منابع و ماخذ پایان نامه توجیه اقتصادی، شرایط آب و هوایی، مواد معدنی

ت 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 g⁄mol 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)25 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 〖10〗^8-〖10〗^6 g⁄mol 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).
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
شکل 2-2: ساختار گرانول نشاسته سیب‌زمینی در زیر میکروسکوپ
گرانول‌های 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 سیب‌زمینی
رفتار 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

مطلب مشابه :  مقاله رایگان با موضوعتحت درمان

Author: admin3

دیدگاهتان را بنویسید