نشاسته و ماهیت عدم انحلال
نشاسته، ساختاری نیمه کریستالی، مشتکل از دو پلیمر آمیلوز و آمیلوپکتین است. در هر دو مولکول، رشته های پلیمر گلوکز، مارپیچ هایی را تشکیل می دهند که با آرایش های خاصی نوعی نظم کریستالی را ایجاد می کند. این ساختار باعث شده است که نشاسته طبیعی در دمای پایین، نامحلول باشد و گرنول در ظرف، ته نشین شود.
اثر دما
افزایش دما، معادل افزایش انرژی مولکول های آب، برای ورود به ارتباط بین رشته ای پلیمر های نشاسته در نواحی کریستالی است. با از هم پاشیدن ساختار کریستال، گرانول متورم شده و مولکول های آمیلوز به محیط آب نشت پیدا میکند. در نهایت، گرانول، متناسب با دمای اعمال شده، به حداکثر اندازه ممکن رسیده و خمیر نشاسته ایجاد می شود. با سرد شدن سیستم، شبکه ای مبتنی بر اتصال کریستال رشته های آمیلوزی، کریستال آمیلوپکتینی و سخت شدن گرانول رخ می دهد. این سه رویداد که متناسب با زمان نگهداری سرد پیشرفت می کند، باعث ایجاد ساختار ژل متناسب با گونه نشاسته، (نشاسته، ویژگی های صنعتی و محدودیت ها) می گردد.
محدودیت های دمایی
در تولید برخی محصولات غذایی، فرایند حرارتی اعمال می شود. نمونه چنین محصولاتی، محصولات لبنی پاستوریزه و استریلیزه است. با این حال، در مواردی امکان اعمال دمای بالا وجود ندارد و یا محصول، به صورت پودر های فوری عرضه می شود. در چنین شرایط، استفاده از ظرفیت ژل دهی و قوام دهندگی نشاسته، نیازمند رفع مرحله ژلاتینه کردن است. نشاسته تولید شده بر این اساس، قابلیت انحلال در آب سرد را دارد و به نام نشاسته فوری نیز شناخته شده است.
نشاسته پیش ژلاتینه
نشاسته پیش ژلاتینه، به دلیل رفع مرحله ذوب کریستال، این توانایی را دارد که آب را در فضای بین مولکولی بیوند دهد و بر این اساس خمیر نشاسته را ایجاد کند. با این حال، حلالیت این ساختار مشابه با سایر هیدروکلوئید ها مانند کربوکسی متیل سلولز نیست. این مساله اولا به دلیل ساختار توده ای آن (ناشی از شکستن گرانول ها و اتصال ذرات) و همچنین حضور بخشی از ساختار کریستالی است که طی فرایند ذوب نشده است. با این حال، این نوع نشاسته، به دلیل فرایند های همزدن طی فرایند تولید محصول نهایی، بافت یکنواخت را ایجاد می کند.
تولید نشاسته پیش ژلاتینه
تولید نشاسته پیش ژلاتینه با اعمال دمای کافی بر سوسپانسیون نشاسته جهت ژلاتینه کردن نشاسته و سپس خشک کردن است. روش هایی که تاکنون پیشنهاد شده است، تکنیک غلطک داغ و اکستروژن است. در روش اول، سوسپانسیون نشاسته روی غلطک داغ پاشیده می شود و در لحظه، دمای آن افزایش می یابد که در نتیجه، آب از ساختار بخار می شود. در روش دوم، نشاسته با رطوبت معین، در محفظه با دمای بالا ذوب و پلاستیکی می شود که در خروج، آب از دست داده و متخلخل می گردد. همچنین روش هایی مانند ژلاتینه کردن در حضور عوامل محافظت کننده گرانول مانند هیدروکلوئید ها و سپس خشک کردن لحظه ای مانند خشک کردن اسپری پیشنهاد شده است. به لحاظ داشتن گرانول های سالم، روش سوم بیشترین تعداد گرانول سالم و روش دوم، کمترین تعداد را خواهد داشت.
ویژگی های نشاسته پیش ژلاتینه
مهم ترین ویژگی نشاسته پیش ژلاتینه جهت کاربرد های صنعتی، حلالیت مناسب است. با این حال، ایجاد ویسکوزیته بیشتر نیز دارای اهمیت بالایی است. این ویژگی ها متاثر از تولید و منبع نشاسته است. اصولا نشاسته هایی مانند سیب زمینی به دلیل ترکیبات فسفولیپید کمنر، جذب آب بهتری دارد و طعم بهتری نیز ارایه می دهند. در نشاسته هایی مانند نشاسته واکسی یا نشاسته هایی مانند تاپیوکا که دارای آمیلوز کمتری در مقایسه با گندم و ذرت معمولی هستند، انتظار می رود که جذب آب راحت تر انجام شده و خمیر مناسب تری ایجاد شود. با این حال، اصلاح شیمیایی، پیش از پیش ژلاتینه کردن نیز، تاثیر فوق العاده ای بر ویژگی های نشاسته دارد.
خواص خمیر و ژل
اعمال دمای بالا، به ویژه در فرایند هایی مانند اکستروژن، بزرگترین اثری که بر ساختار نشاسته دارد، از بین بردن گرانول و ایجاد توده مذاب آمیلوز و آمیلوپکیتن است که به دلیل خشک شدن سریع، حالت آمورف خود را حفظ می کند. با پخش شدن نشاسته پیش ژلاتینه در آب، اگرچه قوام ایجاد می شود ولی در مقایسه با نشاسته طبیعی در همان غلظت، به دلیل نبود ساختار گرانول متورم، ویسکوزیته خیلی کمتری دارد.
کاربردها
نشاسته های پیش ژلاتینه کاربرد گسترده ای در محصولات پودری فوری دارد. همچنین این نوع نشاسته در غذای نوزاد نیز به دلیل محدویت دمایی مورد استفاده قرار می گیرد. فرمولاسیون سس ها، دسرها و امولسیون ها و بکارگیری در فرمولاسیون های مختلف به عنوان جایگزین چربی نیز، بخشی دیگر از کاربرد های این نوع نشاسته است.
