نشاسته مقاوم، کاربرد صنعتی

نشاسته مقاوم، فیبر طبیعی

نشاسته مقاوم، بخشی از نشاسته موجود در مواد غذایی است که به دلیل ساختار فشرده یا کریستالی، توسط آنزیم های پانکراس، هضم نشده و به روده بزرگ منتقل می شود که در آنجا، توسط باکتری های پروبیوتیک، تجزیه می شود. این فرایند باعث تشدید رشد پروبیوتیک ها و همچنین تولید ترکیبات مفید، تنظیم کننده متابولیسم و هورمون ها برای بدن می گردد. همچنین، این ساختار، مشابه با سایر فیبر های خوراکی، با اتصال به نمک های صفراوی، به فرایند کاهش کلسترول کمک می کند. طی چند دهه اخیر،  توجه به نشاسته های مقاوم و حتی نشاسته های دیرهضم، با هدف کاهش بیماری های قلبی عروقی و دیابت افزایش یافته است. با این حال، مقدار نشاسته مقاوم در محصول غذایی، اگرچه دارای اثرات سلامتی بخشی است، بایستی با دقت مورد کنترل قرار گرفته و جنبه های مختلف مانند ایجاد نفخ و مشکلات گوارشی مد نظر قرار گیرد.

انواع نشاسته های مقاوم

نشاسته های مقاوم در پنج گروه، نشاسته های محصور در ماتریس متراکم پروتئینی (مانند بخشی از نشاسته حبوبات)، نشاسته های ژلاتینه نشده (مانند موز نرسیده)، نشاسته های رتروگرید شده (برگشت فرم کریستالی – مانند کیک و نان بیات شده)، نشاسته های دارای اصلاح شیمیایی اتصال عرضی و نشاسته های دارای کریستال های آمیلوزی مانند نشاسته های با آمیلوز بالا طبقه بندی میشود. محصولات غذایی مختلف، دارای درجات متفاوتی از نشاسته مقاوم هستند. محصولی مانند حبوبات کنسرو شده، به دلیل بروز دو پدیده رتروگراداسیون و همچنین ماتریس پروتئین متراکم و پخته شده، دارای درجات بالایی از نشاسته مقاوم است. با این حال، خواص عملکردی هر نوع نشاسته و شرایط محصول غذایی مورد استفاده، تعیین کننده نوع نشاسته مقاوم مورد استفاده خواهد بود.

تولید صنعتی نشاسته مقاوم

اگرچه نشاسته مقاوم در برخی مواد غذایی غذایی وجود دارد، ولی عمده مواد غذایی در شرایط مصرف دارای مقدار خیلی پایین از نشاسته مقاوم هستند. محصولاتی مانند انواع نان، کیک، پاستا و محصولات اکسترود شده که نشاسته در فرم ژلاتینه خود است، دارای سرعت هضم بالایی هستند و محتوای نشاسته مقاوم بسیار کم است. در همین زمینه، محققان روش هایی را برای افزایش محتوای نشاسته مقاوم از منابع مختلف نشاسته توسعه داده اند. محصول نهایی، امکان افزودن به محصولات غذایی مختلف را دارد. اگرچه برخی منابع مانند نشاسته های طبیعی با آمیلوز بالا، جزو نشاسته های مقاوم هستند، ولی عمدتا از روش های رتروگراداسیون نشاسته های ژلاتینه شده دارای امیلوز بالا برای تولید نشاسته مقاوم استفاده میشود. نشاسته اولیه ممکن است دارای مقدار 1 الی 2 درصد نشاسته مقاوم باشد که این مقدار حتی تا 85 درصد در برخی نشاسته های مقاوم تجاری مانند NUTRIOSE® FB 06  شرکت roquette  افزایش یافته است. استفاده از تکنیک های آنزیمی مانند آنزیم های شاخه شکن، می تواند در اضلاح فراکسیون آمیلوپکتین نشاسته و ایجاد ساختار های کریستالی متراکم و بیشتر، موثر باشد. همچنین فرایند هایی مانند انجماد و خروج از انجماد چند مرحله ای، با ایجاد افزایش غلظت موضعی، در تسریع فرایند های رترورگراداسیون و تشکیل کریستال های بیشتر، موثر است. در بعد صنعتی، اندازه گیری محتوای نشاسته مقاوم، با تکنیک هضم با آلفا آمیلاز در دمای بالا، تجزیه مالتوز و در نهایت اندازه گیری گلوکز ایجاد شده در محیط واکنش، انجام می شود.

مقاومت حرارتی نشاسته مقاوم

نشاسته در فرم رتروگرید شده، دو نوع کریستال تشکیل می دهد. گونه کریستالی بر پایه مولکول آمیلوپکتین که دارای دمای ذوب کمتر از 40 درجه سانتی گراد است و گونه کریستالی آمیلوز که دمای ذوب آن، به بیشتر از 120 درجه سانتی گراد نیز می رسد. با توجه به اینکه عمده محصولات غذایی، تحت فرایند های حرارتی قرار می گیرد، برای حفظ حالت کریستالی، لازم است، نشاسته مقاوم ایجاد شده بر پایه کریستال آمیلوز باشد. به همین دلیل، منبع نشاسته پایه برای فراوری با هدف افزایش نشاسته مقاوم، از ارقام با محتوای آمیلوز بالا انتخاب میشود.

نشاسته مقاوم، فیبر های محلول و نامحلول

نشاسته مقاوم بر پایه کریستال آمیلوزی، جذب آب بسیار پایینی دارد. این مساله به این دلیل است که ساختار کریستالی متراکم آمیلوز، اجازه تشکیل پیوند هیدروژنی بین آمیلوز و آب را نمی دهد. بر این اساس، این نوع از نشاسته مقاوم، در طیفی از محصولات با ساختار جامد مانند محصولات پخت، اسنک ها و محصولات مشابه کاربرد دارد. با این حال، برخی از انواع نشاسته مقاوم، بر پایه اصلاحات شیمیایی انجام شده، دارای حلالیت کافی، در محصولاتی که ساختار مایع دارد، قابلیت استفاده دارد.