فصل اول
کلیات
1- 1 مقدمه :
نشاسته ترکیب پیچیده‌ای از کربوهیدرات ها و غیر قابل انحلال در آب است. از آن برای تولید چسب و کاغذ و در صنایع نساجی استفاده می‌کنند. از لحاظ بیوشیمی نشاسته از دو نوع پلیمر کربوهیدرات به نام آمیلاز و آمیلو پکتین (پلی‌ساکاریدها) تشکیل شده است. مونومرهای این پلی‌ساکاریدها واحدهای گلوکز هستند که به روش سر به دم به یکدیگر وصل شده و تشکیل پیوندهای آلفا 1 و 4 را می‌دهند. روی هم رفته ساختار آمیلوپکتین به سادگی سایز زنجیرهای پلی‌ساکاریدی نیست. در این پلی‌ساکارید دو واحد گلوکز از طریق پیوندهای 1 و 6 آلفا به یکدیگر متصل شده و تشکیل شاخه‌های فرعی را می‌دهند.
نشاسته یک پلی‌ساکارید گیاهی ذخیره شده در ریشه‌ها، جوانه و دانه‌های گیاهان است. چنان‌چه تعداد واحدهای قند یا مونو ساکارید در یک کربوهیدرات بیش از 10 واحد باشد آن ترکیب قندی، پلی‌ساکارید نامیده می‌شود. در صورتی که چنین کربوهیدراتی از یک نوع واحد قندی تشکیل شده باشد مثل نشاسته و سلولز هموپلی‌ساکارید گفته می‌شود و وقتی از بیش از یک نوع واحد قندی درست شده باشد مثل اکثر همی‌سلولزها، متروپلی‌ساکارید نامیده می‌شود. بنابراین نشاسته یک هموپلی‌ساکارید است که در آندوسپرم همه دانه‌ها وجود دارد. نشاسته ممکن است به گلوکز هیدرولیز شود و برای بدن انسان تامین انرژی کند. گلوکز برای مغز و اعمال سیستم عصبی مرکزی لازم است و به هنگام مصرف در رژیم انسانی چهار کالری به ازای هر گرم تولید می‌کند.
1 – 2 نام کامل طرح و محل اجرای آن :
تولید نشاسته از گندم
محل اجرا :
1 – 3 – مشخصات متقاضیان :
نام
نام خانوادگی
مدرک تحصیلی
تلفن
1 – 4 – دلایل انتخاب طرح :
توجه به خودکفایی این صنعت و همجنین نیاز بازار داخلی به تولید این محصول با توجه به این که تولید نشاسته از گندم می تواند به رشد و شکوفایی اقتصادی کشور کمکی هر چند کوچک نماید و با در نظر گرفتن علاقه خود به فعالیت های تولیدی این طرح را برای اجرا انتخاب کرده ام.
1 – 5 میزان مفید بودن طرح برای جامعه :
این طرح از جهات گوناگون برای جامعه مفید است ، شکوفایی اقتصادی و خودکفایی در تولید یکی از محصولات ، سوددهی و بهبود وضعیت اقتصادی ، اشتغالزایی ، استفاده از نیروی انسانی متخصص در پرورش کالای داخلی و بهره گیری از سرمایه ها و داشته های انسانی در بالندگی کشور .
1 – 6 - وضعیت و میزان اشتغالزایی :
تعداد اشتغالزایی این طرح 20 نفر میباشد .
تاریخچه و سابقه مختصر طرح :
ساختار نشاسته
از لحاظ ساختاری نشاسته یک ترکیب خوشه‌ای از لیمرهای خطی است که در آن پیوندهای زنجیری آلفا 1 و 4 ستونی از واحدهای گلوکز و شاخه‌های فرعی با پیوند آلفا 1 و 6 را تشکیل داده‌اند. نشاسته در ملکول بعنوان انرژی ذخیره می‌شود. در گیاهان ، نشاسته در اندام سلولی ویژه به نام آمیلوپلاست ذخیره می‌شود.
منابع نشاسته
نشاسته در اغلب میوه‌ها ، دانه‌ها ، غلات و غده‌های گیاهی ، (سیب زمینی)یافت می‌شود. 4 منبع عمده نشاسته عبارتند از: ذرت ، سیب زمینی ، گندم و برنج.
کاربرد
نشاسته برای تولید چسب و کاغذ و برای آهار زدن برخی پارچه‌ها استفاده می‌شود. همچنین در آشپزی و برای تهیه برخی از غذاها و شیرینی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در قرن 19 و اوایل قرن بیستم از نشاسته رختشویی (آهار) که از مخلوط نشاسته و آب تشکیل می‌شد برای صاف کردن یقه و سر آستین پیراهن‌های مردانه موقع اتوکشی استفاده می‌کردند.
نشاسته حیوانی
نشاسته حیوانی گلیکوژن نام دارد و در کبد ذخیره می‌شود تا هنگام نیاز بدن به انرژی ، مورد استفاده قرار گیرد و از لحاظ ساختار و سایر خواص با نشاسته گیاهی متفاوت است.
تست نشاسته
برای دانستن اینکه نمونه‌ای حاوی نشاسته است به آن مقداری محلول ید (یدید پتاسیم در آب) اضافه می‌کنند در صورت وجود نشاسته در ترکیب ، رنگ زرد محلول ید به آبی تیره تغییر می کند.
دانه‌های نشاسته یا گرانول‌ها شامل پلی‌مرهای بلند زنجیرهای از مولکول‌های گلوکز هستند که در آب نامحلولند. برخلاف مولکول‌های کوچک نمک و شکر پلی‌مرهای بزرگ‌تر نشاسته تشکیل یک حلال واقعی را نمی‌دهند. گرانول‌های نشاسته به هنگام هم زدن در آب تشکیل یک سوسپانسیون موقت را می‌دهند. گرانول‌های خام و نپخته نشاسته به محض جذب به آرامی متورم می‌شوند. تورم گرانول‌ها به هنگام پختن نشاسته بسیار مهم است و سبب خروج نشاسته شده که این امر سبب می‌شود نشاسته به عنوان یک غلظت‌دهنده کاربرد داشته باشد.
به طور کلی ویژگی‌های یک فراورده غذایی تمام شده به وسیله منبع نشاسته، دمای حرارت دادن، غلظت نشاسته استفاده شده در فرمولاسیون و سایر ترکیبات استفاده شده همراه نشاسته مثل اسید و شکر تعریف می‌شود این مطلب اهمیت نشاسته و کاربردش در صنایع غذایی مختلف و همچنین فراورده‌های گوناگون را آشکار می‌سازد.
بر این اساس انواع زیادی از نشاسته و همچنین نشاسته اصلاح شده (modifiecl starch) برای نیازهای رژیمی ویژه و کاربردهای غذایی طراحی و تولید شده‌اند.
محصولات کوتاه‌زنجیره و متوسط‌‌زنجیره حاصل از شکستن نشاسته ممکن است به عنوان شبیه‌ساز چربی در تزیین سالاد و دسرهای منجمدشده استفاده شود. برای مثال نشاسته گندم و سیب‌زمینی و مالتودکسترین‌های تایپوکا ممکن است به عنوان جایگزین‌های چربی استفاده شود. این مواد قوام و احساس خوب دهانی مربوط به چربی را در یک فراورده غذایی تامین می‌کنند ضمن اینکه در مقایسه با چربی کالری کمتری دارند.
موارد استفاده از نشاسته در صنایع غذایی
نشاسته به عنوان ماده اولیه در بسیاری از رشته‌های صنایع غذایی استفاده می‌شود که برای هر مورد نشاسته خاص آن مناسب است. در تولید دکستروز، دکسترین، گلوکز مایع و سایر انواع سیروپ، ماده اولیه اصلی نشاسته است و برای بسیاری دیگر از رشته‌های صنایع، برای نقشی که در بهبود ویژگی‌های فیزیکی، بالا بردن ثبات سیستم‌های کلوییدی و اثر غلظت‌دهندگی دارد از آن استفاده می‌شود.
در پودرهای نانوایی و مواد بهبود‌دهنده پخت به عنوان پرکننده یا filler و جلوگیری از واکنش‌های شیمیایی بین بیکربنات و اسید پیش از ساختن خمیر، در سس‌ها برای حفظ امولسیون روغن و سرکه و جلوگیری از دو فاز شدن سیستم، در بیسکویت و کراکر برای بهبود بافت و تردی فراورده و کنترل PH، در صنایع پخت پیش از قالب‌گیری و برای جلوگیری از چسبیدن خمیر به قالب، در تولید انواع سوپ به عنون غلظت‌دهنده و در صنایع کنسروسازی، صنایع گوشت، صنایع غذاهای منجمد، بیسکویت‌سازی، کیک‌سازی و نیز کاکائو، بستنی، آدامس، قهوه، شیر کندانسه و خردل از نشاسته استفاده می‌شود.
همچنین قابل ذکر است که از انواع نشاسته در فرمول داروهای گوناگون استفاده می‌شود.
به علاوه از نشاسته‌های درجه دو یا انواع ویژه‌ای از نشاسته در تولید غذای دام، نساجی، حفاری، چاه‌های نفت، چسب‌سازی، کاغذسازی و پودرهای آرایشی صورت استفاده می‌شود.
برای انتخاب بهترین و مناسب‌ترین نشاسته برای هر یک از مواد گفته شده در بالا، لازم است آزمون‌های مربوطه مانند: آزمون میزان ناخالصی‌ها، مواد جامد محلول، اکی‌والان دکستروز، حلالیت اندازه گرانول‌ها، میزان گرانول‌های ژلاتینه نشده، شفافیت، ثبات فیزیکی و شیمیایی، طعم، رنگ، ویژگی‌های کریستالی، قدرت ژل، قابلیت انتشار ذرات، باقی‌مانده SO2، دانسیته، قابلیت تخیمر، وزن مخصوص، فشار اسمزی ویسکوزیته، ساختمان میکروسکوپی و بالاخره شناسایی الگوی قندی و میزان مونو، دی و پلی ساکاریدها بر روی نشاسته مورد نظر انجام گیرد تا براساس آن بتوان نسبت به کاربرد آن تصمیم‌گیری کرد.
خاستگاه‌های نشاسته
نشاسته ممکن است از منابع گوناگونی با ساختارهای کریستالی متفاوت به دست آید. دانه‌های غلات مثل ذرت، گندم یا برنج منابع نشاسته به عنوان ریشه‌ها و جوانه‌ها هستند. نشاسته همچنین از دانه‌هایی لگومینوزهایی مثل دانه سویا به دست می‌آید. Sogo یک نشاسته پودری به دست آمده از ساقه درخت پالم در مناطق گرمسیری آسیاست و به عنوان یک غلظت‌دهنده غذا و همچنین یک آهار دهنده استفاده می‌شود.
اگر منبع نشاسته یک ریشه یا جوانه یا نوعی نشاسته باشد. مخلوط غلیظ شفافی ممکن است به دست آید در حالی که یک مخلوط غلیظ ابری معمولا به وسیله نشاسته‌های غلات به دست می‌آید.
ساختار نشاسته و ترکیب آن
گرانول‌های نشاسته دارای اندازه‌های متفاوت هستند و از دو تا 150 میکرون متغیر است.
شکل آنها ممکن است گرد، بیضی یا چند وجهی باشد. در شکل 1 1 انواعی از گرانول‌های نشاسته را می‌بینید.
خصوصیات این گرانول‌ها در گیاهان مختلف بسیار متفاوت است. از این نظر می‌توانند به منزله مبنایی (از نقطه‌نظر مبدا) برای تقسیم‌بندی نشاسته‌های مختلف مورد استفاده قرار بگیرند. همان‌طور که گفته شد گرانول‌ها از لحاظ شکل ممکن است صورت‌های کروی، بیضی و یا چندوجهی داشته باشند که با میکروسکوپ قابل بررسی است. این گرانول‌ها اکثرا دارای یک مبدا مرکزی موسوم به هیلام هستند که اغلب توسط حلقه‌های متحدالمرکزی احاطه شده‌اند. مهمترین منبع تهیه نشاسته ذرت است اما نشاسته گندم، برنج، سیب‌زمینی، کاساوا (به نام تاپیوکا = tapioca) و ساگو نیز تولید و به بازار عرضه می‌شود. در این میان بزرگ‌ترین گرانول‌ها (با قطر متوسط 33 میکرون) مربوط به سیب‌زمینی و کوچک‌ترین آنها (با قطر متوسط 5 میکرون) متعلق به برنج است.
نشاسته از دو مولکول آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل شده است. مولکول‌های آمیلوز تقریبا یک‌چهارم کل نشاسته را تشکیل می‌دهند (اگرچه بعضی واریته‌ها آمیلوز ندارند). آمیلوز یک زنجیره خطی بلند متشکل از هزاران گلوکز است. در مولکول آمیلوز پیوند میان واحدهای گلوکز فقط به شکل 4 1 آلفا است. نشاسته‌های دارای مقادیر بالای آمیلوز شکل خود را به هنگام شکل دادن حفظ کرده و تشکیل ژل می‌دهند.
مثال‌هایی از محتوی آمیلوز در نشاسته‌های مختلف به شرح زیر است:
دانه‌های غلات: 28 درصد 26 درصد
ریشه‌ها و جوانه‌ها: 23 درصد 17 درصد
انواع مومی نشاسته: 0 درصد
مولکول‌های آمیلوپکتین تقریبا سه‌چهارم پلی‌مرهای یک گرانول نشاسته را تشکیل می‌دهند. در مولکول آمیلو پکتین معمولا بعد از هر 8 7 واحد گلوکز یک شاخه انشعابی وجود دارد که خود دارای 30 15 واحد گلوکز است. در رشته اصلی اتصال واحدهای گلوکز به صورت 4 1 آلفا و در محل انشعاب به صورت 6 1 آلفا است.
نشاسته چای درصد بالایی آمیلوپکتین دارد که سبب تغلیظ یک مخلوط خواهد شد اما برخلاف آمیلوز تشکیل ژل نمی‌دهد. مولکول‌های آمیلوپکتین به یکدیگر متصل نمی‌شوند و به هنگام سرد شدن پیوندهای شیمیایی مشابه آمیلوز تشکیل نمی‌دهند.
از دیگر موارد قابل مقایسه بین آمیلوز و آمیلوپکتین وزن مولکولی آنها است. وزن مولکولی آمیلوز ممکن است به 200 100 هزار برسد در حالی که وزن مولکولی آمیلوپکتین در حدود یک میلیون است.
نسبت وجود دو آنزیم که سازنده اتصال‌های
4 1 آلفا و 6 1 آلفا در گیاه هستند مشخص‌کننده نسبت یا میزان آمیلوز یا آمیلوپکتین در نشاسته آن گیاه است.
می‌توان گفت که نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین نقش مهمی در رفتار نشاسته خواهد داشت.
با توجه به مواردی که در ارتباط با نشاسته، ساختار شیمیایی آن و همچنین منابع‌اش گفته شد و همچنین با توجه به موارد کاربرد گسترده نشاسته در بخش‌های گوناگون صنعت غذا در شماره‌های آینده سعی خواهیم کرد، به تفضیل در مورد نشاسته و کاربردهای گوناگون‌اش صحبت کنیم.