متن کامل پایان نامه را در سایت منبع fuka.ir می توانید ببینید متن کامل پایان نامه را در سایت منبع 2 fuka.ir می توانید ببینید

*86

متن کامل پایان نامه را در سایت منبع fuka.ir می توانید ببینید

198310561595
دانشکده علوم و صنایع غذایی
تحقیق نظری جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد
در رشته علوم و صنایع غذایی
کاربردهای نوین غذایی و غیرغذایی سیب‌زمینی
پژوهش و نگارش:
حامد غفوری اسکوئی
استاد راهنما:
دکتر مهران اعلمی
تابستان 1391
بسم الله الرحمن الرحیم
چکیده:
سیب‌زمینی (Solanoum tuberosum) در بیش از صد کشور جهان قابل رشد بوده و در سبد غذایی مردم جایگاه ویژه‌ای دارد. هم‌چنین سیب‌زمینی یک ماده خام مهم در صنایع مختلف می‌باشد. شرایط رشد، ژنتیک و نحوه‌ی نگهداری در کیفیت سیب‌زمینی تأثیر می‌گذارد. سیب‌زمینی یکی از منا‌بع مهم تامین انرژی محسوب شده و نیز شامل مواد معدنی و ویتامین‌ها می‌باشد. نشاسته ترکیب اصلی و مهم سیب‌زمینی می‌باشد که به طور تقریبی 15 الی 20 درصد از وزن تازه سیب‌زمینی را تشکیل می‌دهد. نشاسته به‌عنوان یک فاکتور مهم عملگرا در کاربردهای غذایی و غیرغذایی مطرح می‌باشد. نشاسته اصلاح شده سیب‌زمینی یک بیوپلیمر امید بخش برای استفاده در بسته‌بندی‌های زیست‌ تخریب‌پذیر می‌باشد. از ضایعات فرعی صنایع سیب‌زمینی پوست‌ سیب‌زمینی است که منبع خوبی از ویتامین C، ویتامین6B، مس، پتاسیم، منیزیم و فیبرهای رژیمی است و نیز شامل تنوعی از فیتونوترینت‌‌ها می‌باشد که یک منبع طبیعی از آنتی‌اکسیدان‌ها می‌باشند که از زوال سلول‌های بدن جلوگیری می‌کنند. فیتونوترینت‌ها در پوست و مغز سیب‌زمینی یافت می‌شوند که شامل پلی‌فنل‌ها، کارتنوئیدها، فلاونوئیدها و اسید‌کافئیک می‌باشد. ضایعات پوست سیب‌زمینی شامل مقادیر کافی از نشاسته، همی‌سلولز، لیگنین و قندهای قابل تخمیر می‌باشد که این موارد استفاده از آن را به‌عنوان سوبسترای مناسب تولید اتانول و اسید لاکتیک و سایر فرآورده‌های تخمیری تضمین می‌کند. این ضایعات هم‌چنین می‌توانند در جهت تولید پروتئین‌ تک‌یاخته مورد استفاده قرار گیرند. تخمیر ضایعات سیب‌زمینی به‌عنوان یک منبع نیتروژن بسیار عالی برای حیوانات نشخوارکننده می‌باشد.
واژه‌های کلیدی: سیب‌زمینی، نشاسته، زیست تخریب‌پذیر، آنتی‌اکسیدان، اتانول
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه و کلیات
1-1- مقدمه21-2- گونه‌های سیب‌زمینی41-3- ترکیب شیمیایی غده سیب‌زمینی61-3-1- نشاسته91-3-2- قندها91-3-3- فیبرهای خام111-3-4- ترکیبات ازت دار111-3-4-1- پروتئین111-3-4-2- اسیدهای آمینه آزاد121-3-4-3- آمیدها131-3-4-4- گلیکوآلکالوئیدها131-3-4-5- سایر ترکیبات ازته آلی151-4- ازت غیر آلی در غده سیب‌زمینی151-5- لیپیدها151-6- اسیدهای آلی161-7- ترکیبات فنلی161-8- ترکیبات فرار171-9- ویتامین‌ها و فیتوهورمون‌ها18
1-10- مواد معدنی181-11- اهمیّت و ارزش تغذیه‌ای سیب‌زمینی در مقایسه با سایر مواد غذایی19فصل دوم: ساختار و تکنولوژی تولید نشاسته سیب‌زمینی
2-1- مقدمه242- 2-ساختار نشاسته سیب‌زمینی252-3- خواص شیمیایی نشاسته سیب‌زمینی312-4- قابلیت نشاسته سیب‌زمینی352-تکنولوژی فراوری نشاسته سیب‌زمینی392-5-1- کیفیت ماده خام392-5-2- تخلیه و شستشوی ماده خام402-5-3- خردکردن سیب‌زمینی412-5-4- جدانمودن شیره خام نشاسته و استخراج نشاسته422-5-5-تفکیک آمیوه از نشاسته432-5-6- تصفیه442-5-7- آبگیری و خشک‌کردن44فصل سوم: بیوپلیمرهای زیست تخریب‌پذیر و خوراکی
3-1- مقدمه483-2- روش‌های تولید بسته‌بندی‌های زیستی533-2-1- روش خشک533-2-2- روش مرطوب (یا روش حلال)543-3- بسته‌بندی‌های زیست تخریب‌پذیر نیمه سخت543-4- پوشش‌ها، فیلم‌ها و ورقه‌های خوراکی553-5- خوراکی بودن و زیست تخریب‌پذیری فیلم‌ها و پوشش‌ها573-6- کاربردهای فیلم‌ها و پوشش‌های خوراکی583-7- کاربرد نشاسته در تولید زیست پلاستیک‌ها593-8- تولید فیلم نشاسته613-9- خواص کاربردی فیلم‌ نشاسته‌‌ی سیب‌زمینی66فصل چهارم: کاربردهای تخمیری
4-1- تولید بیواتانول804-1-1- مقدمه804-1-2- تولید بیواتانول از ضایعات پوست سیب‌زمینی824-1-3- هیدرولیز اسیدی844-1-4- هیدرولیز آنزیمی864-2- تولید اسید لاکتیک944-3- سایر محصولات حاصل از تخمیر پالپ سیب‌زمینی95فصل پنجم: سایر کاربردها
5-1- اسنک‌ها985-1-1- مقدمه985-1-2- انواع اسنک‌ها995-1-2-1- اسنک‌های سبزیجات خام برش خورده1005-1-2-2- محصولات خمیری شکل گرفته- سیب‌زمینی1015-1-2-2-1-فرآیند تولید1025-1-2-2-1-1- مخلوط سازی ترکیبات خشک1025-1-2-2-1-2- مخلوط کردن آب با ترکیبات خشک تا مرحله تشکیل خمیر1025-1-2-2-1-3- تبدیل خمیر به قطعات کوچک توسط اکستروژن یا عمل ورقه کردن و برش دادن1045-1-2-2-1-4- سرخ کردن سریع محصول به منظور خروج آب از آن1055-1-2-2-1-5- در مواردی خشک کردن بیشتر محصول و پوشش دهی آنها با مواد عطر و طعم‌زا توسط گردپاشی یا اسپری کردن این مواد بر سطح محصولات.1075-1-3- تنوع در محصولات تهیه شده از خمیرهای سیب‌زمینی شکل گرفته1075-2- بیوسورفاکتانت‌ها1095-3- پروتئین تک یاخته1115-4- غذاهای فراسودمند1035-4-1- کاربرد پوست سیب‌زمینی به عنوان منبع آنتی‌اکسیدان1035-4- سیب زمینی به عنوان خوراک دام1065-5-1- ترکیب شیمیایی و ارزش تغذیه‌ای سیب‌زمینی خشک‌شده1075-5-2-روش تولید سیلاژ از سیب‌زمینی1085-6- کاربردهای صنعتی120فهرست منابع…………………………………………………………………………………………………………………………..121
فهرست اشکال
عنوان صفحه
TOC h z u t “Heading 3,1” شکل 1-1: نمودار توزیع سطح سیب‌زمینی استان‌ها نسبت به کل کشور در سال زراعی 89-13888شکل 1-2: نمودار توزیع میزان تولید سیب‌زمینی استان‌ها نسبت به کل کشور در سال زراعی 89-1388شکل 2-1: ساختار ماکرومولکول‌های آمیلوز و آمیلوپکتین27شکل2-2: ساختار گرانول نشاسته سیب‌زمینی در زیر میکروسکوپ28شکل 2-3: (1) ساختار خطی آمیلوز و (2) ساختار انشعابی آمیلوپکتین30شکل 2-4: طرح شماتیک ساختار گرانول نشاسته36 HYPERLINK l “_Toc334611006”
شکل 2-5: سیب‌زمینی خام39
شکل 2-6: نقشه جریان تولید نشاسته سیب‌زمینی46شکل 3-1: تغییرات قوام دیسپرسیون نشاسته‌های مختلف در طی حرارت دادن و سرد کردن62شکل 3-2: فرایند ژلاتینه شدن نشاسته65شکل 3-3: تأثیر میزان نرم کننده بر روی نفوذپذیری فیلم نشاسته نسبت به ترکیبات آروما: کاروون (الف) و دی استیل(ب)71شکل 3-4: تأثیر میزان رطوبت نسبی بر روی نفوذپذیری فیلم نشاسته نسبت به ترکیبات آروما: کاروون(الف) و دی‌استیل(ب)71شکل3-5: تأثیر میزان حالت کریستالی بر روی نفوذپذیری فیلم نشاسته نسبت به ترکیبات آروما: کاروون(الف) و دی‌استیل(ب)72شکل 3-6: منحنی تنش به کرنش فیلم‌های نشاسته حاوی سورفاکتانت‌های مختلف75شکل 3-10: نوعی بسته بندی برپایه نانوکامپوزیت‌های خاک رس- نشاسته که قادر است به مدت 3هفته بدون نشتی آب را نگه دارد77شکل 4-1: نمودار فرایند تولید سیب‌زمینی برشته83شکل4-2: نمودار تولید اتانول برحسب گرم بر لیتر از قندهای قابل تخمیر حاصل از هیدرولیز اسیدی پوست سیب‌زمینی87شکل4-3: نمونه بیواتانول حاصل از سیب‏زمینی93شکل4-4: نمونه واحد تولید اتانول93شکل 5-1: اکستروژن105شکل 5-2: دیاگرام یک قطعه خمیر لوله‌ای شکل در حال سرخ شدن تا تشکیل یک لوله حجیم شده که نشان دهنده‌ی تبخیر آب در روغن داغ می‌باشد.106شکل 5-3: اسنک سیب‌زمینی108شکل 5-3: پایلوت تولید SCP112
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1: سطح، تولید و عملکرد در هکتار سیب‌زمینی به تفکیک استان در سال زراعی 89-1388… 8جدول 1-2: ترکیبات شیمیایی غده سیب‌زمینی بر اساس وزن مرطوب10جدول1-3: مقایسه ارزش انرژی‌زایی سیب‌زمینی با سایر مواد غذایی20جدول1-4: مقایسه ماده خشک، انرژی و پروتئین سیب‌زمینی با سایر محصولات زراعی21جدول 2-1: شکل، اندازه، ترکیب شیمیایی و برخی از خصوصیات نشاسته در منابع گیاهی37جدول 3-1: نفوذ پذیری نسبت به اکسیژن (OP) و بخار آب (WVP) فیلم‌های نشاسته طبیعی و اصلاح‌شده69جدول3-2: تأثیر میزان گلیسرول و سورفاکتانت بر روی استحکام کششی و افزایش طول تا نقطه شکست فیلم نشاسته74جدول4-1: ترکیبات شیمیایی ضایعات پوست سیب‌زمینی خشک شده85جدول 4-2: قندهای احیاء قابل تخمیر آزادشده بعد از هیدرولیز آنزیمی پوست‌ سیب‌زمینی تحت ترکیب آنزیمی مختلف، قند احیاء برحسب گرم بر لیتر بعد از فرایند تخمیر و قند مصرفی در طول تخمیر91جدول 4-3: تولید اتانول بر حسب گرم بر لیتر، بازده و حداکثر بازده نظری در طول تخمیر پوست سیب‌زمینی92جدول 5-1: درصد ترکیبات فلیک و خلال سیب‌زمینی118فصل اول
مقدمه و کلیات
1-1- مقدمهخاستگاه اصلی سیب‌زمینی نواحی غربی آمریکای جنوبی یعنی کشورهای پرو، شیلی، بولیوی و اکوادور است، که در آن جا از دیر باز به عنوان یک محصول مهم غذایی مطرح بوده است. پیشینه کاشت سیب‌زمینی در این کشورها به چند هزار سال پیش می‌رسد. این محصول در اواسط قرن شانزدهم، توسط اسپانیایی‌ها از آمریکای جنوبی به اروپا منتقل گردید. انتقال سیب‌زمینی از آمریکای جنوبی به اروپا توسط فردی بنام درک صورت گرفت (فلاحی، 1376). در قرن شانزدهم (قبل از 1573) اسپانیایی‌ها سیب‌زمینی را در کشورشان ترویج دادند، که بعدها در انگلستان، ایتالیا، هلند، آلمان، سوییس و فرانسه نیز مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از آن در انگلستان برای اولین بار در سال 1596 میلادی و در اروپای شمالی نیز در همان سال گزارش شده است. در قرن هجدهم و نوزدهم میلادی در کشورهای اروپایی سیب زمینی به طور گسترده برای تولید پوره مورد استفاده قرار می‌گرفت (مبلی و همکاران، 1388). در قرن نوزدهم کاشت سیب‌زمینی به عنوان ماده خام برای مصرف در کارخانه های الکل‌‌سازی و نشاسته به کار می‌رفت (فلاحی، 1376). در خلال قرن نوزدهم سیب‌زمینی اغلب توسط استعمارگران از اروپا به چند کشور گرمسیری و نیمه گرمسیری وارد شد. در سال‌های اخیر سیب‌زمینی به کشورهای زیادی که دارای اقلیم گرمترو خشک‌تر هستند وارد شد و در مناطقی چون آفریقای شمالی، هندوستان، بنگلادش، پاکستان، آمریکای جنوبی، چین، آرژانتین، اروگوئه و دشت‌های ساحلی پرو گسترش یافته است (مبلی و همکاران، 1388).
در جهان و در کشور ما سیب‌زمینی یکی از محصولات زراعی اساسی به شمار می‌رود و هم اکنون یکی از مهم‌ترین مواد غذایی مردم کشور ایران است و بعد از غلات نیاز کشور به این محصول اساسی در درجه دوم اهمیت قرار دارد. با این حال، تولید داخلی سیب‌زمینی با توجه به افزایش مصرف آن در سال‌های اخیر پاسخگوی نیازهای فعلی کشور نیست و در بعضی سال‌ها با کمبود آن مواجه می‌شویم. نیاز روز افزون کشور به این ماده غذایی در سال‌های گذشته موجب افزایش قیمت آن در بازار شده و دولت را در برخی موارد به سهمیه‌ بندی آن مجبور کرده است. در دنیای کنونی سیب‌زمینی یکی از با ارزش‌ترین مواد غذایی است. از نظر اهمیت غذایی سیب‌زمینی نسبت به غلات، انرژی بیشتری در واحد سطح تولید می‌کند، زیرا عملکرد متوسط گندم چهار تن در هکتار و سیب‌زمینی 25 تن در هکتار است و با توجه به این‌ که حدود 75 درصد وزن سیب‌زمینی را آب و فقط 25 درصد آن را ماده خشک تشکیل می دهد، باز هم 25/6 تن مواد غذایی خشک در هکتار تولید می‌کند که حدود 50 درصد بیشتر از عملکرد گندم است. با توجه به این که 2/2 درصد ترکیبات غده‌ی سیب‌زمینی را پروتئین و نزدیک به 20 درصد آن را ماده‌ی قندی تشکیل می‌دهد، بنابراین از یک هکتار با تولید حداقل 25 تن سیب‌زمینی، 550 کیلوگرم پروتئین و بالغ بر 80000 مگاژول انرژی تولید می‌شود که این مقدار در مقایسه با گندم و برنج خیلی بیشتر است. در آمریکای‌شمالی، ضرایب تولید ماده خشک سیب‌زمینی در واحد سطح نسبت به ماده خشک حاصل از گندم، جو و ذرت، به ترتیب 04/3، 68/2، 12/1 بیشتر است و بازده پروتئین در واحد سطح سیب‌زمینی در مقایسه با پروتئین حاصل از گندم، برنج و ذرت با ضرایب 02/2، 33/1 و 20/1 نیز بیشتر است. در ایران نیز استعداد بالقوّه‌ای در زمینه‌ی رشد این محصول وجود دارد که جانشین خوبی برای گندم است. در صورت مقایسه‌ی انرژی مواد پروتئینی و انرژی حاصل از سیب‌زمینی و گندم مشاهده می‌شود که توسعه کشت این محصول در ارتباط با کاهش واردات گندم اهمیت خاصی دارد. سیب‌زمینی در 130 کشور جهان جایی که سه چهارم جمعیت جهان زندگی می‌کنند در وسعتی حدود 20 میلیون هکتار کشت می‌شود. تولید سالانه‌ی آن 280 میلیون تن است که بعد از گندم، برنج و ذرت چهارمین محصول مهم جهان است و افزون بر مصرف غذایی برای تهیه بیش از 50 نوع فراورده شامل آرد، نان، الکل، وسایل آرایشی، شیرینی، کنسرو، چیپس، گلوکز و … استفاده می‌شود. سیب‌زمینی در بیشتر کشورهای صنعتی، توسعه یافته و در حال توسعه دارای جایگاه مهمی در بین محصولات کشاورزی است. بزرگترین تولیدکنندگان سیب‏زمینی در جهان، کشورهای چین، روسیه و هند می‏باشند. بر طبق آمار سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، ایران سیزدهمین تولیدکننده سیب‏زمینی در جهان است (مبلی و همکاران، 1388).
در ایران نیز توجه خاصی به کمیت و کیفیت تولید این محصول شده است. بر مبنای آمار بانک اطلاعات جهاد کشاورزی سطح برداشت سیب‌زمینی کشور در سال زراعی 89-1388 حدود 146 هزار هکتار برآورد شده که 8/98 درصد آن آبی و بقیه به صورت دیم بوده است. استان همدان با 2/16 درصد اراضی سیب‌زمینی کشور در مقام نخست قرار دارد. استان‌های اردبیل، اصفهان، زنجان، آذربایجان‌شرقی و کردستان به ترتیب با 7/10، 10، 2/7، 6/6 و 6/6 درصد مقام های دوم تا ششم را به خود اختصاص داده‌اند. شش استان مزبور جمعاً 3/53 درصد اراضی سیب‌زمینی کل کشور را دارا هستند و 7/42 درصد بقیه در سایر استان‌ها برداشت شده است. میزان تولید سیب‌زمینی در کشور حدود 3/4 میلیون تن برآورد شده که 6/99 درصد آن از اراضی آبی حاصل شده است. استان همدان با 5/23 درصد از تولید سیب‌زمینی کشور، مقام اول در تولید این محصول را به خود اختصاص داده است و استان‌های اردبیل، اصفهان، آذربایجان‌شرقی، کردستان و زنجان به ترتیب با 4/9، 2/8، 5/7، 5/7 و 3/6 درصد سهم در تولید سیب‌زمینی رتبه های دوم تا ششم را کسب کرده‌اند. شش استان مزبور جمعاً 4/62 درصد تولید سیب‌زمینی کشور را به خود اختصاص داده‌اند. عملکرد سیب‌زمینی آبی در کشور5/29445 کیلوگرم و سیب‌زمینی دیم 3/9511 کیلوگرم در هکتار بوده است. بیشترین و کمترین راندمان تولید سیب‌زمینی آبی در استانهای همدان و قم به ترتیب با 1/42262 کیلوگرم و 1/6608 کیلوگرم در هکتار می‌باشد. بیشترین و کمترین عملکرد سیب‌زمینی دیم متعلق به استان‌های گیلان و مازندران به ترتیب با 3/21254 کیلوگرم و 7/8205 کیلوگرم در هکتار است. جدول 1-1 و شکل1-1 و 1-2 آمار سطح، تولید و عملکرد در هکتار سیب‌زمینی به تفکیک استان در سال زراعی 89- 1388 را نشان می‌دهد (آمارنامه کشاورزی، 1389).1-2- گونه‌های سیب‌زمینیسیب‌زمینی از جنس سولانوم و از خانواده سولاناسه است که شامل 2000 گونه است و 8 گونه آن کشت می شود.
گونه ‌های سیب‌زمینی شامل:
1) سولانوم استنوتوموم: اولین گونه از نظر شکل ظاهری است. در نواحی مرتفع کوهستانی قسمت جنوبی پرو و مرکزی کشور بولیوی به عمل می‌آید.
2) سولانوم فورجا: بیشتر در مناطق با آب و هوایی گرم و بدون خطر یخ‌زدن کشت می‌شود و این محصول در دامنه‌ی کوههای آندو در کشور اکوادور به دست می‌آید.
3) سولانوم آجان‌هیری: در برابر یخ زدن مقاوم است و در نواحی شمالی بولیوی پرورش می‌یابد.
4) سولانوم گونیوکالیکس: در کشور پرو کشت می‌شود و گوشت آن زرد رنگ است.
5) سولانوم چاچا: در قسمت مرکزی بولیوی و پرو کشت می‌شود.
6) سولانوم جوزپزوکی: به یخ‌زدگی مقاوم است. در قسمت‌های مرکزی پرو و جنوب بولیوی کاشته می‌شود. دارای گل بنفش رنگ است.
7) سولانوم کورتیلوبوم: در مناطق مرتفع مرکزی پرو و بولیوی رشد و نمو کرده وگلهای بنفش دارد.
8) سولانوم توبرسوم: که در سراسر جهان کاشته و برداشت می‌شود. این گونه خود دارای دو زیر گونه است:
الف) سولانوم آندی‌جنا: که در آمریکای مرکزی و جنوبی رشد می‌کند.
ب) سولانوم توبرسوم: که در سراسر جهان قابل کشت است.
از بین این گونه‌ها، گونه توبروسوم در تمامی مناطق جهان به ویژه در نواحی با آب و هوای معتدل رشد و نمو می‌کند (فلاحی، 1376).
1-3- ترکیب شیمیایی غده سیب‌زمینیترکیب شیمیایی غده‌های سیب‌زمینی متفاوت است که به طور عمده به ژنتیک آن مربوط می‌شود. به هر حال، ترکیب شیمیایی تحت تاثیر سن و رسیدگی غده سیب‌زمینی و شرایط آب و هوایی محیط قرار می‌گیرد. عواملی از قبیل کوددهی، آفت‌کش‌ها و آفات نیز بر آن تأثیر دارند. در طی ذخیره‌سازی ترکیب شیمیایی سیب‌زمینی تغییر می‌کند. در حدود 20 درصد از سیب‌زمینی ماده خشک و 80 درصد آن را آب تشکیل می‌دهد(جدول 1-2). هر غده سیب‌زمینی یک موجود زنده است و آب برای تمام فرآیند‌های حیاتی آن چه آنابولیک یا کاتابولیک ضروری است. آب مواد موجود داخل غده را جابه‌جا می‌کند و از حرارت بیش از اندازه به وسیله تعرق جلوگیری می‌کند. حدود 20 درصد آب موجود در غده سیب‌زمینی به صورت اتصالی است که ممکن است از نوع کریستالی یا کلوئیدی باشد. بقیه آب آن به صورت آزاد است که موجب حل کردن اجسام هیدروفیلی با مولکول کوچکتر می‌شود که در غده سیب‌زمینی است. (سینگ و کور، 2009).
میزان ماده خشک سیب‌زمینی از طریق وزن مخصوص آن که از 0485/1 تا 151/1 گرم بر سانتی متر مکعب است، معین می‌شود. وزن مخصوص یک فاکتور کیفی برای سیب‌زمینی می‌باشد.
18732561595000 جدول 1-1: سطح، تولید و عملکرد در هکتار سیب‌زمینی به تفکیک استان در سال زراعی 89-1388 ((واحد- هکتار- تن – کیلوگرم))35242516891000
شکل 1-1: توزیع سطح سیب‌زمینی استان‌ها نسبت به کل کشور در سال زراعی 89-138845847016446500
شکل 1-2: توزیع میزان تولید سیب‌زمینی استان‌ها نسبت به کل کشور در سال زراعی 89-1381-3-1- نشاستهنشاسته ترکیب عمده و اصلی غده سیب‌زمینی است که در طی فصل رشد و نمو، در سلول‌های غده به شکل دانه (گرانول) جمع می‌شود. در ابتدا نشاسته در سلول‌های سیب‌زمینی به شکل دانه‌های ریز تشکل می‌شود، سپس غده‌ها از نظر اندازه رشد می‌کنند. این فرضیه حدود 100 سال قبل مطرح شد و هنوز هم به قوّت خود باقی است. در طی رشد سیب‌زمینی، میزان نشاسته غده‌های سیب‌زمینی افزایش می‌یابد. میزان افزایش نشاسته در سیب‌زمینی در طول فصل داشت تفاوت می‌کند و به واریته سیب‌زمینی بستگی دارد. نشاسته نقش مهمی در تهیه فرآورده‌های غذایی به عهده دارد و یک ماده خام صنعتی شمرده می‌شود. نشاسته در صنعت الکل‌سازی به عنوان ماده اولیه به مصرف می‌رسد. نشاسته، ترکیب مهم و پرانرژی فرآورده‌های غذایی است. بین کیفیت پخت و میزان نشاسته رابطه مستقیم وجود دارد. این عامل یکی از مهمترین فاکتورهای مقبولیت سیب‌زمینی محسوب می‌شود.
اگر میزان نشاسته کم باشد بافت آن پس از پخت به شکل خمیری در می‌آید و اگر میزان آن خیلی زیاد باشد در حین پخت سلول‌های آن شکسته می‌شود. مقدار نشاسته با سختی غده سیب‌زمینی رابطه مستقیم امّا با چسبندگی داخل سلولی غده‌های سیب‌زمینی پخته رابطه عکس دارد. در مورد ساختار و تکنولوژی تولید نشاسته سیب‌زمینی در فصل دوم به طور کامل توضیحاتی ارائه شده است.
1-3-2- قندهامقدار قند در سیب‌زمینی متغیر است و به نوع سیب‌زمینی، رسیدگی و حالت فیزیولوژیکی آن بستگی دارد. قندهای ذیل در سیب زمینی به حالت آزاد یافت می‌شوند- مونوساکاریدها، شامل D-فروکتوز و D-گلوکز که قندهای احیاء کننده هستند و از دی‌ساکاریدها، ساکاروز که غیر احیاءکننده است. تحت شرایط ویژه این قندها به حالت تعادل دینامیک با نشاسته باقی می‌مانند. این نسبت ممکن است در شرایط محیط نگهداری سیب‌زمینی تغییر کند. بر اثر تنفس سیب‌زمینی نشاسته و قند ساده به یکدیگر تبدیل می‌شوند. جدا از مواد قندی، غده‌های سیب‌زمینی حاوی استرهای فسفری هستند. مقدار قندهای ویژه در سیب‌زمینی به اندازه غده بستگی دارد. غده‌های بزرگ میزان قندهای احیاءکننده کمتری دارند. این موضوع به ماده خشک آنها بستگی دارد. در غده‌های کوچک وزن ویژه آنها کم است، در هر حال بین وزن ویژه غده و تراکم قند احیاءکننده در طی فصل رابطه معکوس وجود دارد (فلاحی، 1376).
جدول 1-2- ترکیبات شیمیایی غده سیب‌زمینی بر اساس وزن مرطوب نام ترکیب مقدار نام ترکیب مقدار
ماده‌‌خشک نشاسته گلوکز فروکتوز ساکارز فیبرخام لیپید پروتئین آسپاراژین(آزاد) گلوتامین(آزاد) پرولین(آزاد) سایراسیدهای‌آمینه پلی‌فنل‌ها کارتنوئیدها توکوفرول‌ها 28-16٪ 2/18-6/16٪ 6/0-01/0٪ 6/0-01/0٪ 68/0-13/0٪ 2-1٪ 2/0-075/0٪ 1/2-6/0٪ g100/mg 529-110 g 100/mg 409-23 g 100/mg 209-2 g 100/ mg 117-2/0 g 100/ mg441-123 g 100/mg 2-05/0 g 100/mg 3/0 تیامین ریبوفلاوین ویتامین6B ویتامینC ویتامینE اسیدفولیک نیتروژن(کل) پتاسیم فسفر کلسیم منیزیم آهن روی گلیکوآلکالوئیدها g 100/ mg 2/-02/0 g 100/mg 07/-01/0 g 100/mg44/0-13/0 g 100/mg 54-8 g 100/mg 1/0 ∼ g 100/mg 03/-01/0 4/0-2/0٪ g 100/mg 564-280 g 100/mg 60-30 g 100/mg 18-5 g 100/mg 18-14 g 100/mg 6/0-4/0 g 100/mg 3/0∼ g 100/mg 20<
1-3-3- فیبرهای خامفیبرهای خام در دیواره‌ی سلول و اجسام داخل سلول غده را تشکیل می‌دهند. این ترکیبات شامل سلولز، همی‌سلولز، پنتوزان و اجسام پکتیکی هستند که در مجموع 2-1 درصد از وزن غده را تشکیل می‌دهند.
1-3-4- ترکیبات ازت دارترکیبات ازت دار پس از کربوهیدرات‌ها از ترکیبات عمده تشکیل دهنده سیب‌زمینی به شمار می‌روند. مقدار آنها هنگام تبدیل به پروتئین کل (N×6/25) بین 77/2 تا 6/14 درصد وزن خشک فرق می‌کند. میزان ازت کل غده‌های سیب‌زمینی هنگام بالغ شدن غده‌ها افزایش می‌یابد. واریته‌های زودرس مقدار بیشتری ازت را در غده‌های خود در مقایسه با واریته‌های دیررس متراکم می‌کنند.
غده‌های سیب‌زمینی دارای اجزاء ازت‌دار زیر می‌باشند:
ازت پروتئینی، ازت اسیدآمینه، ازت آمیدی، ازت سایر ترکیبات آلی، ازت غیر آلی و ازت آلکالوئیدی.
1-3-4-1- پروتئینپروتئین سیب‌زمینی دارای بالاترین ارزش تغذیه‌ای می‌باشد به دلیل این که میزان بالایی از اسیدهای آمینه ضروری از جمله لایزین، متیونین، تریونین و تریپتوفان را دارا می‌باشند.
میزان ازت پروتئینی به کل ازت از 3/27 تا 4/73 درصد متفاوت می‌باشد. به طور کلی پروتئین‌ها نیمی از ترکیبات ازته را در غده‌های سیب‌زمینی تشکیل می‌دهند و همچنین به عنوان اجزاء اصلی غشاء سلولی به شمار می‌روند. آنزیم‌های موجود در سیب‌زمینی نیز از پروتئین تشکیل می‌شوند.
پروتئین‌های اصلی موجود در سیب‌زمینی را پروتئین‌های ساده تشکیل می‌دهند که بر اساس حلالیت به آلبومین (بخش محلول در آب)، گلوبولین (محلول در آب نمک)، پرولامین (محلول در الکل) و گلوتلین (محلول در اسیدهای رقیق و مواد قلیایی) تقسیم می‌شوند. بخش دیگر پروتئین سیب‌زمینی از پروتئید-گلیکوپروتئید (پاتاتین و لکتین)، متالوپروتئید و فسفوپروتئید تشکیل می‌شوند. پروتئین اصلی سیب‌زمینی (حدود 70 درصد) به نام توبرین موسوم است ولی در حقیقت به دو بخش آلبومین و گلوبولین تقسیم می‌شود. بازدارنده‌های آنزیم‌های پروتئولیتیکی بخش مهم پروتئین‌های محلول(حدود 15٪) غده سیب‌زمینی را تشکیل می‌دهند. این بازدارنده‌ها سیب‌زمینی را در مقابل فرایندهای پروتئولیتیک و در مقابل غفونت‌های بیماری‌زا محافظت می‌کنند. با اصلاح ژنتیکی توسط برخی محققین، افزایش میزان و کیفیت پروتئین غده‌های سیب‌زمینی گزارش شده است (سینگ و کور، 2009 ؛ فلاحی، 1376).
1-3-4-2-اسیدهای آمینه آزاداسیدآسپارتیک، اسید گلوتامیک و والین بیش از 50 درصد کل اسیدهای آمینه را تشکیل می‌دهند. اسیدهای آمینه موجود در غده سیب‌زمینی از نظر مقدار متفاوت هستند و به واریته و عوامل محیطی بستگی دارند. تیروزین یکی از اسیدهای آمینه موجود در سیب‌زمینی است که توسط پژوهشگران مورد بررسی قرار گرفته است. تیروزین به وسیله آنزیم فنل اکسیداز تغییر رنگ داده و سیاه می‌شود. بین سیاه شدن غده‌های سیب‌زمینی خام و تیروزین آن، رابطه مستقیم وجود دارد.
1-3-4-3- آمیدهاحدود 1/0 تا 75/0 درصد ماده خشک غده‌های سیب‌زمینی را آمیدها تشکیل می‌دهند. میزان آمیدها (آسپاراژین و گلوتامین) به شرایط رشد و نمو سیب‌زمینی بستگی دارد، اما میزان آسپاراژین از گلوتامین بیشتر است. میزان این دو آمید به میزان کود شیمیایی بستگی دارد. در فرآوری سیب‌زمینی اگر میزان آمید زیاد باشد، تشکیل کف در حین تولید پوره برای الکل‌سازی اشکال ایجاد می‌کند.
1-3-4-4- گلیکوآلکالوئیدهاغده‌های سیب‌زمینی سولانوم توبرسوم حاوی دو گلیکوآلکالوئید، سولانین و شاکونین می‌باشد که معمولاً مقدار شاکونین سه برابر سولانین است. مخلوطی از مولکول‌های آلفا، بتا و گاما سولانین و شاکونین نیز در غده‌های سیب‌زمینی یافت می‌شود. به طور عمومی میزان گلیکوآلکالوئید را با TGA نشان می‌دهند.
بیشترین میزان TGA (120 میلی‌گرم به ازاء 100گرم ماده سیب‌زمینی) در غده‌های یک گونه متعلق به جنس سولانوم یافت می‌شود. میزان آلکالوئید گونه‌های سولانوم توبرسوم کم است. میزان گلیکوآلکالوئید غده‌ها از یک کشور به کشور دیگر و از یک واریته به واریته دیگر تفاوت دارد. به طوری که میزان آن از 6/1 تا 20 میلی‌گرم در هر 100 گرم ماده تازه متغیر است. میزان TGA در واریته‌های زود رس زیادتر است( سینگ و کور، 2009).
میزان گلیکوآلکالوئید به تدریج که سیب‌زمینی رشد می‌کند کاهش پیدا می‌کند. یک غده 100 گرمی نارس، 8/3-8/2 میلی‌گرم سولانین و 4/8-6/6 میلی‌گرم شاکونین دارد، در غده رسیده مقدار سولانین از 1/0 تا 4/0 میلی‌گرم و شاکونین از 1/1 تا 3 میلی‌گرم به ازاء هر 100 گرم وزن آن کاهش پیدا می‌کند. تراکم گلیکوآلکالوئیدها در بخش‌های مختلف سیب‌زمینی یکنواخت نیست. در لایه‌ خارجی سیب‌زمینی بیشترین مقدار آلکالوئید یافت می‌شود. پوست سیب‌زمینی 3-2 درصد وزن غده را تشکیل می‌دهد در حالی که 60-30 میلی‌گرم TGA در پوست سیب‌زمینی یافت می‌شود ولی 5-2/1 میلی‌گرم در 100 گرم آلکالوئید در گوشت سیب‌زمینی وجود دارد.
غده‌های سیب‌زمینی اگر در معرض نور قرار گیرند سبز می‌شود. رنگ سبز مربوط به کلروفیل لایه خارجی است. تشکیل کلروفیل با تراکم گلیکوآلکالوئید همراه است. وقتی غده‌های سیب‌زمینی نارس در معرض نور آفتاب قرار می‌گیرند، میزان گلیکوآلکالوئید بیشتری تشکیل می‌شود. تأثیر نور با افزایش دما بیشتر می‌شود. با نگهداری سیب‌زمینی در تاریکی می‌توان از افزایش گلیکوآلکالوئیدها جلوگیری کرد. اگر سیب‌زمینی صدمه مکانیکی ببیند، گلیکوآلکالوئید بیشتری تشکیل خواهد شد.
گلیکوآلکالوئیدها مواد سمی هستند؛ بنابراین باید میزان آنها در سیب‌زمینی کنترل گردد. میزان کشندگی گلیکوآلکالوئید در انسان و حیوان اندازه‌گیری شده است. میزان خطرناک TGA برای انسان از 3 تا 5 میلی‌گرم به ازاء هر کیلو‌گرم وزن بدن فرق می‌کند. حداکثر سطح TGA برابر 20 میلی‌گرم در 100 گرم غده سیب‌زمینی است و از این سطح نباید فراتر برود. میزان طبیعی گلیکوآلکالوئید در اکثر واریته‌های سیب‌زمینی از 3 تا 5 میلی‌گرم در هر 100 گرم غده یافت می‌شود. سمیّت آلکالوئیدها موجب می‌شود که سیب‌زمینی در مقابل امراض و آفات مقاوم‌تر شود. مشخص شده است که گلیکوآلکالوئیدها از رشد انواع قارچ‌های بیماریزای گوناگون و آفات سیب‌زمینی جلوگیری می‌کند.
گلیکوآلکالوئیدها بر طعم سیب‌زمینی پس از پخت نیز تاثیر دارند به طوری که طعم ترش و حتی تلخ سیب‌زمینی مربوط به گلیکوآلکالوئیدها می‌باشد (سینگ و کور، 2009).
1-3-4-5- سایر ترکیبات ازته آلیجدا از اسیدهای آمینه و آمیدها، ازت غیر پروتئینی شامل پپتیدها، آمین‌ها، بازهای ازته و سایر ترکیبات است.
1-4- ازت غیر آلی در غده سیب‌زمینیازت غیر آلی در غده سیب‌زمینی به طور عمده به ترکیبات آمونیاکی و نیترات و نیتریت مربوط می‌شود. در سال‌های اخیر توجه خاصی به نیترات موجود در غده‌های سیب‌زمینی شده است. نیترات پس از تبدیل به نیتریت در ارگانیزم زنده سرطان ایجاد می‌کند.
1-5- لیپیدهامقدار آنها بین 075/0 تا 2/0 درصد است. لیپیدها به طور عمده از اسیدهای چرب، چربی‌ها و فسفولیپیدها تشکیل می‌شوند. غده سیب‌زمینی حاوی تعداد زیادی اسیدهای چرب است. اسید لینولئیک 40تا50 درصد تمامی اسیدهای چرب را تشکیل می‌دهد. اسید لینولنیک30-20 درصد ، اسید اولئیک 5-1 درصد، اسید پالمیتیک 20 درصد و اسید استئاریک 5 درصد ، به طوری که سه چهارم از اسیدهای چرب سیب‌زمینی غیر اشباع هستند (فلاحی، 1376).
1-6- اسیدهای آلیاسیدهای آلی شامل 1-4/0 درصد غده تازه را تشکیل می‌دهند. بیشترین مقدار اسید آلی موجود در سیب‌زمینی اسید سیتریک می‌باشد (608-270 میلی‌گرم به ازاء هر 100 گرم). سایر اسیدهای آلی از جمله اسید مالیک (150-40 میلی‌گرم)، پیرولیدون کربوکسیلیک اسید (127-14 میلی گرم)، اسید اگزالیک(30-8 میلی‌گرم)، فوماریک و سوکسینیک‌(4-4/1 میلی‌گرم) نیز در غده سیب‌زمینی یافت می‌شوند (فلاحی، 1376).
1-11- ترکیبات فنلیغده‌های سیب‌زمینی حاوی تعداد زیادی ترکیبات فنلی است، امّا درصد آنها نسبتاً پایین است. برخی به شکل آزاد و برخی به شکل اتصالی هستند.
آنها اساساً مشتقات جایگزین هیدروکسی سینامیک اسید (در شکل آزاد) و هیدروکسی بنزوئیک اسید (در شکل باندشده) می‌باشند. مشتقات متداول هیدروکسی سینامیک اسید در پوست سیب‌زمینی عبارتند از:
اسید کلروژنیک (CGA)، کافئیک‌اسید(CFA) ، فرولیک‌اسید (FRA)
و مشتقات هیدروکسی بنزوئیک اسید شامل:
گالیک‌اسید(GAC)، پروتوکاتشوئیک‌اسید(PCA) ، وانیلیک‌اسید(VNA) و p- هیدروکسیل ‌بنزوئیک اسید می باشند.
GACوCGA ترکیبات فنولیک عمده در پوست سیب‌زمینی می‌باشند. اکثر ترکیبات پلی‌فنلی سوبسترا برای آنزیم پلی‌فنل‌اکسیداز است. تیروزین، اسید کلروژنیک، اسید کافئیک و سایر فنل‌ها در حضور اکسیژن اکسیده می‌شوند، سپس از طریق واکنش‌های قهوه‌ای آنزیمی مواد رنگی قهوه‌ای تا سیاه تولید می‌کنند که وزن مولکولی زیادی دارند و به ملانین موسوم‌اند. فنل‌ها موجب قهوه‌ای شدن پس از پخت نیز می‌شوند. پلی‌فنل‌ها با آهن دو طرفیتی واکنش داده و ترکیب رنگی را تشکیل می‌دهند. اکسیداسیون این آهن به آهن سه ظرفیتی برای توسعه رنگ سیاه ضروری است (سینگ و سالدانا، 2011).
1-8- ترکیبات فرارغده سیب‌زمینی حاوی ترکیبات فرار آلدئیدها، الکل‌ها، استرها و سایر ترکیبات فرّار از جمله استالدئید، پروپیونوآلدئید، بوتیرآلدئید، متانول، اتانول، 1-پروپانول، 2-پروپانول، پنتانول، اکتانول، استون، بوتانون، هپتانون و نونانون نیز می‌باشند.
1-9- ویتامین‌ها و فیتوهورمون‌هابه طور کلی ویتامین‌ها به دو دسته کلی محلول در آب و محلول در چربی تقسیم می‌شوند. بیشترین ویتامین در قسمت آوندی سیب‌زمینی یافت می‌شود و همچنین بیشترین مقدار ویتامین موجود در سیب‌زمینی ویتامین C است (جدول 1-2). از ترکیب اسید آسکوربیک با آهن دو ظرفیتی کمپلکس ارغوانی رنگ که مشابه اسیدکلروژنیک است تشکیل می‌شود ولی استحکام کمتری دارد.
فیتوهورمون‌ها در غده سیب‌زمینی به مقدار خیلی کمتری ظاهر می‌شوند ولی تأثیر شدیدی بر فرآیندهای حیاتی آن دارند. از جمله این ترکیبات اکسین، هترواکسین، جیبرلین، سیتوکینین‌ها و اسید آبسیسیک را می‌توان نام برد.
1-10- مواد معدنیمواد معدنی که خاکستر نامیده می‌شوند حدود 1/1 درصد غده سیب‌زمینی را تشکیل می‌دهند. حدود سه چهارم آن شامل ترکیبات محلول در آب هستند.
پتاسیم کاتیون اصلی غده سیب‌زمینی را تشکیل می‌دهد. نسبت آن در کل خاکستر بین 44 تا 77 درصد است و در هر 100 گرم مقدار آن به 280 تا 564 میلی‌گرم می‌رسد. بیشترین مقدار آن در پوست سیب‌زمینی وجود دارد. پتاسیم در تنظیم فرایند تراکم هگزوز در تشکیل ساکاروز و نشاسته شرکت دارد. این فعالیت به فسفوریلاسیون مربوط است. یون پتاسیم انتقال دهنده الکترون در واکنش‌های آنزیمی می‌باشد. همچنین در سنتز آمید، پروتئین و اسیدآمینه نیز شرکت دارد.
فسفر عنصر معدنی عمده سیب‌زمینی است. لایه خارجی آن حاوی فسفر کمتری از لایه داخلی است. در هر 100 گرم مقدار آن به 60-30 میلی‌گرم می‌رسد (جدول1-2).
گوگرد در غده سیب‌زمینی در اسیدهای آمینه حاوی گوگرد وجود دارد و نقش مهمی در فرآیندهای اکسیداسیون احیاء دارد. طعم سیب‌زمینی پخته تا حدودی تحت تاثیر گوگرد قرار می‌گیرد.
کلسیم در پوست و سیستم آوندی سیب‌زمینی وجود دارد. قسمت خارجی غده سیب‌زمینی مساوی دو سوم تا دو چهارم میزان کلسیم را تشکیل می‌دهد. بیش از 90 درصد کلسیم به شکل کلراید، نیترات و نمکهای آلی محلول در آب یا متصل به پکتین و پروتئین می‌باشد.
سدیم نیز مانند کلسیم و پتاسیم مسئول کنترل خاصه‌های ساختمانی و الکتریکی سیتوپلاسم و غشاء سلولی می باشد.
منیزیم در فرآیندهای گلیکولیتیک شرکت دارد. منگنز نقش مهمی در دکربوکسیلاسیون دی و تری کربوکسیلیک اسید دارد. منگنز، مس، آهن و کوبالت اجزاء تشکیل دهنده آنزیم‌های غده سیب‌زمینی هستند.
فلزات سنگین از قبیل روی، نیکل، کادمیوم و سرب در غده سیب‌زمینی به مقدار جزیی وجود دارد (سینگ و کور، 2009).
1-11- اهمیّت و ارزش تغذیه‌ای سیب‌زمینی در مقایسه با سایر مواد غذاییکمتر از نیمی از کل سیب‌زمینی تولید شده برای مصارف انسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از سیب‌زمینی برای تولید نشاسته در هلند، اروپای شرقی و ژاپن رواج دارد، ولی استفاده از این محصول برای تولید الکل ناچیز است. مقادیر زیادی از سیب‌زمینی به صورت خوراک دام استفاده می‌شود که این موضوع با توجه به اختلاف زیاد در تولید سیب‌زمینی و مصرف سرانه‌ی آن در اروپای شرقی مشهود است. تولید سرانه هنوز در کشورهای در حال توسعه، به ویژه در آفریقا و خاور دور اندک است. در نتیجه مصرف سرانه نیز در این کشورها کم بوده ولی در اغلب کشورهای در حال توسعه رو به افزایش است. در اروپای غربی و آمریکای شمالی مصرف سرانه کاهش یافته ولی در دهه گذشته به نسبت ثابت باقی مانده است. از نظر ارزش غذایی و ارزش کالریکی سیب‌زمینی با سایر مواد غذایی رقابت می‌کند (جدول1-3) و (جدول1-4).
جدول1-3- مقایسه ارزش انرژی‌زایی سیب‌زمینی با سایر مواد غذایی
ماده غذایی میزان انرژی بر حسب کیلوکالری به ازاء هر 100 گرم ماده غذایی میزان انرژی بر حسب کیلوکالری به ازاء هر 100 گرم
کره
بادام
سوسیس
چیپس‌سیب‌زمینی
بیسکویت
پنیر 777
631
530
513
441
415
کورن فلیکس
ران خوک
نان گندم
خلال ‌سیب‌زمینی
سیب‌زمینی ‌پخته
سیب 388
344
278
220
69
48
در شمار زیادی از کشورها سیب‌زمینی به عنوان منبع اصلی تأمین کننده انرژی برای انسان طی سالیان دراز مورد استفاده قرار گرفته است و به احتمال زیاد شاید یک علت اساسی آن به عنوان یک محصول غذایی پر‌کالری همین بوده است. شاید علت این تفکر به خاطر این باشد که سیب‌زمینی کربوهیدرات زیادی ذخیره می‌کند و تقریباً سه چهارم ماده خشک آن از نشاسته تشکیل می‌شود، از این نقطه نظر سیب‌زمینی به انسان انرژی می‌رساند که به نوبه خود به چربی تبدیل می‌شود. به این دلیل است که در تعدادی از کشورها مصرف آن کاهش نشان می‌دهد.جدول1-4: مقایسه ماده‌خشک، انرژی و پروتئین سیب‌زمینی با سایر محصولات زراعیرتبه ماده‌خشک (تن در هکتار) انرژی (مگاژول در هکتار) پروتئین (کیلوگرم در هکتار)
1 کاساوا 3 سیب‌زمینی 216 کلم‌ها 2
2 سیب‌زمینی هندی 4/2 سیب‌زمینی هندی 182 باقلا خشک 6/1
3 سیب‌زمینی 2/2 هویج 162 سیب‌زمینی 4/1
4 سیب‌زمینی‌شیرین 1/2 ذرت 159 نخود فرنگی 4/1
5 برنج 9/1 کلم‌ها 156 بادنجان 4/1
6 هویج 7/1 سیب‌زمینی‌شیرین 152 گندم 3/1
7 کلم‌ها 6/1 برنج 151 عدس 3/1
8 آناناس 5/1 گندم 135 گوجه‌فرنگی 2/1
9 گندم 3/1 کاساوا 121 نخود معمولی 1
10 ذرت 3/1 بادنجان 120 هویج 1

300-1500 گرم سیب‌زمینی در روز معادل 7/7-4 درصد کالری مورد احتیاج روزانه انسان را تأمین می‌کند. نشاسته ترکیب اصلی ماده خشک سیب‌زمینی قبل از مصرف باید ژلاتینه شود. مصرف نشاسته سیب‌زمینی ژلاتینه‌ نشده قابلیت هضم را کاهش و باعث مسمومیت می‌شود(مبلی و همکاران، 1388).
فصل دوم
ساختار و تکنولوژی تولید نشاسته سیب‌زمینی
2-1- مقدمههمان طور که گفته شد سیب‌زمینی بعد از غلات منبع اصلی کربوهیدرات را تشکیل می‌دهد و از این نظر یکی از مهمترین محصولات در جهان امروز می‌باشد. مصرف ثانویه سیب‌زمینی تولید نشاسته و دکستروز و استفاده در صنایع تولید الکل (از طریق تخمیر) می‌باشد. آمار نشان می‌دهد که کمتر از نیمی از کل سیب‌زمینی تولید شده برای مصارف انسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد و مابقی جهت سایر مصارف و صنایع تبدیلی (تولید نشاسته و سایر محصولات) به کار می‌رود. نشاسته ترکیب اصلی و مهم سیب‌زمینی می‌باشد که حدود 17 تا 21 در صد از وزن تازه سیب‌زمینی و حدود 80 درصد ماده خشک آن را تشکیل می‌دهد. نشاسته به عنوان اندوخته غذایی بسیاری از گیاهان محسوب می‌شود. در گیاهان، نشاسته در اندام سلولی ویژه به نام آمیلوپلاست ذخیره می‌شود. در طی فصل رویش، برگ‌های سبز گیاه سیب‌زمینی انرژی خورشید را جذب کرده و بصورت قندهای محلول در آورده که به سمت غده‌ها رفته و در آنجا توسط آنزیمهای مربوطه به نشاسته تبدیل گشته و به شکل گرانول‌های کوچکی در می‌آید که بیشتر قسمتهای سلول را تصًرف می‌کند. گرانول‌های نشاسته در اصل بسته‌های فشرده‌ای از پلیمرهای گلوکز محسوب می‌شوند. نشاسته تجاری به طور عمده از ذرت تهیه می‌شود ولی سیب‌زمینی و گندم نیز از منابع تهیه نشاسته می‌باشد. تولید نشاسته از سیب‌زمینی برای اولین بار در قرن 18 انجام شد. در دانمارک از سال 1900 تولید نشاسته به صورت صنعتی آغاز گردید به طوریکه 75 درصد تولید سیب‌زمینی این کشور برای تولید نشاسته مصرف می‌شود. در ایالات متحده نیز نشاسته به طور عمده از ذرت و سیب‌زمینی بدست می‌آید.
در ایران تنها ذرت و گندم جهت تهیه نشاسته استفاده می‌شود. با توجه به این که این دو محصول مصارف مهم‌تری در مقایسه با استخراج نشاسته دارد، لذا می‌توان انتظار داشت که منبع مناسبی برای تولید نشاسته نباشد و سیب‌زمینی به دلیل ذیل می‌تواند به عنوان جایگزینی برای آنها مطرح شود:
1) امکان افزایش تولید با استفاده از بذور سالم و کشت مکانیزه.
2) وجود امکانات و شرایط اقلیمی و جغرافیایی کشور برای افزایش سطح و تولید در تمام ایام سال.
3) مزیت نسبی از نظر میزان استحصال نشاسته از واحد سطح- با توجه به وجود حدود 70 درصد نشاسته در گندم و متوسط عملکرد 4 تن در هکتار، میزان نشاسته تولیدی از هر هکتار گندم2800 کیلوگرم می‌باشد. در مورد سیب‌زمینی که بطور متوسط 18 درصد نشاسته و 25 تن در هکتار عملکرد دارد، 4500 کیلوگرم نشاسته از هر هکتار استحصال می شود که نسبت به نشاسته حاصل از گندم نزدیک به 2 برابر می‌باشد. البته از آنجا که برای تولید هر کیلوگرم نشاسته 4/1 کیلوگرم گندم و یا 5/5 کیلوگرم سیب زمینی نیاز است، لذا در صورتی که قیمت سیب‌زمینی حدود 25 درصد قیمت گندم باشد، قیمت ماده اولیه برای تولید یک کیلوگرم نشاسته یکسان خواهد بود. بنابراین قیمت سیب‌زمینی یکی از فاکتورهای مهم و اصلی در تعیین توجیه اقتصادی این فرآوری است.
2-2- ساختار نشاسته سیب‌زمینی
نشاسته در بافت‌های گیاهی به صورت دانه‌های جدا از هم یا گرانول وجود دارد که قطر آنها از 2 تا 100 میکرون متغیر می‌باشد. خصوصیات این گرانول‌ها در گیاهان مختلف بسیار متفاوت است. این گرانول‌ها از لحاظ شکل ممکن است به صورت‌های کروی، بیضوی، عدسی‌وار و یا چند وجهی باشند. نشاسته سیب‌زمینی در مقایسه گندم و ذرت، پراکندگی وسیعی در اندازه گرانول و بزرگترین سایز گرانول را دارد (µm 110>) و پس از آن گندم (µm 30>)، ذرت (µm 25>) و برنج (µm 20>) قرار دارند. جدول 5-1 شکل، اندازه، ترکیب شیمیایی و برخی از خصوصیات نشاسته را در منابع گیاهی مختلف نشان می‌دهد.
نشاسته پلیمری متشکل از مولکول‌های گلوکز است و از دو نوع مولکول پلیمری تشکیل شده است. پلیمر خطی و فاقد انشعاب مرسوم به آمیلوز و پلیمر دارای انشعاب مرسوم به آمیلوکتین. معمولاً حدود 80-75 در صد نشاسته را آمیلوپکتین و بقیه آن را آمیلوز تشکیل می‌دهد. به عنوان مثال نشاسته واریته‌های معمولی سیب‌زمینی 31-23 در صد آمیلوز دارد (البته واریته‌های واکسی فاقد آمیلوز نیز وجود دارد) و نشاسته گندم دارای 30-18 درصد آمیلوز می‌باشد اما در انواعی از نشاسته ممکن است نسبت‌های کاملاً متفاوتی از این دو نوع مولکول مشاهده شود (جدول 2-1). در نشاسته‌های مومی مقادیر آمیلوز ناچیز است و تقریباً تمامی نشاسته از آمیلوپکتین تشکیل شده است. در برخی از نشاسته‌ها نیز مقادیر آمیلوز بسیار بالاست. به طور کلی نسبت وجود دو آنزیم که سازنده اتصال‌های (1→4)α و (6→1) α در گیاه هستند تعیین‌کننده‌ی نسبت یا میزان آمیلوز به آمیلوپکتین در نشاسته‌ی آن گیاه می‌باشد.
آمیلوز، مولکولی خطی است که در آن واحدهای گلوکز با پیوند ( 1→4)α به یکدیگر متصل شده‌اند. وزن مولکولی آمیلوز بین 105 تا 106 gmol متغیر است (روگر و همکاران، 1996). مولکول‌های آمیلوز، در حلال‌های آبی به صورت متفاوت مارپیچ، مارپیچ‌های منقطع و فنر موجود است. طول زنجیره‌های آمیلوز نشاسته سیب‌زمینی زیاد است و ممکن است از چندین هزار بنیان تشکیل شود. درجه پلیمریزاسیون ( DP) مولکول آمیلوز بین 5000-2000 متغیر می‌باشد (سینگ و کور، 2009).
در مولکول آمیلوپکتین معمولاً بعد از هر 8-7 واحد گلوکز یک شاخه‌ی انشعابی وجود دارد که از 30-20 واحد گلوکز تشکیل شده است. در زنجیر اصلی اتصال واحدهای گلوکز به صورت (1→4)α بوده و در محل انشعاب به صورت (1→6)α می‌باشد. وزن مولکولی آمیلوپکتین 108-106 gmol است (تامپسون، 2000).
زنجیره‌ی مولکولی آمیلوز حالت مارپیچ و هلیکس دارد که هر دور آن از شش مولکول گلوکز تشکیل شده است. در آمیلوپکتین که حالت انشعابی دارد در هر کدام از شاخه‌ها یا انشعابات نیز حالت مارپیچ می‌تواند ایجاد شود. شکل 2-3 ساختمان ماکرومولکول‌های آمیلوز و آمیلوپکتین را نشان می‌دهد (سینگ و کور، 2009).
2639060244475708660134620
آمیلوز آمیلوپکتین
شکل 2-1: ساختار ماکرومولکول‌های آمیلوز و آمیلوپکتین به طورکلی مولکول آمیلوپکتین 15-10 نانومتر قطر و بین 40 تا 120 نانومتر طول دارند. آمیلوپکتین حاوی عوامل فسفات استری است که به طور متوسط تعداد آن به ازاء هر 317 بنیان گلوکز 1عدد است. وجود اسید‌فسفریک در مولکول آمیلوپکتین موجب می‌شود که آمیلوپکتین خاصیت اسیدی ضعیف داشته باشد و به نام اسید آمیلوفسفوریک نامیده می‌شود. ظرفیت‌های آزاد عامل فسفات، کاتیون‌ها بویژه یون‌های کلسیم، پتاسیم، منیزیوم و سدیم را پیوند می‌دهد (فلاحی، 1376).
نشاسته جزء اصلی ماده خشک سیب‌زمینی است. اندازه دانه‌های نشاسته موجود در سلولهای غده سیب‌زمینی بین 10تا100 میکرومتر متغیر است. گزارش شده است که خواص فیزیکوشیمیایی نشاسته سیب‌زمینی از قبیل شفافیت، قدرت تورم و ظرفیت جذب آب ارتباط زیادی با میانگین سایز گرانول آن دارد. ساختار متراکم گرانول‌های طبیعی نشاسته سیب‌زمینی، آن را در مقابل واکنش‌های آنزیمی نظیر آنزیم‌های هیدرولیتیک مانند آمیلوگلوکوزیداز و α- آمیلاز بسیار مقاوم کرده است (سینگ و کور، 2009). زارینگر و کانینگام(1985) در مطالعه‌ای بر روی ارقام متفاوت سیب‌زمینی و نشاسته حاصل از آنها گزارش کردند که گرانول‌های نشاسته شامل 21-12 درصد آب، 08/0-05/0 درصد پروتئین خام، حداکثر 02/0 درصد چربی و 37/0-2/0 در صد خاکستر می‌باشد و اظهار داشتند که از دست رفتن نشاسته در استخراج، تا حدی زیادی به ترکیبات غیر‌نشاسته‌ای و غیر‌محلول موجود در غده سیب‌زمینی بستگی دارد. میزان آب در گرانول‌های نشاسته سیب‌زمینی برحسب رطوبت نسبی تغییر می‌کند و ممکن است به 21درصد برسد
1339850252095
شکل 2-2: ساختار گرانول نشاسته سیب‌زمینی در زیر میکروسکوپگرانول‌های نشاسته دانه‌هایی نیمه کریستالی می‌باشند. بسته به منبع نشاسته ممکن است 15 تا 45 درصد ساختار گرانول نشاسته به صورت کریستالی باشد. زنجیرهای جانبی آمیلوپکتین با درجه پلیمریزاسیون بین 15 و 18 با یکدیگر تشکیل پیوند داده و ایجاد حالت مارپیچ دوگانه می‌کنند و این ساختار است که مسئول ایجاد حالت کریستالی در گرانول نشاسته می‌باشد. مولکول‌های آمیلوز نیز در ترکیب با همدیگر و یا در اتصال با مولکول‌های اسیدهای چرب می‌توانند به صورت کریستالی در آیند و در افزایش حالت کریستالی نشاسته نقش داشته باشند. به طور کلی در یک گرانول نشاسته دو ناحیه‌ی مجزا قابل تشخیص است. قسمت آمورف و قسمت نیمه‌کریستالی که در خود قسمت نیمه‌کریستالی، ایجاد پیوند بین زنجیرهای جانبی آمیلوپکتین و همچنین حضور مولکول‌های آمیلوز مسئول ایجاد حالت کریستالی، و زنجیرهای اصلی و بدون انشعاب آمیلوپکتین و همچنین زنجیرهای جانبی کوتاه‌تر آمیلوپکتین مسئول ایجاد حالت آمورف می‌باشند.
جدول 2-1: شکل، اندازه، ترکیب شیمیایی و برخی از خصوصیات نشاسته در منابع گیاهی آمیلوز آمیلوپکتین
شکل قطر (mµ) میزان (٪) درجه پلیمریزاسیون ثابت اتصال یدی درجه پلیمریزاسیون بخش انشعابی
گندم ذرت ذرت مومی جو برنج سورگوم سیب‌زمینی چندوجهی چندوجهی چندوجهی عدسی وار چندوجهی کروی وار بیضوی 38-2 25-5 5-2 8-3 24- 4 100-15 31-26 28 1-0 29-22 32-14 34-21 23 2100 940 1850 3200 905/0 591/0 58/0 20-19 26-25 22-20 26 24

(1) (2)
شکل 2-3: (1) ساختار خطی آمیلوز و (2) ساختار انشعابی آمیلوپکتین کریستا‌ل‌های نشاسته بر اساس نحوه‌ی آرایش زنجیرها و میزان فشردگی بین آن‌ها، به 4 نوع مختلف طبقه‌بندی می‌شوند:
کریستال نوع A که بیشتر در نشاسته غلات (نظیر گندم و ذرت) یافت می‌شود.
کریستال نوع B که بیشتر در نشاسته‌ی گیاهان غده‌ای (به ویژه سیب‌زمینی) یافت می‌شود.
کریستال نوع C که ترکیبی از کریستال‌های نوع A و B بوده و در همه‌ی انواع نشاسته‌ها در مقادیر کم یافت می‌شوند.
کریستال نوعV حاصل تشکیل کمپلکس بین ترکیبات لیپیدی و زنجیرهای آمیلوز می‌باشد. این نوع کریستال، در نشاسته‌های طبیعی به ندرت مشاهده می‌شود و تنها در نشاسته‌های برخی از غلات که دارای اسیدچرب یا مونوگلیسرید هستند یافت می‌شود.
شایان ذکر است که همه‌ی انواع کریستال‌ها قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند و در شرایط مختلف ممکن است انواع خاصی از آن‌ها تشکیل شود. به عنوان مثال، در طی فرایند رتروگراداسیون یا برگشت، صرفنظر از نوع منبع نشاسته، قسمت اعظم کریستال‌های تشکیل‌شده، از نوع B خواهد بود. نوع کریستال نشاسته در هر گیاه، به طول زنجیرهای آمیلوز و درجه هیدراسیون بستگی دارد. زنجیرهای آمیلوز با درجه پلیمریزاسیون کمتر از 10، قادر به تشکیل کریستال نیستند درحالیکه اگر زنجیرهای آمیلوز دارای درجه‌ی پلیمریزاسیون بین 10 تا 12 باشند، کریستال نوع A و اگر دارای درجه‌ی پلیمریزاسیون بیشتر از 12 باشند، کریستال نوع B تشکیل خواهد شد.
عامل دوم یعنی درجه‌ی هیدراسیون نیز از اهمیّت زیادی در نوع کریستال تشکیل شده برخوردار است. در شرایط آزمایشگاهی، تشکیل کریستال نوع B، در آب خالص و در دمای پایین امکان پذیر است. امّا برای تشکیل کریستال نوع A، شرایط دهیدراسیون نظیر استفاده از الکل، نمک و یا افزایش دما مورد نیاز است. به همین دلیل است که در گیاهان مختلف، نوع کریستال‌ها متفاوت می‌باشد. در گیاهان غده‌ای که در شرایط آب و هوایی خنک و مرطوب رشد می‌کنند، کریستال نوع B تشکیل می‌شود امّا در غلات که در شرایط محیطی گرم وخشک رشد می‌کنند و درجه‌ی هیدراسیون نشاسته در آنها پایین است، شرایط برای تشکیل کریستال نوع A مساعدتر است.
فشردگی زنجیرها در کریستال نوع A بیشتر از نوع B می‌باشد. در نوع B، فضاهای آزاد بین زنجیرها زیاد بوده و مولکول‌های آب زیادی می‌توانند در فضای بین زنجیرها قرار گیرند. اما این فضاهای خالی در کریستال نوع A وجود ندارد (جنکینز و دونالد، 1995).
2-3- خواص شیمیایی نشاسته سیب‌زمینیرفتار خمیر نشاسته در محیط‌های آبکی بستگی به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نشاسته از قبیل متوسط سایز گرانول، توزیع سایز گرانول، نسبت آمیلوز به آمیلو پکتین و میزان مواد معدنی دارد. نشاسته سیب‌زمینی خواص تعویض یونی دارد و این خاصیت به پیوندهای استری اسید فسفریک مربوط می‌شود. نشاسته سیب‌‌زمینی از این نظر نسبت به سایر نشاسته‌ها اهمیّت دارد که میزان بالایی فسفر داشته و به همین دلیل ژل‌های حاصل از آن ویسکوزیته بالایی دارند.
میزان فسفر نشاسته ارقام مختلف متفاوت می‌باشد به طوری که کمترین آن مربوط به رقم ریباکا و بیشترین آن مربوط رقم مافونا می‌باشد (پشین، 2001). محققین متعددی نیز گزارش کرده‌اند که نشاسته سیب‌زمینی، فسفر قابل توجهی نسبت به سایر منابع گیاهی دارد. فسفر در نشاسته سیب‌زمینی بصورت منواسترهای فسفات وجود دارد (موریسون و همکاران، 2000). در حالی که در غلاتی مانند گندم و برنج بصورت فسفولیپید وجود دارد. شکل فسفولیپیدی باعث تیرگی خمیر نشاسته می‌شود و ویسکوزیته را کاهش می‌دهد. در حالی که منواسترهای فسفات با پیوندهای کووالانت به آمیلوپکتین متصل و باعث افزایش شفافیت و ویسکوزیته خمیر نشاسته می‌شوند. به همین دلیل خمیر نشاسته سیب‌زمینی از شفافیت و ویسکوزیته بالاتری نسبت به سایر نشاسته ها برخوردار است.
ویسکوزیته خمیر نشاسته سیب‌زمینی بسیار بیشتر از ویسکوزیته خمیر نشاسته گندم می‌باشد. پشین(2001) بیان داشت که ویسکوزیته بالای نشاسته سیب‌زمینی و نیز قدرت بالای ژل حاصل از آن به دلیل اتصالات جانبی فسفات می‌باشد که به سختی شکسته می‌شوند.
وقتی نشاسته با محلول نمک یا هر نوع کاتیون (یا اسید رقیق) شستشو شود، کاتیون نمک با سایر کاتیون‌های موجود در نشاسته قابل تعویض خواهد بود و در نتیجه ظرفیت‌های خالی اسید فسفوریک را اشباع می‌کند. با اجرای روش فوق نشاسته‌های کلسیم، پتاسیم، آمونیوم، آهن یا هیدروژن تولید می‌شود. خواص این نشاسته‌ها با خواص نشاسته‌های اشباع نشده با کاتیون فرق دارد (موریسون و همکاران، 2000).
نشاسته با توجه به این که یک پلی‌الکل است، می‌تواند با اسیدهای آلی مانند اسید استیک، اسید فرومیک، تری‌کلرواستیک اسید و اسیدهای چرب استریفیه شود. استرها را از اسیدهای غیرآلی مانند اسید فسفوریک، اسید سولفوریک و سایر اسیدها می‌توان تشکیل داد (فلاحی، 1376).
نشاسته یک محصول اکسید شونده است. اسید نیتریک و هیپوکلریت سدیم عامل هیدروکسیل (در کربن شماره 6) را به عامل کربوکسیل و اسید گلوکونیک تبدیل می‌کند و در همان حین هیدرولیز اتصالات گلیکوزیدی در زنجیره‌ی نشاسته اتفاق می‌افتد.
نشاسته سیب‌زمینی بطور ذاتی چندین خصوصیت مطلوب دارد که به منظور بهبود و افزایش پایداری و سفتی ژل‌ها در بعضی مواد غذایی، به عنوان یک جزء مهم و اساسی بر نشاسته ذرت، گندم و سایر نشاسته‌ها ترجیح داده می‌شود. علاوه بر این در مقایسه با سایر نشاسته‌ها قدرت تورم و قدرت باندشدن بالایی از خود نشان می‌دهد در حالی که دمای ژلاتینه شدن پایینی دارد.
دانه‌های نشاسته اگر در آب گرم شوند ابتدا متورم شده و حجم آنها به مقدار زیاد افزایش می‌یابد. دمای زیاد آب سبب تجزیه محدود ماکرومولکول‌های نشاسته می‌شود. فرآیندی که موجب تغییرات ساختمان دانه‌های نشاسته در آب می‌شود ژله‌ای شدن نام دارد. در آغاز روند ژله‌ای شدن دانه‌های نشاسته سیب‌زمینی به سرعت باد می‌کنند و حجم آنها تا 1000 برابر افزایش می‌یابد. نشاسته سیب‌زمینی از سایر نشاسته‌ها به وسیله قدرت متورم شدن آن مشخص می‌گردد، نشاسته سیب‌زمینی به میزان 10 تا 100 برابر بیش از سایر نشاسته‌ها متورم می‌گردد. حلالیت نشاسته سیب‌زمینی در آب با دمای ℃90 چند برابر بیش از سایر نشاسته‌ها است. دانه‌های نشاسته سیب‌زمینی مقدار آب بیشتری(120گرم آب به ازاء هر یک گرم نشاسته) از دانه‌های نشاسته‌ی دیگر جذب می‌کنند (فلاحی، 1376).
اگر پالپ سیب‌زمینی با آبی که کلسیم زیاد داشته باشد نشاسته‌گیری شود، در دمای بالا نشاسته‌ی آن ژله‌ای می‌شود و خمیری تولید می‌کند که در مقایسه با پالپ سیب‌زمینی که با آب مقطر نشاسته‌گیری شده، چسبندگی کمتری خواهد داشت. تغییر چسبندگی ناشی از یونهای کلسیم به خاطر ایجاد پل توسط کلسیم بین مولکول‌های مجاور و نشاسته و سایر یون‌های دو ظرفیتی است. یون‌های یک ظرفیتی مانند سدیم یا پتاسیم و به ویژه آمونیوم موجود، چسبندگی خمیر نشاسته را افزایش می‌دهد. کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در آب نظیر (لیتیوم، منیزیوم، فلوئور، سولفات، فسفات) که برای تولید خمیر نشاسته مورد استفاده قرار می‌گیرند باعث افزایش روند ژله‌ای شدن می‌شوند و یون‌های سدیم، باریوم، ید، برم، نیترات باعث کاهش دمای ژله‌ای شدن هستند. اگر اشباع شدن نشاسته با یون‌های آهن انجام شود دمای ژله‌ای شدن افزایش یافته و خمیر تولید شده ویسکوزیته کمتری از نشاسته اشباع نشده خواهد داشت.
شمار زیادی از اجسام آلی بر فرآیند ژله‌ای شدن تأثیر دارند برای مثال اگر الکل و قند در آب وجود داشته باشد باعث افزایش دمای ژله‌ای‌شدن در مقایسه با آب خالص خواهد شد. این تغییر به خاطر خواص آبگیری این اجسام است. در نتیجه مقدار کافی آب برای نشاسته در دسترس نخواهد بود.
افزودن مواد ازته (پروتئین‌ها، اسیدهای آمینه) ویسکوزیته خمیر را کاهش می‌دهد ولی همزمان با این تغییر قدرت ژل افزایش می‌یابد.
نشاسته خشک تحت تاثیر دماهای زیاد (℃200-100) قرار گرفته و تجزیه می‌شود. این فرآیند را دکسترینه شدن می‌گویند که پیوندهای گلیکوزیدی عمدتاً (1→4)α در داخل مولکول‌های نشاسته شکسته می‌شوند.
اگر مقدار کمی اسید اضافه شود عمل دکسترینه شدن در دمای پائین‌تری صورت خواهد گرفت. خواص دکسترین‌های تولید شده به میزان دما و زمان گرمایش بستگی دارد. دکسترین‌ها کاربردهای صنعتی دارند که بر حسب خواص آنها فرق می‌کنند.
آلفا آمیلاز به آنزیم دکسترینه کننده موسوم است. خمیر نشاسته‌ای که با آلفا آمیلاز فرآوری شود شفاف و هیدرولیز آن طولانی‌تر می‌شود. بتا آمیلاز آنزیم ساکاریفید کننده نام دارد که بر قسمت انتهایی غیر احیاء کننده زنجیره نشاسته اثر می‌کند. فعالیت توأم این دو آنزیم موجب تولید مالتودکسترین می‌شود. مخلوط آلفا و بتا آمیلاز دیاستاز نام دارد، برای مثال از این آنزیم‌ها سالها است که در صنایع الکل‌کشی استفاده می‌شود. در صنایع نشاسته سازی آلفا آمیلاز را از منابع میکروبی به دست می‌آورند. که باعث عمل روان‌سازی در دکسترنیزاسیون نشاسته می‌شود (فلاحی، 1376).
2-4- قابلیت نشاسته سیب‌زمینیاگر چه هزینه تولید نشاسته از سیب‌زمینی بالاتر از سایر منابع می‌باشد لیکن خواص عملکردی آن ممکن است مصرف آن را در محصولات خاصی توجیه سازد. به عنوان مثال افزودن نشاسته سیب‌زمینی به ماکارونی باعث بهبود قوام و احساس دهانی آنها می‌شود. همچنین در عملیات استخراج نفت از نشاسته سیب‌زمینی بدلیل بزرگتر بودن اندازه گرانول، بعنوان گل حفاری استفاده می‌شود. امروزه با توجه به کاربردهای گسترده نشاسته، تولید آن در هلند، اروپای شرقی، ژاپن و آمریکا گسترش زیادی پیدا کرده است. تجارب بازار در آسیا نشان می‌دهد که محصولات غده‌ای و ریشه‌ای می‌تواند در مصارف صنعتی با غلات رقابت نماید. نتایج یک بررسی در چین نشان داد چنانچه واریته‌های جدید سیب‌زمینی شیرین با میزان بالاتر نشاسته توسعه یابد، این محصول پتانسیل قابل توجهی به عنوان منبع نشاسته دارد. در جنوب شرق آسیا نیز کاساوا به عنوان منبع مهمی از نشاسته برای صنعت مطرح می‌باشد. در هر صورت قابلیت استفاده از این محصول به عنوان منبع نشاسته در شرق آسیا تنها در صورتی امکانپذیر خواهد بود که هزینه‌های تولید و قیمت تمام شده آن بطور قابل توجهی پایین آورده شود. در میان منابع نشاسته هنگامی که صرفاً به عنوان منبعی از انرژی یا گلوکز استفاده می شود، فاکتور کلیدی قیمت می‌باشد. در بسیاری از نقاط جهان، ذرت ارزانترین منبع نشاسته بوده بطوری که 77 درصد از نشاسته مورد نیاز جهان را فراهم می‌کند. اما هنگامی که خصوصیات عملکردی نشاسته مد نظر باشد، سایر منابع نشاسته نظیر سیب‌زمینی و کاساوا ممکن است مورد استفاده قرار بگیرند. اگر چه این امکان وجود دارد که همان منابع ارزان نشاسته را بطور شیمیایی یا فیزیکی اصلاح نمود لیکن این اقدام نیاز به هزینه‌های اضافی دارد و از طرف دیگر مصرف کنندگان در برخی کشورها ممکن است محصولاتی را ترجیح دهند که در ساخت آنها نشاسته اصلاح شده بکار نرفته باشد. بنابراین نشاسته‌های اصلاح نشده‌ای که خواص عملکردی ویژه‌ایی دارند، ممکن است با قیمت بیشتری در بازار به فروش برسند (یقبانی و محمدزاده، 1387).
لامرز و بیناکرز(1980) نشان دادند درجه حرارت ژلاتینه شدن، ویسکوزیته، میزان آمیلوز و آمیلو‌پکتین نیز از ویژگی‌های هر واریته می‌باشد و ویسکوزیته خمیر نشاسته به مقدار فسفر نشاسته و نوع کاتیون‌های تجمع یافته در آن بستگی دارد. مالچر و مدال (1989) جهت استخراج گلوکز از نشاسته سیب‌زمینی از طریق آنزیمی تحقیقاتی انجام دادند. آنها با بکارگیری آسپرژیلوس نیگر، مولد آنزیم آمیلوگلوکوزیداز توانستند تولید شربت گلوکز نمایند و از نشاسته خام سیب‌زمینی در نانوایی و صنایع قنادی و از نشاسته‌های اصلاح شده آن جهت تغلیظ و ژل‌کنندگی، تهیه سس‌ها و دسرها استفاده کردند که نتایج رضایت بخشی در مقایسه با نشاسته ذرت و گندم بدست آوردند.
تاکاهیرو و همکاران (2004) در مطالعه‌ تأثیر زمان برداشت بر خصوصیات نشاسته چندین واریته سیب‌زمینی بیان داشتند که برداشت دیر هنگام سبب افزایش میانگین اندازه گرانول، میزان فسفر و ویسکوزیته می‌شود اما آمیلوز کاهش اندکی از خود نشان می‌دهد. غده‌های سیب‌زمینی اندازه و شکل‌های مختلفی دارند که به نوع واریته آنها بستگی دارد .صدها نوع واریته سیب‌زمینی وجود دارند که برای شرایط مختلف آب و هوایی و انواع خاک‌های متفاوت مناسب می‌باشند. این واریته‌ها براساس زمان رسیدگی در گروه‌های زودرس، متوسط‌رس و دیر رس طبقه‌‌بندی می‌شوند. در ایران این محصول از جایگاه ویژه‌ای برخوردار بوده و کشت این محصول در استان‌های مختلف بصورت کشت پائیزه و بهاره متداول می‌باشد. با توجه به عدم وجود صنایع تبدیلی و حتی انبارهای مناسب در منطقه، همه ساله کشاورزان ضرر و زیان سنگینی متحمل می‌شوند. در حالی که با استخراج نشاسته می توان ضمن تبدیل سیب‌زمینی به یک محصول با ارزش افزوده، از ضایعات آن نیز جلوگیری نمود. لازم به ذکر است که اولین کارخانه تهیه نشاسته از سیب‌زمینی، درهمدان احداث گشته و به بهره برداری رسیده است.
ارقام دراگا، مارفونا، سانته، کنکورد، آگریا و ریبارکا از جمله ارقام سیب‌زمینی کشت شده در اکثر استان‌های کشور می‌باشند که طی بررسی انجام شده بر روی آنها مشخص شده است که بیشترین درصد ماده خشک مربوط به رقم کنکورد و کمترین آن مربوط به رقم دراگا می‌باشد.
(ج) (ب) (الف)

شکل 2-4: طرح شماتیک ساختار گرانول نشاسته، نمایش قسمت‌های آمورف و نیمه‌کریستالی در گرانول (الف)، ساختار داخلی قسمت نیمه‌کریستالی (ب) و تطابق آن با قسمت‌های خطی و انشعابی آمیلوپکتین (ج).میزان ماده خشک سیب‌زمینی شاخص مهمی از کیفیت می‌باشد بطوری که در صنایع تبدیلی و تولید فرآورده‌های مختلف در تعیین مناسب بودن آن مورد توجه قرار می‌گیرد. با توجه به این که 80-60درصد ماده خشک از نشاسته تشکیل شده است، همبستگی بالایی بین درصد نشاسته و ماده خشک غده وجود دارد .گزارش شده است که ماده خشک غده‌های بزرگ معمولاً کمتر از غده‌های کوچک است چراکه آب نسبتاً بیشتری دارند امّا رابطه بین اندازه غده و درصد ماده خشک، یک رابطه خطی نیست. میزان قند کاهنده نمونه‌های سیب‌زمینی نیز بین 19/0- 18/0 درصد (بر حسب وزن تازه) می‌باشد. لازم به ذکر است که میزان قند کاهنده در ارقام مختلف سیب‌زمینی در طی انبارداری تغییر می‌نماید و به نظر می‌رسد که از بین عوامل تعیین‌کننده در میزان قندکاهنده طی انبارداری، واریته مهمترین عامل است (یقبانی و محمد زاده ،2005).

متن کامل و مطالب مشابه در سایت هماتز

« (Previous Post)
(Next Post) »

پاسخ دهید

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