جستجو در سایت :   

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

دانشکده کشاورزی

رساله دکتری

 

 

 

 

 

مطالعه فرایند هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم درسیستم مدل و مدلسازی رهایش گلوکز با بهره گیری از منطق فازی

 

 

 

 

استاد راهنما

پروفسور سید محمد علی رضوی

 

اساتید مشاور

دکتر محبت محبی

دکتر عبدالرضا نوروزی

پروفسور محمدرضا اکبرزاده توتونچی

 

 

 

دی 1393

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده

 

دراین پژوهش نشاسته های فسفریله و هیدروکسی پروپیله با درصد های جایگزینی به ترتیب 096/0 و 106/2 درصد از نشاسته طبیعی گندم تولید شدند. تغییرات شیمیایی ایجاد شده در نتیجه هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن نشاسته گندم به وسیله طیف سنجی FT-IR تایید گردید. نتایج افتراق سنجی اشعه ایکس نمونه ها نشان داد که نشاسته طبیعی و فسفریله گندم با 34/17 و 14/16 درصد بیشترین و کمترین اندازه کریستاله بودن را دارا بودند. نتایج مطالعه تغییرات قدرت تورم در آب نشاسته ها با دما نشان داد که نشاسته طبیعی گندم دارای بیشترین (111/46Ea=) و نشاسته هیدروکسی پروپیله آن دارای کمترین (603/26Ea=) حساسیت دمایی بود. در مطالعه مشابه مربوط به شاخص حلالیت، نشاسته های طبیعی و فسفریله گندم به ترتیب بیشترین (674/77Ea=) و کمترین (478/44Ea=) حساسیت دمایی را نشان دادند. نتایج مطالعه تغییرات شفافیت خمیر نشاسته ها نشان داد که هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن نشاسته گندم سبب افزایش 65/2 و کاهش 58/17 برابری این مشخصه در مقایسه با نشاسته طبیعی گردید (05/0p<). خصوصیات رئولوژی دینامیک نمونه های ژل نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله در هر دو غلظت (8 و 12 درصد) دارای تنش تسلیم بیشتری بود ( Pa4/166- 3/48f = τ). بر خلاف ژل نشاسته های طبیعی و فسفریله که رفتاری حدواسط بین ژل ضعیف و الاستیک داشتند                   (64/0-14/0tan δ =)، نشاسته هیدروکسی پروپیله تقریباً رفتار ژل الاستیک را نشان داد (11/0-10/0tan δ =). در شرایط دهان شبیه سازی شده اندازه کاهش ویسکوزیته برای نمونه های ژل هیدروکسی پروپیله (33/83 درصد) بیشتر از سایر نمونه ها بود. در شرایط عدم حضور بزاق، مدل های هرشل-بالکلی و سیسکو بهترین مدل ها برای اظهار رفتار جریان تمام ژل های نشاسته بودند. بیشترین مقدار تیکسوتروپی برای نمونه های ژل نشاسته هیدروکسی پروپیله بدست آمد (26/9-98/1)، در حالی که از این نظر تفاوت معنی داری بین نمونه های نشاسته طبیعی و فسفریله نظاره نشد (05/0p>). مدل تنزل تنش درجه یک، نزدیک ترین داده ها را در شرایط دهان شبیه سازی شده پیش بینی نمود (981/0-914/0R2 =). نتایج هیدرولیز آنزیمی در سیستم درون شیشه ای نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله دارای بالاترین مقدار نشاسته مقاوم (15/13RS=) و کمترین مقدار اندیس قند خون بود (04/89GI=). حدود 87-82، 81-76 و 84-77 درصد از اندازه گلوکز رهایش یافته نهایی، در 15 دقیقه ابتدایی هضم در شرایط روده شبیه سازی شده به ترتیب برای نشاسته های طبیعی، فسفریله و هیدروکسی پروپیله رهایش پیدا نمود. اندازه گلوکز رهایش یافته برای نشاسته فسفریله 11-6 درصد و برای نشاسته هیدروکسی پروپیله 19-16 درصد کمتر از نشاسته طبیعی پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده بود. پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده، ضریب قوام (k) شدیداً کاهش پیدا نمود (27/90-02/73 درصد)، در حالیکه شاخص رفتار جریان (n) افزایش پیدا نمود (46/363-56/155 درصد). نتایج مدلسازی با بهره گیری از جدول جستجوی منطق فازی نشان داد که این روش توانایی بالایی (991/0-951/0R2 =) در تخمین اندازه گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده، حتی بهتر از مدل ریاضی نمایی دو ترمه (995/0-992/0R2 =) دارد.

 

کلمات کلیدی: نشاسته هیدروکسی پروپیله؛ نشاسته فسفریله؛ نشاسته مقاوم؛ شاخص قند خون؛ ویسکوالاستیسیته؛ منطق فازی

من لم یشکر المخلوق، لم یشکر الخالق

نخستین سپاس و ستایش از آن خداوندی می باشد که بنده کوچکش را در دریای بیکران اندیشه، قطره ای ساخت تا وسعت آن را از دریچه اندیشه های ناب آموزگارانی بزرگ به تماشا نشیند. پس اکنون که در سایه سار بنده نوازی هایش پایان نامه حاضر به انجام رسیده می باشد، بر خود لازم می دانم تا مراتب سپاس را از بزرگوارانی به جا آورم که اگر دست یاریگرشان نبود، هیچگاه این پایان نامه به انجام نمی رسید:

از جناب آقای پروفسور محمدعلی رضوی ، استاد راهنما، که در طول نگارش این مجموعه با راهنمایی های عالمانه و بجایشان، سکاندار شایسته ای در هدایت این رساله بوده اند کمال سپاس را دارم.

از سرکار خانم دکتر محبت محبی و جناب آقایان دکتر عبدالرضا نوروزی و پروفسور محمدرضا اکبرزاده توتونچی، اساتید مشاور، که با سعه صدر مشاوره این رساله را پذیرفتند و در طول نگارش این رساله همواره از نظرات کارشناسانه شان، بهره جستم صمیمانه تشکر می کنم.

از اساتید گرامی جناب آقایان دکتر آرش کوچکی، دکتر مسعود تقی زاده و دکتر مهدی کریمی که زحمت داوری این رساله را کشیدند و با نظراتشان بر غنای علمی این رساله افزودند سپاسگزارم.

از نماینده محترم تحصیلات تکمیلی جناب آقای دکتر مسعود تقی زاده که هماهنگی های لازم را به اقدام آوردند قدردانی می کنم.

به پاس تعبیر عظیم و انسانی شان از کلمه ایثار و از خودگذشتن، به پاس عاطفه سرشار و گرمای امیدبخش وجودشان که در این سردترین روزگاران بهترین پشتیبان می باشد، به پاس قلب های بزرگشان که فریاد رس می باشد و سرگردانی و ترس در پناهشان به شجاعت می گراید و به پاس محبت های بی دریغشان که هیچگاه فروکش نمی کند ،این مجموعه را به مادر،همسر و دختر کوچولوی عزیزم فاطمه تقدیم                  می کنم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

فصل اول: مقـدمـه.. 1

نوآوری های رساله.. 6

فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین.. 7

2-1. خصوصیات فیزیکو شیمیایی و مورفولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده.. 7

2-2. خصوصیات رئولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده.. 24

2-3. شبیه سازی تغییرات مواد غذایی در دستگاه گوارش.. 32

2-4. هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در سیستم مدل.. 46

فصل سوم: مواد و روش ها.. 51

3-1. مواد مورد بهره گیری.. 51

3-2. تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم.. 51

3-3. تولید نشاسته فسفریله گندم.. 52

3-4. تعیین درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل در نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم.. 52

3-5. تعیین درجه جایگزینی فسفر در نشاسته فسفریله شده.. 54

3-6. مقدار رطوبت انواع نشاسته ها.. 55

3-7. طیف سنجی FT-IR.. 55

3-8. روش افتراق سنجی اشعه ایکس (XRD).. 56

3-9. اندازه گیری قدرت تورم.. 56

3-10. اندازه گیری اندازه حلالیت.. 57

3-11. اندازه گیری شفافیت خمیر.. 57

3-12. تعیین اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم.. 58

3-13. تخمین اندیس قند خون (GI).. 59

3-14. جمع آوری بزاق.. 60

3-15. مدل های هضم دهانی و معدوی-رودوی درون شیشه ای.. 60

3-16. تعیین اندازه گلوکز رهایش یافته.. 62

3-17. تعیین اندازه قند به روش 3،5- دی نیتروسالسیلیک اسید.. 62

3-18. تعیین خصوصیات جریان.. 64

3-18-1. تعیین خصوصیات جریان نمونه های نشاسته قبل از مراحل هضم   64

3-18-2. تعیین خصوصیات جریان نمونه های نشاسته در شرایط حضور بزاق   64

3-18-2-1. خصوصیات جریان مستقل از زمان.. 64

3-18-2-2. خصوصیات جریان وابسته به زمان.. 64

3-18-3. مطالعه اثر pH اسیدی بر خصوصیات جریان.. 65

3-18-4. مطالعه اثر آنزیم های رودوی بر خصوصیات جریان.. 65

3-19. مدلسازی رئولوژیکی.. 65

3-19-1. مدل های رئولوژیکی مستقل از زمان.. 65

3-19-2. مدل های رئولوژیکی وابسته به زمان.. 67

3-20. آزمون های رئولوژی دینامیک.. 68

3-20-1.آزمون روبش کرنش.. 69

3-20-2. آزمون روبش فرکانس.. 69

3-21. مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با بهره گیری جدول جستجوی فازی.. 70

3-22. واکاوی آماری.. 74

فصل چهارم: نتایج و بحث. 77

4-1. درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل و فسفر در نشاسته هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم.. 77

4-2. مقدار رطوبت انواع نشاسته ها.. 78

4-3. طیف سنجی FT-IR.. 79

4-4. افتراق سنجی اشعه ایکس (XRD).. 81

4-5. قدرت تورم.. 83

4-6. اندازه حلالیت.. 87

4-7. شفافیت خمیر.. 90

4-8. اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم.. 91

4-9. اندیس قند خون (GI).. 95

4-10. اندازه رهایش گلوکز در شرایط معده و روده شبیه سازی شده.. 97

4-11. رفتار جریان برشی پایا پس از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده   105

4-12. رفتار جریان برشی پایا پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده   107

4-13. تعیین خصوصیات جریان برشی پایای نمونه های نشاسته در حضور و عدم حضور بزاق.. 110

4-13-1. خصوصیات جریان مستقل از زمان.. 110

4-13-2. خصوصیات جریان وابسته به زمان (تیکسوتروپی).. 123

4-14. خواص رئولوژیکی دینامیک.. 134

4-15. مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با بهره گیری جدول جستجوی فازی.. 146

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات. 151

5-1. نتیجه گیری.. 151

5-2. پیشنهادات.. 154

منابع.. 156

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        فهرست شکل ها

 

شکل1-1. واکنش شیمیایی منجر به تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله.   3

شکل 2-2. تولید نشاسته با اتصلات عرضی فسفاته با بهره گیری از POCl3.   4

شکل 3-1. منحنی استاندارد غلظت گلوکز در برابر جذب خوانده شده در طول موج 540 نانومتر.. 63

شکل 3-2. ساختار عمومی سیستم استنتاج فازی… 70

شکل 3-3. توابع عضویت مربوط به ورودی های (الف) حجم، (ب) غلظت، (ج) زمان هضم و خروجی رهایش گلوکز (د).. 72

شکل 3-4. سیستم استنتاج ممدانی بهره گیری شده جهت تخمین اندازه گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده… 73

شکل4-1. محتوای رطوبت نمونه های نشاسته برحسب مرطوب… 79

شکل4-2. طیف سنجی FT-IR نمونه های A) نشاسته طبیعی گندم B) نشاسته فسفریله گندم با درجه جایگزینی 096/0 درصد… 80

شکل4-3. طیف سنجی FT-IR نمونه های A) نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم با درجه جایگزینی 106/2 درصد B) نشاسته طبیعی گندم… 81

شکل 4-4. الگوی XRD بدست آمده برای A) نشاسته طبیعی، B) نشاسته هیدروکسی پروپیله و C) نشاسته فسفریله گندم… 83

شکل 4-5. قدرت تورم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در دماهای مختلف (غلظت 2 درصد)… 85

شکل 4-6. اندازه حلالیت نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در دماهای مختلف (غلظت 2 درصد)… 87

شکل 4-7. اندازه شفافیت ژل نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم (غلظت 1 درصد)… 90

شکل 4-8. الگوی هیدرولیز آنزیمی درون شیشه ای ژل نشاسته ها (20 دقیقه حرارت دهی در دمای 100 درجه سانتیگراد) در دمای 37 درجه سانتیگراد برای 3 ساعت بر اساس روش انگلیست و همکاران (1992)… 92

شکل 4-9. اندازه رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 8 درصد، حجم 5/7 میلی لیتر)… 98

 :دانلود فایل متن کامل پایان نامه در سایت sabzfile.com

شکل 4-10. اندازه رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 8 درصد، حجم 15 میلی لیتر)… 98

شکل 4-11. اندازه رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 12 درصد، حجم 5/7 میلی لیتر).   99

شکل 4-12. اندازه رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 12 درصد، حجم 15 میلی لیتر)… 99

شکل4-13. منحنی جریان نمونه های نشاسته پس از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده… 105

شکل 4-14. منحنی جریان نمونه های نشاسته پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده… 108

شکل 4-15. نمودار جریان نمونه های نشاسته (غلظت 8 درصد و دمای 37 درجه سانتیگراد) در شرایط (a) عدم حضور بزاق و (b) حضور بزاق… 111

شکل 4-16. نمودار جریان نمونه های نشاسته (غلظت 12 درصد و دمای 37 درجه سانتیگراد) در شرایط (a) عدم حضور بزاق و (b) حضور بزاق… 112

شکل 4-17. نمودار جریان نشاسته ها (غلظت 8 درصد، دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) (a) بدون حضور و (b) در حضور بزاق   123

شکل 4-18. نمودار جریان نشاسته ها (غلظت 12 درصد، دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) (a) بدون حضور و (b) در حضور بزاق   124

شکل 4-19. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته طبیعی (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 135

شکل 4-20. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته فسفریله (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 136

شکل4-21. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته هیدروکسی پروپیله (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 136

شکل 4-22. آزمون فرکانس متغیر ژل 8 درصد ژل نشاسته ها (کرنش 5/0 درصد، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 140

شکل 4-23. آزمون فرکانس متغیر ژل 12 درصد ژل نشاسته ها (کرنش 5/0 درصد، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 141

شکل 4-24. اثر فرکانس بر ویسکوزیته کمپلکس نمونه های ژل نشاسته (غلظت 8 درصد، دما 25 درجه سانتیگراد)… 144

شکل 4-25. اثر فرکانس بر ویسکوزیته کمپلکس نمونه های ژل نشاسته (غلظت 12 درصد، دما 25 درجه سانتیگراد)… 144

شکل 4-26. پایگاه قوانین فازی تشکیل شده جهت مدلسازی… 147

شکل 4-27. بخش ناظر قوانین جهت تخمین اندازه خروجی داده های تست.   148

 

 

 

 

فهرست جدول ها

 

جدول4-1. تابعیت دمایی (انرژی فعالسازی) قدرت تورم انواع نشاسته های گندم بر اساس مدل آرینیوس-ایرینگ.. 86

جدول4-2. پارامتر های بدست آمده از معادله آرینیوس-ایرینگ جهت مطالعه تغییرات حلالیت انواع نشاسته ها.. 90

جدول 4-3. طبقه بندی نشاسته های مختلف بر اساس قابلیت هضم اندازه گیری شده بر اساس روش انگلیست و همکاران (1992).. 93

جدول 4-4. پارامتر های معادله 3-7 و مقادیر GI و HI بدست آمده برای نمونه ژل نشاسته های مختلف.. 97

جدول 4-5. معادله بهترین برازش بدست آمده از مدل خطی بر داده های رهایش گلوکز بدست آمده از هضم نشاسته های مختلف در شرایط معده شبیه سازی شده (SGC)   101

جدول 4-6. معادله بهترین برازش بدست آمده از مدل خطی بر داده های رهایش گلوکز بدست آمده از هضم نشاسته های مختلف در شرایط روده شبیه سازی شده (SIC)   103

جدول 4-7. پارامتر های رئولوژیکی نمونه های نشاسته هضم شده در شرایط معده شبیه سازی شده و بدون هضم با بهره گیری از مدل قانون توان.. 107

جدول 4-8. پارامتر های رئولوژیکی نمونه های نشاسته هضم شده در شرایط روده شبیه سازی شده با بهره گیری از مدل قانون توان.. 109

جدول 4-9. پارامتر های مدل قانون توان بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد).. 115

جدول 4-10. میانگین مجذورات برای پارامتر های مدل های هرشل-بالکلی و سیسکو با بهره گیری از داده های ویسکوزیته برشی و تنش برشی مربوط به انواع نشاسته ها   117

جدول 4-11. پارامتر های مدل هرشل- بالکلی بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد).. 118

جدول 4-12. پارامتر های مدل سیسکو بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد).. 119

جدول 4-13. پارامتر های مدل بینگهام بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد).. 120

جدول 4-14. اثر زمان اعمال تنش برشی (50 معکوس ثانیه) بر روی ویسکوزیته ظاهری نمونه های نشاسته در حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد)   126

جدول 4-15. میانگین مجذورات برای پارامتر های مدل های کنتیک ساختار درجه دو، کاهش تنش درجه یک و ولتمن با بهره گیری از داده های ویسکوزیته برشی و تنش برشی مربوط به انواع نشاسته ها.. 128

جدول 4-16. پارامتر های مدل کنتیک ساختار درجه دو بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه).. 129

جدول 4-17. پارامتر های مدل شکست تنش درجه یک بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه).. 131

جدول 4-18. پارامتر های مدل ولتمن بدست آمده برای نمونه های نشاسته در شرایط حضور و عدم حضور بزاق (دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه).. 133

جدول 4-19. قدرت ساختار (G′LVE)، حد مقدار کرنش (γL)، مقدار تانژانت افت در محدوده خطی ویسکوالاستیک (Tan δLVE)، تنش تسلیم در محدوده LVE (τy)، تنش نقطه جریان (τf) مربوط به مدول Gf (G′=G″:Gf) (غلظت 8 و 12 درصد، دمای 25 درجه سانتیگراد و فرکانس 1 هرتز).. 139

جدول 4-20. مدول ذخیره (G′)، مدول افت (G″)، و ویسکوزیته کمپلکس (*η) نمونه های ژل نشاسته ها در دو غلظت 8 و 12 درصد (دمای 25 درجه سانتیگراد، فرکانس 1 هرتز).. 142

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد : بررسی گوناگونی های ژنتیکی بین درختان کد گذاری شده بومی استان هرمزگان در شهرستان های میناب و سیاهو

جدول4-21. پارامترهای معادله توانی برای مدول های ذخیره و افت نمونه های ژل نشاسته در غلظت های مختلف (دمای 25 درجه سانتیگراد و کرنش 5/0 درصد)   146

جدول 4-22. کارایی مدلسازی صورت گرفته بر اساس جدول جستجوی فازی جهت تخمین اندازه گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده.. 149

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست علامت­ها و اختصارها

معادل فارسی معادل انگلیسی علامت
درجه جایگزینی Degree of substitution DS
گرماسنجی افتراقی Differential scanning chromatography DSC
انرژی فعالسازی Activation energy Ea
طیف سنجی مادون قرمز Fourier transform infrared spectroscopy FT-IR
مدول ذخیره Storage modulus G
مدول افت Loss modulus G
اندیس قند خون Glycemic index GI
اندیس هیدرولیز Hydrolysis index HI
ضریب قوام Consistency coeffficient k
ناحیه خطی ویسکوالاستیسیته Linear viscoelastic region LVR
شاخص رفتار جریان Flow behavior index n
نشاسته با قابلیت هضم سریع Rapidly digestible starch RDS
نشاسته مقاوم Resistant strach RS
نشاسته با قابلیت هضم آهسته Slowly digestible starch SDS
قدرت تورم Swelling power SP
سدیم تری متافسفات Sodium trimetaphosphate STMP
سدیم تری پلی فسفات Sodium tripolyphosphate STPP
تانژانت افت Loss tangent Tan δ
افتراق اشعه ایکس X-ray diffractometry XRD
آلفا Alpha α
بتا Beta β
گاما Gama γ
ویسکوزیته ظاهری Apparent viscosity η
ویسکوزیته کمپلکس Complex viscosity η*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول: مقـدمـه

هیچ کس واقعاً نمی داند که از چه مدت قبل بشر به بافت غذا اهمیت می داده می باشد، اگر چه گویا برای اولین بار پرداختن به بافت غذا از اواسط قرن گذشته آغاز شده باشد. البته پر واضح می باشد که تحقیقات صورت گرفته در آن وقت نسبت به تحقیقات امروزی دارای نتایج ضعیف تری بوده می باشد. مانند آزمایشات مربوط به بافت غذا در قرن گذشته شامل آزمایشات اثر خواص فیزیکی غذا نظیر دانسیته، ویسکوزیته و کشش سطحی بر احساسات درک شده در دهان بوده می باشد. پس از آن تحقیقات زیادی توسط دانشمندان انجام گردید که موضوع بافت غذا در آن ها مورد بحث واقع شده بود.

 

پرداختن به چگونگی تغییر غذا در حین گوارش از جنبه های مختلف مهم می باشد. برای نمونه یکی از مورد هایی که در سال های اخیر علاقه بسیاری از محققان را به خود معطوف ساخته و در عین حال اهمیت موضوع را بیشتر مشخص می کند، بحث تجزیه و آزاد سازی ترکیبات مختلف زیستی در محل مورد نظر می باشد، که برای این مقصود دانش فیزیولوژی و چگونگی اقدام دستگاه گوارش بر روی این ترکیبات ضروری گویا. در نتیجه با شناخت اجزای درگیر در گوارش و شبیه سازی مناسب آن ها می توان به صورت تجربی و درون شیشه ای (شرایط آزمایشگاهی)[1] آزادسازی ترکیبات در محل مناسب را مطالعه کرده و حتی چگونگی آزادسازی به صورت یکباره و یا تدریجی را تحت کنترل در آورد. هر مقدار که مدل شبیه سازی شده به خصوصیات اجزای دستگاه گوارش شبیه تر باشد، شبیه سازی صورت گرفته موفق تر بوده و نتایج بدست آمده دارای دقت بالاتری می باشد.

بهره گیری از سیستم های درون سلولی (شرایط واقعی)[2] که خوراندن غذا مستقیماً به بشر و حیوان مد نظر آن می باشد، معمولاً دارای نتایج بهتری می باشد، اما اغلب این روش ها وقت گیر و هزینه بر هستند. با در نظر داشتن این مسائل بایستی گفت اگرچه طراحی سیستم های آزمایشگاهی و تجربی با مشکلاتی نیز همراه می باشد، اما به دلیل سریع بودن و کم هزینه بودن، اغلب این روش ها را می توان به عنوان روشی جایگزین برای سیستم های واقعی درون سلولی بهره گیری نمود. در صورتی که یک مدل آزمایشگاهی به درستی طراحی گردد، اطلاعات صحیح و مناسب زیادی را در طی مدت کوتاه در اختیار می گذارد. از اینرو می توان به عنوان روشی سریع در مطالعه چگونگی فرایند غذا و مطالعه سیستم های انتقال دهنده آن حین گوارش (که دارای ساختار و ساختمان های متفاوتی هستند) بهره گیری نمود.

امروزه سیستم های آزمایشگاهی به واسطه دقت نظر و پیچیدگی هایی که در طراحی آن ها به کار برده می شوند به سمتی حرکت کرده اند که به سیستم های درون سلولی و واقعی نزدیک شده و از این رو صحت اندازه گیری آن ها به اندازه زیادی بالا رفته می باشد. البته بایستی در نظر داشت که همیشه بایستی یک ارتباط سازش آمیز بین صحت و کاربرد آسان برای روش های آزمایشگاهی اتخاذ نمود. در سال های اخیر تعداد زیادی از دانشمندان حوزه غذا و دام از سیستم های آزمایشگاهی شبیه سازی شده برای مطالعه تغییرات شیمیایی و ساختمانی که در طی فرایند انواع غذاها در شرایط دستگاه گوارش روی می دهد بهره گیری کرده اند، اما همه آنها دارای صحت لازم نبوده اند.

نشاسته به دلیل ویژگی های خاصی که دارد همواره مورد توجه بسیاری از صنایع مانند صنعت غذا به عنوان یک بیوپلیمر کربوهیدراتی بوده می باشد که در بسیاری از محصولات غذایی کاربرد دارد. مانند این کاربرد ها می توان به کاربرد به عنوان قوام دهنده، تثبیت کننده سیستم کلوئیدی، عامل تشکیل دهنده ژل، عامل حجم دهنده و عامل نگهدارنده آب تصریح نمود. محدودیت هایی که در ارتباط با نشاسته طبیعی وجود داشت مانند مقاومت کم نسبت به حرارت، شرایط اسیدی و افزایش احتمال پسروی (رتروگراداسیون)[3] در محصولات حاوی آن سبب شده می باشد که محققین در صدد ایجاد تغییرات (اصلاح) شیمیایی و فیزیکی در نشاسته طبیعی باشند. مانند این تغییرات می توان به ایجاد پیوند های اتری و استری و همچنین ایجاد اتصالات عرضی بین رشته های نشاسته تصریح نمود. هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته با ایجاد پیوند اتری یکی از روش های اصلاح نشاسته می باشد. این اقدام در حضور قلیا و به وسیله اکسید پروپیلن[4] انجام می شود که واکنش شیمیایی مربوط به آن در شکل 1-1 نشان داده شده می باشد.

شکل1-1. واکنش شیمیایی منجر به تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله.

 

حلالیت نشاسته هیدروکسی پروپیله شده در آب با افزایش درجه جایگزینی این گروه در نشاسته افزایش   می یابد. همچنین اندازه افزایش حجم و ویسکوزیته این نشاسته در مقایسه با نشاسته طبیعی بیشتر می باشد. دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن[5] این نوع نشاسته کمتر از نشاسته طبیعی می باشد.

فسفاته کردن نشاسته توسط فسفر اکسی کلراید (POCl3) یا ترکیبی از سدیم تری متافسفات (STMP) و سدیم تری پلی فسفات (STPP) انجام می شود و یکی دیگر از روش های تولید نشاسته اصلاح شده با اتصلات عرضی می باشد که واکنش شیمیایی آن در شکل 2-2 نشان داده شده می باشد.

 

شکل 2-2. تولید نشاسته با اتصلات عرضی فسفاته با بهره گیری از POCl3.

 

این نوع نشاسته دارای دمای ژلاتینه شدن بالاتر، ویسکوزیته بالاتر و مقاومت بیشتر نسبت به افت ویسکوزیته بوده و همچنین نسبت به شرایط اسیدی و برش بالا مقاوم می باشد.

با در نظر داشتن خصوصیات متفاوتی که برای نشاسته های طبیعی، فسفریله و هیدروکسی پروپیله ذکر گردید، انجام پژوهشی که بتواند به مطالعه تأثیر هر یک از این استخلاف های ایجاد شده (فسفریله و هیدروکسی پروپیله) بر اندازه قابلیت هضم نشاسته های اصلاح شده در سیستم درون شیشه ای بپردازد لازم به نظر می رسید. در تحقیقات پیشین بیشتر بحث هضم بر اساس روش انگلیست و همکاران (1992) بوده می باشد که بدلیل در نظر نگرفتن شرایط کامل حاکم بر دستگاه گوارش (تأثیر بزاق، pH اسیدی معده و اثر مجموعه آنزیم های موجود در روده) نتایج ملموسی منطبق بر آن چیز که حین هضم نشاسته ها در دستگاه گوارش روی می دهد، از آن گرفته نمی گردد.

با در نظر داشتن موردها ذکر گردیده هدف از این پژوهش مطالعه و مقایسه خصوصیات فیزیکوشیمیایی و ساختمانی نشاسته طبیعی گندم، نشاسته هیدروکسی پروپیله شده و نشاسته فسفاته در شرایط شبیه سازی شده (آزمایشگاهی) هضم در دهان، معده و روده می باشد. همچنین مقاومت هر یک از نشاسته های مذکور در برابر شرایط هضم در دستگاه گوارش اندازه گیری شده و در نهایت اندازه هیدرولیز نشاسته در هر یک از شرایط هضم با تعیین اندازه گلوکز رهایش یافته تعیین و به روش منطق فازی مدلسازی می گردد.

بعضی از این اهداف به صورت ذیل اختصار می گردند:

  • مطالعه خواص رئولوژیکی نشاسته طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفاته در دهان، معده و روده
  • تعیین اندازه هیدرولیز نشاسته در هر سه قسمت ذکر گردیده از دستگاه گوارش از روی فاکتور رهایش گلوکز
  • مقایسه مقاومت نشاسته های ذکر گردیده در شرایط آنزیمی و اسیدی دستگاه گوارش
  • مطالعه اثر غلظت و حجم نشاسته بر روی هیدرولیز اسیدی و آنزیمی آن ها
  • مطالعه اثر زمان هضم بر خصوصیات رئولوژیکی و اندازه رهایش گلوکز در هر ناحیه
  • مدلسازی فازی رهایش گلوکز حین هضم در روده کوچک

 

نوآوری های رساله

  • مطالعه رفتار جریان برشی پایای وابسته و مستقل از زمان ژل نشاسته های طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم حین هضم در شرایط دهان شبیه سازی شده
  • مطالعه رئولوژی ژل نشاسته های طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم بعد از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده (در شرایط وجود و عدم وجود pH اسیدی)
  • تعیین اندازه رهایش گلوکز از هر نشاسته حین هضم در شرایط معده شبیه سازی شده
  • مطالعه رئولوژی ژل نشاسته های نشاسته های طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم بعد از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده (در شرایط حضور و عدم حضور آنزیم)
  • تعیین اندازه رهایش گلوکز از هر نشاسته حین هضم در شرایط روده شبیه سازی شده
  • مدلسازی ریاضی اندازه رهایش گلوکز از هر نشاسته حین هضم در شرایط روده شبیه سازی شده
  • مدلسازی با بهره گیری از منطق فازی جهت تخمین اندازه گلوکز رهایش یافته از هر نشاسته، حین هضم در شرایط روده شبیه سازی شده با بهره گیری از جدول جستجوی منطق فازی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین

 

 

 

 

 

2-1. خصوصیات فیزیکو شیمیایی و مورفولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده

 

تاکاهاشی و سیب (1988) اظهار کردند که پیوند بین چربی های موجود در نشاسته گندم و مخصوصاً ایزولستین با آمیلوز، سبب ایجاد یک ساختار کریستالی در دماهای بین 50 تا 60 درجه سانتیگراد گردید که این ساختار مانع از افزایش قدرت تورم گردید. آن ها افزودند که افزایش دما تا بالاتر از 80 درجه سانتیگراد، سبب شکسته شدن این ساختار کریستالی و افزایش مجدد قدرت تورم نشاسته گندم گردید.

ایناگاکی و سیب (1992) اظهار کردند که قدرت تورم نشاسته مومی جو در اثر افزایش اندازه فسفریله شدن کاهش پیدا نمود، همچنین اندازه حلالیت در آب آن ها با افزایش اندازه غلظت مواد ایجاد کننده این استخلاف کاهش پیدا نمود.

 

فارست (1992) با بهره گیری از تکنیک FT-IR محل استخلاف هیدروکسی پروپیل و غلظت آن را تعیین نمود. او دریافت که پیک نظاره شده در طول موج 2974 معکوس ثانیه مربوط به ارتعاش پیوند های موجود در گروه هیدروکسی پروپیل می باشد، که سطح زیر نمودار طیف دریافتی در این طول موج محتوای این گروه را نشان می دهد.

پریرا و همکاران (1997) نشان دادند که اصلاح شیمیایی نشاسته سبب تغییر خصوصیات حرارتی بدست آمده از گرماسنجی افتراقی (DSC) آن نظیر اندازه آنتالپی، دمای شروع ژلاتینه شدن و دمای پیک ژلاتینه شدن گردید. به این ترتیب آن ها دریافتند که با هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته سیب زمینی اندازه آنتالپی کل، دمای شروع ژلاتینه شدن و پیک ژلاتینه شدن کاهش پیدا نمود.

لی و یه (2001) گزارش دادند که اندازه گرانول ها بر اندازه قدرت تورم اثرگذار می باشد. نتایج آنها نشان داد که این افزایش تا دمای 75 درجه سانتیگراد مستقر می باشد، به طوری که گرانول های ریز جو دارای بیشترین اثر افزایشی بر اندازه قدرت تورم بودند.

فورتونا و همکاران (2001) دریافتند که در بین گرانول های نشاسته ذرت، آن هایی که کوچکتر بودند بیشتر فسفریله شدند، در حالی که در مورد نشاسته های گندم وقتی با سدیم تری متا فسفات واکنش دادند، گرانول های بزرگتر مقدار فسفریله شدن بیشتری را نشان دادند.

برتولینی و همکاران (2003) از سه سطح پروپیلن اکسید جهت هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم بهره گیری کردند. آن ها به این نتیجه رسیدند که در هیچ یک از سه سطح بهره گیری شده تفاوتی بین اندازه مول جانشین شده هیدروکسی پروپیل و اندازه واکنش پذیری نشاسته های هیدروکسی پروپیله به دست آمده از گرانول های نوع A و B وجود نداشت.

چوی و کر (2003) اثر فسفریله کردن و هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم را بر اندازه تحرک مولکولی آن با بهره گیری از 1H NMR مطالعه کردند. نتایج آنها نشان داد که اندازه تحرک مولکولی آب در اثر هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم در یک فعالیت آبی (aw) خاص افزایش پیدا نمود، به طوری که بین این افزایش و درجه جانشینی گروه هیدروکسی پروپیل ارتباط ای مستقیم مستقر بود. همچنین آنان دریافتند که چگونگی ریلکس شدن پروتون (H) در نشاسته گندم تحت تاثیر فسفریله کردن قرار نگرفت.

واتاناچانت و همکاران (2003) یک اصلاح شیمیایی دوگانه و ترکیبی از هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن را بر روی نشاسته درخت ساگو انجام دادند. آن ها از 6 تا 12 درصد پروپیلن اکسید جهت هیدروکسی پروپیله کردن این نشاسته بهره گیری کرده و سپس اقدام فسفریله کردن را بر روی این نشاسته انجام دادند. نتایج آن ها نشان داد که با افزایش اندازه هیدروکسی پروپیله شدن، اندازه فسفریله شدن (محتوای فسفر) نیز افزایش پیدا نمود. همچنین فسفریله کردن این نشاسته سبب کاهش شفافیت خمیر، قدرت تورم و اندازه حلالیت در مقایسه با نشاسته طبیعی گردید.

کائور و همکاران (2004) گزارش کردند که واکنش بین گرانول های نشاسته سیب زمینی و پروپیلن اکسید (10 درصد) سبب تغییر در شکل ظاهری گرانول ها گردید. آن ها اظهار کردند که این تغییر در گرانول های کمتر تغییر یافته، شامل ایجاد شکاف های کوچک و دندانه دار شدن شکل گرانول بوده، در حالی که در گرانول ها ی تحت تغییر بیشتر، یک شیار عمیق در مرکز آن ها دیده گردید. آن ها همچنین قدرت تورم و حلالیت نشاسته های طبیعی و هیدروکسی پروپیله سیب زمینی را مورد مطالعه قرار دادند. آن ها دریافتند که اندازه حلالیت و قدرت تورم در آب این نشاسته در اثر افزایش جانشینی گروه هیدروکسی پروپیل در نشاسته طبیعی افزایش پیدا نمود. آن ها اظهار کردند که کاهش نیروها‌ی تجمع دهنده در گرانول های نشاسته در اثر هیدروکسی پروپیله کردن آن ها و در نتیجه نفوذ آب بیشتر در حین حرارت دهی، از مهمترین علت های این افزایش می باشند.

هونگ و موریتا (2005) از دو گرانول نوع A و نوع B نشاسته گندم برای تولید نشاسته های هیدروکسی پروپیله و فسفریله بهره گیری کردند. نتایج نشان داد که گرانول های نوع A دارای محتوای آمیلوز بالاتری بودند و نسبت به گرانول های نوع B دارای دمای ژلاتینه شدن بیشتر و آنتالپی انتقالی[6] کمتری بودند. اندازه پذیرش استخلاف هیدروکسی پروپیل در گرانول های نوع A بیشتر از نوع دیگر بود. بر اساس نتایج گزارش شده توسط آن ها هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم سبب افزایش شفافیت ژل، قدرت تورم و ویسکوزیته خمیر گردید، در حالی که عکس این نتایج در اثر فسفریله کردن نشاسته ها نظاره گردید.

[1] In vitro

[2] In vivo

[3] Retrogradation

[4] Propylene oxide

[5] Pasting temperature

[6] Transient enthalpy

***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :203

قیمت : 14700 تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***