پتانسیل های کاربردی نشاسته آمیلوز بالا

ساختار نشاسته

در نشاسته، واحد های گلوکز با ایجاد زنجیره مستقیم، مولکول آمیلوز را تشکیل می دهند. در صورتی که زنجیره های جانبی روی شاخه اصلی تشکیل شود، مولکول آمیلوپکتین تشکیل می گردد. آرایش این دو مولکول در قالب بلوک های منظم کریستال آمیلوپکتین و مارپیچ های دوگانه آمیلوزی در فضای بین کریستالی، ساختاری به نام گرانول را ایجاد می کند. گرانول نشاسته، بر اساس گیاه مورد نظر، دارای شکل و ساختار متفاوتی است که در نهایت روی ویژگی های عملکردی نشاسته، تاثیر فوق العاده ای دارد. یکی از تفاوت های نشاسته های مختلف، محتوای آمیلوز یا نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین است. نشاسته با کمترین مقدار آمیلوز، نشاسته واکسی و نشاسته با آمیلوز بالای 50 درصد، نشاسته آمیلوز بالا نامیده می شود.

نشاسته با آمیلوز بالا

نشاسته با آمیلوز بالا، نسبت به دو نوع دیگر نشاسته، یعنی نشاسته های واکسی و معمولی، کمتر شناخته شده است. این نوع نشاسته، به دلیل محتوای کمتر آمیلوپکتین که بنیان اصلی ساختار کریستالی نشاسته است، ساختار کریستالی متفاوتی در مقایسه با دو نوع دیگر نشاسته در همان گونه گیاهی دارد. همچنین ویژگی های حرارتی این نوع نشاسته، به دلیل دمای بالای ذوب کریستال آمیلوزی، بالاتر است (چرا نشاسته واکسی پر مصرف است).

ژلاتینه شدن نشاسته آمیلوز بالا

بر خلاف نشاسته های معمولی و واکسی، نشاسته آمیلوز بالا، در حتی دمای جوش آب، ژلاتینه نمی شود و به اعمال دماهای بالا جهت تخریب ساختار کریستالی و رهاسازی مولکول ها نیاز دارد. چنین دماهایی در تجهیزات تحت فشار، تجیهزات استریلیزاسیون و فرایند اکستروژن، در دسترس است. به همین دلیل، این نوع نشاسته در عمده فرایند های تولید مواد غذایی، ساختار کریستالی خود را حفظ کرده و یا در حد کمی ژلاتینه می شود. این مساله باعث می گردد که تورم خیلی پایین ارایه دهد و عملا قابلیت افزایش ویکسوزیته را ندارد. برای استفاده از خواص ژل دهندگی و رتروگراداسیون، لازم است فرایند های با دمای کافی بر سوسپانسیون نشاسته اعمال شود.

نشاسته مقاوم

دمای بالای ژلاتینه شدن این نوع نشاسته باعث می شود در عمده فراورده های غذایی بتواند ساختار کریستالی و مارپیچ های آمیلوزی را حفظ کند و در نتیجه از معده و روده عبور کرده و در انتهای دستگاه گوارش به مصرف پروبیوتیک ها برسد. در واقع آنزیم های تجزیه کننده نشاسته در روده انسان قادر به هضم نشاسته در این پیکربندی نیست (نشاسته مقاوم، کاربرد صنعتی).

 رترورگراداسیون

مولکول آمیلوز بیشترین تمایل را به رتروگراداسیون دارد و با کاهش دما به پاییتر از تقریبا 60 درجه سانتی گراد، مارپیچ های دوگانه این ملکول تشکیل شده و با تجمع این مارپیچ ها، ساختار ژل توسعه می یابد. به همین دلیل، فرم ژلاتینه این نوع نشاسته در دمای محیط به سرعت رتروگرید می شود. با این حال این یک ظرفیت است که در تولید فیلم های خوراکی، پوشش ها و کپسول کردن مورد توجه قرار گرفته است.

کاربردها

یکی از کاربرد های نشاسته با امیلوز بالا، افزایش محتوای نشاسته مقاوم، بدون ایجاد اثرات نامطلوب بر ویژگی های بافتی و حسی محصول است. این نوع نشاسته، به دلیل دمای بالای ژلاتینه شدن، در عمده فرایند های تولید مواد غذایی، شکل طبیعی خود را حفظ کرده و خواص نشاسته مقاوم را ارایه می دهد.

با توجه به محتوای بالای امیلوزی، این نوع نشاسته برای تشکیل فیلم های خوراکی و پوشش ها، یک گزیته مناسب است و تحقیقات زیادی برای بهبود ویژگی های فیلم های خوراکی مانند افزایش مقاومت به کشش و عبور رطوبت در این زمینه انجام شده است. با ژلاتینه کردن نشاسته آمیلوز بالا در دمای بالا و سرد شدن نسبی آن در دماهای بالاتر از دمای بستن ژل، امکان فرم دهی و ایجاد لایه فیلم فراهم می گردد.

از دیگر کاربرد های این نوع نشاسته، استفاده به عنوان عامل پوشاننده ترکیبات حساس به شرایط معده و روده است. با توجه به مقاومت رشته های مارپیچ آمیلوزی به شرایط معده و روده و آنزیم ها، ترکیبات حساس، درون ساختار نسبتا ژله ای حاصل از ژلاتینه کردن نشاسته آمیلوز بالا مخلوط شده و سپس کپسول سازی با اعمال فرایند های مکانیکی مانند التراسونیک انجام می شود. با سرد شدن ذرات و توسعه رتروگراداسیون ساختار، ذرات مقاوم ایجاد می شود. در ادامه، ذرات تولید شده توسط تکنیک های مختلف مانند خشک کردن افشانه ای، به پودر تبدیل می گردد. همچنین این نوع نشاسته در تولید فیبر های تولید شده به روش الکتروریسی، به دلیل مقاومت به هضم نیز مورد استفاده قرار گرفته است. اصلاح شیمیایی نشاسته آمیلوز بالا، مانند اعمال گروه های هیدروفوب، میتواند محدوده کاربرد این نوع نشاسته را ارتقا دهد.