بررسی اثر فرایند امواج فراصوت بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی نشاسته طبیعی و نشاسته بااتصالات عرضی گندم

نشاسته نقش مهمی در تغذیه بشر دارد و بررسی رفتار آن بسیار مورد توجه صنعت غذا می باشد. بدلیل از بین رفتن برخی خواص مطلوب نشاسته در طی فرایند های مختلف و به منظور بهبود خواص عملکردی آن، می توان به روش های مختلف نشاسته را اصلاح کرد. در این تحقیق به کمک واکنشگر فسفریل کلراید، نشاسته عرضی بااتصالات عرضی تهیه شد. میزان جایگزینی مولی نشاسته گندم پس از واکنش دهی100 گرم نمونه با 240/0 میلی لیتر واکنشگر فسفریل کلراید، ?10?^(-5) × 6/7 بود که این میزان در محدوده مورد تایید سازمان fda جهت کاربرد نشاسته بااتصالات عرضی در مواد غذایی بود. با توجه به افزایش جایگاه و پذیرش صنعت در استفاده از فرایندهای نوین چون امواج فراصوت، در این تحقیق، با استفاده از این فرایند، نشاسته های طبیعی و بااتصالات عرضی تیمار شدند و خواص فیزیکوشیمیایی نمونه های شاهد و تیمار شده، آزمایش و مقایسه گردید. به منظور فرایند نمونه ها با امواج فراصوت، از دستگاهی با فرکانس 20 کیلوهرتز با توان 100 وات و دامنه 100 درصد استفاده شد. محلول نشاسته های مختلف با محتوای رطوبتی 70 % ، در دماهای 5 و 22 درجه سانتیگراد و در مدت زمان های 5، 10، 15 و 20 دقیقه تحت تیمار با دستگاه فراصوت قرارگرفتند. سپس به منطور بررسی تغییرات به وجود آمده در خواص فیزیکوشیمیایی، نمونه های فرایند شده تحت آزمون های مختلفی قرار گرفتند و از جنبه های مختلف بررسی شدند. در اثر اعمال فرایند فراصوت، میزان جذب آب و درصد حلالیت در آب نمونه ها با افزایش زمان و دمای فرایند افزایش و ویسکوزیته ذاتی آنها کاهش یافت. برای بررسی قدرت ژل نمونه ها، پس از تهیه ژل 12%، از آزمون tpa استفاده شد. افزایش مدت زمان اعمال فرایند فراصوت باعث کاهش پارمتر های سفتی بافت، پیوستگی بافت، کار لازم برای کمپرس اول، صمغی بودن و مقاومت به جویدن، و افزایش پارامتر نیروی چسبندگی بافت شد، اما بر میزان ارتجاع پذیری نمونه ها اثر نداشت. جهت بررسی تغییرات مولکولی نشاسته در اثر اعمال فرایند فراصوت پس از حل کردن نمونه ها در حلال dmso، ویسکوزیته ذاتی آنها به کمک ویسکومتر استوالد اندازه گیری شد. افزایش دما و مدت زمان اعمال فرایند فراصوت، موجب کاهش ویسکوزیته ذاتی در هر دو نوع نشاسته شد. شفافیت محلول 1% نمونه های هر دو نوع نشاسته با افزایش مدت زمان و دمای اعمال فرایند افزایش یافت. برای بررسی تغییرات حاصله در ساختار نیمه کریستالی مولکول نشاسته و بدست آمدن الگوی پراش اشعه ایکس، نمونه ها تحت تابش اشعه ایکس قرار گرفتند. با اعمال فرایند فراصوت، تغییری در الگوی پراش اشعه ایکس نمونه ها و درصد کریستاله شدن آن ها مشاهده نشد. دلیل این امر، تمایل بیشتر امواج فراصوت برای تخریب نواحی آمورف و آمیلوز خطی، در مقایسه با نواحی منظم کریستالی و آمیلوپکتین منشعب بود. تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی sem، نشان داد که در اثر اعمال فرایند فراصوت یکسری شکاف در سطح گرانول ها بوجود آمده و ساختار گرانولی در برخی نقاط تخریب شده بود. اصلاح نشاسته با ایجاد اتصالات عرضی تاثیر چندانی بر پارامتر های ژلاتینه شدن در دستگاه dsc نداشت اما با اعمال فرایند فراصوت در هر دو نوع نشاسته طبیعی و بااتصالات عرضی، آنتالپی و محدوده دمایی ژلاتینه شدن کاهش یافت. دماهای شروع ، اوج و نهایی در نمونه های تیمار شده با امواج فراصوت، نسبت به نمونه های شاهد تفاوت معناداری نداشتند. نتایج بدست آمده از دستگاه rva نشان داد که با ایجاد اتصالات عرضی در نشاسته نقطه اوج ویسکوزیته کاهش و زمان اوج ویسکوزیته و دمای خمیری شدن آن افزایش پیدا کرد. با اعمال فرایند فراصوت در هر دو نوع نشاسته طبیعی و بااتصالات عرضی، نقطه اوج ویسکوزیته، میزان ست بک نمونه ها و ویسکوزیته نهایی کاهش و افت ویسکوزیته نمونه ها افزایش یافت. نتایج آزمون رنگ سنجی ژل 12% نمونه ها حاکی از افزایش فاکتور l رنگ سنجی با افزایش مدت زمان اعمال فرایند در مورد هر دو نمونه های نشاسته طبیعی و با اتصالات عرضی بود. فاکتور های a و b، با افزایش زمان و دمای اعمال فرایند تفاوت معنی داری نشان ندادند. تغییرات کلی رنگ ژل ها (e?)، با افزایش مدت زمان اعمال تیمار فراصوت، در هر دو نمونه نشاسته طبیعی و با اتصالات عرضی، افزایش یافت. اندیس زردی (yi) در مورد هر دو نوع نشاسته، با تغییر در مدت زمان و دمای اعمال فرایند، تغییر معنی داری از خود نشان نداد. اندیس سفیدی (wi)، در مورد هر دو نمونه نشاسته طبیعی و با اتصالات عرضی، با افزایش زمان اعمال فرایند، کاهش یافت. ضمن اینکه اندیس سفیدی ژل نشاسته های بااتصالات عرضی، به طور چشم گیری بیشتر از ژل نشاسته های طبیعی بود. به طور کلی امواج فراصوت به کمک تاثیرات ناشی از پدیده کاویتاسیون، با اعمال دما و فشار برشی موضعی باعث آسیب رساندن به ساختار گرانول ها، تخریب برخی پیوند های کوولانسی و نهایتا شکسته شدن و کوچکتر شدن مولکول نشاسته شد.