وبلاگ

• معرفی نشاسته و سیب زمینی

2-6-1- معرفی نشاسته
نشاسته یک جزء غذایی عمده است و یک کربوهیدرات تجزیه­پذیر که از هزاران واحد گلوکز^[51] ساخته شده است. نشاسته دربرگیرنده زنجیره­های خطی و شاخه­دار مولکول­های گلوکز است که آمیلوز و آمیلوپکتین نامیده می­شوند. آمیلوز که یک حالت خطی نشاسته است مسئول شکل گیری فیلم­های قوی است. پیوندهای فیزیکی در شبکه ماکرو مولکولی نشاسته بیشتر براساس آمیلوز هستند و بر خصوصیات مکانیکی فیلم­ها تاثیر می­گذارند از سوی دیگر، ساختار شاخه­دار آمیلوپکتین عموماً باعث ایجاد فیلم­هایی می­ شود که شکننده هستند( فزیلاه و همکاران^[52]، 2011).
نشاسته ترکیبی از دو پلیمر است: آمیلوز، یک اتصال خطی (4 1) از glucan–D– و آمیلوپکتین، یک مولکول پرشاخه که از شاخه های کوچک (4 1) glucan–D– و پیوند (6 1) در اتصالات تشکیل شده است. طول زنجیره آمیلوز حدود 6000 واحدD - گلوکو پیرانوز، با وزن مولکولی بین 600000 – 150000 دالتون است. آمیلوپکتین، برعکس بسیار پرشاخه است. به طور میانگین 26-17 شاخه، باواحدهایD - گلوکوزیل جداشده از پیوندهای (6 1) است. اندازه مولکولی آمیلوپکتین بزرگتر از آن است که به طور دقیق مشخص شود ولی مطالعات پراکنش نور حدود 106D – گلوکوزیل در هر مولکول را نشان داد که آمیلوپکتین را یکی از بزرگترین ماکرومولکول­های موجود در طبیعت می­ کنند. همه­ نشاسته­ها از این دو ترکیب ساخته شده ­اند. نسبت آن­ها در نمونه­های نشاسته معمولاً 20 به 80 آمیلوز به آمیلوپکتین است (یقبانی و محمدزاده، 1384 ؛ قنبرزاده و همکاران، 1388).
نشاسته که به وفور در طبیعت یافت می­ شود، به دلیل قیمت پائین، قابلیت تجدید شوندگی و بازیافت زیستی، یکی از مواد خام جذاب و مورد علاقه برای استفاده در بسته­بندی ­های خوراکی محسوب می­گردد. علاوه بر این حساسیت­زا نبوده و به دلیل دارا بودن ویژگی­های مکانیکی و مقاومت در برابر نفوذ گاز­ها، امکان به کارگیری و استفاده از آن در صنایع غذایی وجود دارد (الماسی و همکاران، 1388؛ جوانمرد و همکاران، 1385).

نشاسته به دلیل ماهیت پلیمری قابلیت فیلم سازی دارد به علاوه، به دلیل قیمت مناسب و در دسترس بودن توجه زیادی به آن می­ شود یکی از معایب فیلم­های نشاسته، مقاومت پایین آن­ها به رطوبت است برای حل این مشکل می­توان از چربی­ها یا پلیمر­های زیست تخریب پذیر مقاوم به رطوبت استفاده کرد، برای بهبود ویژگی­های فیلم­های نشاسته به ویژه خصوصیات کششی آن­ها می­توان از هیدروکلوئید­ها در ترکیب ­آن­ها استفاده کرد (فاضل و همکاران، 1390).
2-6-2- معرفی سیب زمینی
سيب­زمينی از جنس سولانوم^[53] و خانواده سولاناسه^[54]، تنها عضوی است كه اهميت برجسته­ای از نظر كشاورزی دارد به طوری كه بعد از غلات منبع اصلی كربوهيدرات را تشكيل می­دهد. نشاسته تركيب اصلی و مهم سيب زمينی می­باشد كه 17 تا 21 درصد از وزن تازه سيب زمينی و حدود 80 درصد ماده خشک آن را تشكيل می­دهد. نشاسته به عنوان اندوخته غذايی بسياری از گياهان محسوب مي­شود و گرانول­های نشاسته در اصل بسته­های فشرده­ای از پليمرهای گلوكز محسوب مي­شود. اگر چه هزینه تولید نشاسته در سیب زمینی بالاتر از سایر منابع است لیکن خواص عملکردی آن ممکن است مصرف آن را در محصولات خاصی توجیه سازد. نشاسته سیب زمینی به طور 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 می­ شود. علاوه بر این در مقایسه با سایر نشاسته ها قدرت تورم و قدرت باند شدن بالایی از خود نشان می­دهد در حالی که دمای ژلاتینه شدن پایینی دارد (یقبانی و محمدزاده، 1385).
نشاسته تجاری عمدتاً از ذرت تهيه می­ شود ولی سيب زمينی و گندم نيز از منابع تهيه نشاسته می­باشند. توليد نشاسته از سيب زمينی براي اولين بار در قرن 18 انجام شد. در دانمارک از سال 1900 توليد نشاسته به صورت صنعتی آغاز گرديد. به طوری كه 75 درصد توليد سيب زمينی اين كشور برای تولید نشاسته مصرف می­ شود و اين كشور بالاترين ميزان توليد سرانه نشاسته در جهان را داراست. در ایالات متحده نیز نشاسته عمدتاً از ذرت و سیب زمینی بدست می ­آید (پشین و همکاران، 2001).
اگر چه هزينه توليد نشاسته سيب زمينی بالاتراز ساير منابع آن می باشد ليكن خواص عملكردی آن ممكن است مصرف آن را در تحولات خاصی توجيه سازد. به عنوان مثال افزودن نشاسته سيب زميني به نودل ها باعث بهبود قوام و احساس در دهان آن­ها می­ شود (روگر و همکاران^[55]، 1998).
نشاسته ايزوله شده از منابع مختلف گياهی خواص عملكردی متفاوتی دارند كه اين تفاوت ها به ميزان آميلوز و حضور مشتقات فسفات ارتباط داده می شود. نشاسته سيب زمينی از اين نظر نسبت به ساير نشاسته­ها اهميت دارد كه ميزان بالايی فسفر داشته و به همين دليل ژل های حاصل از آن ویسكوزيته بالايي دارند. فسفر در نشاسته سیب زمينی به صورت مونو استرهای فسفات وجود دارد در حالی كه در گندم و برنج به صورت فسفوليپيد وجود دارد. شكل فسفوليپيدی آن باعث تيرگی خمير نشاسته شده و ويسكوزيته را كاهش مي­دهد. در حالی كه منو استردی فسفات با پيوندهای كوالانس به آميلو پكتين متصل شده و باعث افزايش شفافيت و ويسكوزيته خمير نشاسته می شود (موریزون و همکاران^[56]، 2000).
ميزان آميلوز به عنوان يكی از عوامل موثر بر رتروگراداسيون نشاسته می­باشد و نشاسته سيب زمينی در مقايسه با نشاسته گندم تمايل كمتری به سوی رتروگراداسيون از خود نشان مي­دهد. به خاطر ميزان فسفر موجود در آميلوپكتين، نشاسته سيب زمينی بار منفي دارد و دافعه اندكی كه بدين خاطر وجود دارد ممكن است در تورم سريع گرانول­های نشاسته سيب زمينی در آب گرم و ايجاد ويسكوزيته بالا، شفافيت مطلوب و سرعت پايين رتروگراداسيون خميرهای نشاسته سيب زمينی دخيل باشد (روگر و همکاران، 1998).
در تحقيقی که بر روی ویژگی های سیب زمینی به منظور کاربرد آن در فرمولاسیون غذایی صورت گرفت درصد آميلوز نشاسته­هاي سيب زميني بين 1/27- 3/24 درصد بود، ميزان فسفر نشاسته در ارقام مختلف سيب زميني427 – 640 پی پی ام، درصد پروتئین بدست آمده 08/0- 05/0 درصد، ویسکوزیته بدست آمده 520-335 سانتی پویز و متوسط اندازه گرانول بدست آمده 1/42- 2/34 میکرو بوده است (یقبانی و محمدزاده، 1385).
2-6-3- طریقه استخراج نشاسته
نمونه­هاي سيب زميني را به وسيله دستگاه خردكن كاملاً خردكرده، سپس به ميزان 3 برابر وزن پالپ با آب مخلوط شده،20 میلی لیتر محلول متا­بی­سولفیت 1/0 درصد اضافه نموده و به وسيله پارچه توري صاف گرديد. پس از دو فاز شدن محلول، توسط كاغذ صافي و قيف بوخنر نشاسته جدا گرديد. نشاسته بهدست آمده چندين بار با آب شسته و نهایتاً در 30 درجه سانتی گراد خشک شد (یقبانی و محمدزاده، 1385).

• معرفی مرزه

جنس مرزه^[57] در ايران 14 گونه گياه علفي يك ساله و چند ساله دارد كه در مناطق مختلف كشور مانند استانهاي لرستان، خوزستان، ايلام، كرمانشاه، اصفهان، نواحي شمال شرقي، گيلان، يزد و بعضي نقاط ديگر مي­رويند. گونه هاي انحصاري آن در ايران عبارتند از : S. edmondi،S. bachtiarica ،S. kallarica ،S. sahandica،S. khuzestanica ،S. isophylla ،S. intermedia،S. rechingeri وS. atropatana و گونه­هاي S. mutica،S. boissieri ، S. spiciger وS. macrantera علاوه بر ايران درتالش، تركمنستان، آناتولي، قفقاز ،ماوراي قفقاز و و عراق نیز می رویند. گونه S. bachtiarica دارای پراکندگی نسبتاً وسیعی در ایران است و از استانهای غربی ، مرکزی و جنوب غربی ایران جمع آوری شده است. این گونه بوته هایی منشعب به ارتفاع 30 – 20 سانتی متر با قاعده چوبی ، میان گره­ها ، کوتاه، ساقه­ها خاکستری شونده، کرک­دار با کرک­های بسیار کوتاه و نرم، غده ای منقوط، انشعابات گلدار افراشته، نازک، استوانه­ای، غیرمنشعب یا کم و بیش منشعب، قهوه ای کم رنگ و گل­ها در خوشه­های دارای چندین گل هستند. برگ­های پایینی 10 -5 × 3/5 – 5/1 میلی­متر، مستطیلی – خطی، ضخیم، دارای رگبرگ­های کم و بیش مشخص، به طور طولی چین خورده، به پشت خمیده، نوک کند، خاکستری شونده، در هر دو ردیف دارای غدد فرورفته و سوی سفید تا حدی زبر هستند. گل آذین چرخه ای کاذب، چرخه های گل دارای گل­های متعدد با اندازه کوچک (حدود 5/1 میلیمتر) ، گل­ها بدون دمگل، گلهای پایینی دور از یکدیگر و گل­های بالایی شاخه نزدیک به هم می­باشند . کاسه گل تقریباً 5/1 میلی­متر، استکانی، دنده­ای کاسه گل نامساوی، مثلثی تا خطی، جام گل سفید، کمی کرک­دار، پرچم­ها و خامه از جام گل بیرون زده و گیاه دیر گل دهنده است (احمدی و همکاران، 1388).
گونه های مختلف جنس Satureja از نظر میزان اسانس و نوع ترکیب­های تشکیل دهنده تنوع زیادی دارند. در اسانس برخی از گونه­ ها ، ترکیب­های عمده پولگن و منتول هستند. در حالی که در اسانس بعضی دیگر از گونه­ ها ترکیب­هایی مانند کارواکرول ، گاما – ترپینن و پارا – سیمن ترکیب عمده اسانس را تشکیل می­دهد . بدیهی است که بر حسب نوع و درصد اجزای تشکیل دهنده، کاربرد اسانس نیز متفاوت می شود. خلاصه نتایج حاصل از بررسی اسانس برخی گونه های Satureja در زیر آورده شده است (احمدی و همکاران، 1388).
ترکیب­های گونه S. brownie در ونزوئلا که به روش تقطیر با آب اسانس گیری شده است نشان می دهد که پولگن (6/54٪) و منتول (3/32٪) اجزای اصلی بوده ودر اسانس این­ گونه کارواکرول مشاهده نشده است. طبق تحقیقات انجام شده با بهره گرفتن از GC/MS در مورد اسانس دو گونه S. montana وS. Cuneifolia، کارواکرول (7/45 ٪) مهمترین ترکیب شناسایی شده می­باشد . از دیگر ترکیب­های شناسایی شده در اسانس S. montana، پارا– سیمن (6/12٪) و گاما– ترپینن (1/8٪) و در اسانس S.cuneifolia، بتا– سابینن (8/7 ٪) ، لیمونن (8/3 ٪‌) و آلفا– پینن (6/9 ٪) و بعضی ترکیبهای دیگر می­باشد . همچنین تحقیقات نشان داده است که در اسانس S. hortensis حاصل از سیال فوق بحرانی میزان لیمونن (5/3٪ - 0/2٪) و کارواکرول (18/2٪ -05/4٪) است . از طرفی ، تحقیقات نشان داد که کارواکرول دارای خاصیت ضد اکسیدان ، ضد میکروب و ضد قارچ می باشد . طبق تحقیق دیگری که روی اسانس گونه گونه های مختلف مرزه با بهره گرفتن از روش سیال فوق بحرانی انجام شده است، تیمول از گونه های ،S. panicera ،S. athymus و S. origanum بدست آمده است. اسانس S. thymbra که در کشورهای شرقی مدیترانه می­روید نیز دارای کارواکرول و تیمول بالایی می­باشد (احمدی و همکاران، 1388).
در مطالعه ترکیب­های اسانس هشت جمعیت از S. sahandica، ترکیبهای اصلی اسانس این گونه تیمول (7/41٪ - 6/19٪)، پارا– سیمن (9/54٪ -5/32٪) و گاما– ترپینن (8/12٪ - 1٪) گزارش شده است . بررسی ترکیب­های موجود در اسانس سه گونه مرزه به نام های S. intermedia، S. macrantha و S. mutica نشان داده که اسانس S. mutica به طور عمده دارای کارواکرول (9/30٪) و تیمول (5/26٪) و اسانس S. macrantha دارای پارا– سیمن (8/25 ٪) و لیمونن (3/16٪) و اسانس S. intermedia دارای تیمول (3/32٪) و گاما –تربینن (3/29٪) است. در تحقیقی دیگر، اسانس گونه S. spicigera حاوی تیمول (1/35٪)، پارا- سیمن (1/22٪) ، گاما– ترپینن (7/13٪) و کارواکرول (0/4٪) بوده است (احمدی و همکاران، 1388).
در تحقیق دیگری که در مورد اسانس 20 نمونه وحشی و کشت شده S. hortensis انجام شده است، کارواکرول با 63٪ - 42٪ و تیمول با 43٪ - 29٪ اجزای اصلی اسانس می باشند . از طرفی، اسانس حاصل از روش تقطیر با آب بذرهای S. hortensis کاشته شده در کاشان نشان می دهد که کارواکرول (7/59٪) ترکیب عمده می باشد . ترکیب­های موجود در اسانس S. macrantha را بررسی کردند که ترکیب­های عمده آن اسپاتولنول (19/0٪) و بتا- اویدسمول (6/6٪) و ترپینن (6/5٪) بودند (احمدی و همکاران، 1388).
مرزه از نظر پزشکی در طب سنتی طبیعت نسبتاً گرم و خشک دارد . ضد نفخ و اشتهاآور و برای تقویت نیروی جنسی موثر می باشد . برای تسکین درد دندان از آن استفاده می شود و اگر با آب انجیر خورده شود برای سرفه و تنگی نفس و درخشانی رنگ رخسار اثر مفید دارد . مرزه برای معالجه اسهال بسیار مفید است. ضماد آن با روغن زیتون برای انواع دردهای پیچش شکم مناسب است . از مرزه می توان مانند انواع دارویی آویشن، در رفع ضعف و حالت چنگ زدگی معده استفاده کرد. همچنین می توان آن را در سوء هاضمه­ها ، تخمیرات روده و نفخ بکار برد. گل­های فراوان مرزه که نوش فراوانی تولید می کنند، مورد استفاده زنبور عسل قرار می گیرد. منظور از مرزه در مطالب فوق به احتمال قوی Satureja hortensis بوده است (احمدی و همکاران، 1388).
اسانس S. hortensis به شدت مانع از رشد استافیلوکوکوس اروئوس و نیز اشریشیاکلی و سودوموناس آئروژينوزا مي­شود . به نظر مي­رسد اثر ممانعت كننده اسانس مرزه عليه استافيلوكوكوس اروئوس و اشريشياكلي بستگي به مقدار تركيب گاما­ترپينن در اسانس دارد، درحالي كه مقدار كارواكرول در ممانعت از رشد سودوموناس آئروژينوزا اهميت بيشتري دارد (احمدی و همکاران، 1388).
ترکیبات شیمیایی اسانس مرزه که با دستگاه کروماتوگرافی گازی^[58] اندازه گیری شد طبق جدول (2-1) می باشد (شهنازی و همکاران، 1386).
جدول2-1: ترکیبات شیمیایی اسانس مرزه
2-7-1- طریقه اسانس گیری
ابتدا اندام های هوایی گیاهان خشک شده، توسط آسیاب خرد شده و سپس برای استخراج اسانس از روش تقطیر با آب و دستگاه کلونجر استفاده شد. 100 گرم از پودر گیاه خشک را وزن کرده و در یک بالون ته­گرد یک لیتری ریخته سپس مقداری آب (حدود دو سوم بالون) به آن اضافه نموده و بالون را به دستگاه کلونجر متصل کرده تا عمل تقطیر به مدت 4 ساعت انجام شود. پس از استخراج اسانس، توسط سولفات سدیم بی­آب عمل آب گیری انجام شد و ظرف در­بسته تیره رنگ دور از نور و در یخچال نگه داری گردید. بازده اسانس 6/1% (6/1 میلی لیتر اسانس از 100 گرم گیاه خشک) بود (شهنازی و همکاران، 1386).

• خواص کاربردی فیلم­های نشاسته­ای

2-8-1- بازدارندگی نسبت به بخار آب
بازدارندگی ضعیف نسبت به بخار آب از عیب­های اساسی فیلم­های نشاسته­ای به حساب می ­آید به علت ماهیت آبدوست نشاسته، فیلم­های حاصل از آن نفوذ پذیری بالایی نسبت به بخار آب دارد. این حساسیت نسبت به رطوبت باعث ایجاد تغییر در خواص کاربردی فیلم نشاسته در شرایط محیطی مختلف شده و در نتیجه کاربرد فیلم­های نشاسته­ای در شرایط مختلف (به ویژه در رطوبت­های نسبی بالاتر) را محدود می­سازد. ترکیب شیمیایی نشاسته، فرمولاسیون (به ویژه میزان نرم کننده)، شرایط تولید فیلم و شرایط محیطی (به ویژه رطوبت نسبی) از جمله عواملی هستند که ^[59]WVPفیلم نشاسته را تحت تاثیر قرار می­ دهند. نوع نشاسته مورد استفاده در تهیه فیلم تاثیر به سزایی بر رویWVP فیلم نهایی دارد. با افزایش میزان آمیلوپکتین، WVPبیشتر می­ شود. همانطور که قبلاً اشاره شد برای کاهش شکنندگی فیلم­های نشاسته­ای حتماً بایستی از نرم­کننده استفاده شود اما نرم­کننده علاوه بر افزایش انعطاف پذیری، نفوذپذیری نسبت به بخار آب را نیز افزایش می­­دهد. نرم کننده ­ای مانند گلیسرول از یک طرف به علت داشتن ماهیت آبدوست و از طرف دیگر به دلیل افزایش فضای آزاد بین زنجیره­های نشاسته باعث افزایشWVP می­ شود یک روش برای کاهشWVP فیلم نشاسته، اختلاط آن با سایر بیوپلیمرهاست. بهترین روش برای بهبود خواص بازدارندگی فیلم نشاسته، ایجاد تغییر در نشاسته و یا اصلاح آن است (قنبرزاده و همکاران، 1388).