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

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

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