010) به بررسی تغییرات فیزیکوشیمیایی و ساختمانی نشاسته جو استیله شده در دو سطح کم استیله (درجه جانشینی 9/0) و پر استیله (درجه جانشینی 7/2) پرداختند. اتصال گرانول ها در نشاسته پر استیله سبب شد که پیک ژلاتینه شدن و دلیل افت این پیک، در نمودار ویسکوآمیلوگراف آن مشاهده نشود. پیک ژلاتینه شدن نشاسته کم استیله شده مشابه با نشاسته طبیعی بود. آنتالپی ژلاتینه شدن نشاسته جو پر استیله متفاوت با دو نوع دیگر بود که این امر بیانگر این موضوع بود که نواحی کریستاله شده در نشاسته پر استیله بیشتر از نواحی دو مارپیچه حفظ شده بود.
سانگ و همکاران (2010) با استفاده از سدیم تری متافسفات (STMP) و سدیم تری پلی فسفات (STPP) به تولید نشاسته فسفریله گندم پرداختند. آن ها برای بررسی مقاومت نشاسته های فسفریله شده به شرایط قلیایی، مخلوط 40 درصد (وزنی/وزنی) این نشاسته را به مدت 4 ساعت و در دمای 40 درجه سانتیگراد در مجاورت pH های 9، 10، 11 و 12 قرار دادند. نتایج نشان داد که در pH، 12 میزان کاهش محتوای فسفر بسیار بیشتر از بقیه pH ها بود، به طوری که بین آن ها تفاوت معنی داری برقرار نبود.
لوپز و همکاران (2010) به بررسی تغییرات فیزیکوشیمیایی نشاسته اصلاح شده ذرت پرداختند. برای این منظور آن ها از نشاسته های استیله شده، استیله-فسفریله، هیدروکسی پروپیله-فسفریله و اسیدی شده استفاده کردند. نتایج نشان داد که نشاسته های اصلاح شده دارای محتوای آمیلوز کمتری نسبت به نشاسته طبیعی ذرت بودند. میزان کریستاله بودن نشاسته های اصلاح شده کمتر از نشاسته طبیعی بوده و به جز درمورد نشاسته اسیدی، بقیه نشاسته



قیمت: 11200 تومان

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *