مقایسه کاساوا و ذرت در تولید مالتودکسترین

مالتودکسترین از کاساوا و نشاسته ذرت توسط هیدرولیز آنزیمی با آلفا آمیلاز تولید شد. میزان هیدرولیز نشاسته کاساوا در تولید مالتودکسترین با معادل دکستروز کوتاه تر (DE) بیشتر از نشاسته ذرت بود. مقادیر DE به طور مستقیم ماهیت الیگوساکاریدهای بدست آمده را نشان نمی دهد. مالتودکسترین تولید شده از کاساوا و نشاسته ذرت با کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. و تجزیه و تحلیل نشان داد که تولید مالتودکسترین با توجه به منبع نشاسته متفاوت است. این امر در تعریف کاربرد مالتودکسترین ، با توجه به عملکرد مورد نظر آن ، اهمیت دارد.

معرفی

تولید نشاسته در جهان عمدتا توسط ذرت و سیب زمینی و همچنین گندم ، ساگو و سورگوم تأمین می شود. تلاش شده است تا منابع جایگزین نشاسته مانند triticalle ، برنج وحشی ، کاساوا و amaranthus1 مورد مطالعه قرار گیرد.

نشاسته بومی به دلیل خواص عملکردی کم ، برای کاربردهای خاص ، مانند تمایل به عقب نشینی در طول ذخیره سازی سرد ، دارای محدودیت های صنعتی است. چندین تغییر فیزیکی ، شیمیایی و آنزیمی خواص عملکردی نشاسته را بهبود بخشیده و طیف وسیعی از کاربردها را ممکن ساخته است. هیدرولیز نشاسته راهی آسان برای تولید کربوهیدرات با خواص عملکردی ویژه است. توسعه آنزیم اخیر فرآیند نشاسته را از نظر اقتصادی و فنی بهبود بخشیده است. یکی دیگر از عوامل مهم در تولید نشاسته هیدرولیز شده نیاز به کسب تخصص تکنولوژیکی با کنترل دقیق فرآیند ، برای اصلاح نشاسته کافی از مواد اولیه ، فرآیند و کنترل محصول است.

مالتودکسترین مشتق شده از نشاسته با طیف وسیعی از کاربردها است. نشاسته ذرت به طور گسترده ای به عنوان ماده اولیه در تولید مالتودکسترین استفاده می شود. و نشاسته کاساوا به طور سنتی در تایلند و سایر تولید کنندگان نشاسته کاساوا در تولید مالتودکسترین استفاده می شود. تفاوت در ساختار مالتودکسترینها از منابع مختلف گیاه شناسی ، ویژگیهای فیزیکوشیمیایی آنها را تعیین می کند. و ویژگی مالتودکسترینها بر اساس منابع متعدد برای کاربردهای تعریف شده اهمیت پیدا می کند.

کاربرد های متنوع

نشاسته علاوه بر کاربرد گسترده در صنایع غذایی ، در صنایع نساجی ، کاغذ ، متالورژی ، داروسازی و پلاستیک نیز کاربرد فراوانی دارد. علیرغم کاربرد نشاسته طبیعی ، آمیلوز و آمیلوپکتین یا محصولات هیدرولیز آن (دکسترین ، مالتوز و گلوکز) ، نشاسته را می توان برای رسیدن به نیازهای فنی اصلاح یا مشتق کرد. این تغییرات می توانند فیزیکی ، شیمیایی یا آنزیمی باشند. همانطور که توضیح داده شده است .، نشاسته را می توان به طور عمده توسط اسیدها ، فسفاتها ، پیوندهای متقاطع ، استاتها ، دیالدهیدها ، پروپیوناتها ، بوتیراتها ، کاپرواتها ، بنزواتها ، متیل و بنزیل 4 اصلاح کرد.

اصلاح آنزیمی نشاسته می تواند مالتودکسترین ، سیکلودکسترین و الیگوساکاریدها را تولید کند. مالتودکسترین با با یا بدون اسید هیدروکلریدریک ، با وزن مولکولی مختلف ، مطابق روش تولید و منبع تولید می شود. مالتودکسترینها به عنوان یک دستگاه پلاستیک برای کاهش دمای انتقال شیشه در مواد مورد مطالعه قرار گرفته اند.

هیدرولیز آنزیمی

در ابتدا ، نشاسته با تیمارهای حرارتی و اسیدی هیدرولیز شد. هر دو فرآیند درجه پلیمریزاسیون پایین (PD = 42) و ویژگی های نامطلوب در مالتودکسترین را نشان می دهند. که به تشکیل محصولات نامطلوب مرتبط است. از طرف دیگر ، با توجه به اینکه هیدرولیز آنزیمی نشاسته قندها و مالتودکسترین ها را با عملکرد بالا تولید می کند. ، می توان از این روش برای این هدف استفاده کرد. کارآیی هیدرولیز نشاسته برای تولید قندها و مالتولیگوساکاریدها به عملکرد آنزیمهای آمیلاز ، گلوکوآمیلاز و پولولاناز بستگی دارد. چندین قالب و باکتری آنزیم تولید می کنند که نشاسته را با فعالیت و ثبات خوب در دماهای مختلف و pH2 تجزیه می کند.

مالتودکسترین (C6H10O5) n.H2O یک پلیمر از ساکاریدها است و مغذی ، نه شیرین که از واحدهای گلوکز تشکیل شده است. و در درجه اول با a-1،4 محدوده گلوکوزیدی مرتبط هستند ، با مقادیر DE (معادل دکستروز) کمتر از 20. DE به عنوان درصدی از هیدرولیز محدود به گلوکوزید بیان شده و قدرت کاهش آن را نشان می دهد. دکستروز مورد استفاده به طور استاندارد در این مطالعه نشاسته (0 = DE) و گلوکز (DE = 100) 6،7،8 است. چندین ویژگی فیزیکی و عملکردی ، مانند شیرینی ، فشردگی و ویسکوزیته با توجه به میزان هیدرولیز نشاسته ، که با تعیین DE مشخص می شود ، متفاوت است.

ویژگی های شیمیایی و بیولوژیکی مورد نیاز

با توجه به طیف گسترده ای از کاربرد مالتودکسترین ها ، چندین ویژگی شیمیایی و بیولوژیکی مورد نیاز است. ، معادل دکستروز مالتودکسترین برای پیش بینی عملکرد محصولات در برنامه های مختلف ناکافی است. مالتودکسترین با همان DE حتی می تواند خواص متفاوتی در کاربردهای مختلف داشته باشد. که تفاوت در ترکیب مولکولی ، خطی و انشعاب آنها را منعکس می کند که باید در نظر گرفته شود.

نشاسته ذرت در تولید مالتودکسترین مورد استفاده قرار گرفته است. ، اما اخیراً توجه دیگری به نشاسته های دیگر مانند: کاساوا ، سیب زمینی ، برنج ، گندم و سایر موارد مورد توجه قرار گرفته است. مالتودکسترینها و شربتهای جامد ذرت به طور کلی از نشاسته ذرت یا نشاسته ذرت مومی با هیدرولیز کنترل شده آنزیمی ، به نام روانگرایی تهیه می شوند. ژل نشاسته به غلظت دلخواه جامد (30 تا 40 درصد مواد جامد ، وزن پایه خشک) تنظیم می شود ، pH با اسید به 6.5 تنظیم می شود.

آنزیم (B. licheniformis a-amylase) و یون کلسیم اضافه می شود. خمیر نشاسته به مدت 5 تا 10 دقیقه در دستگاه پخت بمباران می شود ، جایی که درجه حرارت تا 140 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. سپس ، نشاسته ژلاتینه شده به راکتور مایع کننده می رود. در این مرحله مواد پلیمری نشاسته پراکنده شده و به راحتی توسط آنزیم ها هیدرولیز می شوند. نشاسته ژلاتینه شده به دمای مایع سازی (95-90 درجه سانتیگراد) برده می شود و افزودن جدید آمیلاز به دلیل تجزیه آنزیم در دمای بالا ضروری است .

تفاوت بین دانه های نشاسته ذرت و کاساوا

مالتودکسترین به عنوان یک عنصر در غذا ، قوام ، ویسکوزیته ، بافت ملایم و ثبات را ارائه می دهد. افزایش مواد جامد محلول در غذاها از متبلور شدن جلوگیری کرده و نقطه انجماد را کنترل می کند.

مالتودکسترین با DE پایین دارای خواص مشابه نشاسته بومی است و می تواند به عنوان جایگزین چربی استفاده شود . محصولات جدید به عنوان جایگزین چربی در بازار موجود است و با کاهش سطح کلسترول در خون ، خطر مشکلات قلبی را کاهش می دهد. این ویژگی محصولات جدید از جمله مالتودکسترین عمدتاً مورد توجه عموم مردم و صنایع غذایی بوده است.

نشاسته های کاساوا و ذرت مواد اولیه فراوانی در برزیل هستند. هدف از این کار مطالعه تفاوت بین دانه های نشاسته ذرت و کاساوا بود ، با توجه به این که نشاسته کاساوا یک ماده اولیه مهم است که می تواند با هیدرولیز آنزیمی برای تولید مالتودکسترین اصلاح شود. با هدف توجیه نشاسته کاساوا به عنوان ماده اولیه برای تولید مالتودکسترین ، میزان آمیلوز ، قدرت تورم و منحنی ویسکوزیته برای هر دو نشاسته مورد بررسی قرار گرفت.

خواص

قبل از ارزیابی تولید مالتودکسترین ، نشاسته ذرت و کاساوا از نظر رطوبت ، محتوای آمیلوز و آمیلوپکتین ، قدرت تورم و خواص ویسکوآمیلوگرافی مشخص شد. با توجه به اینکه مواد اولیه می تواند بر تولید مالتودکسترین تأثیر بگذارد ، مهم است که خواص اصلی هر دو نشاسته را بدانیم. به عنوان مثال ، رطوبت به ترتیب 11.13 و 12.40 for برای نشاسته و نشاسته ذرت تصحیح شد تا به بهترین شرایط برای هیدرولیز برسد.

خاصیت مهم دیگر ، میزان خاکستر است که در نشاسته به عنوان پارامتر خلوص در نظر گرفته می شود. در این مطالعه ، مقدار متوسط ​​خاکستر به ترتیب 11/0 و 10/0 درصد از نشاسته ذرت و کاساوا تعیین شد. این مقادیر کمتر از حداکثر مقدار تعریف شده توسط استاندارد غذایی برزیل 18 است. که به ترتیب 0.20 و 0.25٪ برای نشاسته ذرت و کاساوا است. این نتیجه نشان می دهد که هر دو نشاسته دارای کیفیت معدنی خوبی برای استفاده به عنوان ماده اولیه در تولید مالتودکسترین هستند و از نظر آماری هیچ تفاوتی بین محتوای خاکستر نشاسته ذرت و کاساوا مشاهده نشد.

محتوای آمیلوز تعیین شده برای نشاسته ذرت و کاساوا به ترتیب 26/24 و 67/16 درصد بود. این مقادیر با مقادیر تعیین شده مطابقت دارند. به طور کلی ، محتوای آمیلوز می تواند خواص رئولوژیکی مختلف در ژل های نشاسته و ایجاد الیگوساکاریدهای مشخص را توضیح دهد.

خواص ویسکوآمیلوگرافی کاساوا و نشاسته ذرت

به طور کلی ، چندین جنبه مربوط به ساختار گرانول به خواص رئولوژیکی مرتبط است. مقادیر میانگین دمای اولیه رب ، دما در حداکثر پیک ویسکوزیته ، حداکثر ویسکوزیته و گرانروی. .دمای اولیه خمیر ، بالاتر از ذرت در نشاسته کاساوا ، می توان با قدرت تورم دومی توضیح دادتورم به تراکم گرانول نشاسته بستگی دارد. ورودی آب در نشاسته ذرت به دلیل ساختار فشرده تری نسبت به نشاسته کاساوا دشوارتر است. مقدار کمتر دمای اولیه خمیر برای نشاسته کاساوا نشان دهنده این رفتار است. ارزش بالاتر حداکثر ویسکوزیته در نشاسته کاساوا ظاهراً به ورودی آب در گرانول نیز مرتبط است.

نتایج

این نتایج نشان می دهد که از نظر آماری ، عملكرد آمیلاز بر روی نشاسته كاساوا با عملكرد آنزیم مشابه بر روی نشاسته ذرت در پانزده دقیقه اول هیدرولیز متفاوت است. نشاسته کاساوا به دلیل محتوای کمتر آمیلوز ، دمای اولیه خمیر پایین و نقطه تورم بالاتری را نشان می دهد. که برای نفوذ آنزیم از طریق نواحی بی شکل که در گرانول نشاسته کاساوا بالاتر است ، مطلوب است.

چندین نشریه توصیف کردند که حساسیت آنزیمی در گرانولهایی با محتوای کم آمیلوز بیشتر است. این واقعیت نشان می دهد که هیدرولیز در ناحیه شاخه ای گرانول (آمیلوپکتین) رخ می دهد

میزان هیدرولیز بیشتر اوقات از نظر آماری مشابه بود. ، اما ماهیت مالتودکسترین تولید شده بستگی به واحدهای باقیمانده ای دارد. که توسط آنزیم در هر دو نشاسته بدست نیامده بود. نرخ ثابت (K) برای هیدرولیز نشاسته به ترتیب 0.39 و 0.33 برای نشاسته کاساوا و ذرت بود. این مقدار نشان می دهد که نشاسته کاساوا به راحتی هیدرولیز شد.

مالتودکسترین تولید شده

علاوه بر جنبش تولید مالتودکسترین از کاساوا و نشاسته ذرت ، توجه به ماهیت مالتودکسترین تولید شده نیز مهم است. خواص عملکردی ناشی از وزن مولکولی ، درجه پلیمریزاسیون ، تعداد گلوکز و نقطه پیوندهای گلوکوزیدی. چندین مالتودکسترین با وزن مولکولی مشابه از نظر ویژگی های عملکردی ، ماهیت نشاسته و روش هیدرولیز متفاوت هستند. به عنوان مثال ، غلبه مالتودکسترین با ساختار منشعب بر عقب نشینی تأثیر می گذارد و پایداری محلول مالتودکسترین را افزایش می دهد .

جنبه دیگری که باید در نظر گرفته شود مربوط به تمایل بارندگی در طول ذخیره سازی است. که تحت تأثیر زمان یا غلظت آنزیم در هیدرولیز قرار می گیرد. غلظت بالای الیگومرهای خطی در مالتودکسترین تمایل به بارش را افزایش می دهد. استفاده از a- آمیلاز و پولولاناز ، کنترل در زمان واکنش می تواند هر دو به ترکیب و ثبات الیگوساکاریدها در ذخیره سازی کمک کند.

اقتباص شده از: https://www.scielo.br/j/qn/a/W4BYcH9TYmkzjqL7Gqh4Cdr/?lang=en

مقالات مرتبط : مالتودکسترین و دیابت