۲-۲-۳- صمغ زدو
زدو صمغی شفاف است که از درخت بادام کوهی[۱۲] تراوش میشود. درخت بادام کوهی بومی ایران محسوب میشود و اغلب در استانهای مرکزی میروید. این صمغ در استان فارس به وفور بدست میآید و به نامهای شیرازی و فارسی معروف است. صمغ زدو در رنگهای زرد، سفید و قرمز وجود دارد (شکل ۲-۴). خواص این صمغ، شبیه صمغ عربی است و گاهی به اشتباه آن را صمغ عربی مینامند ولی از لحاظ ساختاری با یکدیگر متفاوت هستند (قاسمپور و علیزاده، ۱۳۸۹). این صمغ در کاغذسازی، نساجی، پزشکی و صنایع غذایی کاربرد دارد.
ایران در تولید صمغهای طبیعی رتبه چهارم جهان را براساس آمارهای ارائه شده از سوی سازمان جهانی خواروبار و کشاورزی FAO در سال ۲۰۰۸ دارد. عوامل موثر در درجه بندی زدو شامل مواد خارجی و اندازه قطعات است. (بینام،۱۳۴۶). بهره برداری از صمغ زدو سابقهای بسیار دیرینه دارد. براساس اطلاعات، میزان تولید و برداشت سالیانه زدو به ترتیب برابر با ۴۷۰ تن در کل کشور و ۳۴۰ کیلوگرم در هر هکتار گزارش شده است. صمغ زدو خواص دارویی مختلفی دارد و از آن برای تحریک اشتها، تسکین سردرد، بهبود سرفههای مزمن، رفع دندان درد و… استفاده میشود. تعیین خصوصیات ساختاری، شیمیایی و عملکردی صمغ میتواند مبنایی برای مقایسه با سایر هیدروکلوئیدها باشد و قابلیت استفاده از آن را برای تولید و توسعه محصولات غذایی نشان دهد (خالصی و همکاران، ۱۳۹۰).
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
انواع رنگهای مختلف صمغ زدو دارای ویژگیهای فیزیکی، رئولوژیکی و شیمیایی متفاوت هستند. بنابراین میتوان از رنگ، به عنوان ابزاری برای دستهبندی کیفی صمغ زدو بهره گرفت. از طرفی، این اختلاف در ویژگیهای عملکردی انواع صمغ زدو، بیانگر کاربردهای گوناگون این صمغ میباشد (فدوی و همکاران،۱۳۹۱). ساختار و ترکیبات شیمیایی این صمغ هنوز ناشناخته است (عباسی و رحیمی، ۱۳۸۷).
شکل ۲-۴- (a): درخت Amygdalus scoparia Spach، (b): صمغ زدو، ©: پودر صمغ زدو
۲-۲-۴- پایدارکننده تجاری CHO
پایدارکننده تجاری CHO به دلیل دارا بودن توام صمغ کارآگینان و صمغ گوار کام در ساختار خود، به عنوان پایدارکننده و غلظت دهنده، تاثیر قابل توجهی در افزایش ویسکوزیته دارد (اسمیت و همکاران، ۲۰۰۰). در ضمن وجود مونو و دیگلیسریدهای اسیدهای چرب به عنوان امولسیفایر در این پایدارکننده، سبب افزایش پایداری در طی زمان نگهداری میشود.
۲-۲-۴-۱- صمغ کارآگینان
کارآگینان، هیدروکلوئید محلول در آب و یک پلی ساکارید خطی است. حالت مارپیچی دارد و از علفهای دریایی قرمز استخراج می شود (شکل ۲-۵). همهی انواع این علفهای قرمز ضرورتاً، کارآگینان مشابهی ارائه نمیدهند. واحدهای ساختمانی کارآگینان، واحدهای گالاکتوز با پیوندهای متناوب (۳ـ۱) و (۴ـ۱) است. واحدهای اصلی تکرار شونده در کارآگینان دی ساکارید کارابیوز است. وزن مولکولی کارآگینان، بین ۱۰۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰۰ دالتون میباشد
شکل ۲-۵- نحوه آرایش ساختارهای مارپیچ کارآگینان در شیر و تشکیل شبکه ژلی
واژه کارآگینان هم در واقع به گروهی از گالاکتانها گفته شده که منجر به تشکیل ماتریکس بین سلولی در بسیاری از جلبکهای دریایی قرمز می شود (اسمیت و همکاران، ۲۰۰۳). کارآگینان در واقع پلیمری از استر سولفاته مولکولهای هگزوز بوده که در آن نسبت سولفات به هگزوزها، حدود یک میباشد (فاطمی، ۱۳۹۰). در کارآگینان دافعه متقابل گروههای سولفات در طول زنجیره پلیمری منجر به گسترش مولکول شده و خاصیت آبدوستی آن موجب احاطه شدن کارآگینان توسط مولکولهای آب میشود (اسمیت و همکاران، ۲۰۰۰). از طرفی قسمت سولفاته یا آنیونی کارآگینان که دارای بار منفی بوده با قسمتی از پروتئینها که دارای بار مثبت است وارد واکنش شده و یک کمپلکس کلوئیدی پایدار را در فرآورده تشکیل میدهد (لانگندروف، ۲۰۰۰).
۲-۲-۴-۲- صمغ گوار
صمغ گوار، بعد از جدا کردن پوسته و دانه از آندوسپرم دانه گیاه گوار که کیامپوسیس تتروگونولوس نام دارد و در گروه حبوبات قرار دارد بدست می آید. صمغ گوار یک پلی ساکارید منشعب و دارای بلوکهای ساختمانی D- مانوپیرانوز و ـ D گالاکتوپیرانوز بوده و وزن مولکولی آن بین یک میلیون تا دو میلیون دالتون میباشد (شکل ۲-۶). گوار به سهولت آب جذب کرده و ویسکوزیته را افزایش میدهد (لو و همکاران، ۱۹۹۶). در عین حال گوار در واکنش با میسلهای کازئین ناتوان است
در گوار واحدهای ـD مانوپیرانوز با پیوند (۴ ـ ۱) به هم متصل شده و واحدهای ـ D گالاکتوپیرانوز نیز با پیوند (۶ ـ۱) به این زنجیره متصل میشوند (فاطمی، ۱۳۹۰).
۲-۳- واکنش پروتئینها و چند قندیها
در بسیاری از مواد غذایی، پروتئینها و چند قندیها بهصورت توام وجود دارند. در فرمولاسیون مواد غذایی کلوئیدی از پروتئینها بدلیل ویژگیهای امولسیون کنندگی و تولید کف و از چند قندیها به عنوان نگهدارنده آب و قوام دهنده استفاده میشود.
اضافه کردن چند قندیها به محلولهای پروتئینی از تجمع زیاد مولکولهای پروتئین با محدود کردن واکنش پروتئین-پروتئین، حفظ گروههای باردار یا افزایش گرانروی جلوگیری میکنند. در هر محلول رقیق، زمانی که آنتروپی مخلوط غالب شود و واکنش بین پروتئین و چند قندی به صورت حلالیت همزمان باشد پایداری حاصل میشود. افزایش میزان بیشتری از بسپار در محلول میتواند سبب ناپایداری شود (دکروف و تیونر، ۲۰۰۱). واکنشهای فضایی زمانی که زنجیرههای بسپاری به صورت بخشی از ذرات کلوئیدی درآیند یا در سطح آنها جذب شوند حاصل میشود. البته باید بسپار به اندازهی کافی باشد تا سطح ذرات را بپوشاند. نیروهای الکترواستاتیک در پروتئینها بهدلیل –Coo و NH3+ حاصل میشود که Coo– آبگریزتر از NH3+ میباشد (دیکینسون، ۱۹۹۲). هیدروکلوئیدها نسبت به عوامل سطحی و پروتئینها در شرایط اسیدی بهتر میتوانند امولسیونها را پایدار کنند که این مسئله به میزان واکنش فضایی بستگی دارد (دیکینسون، ۲۰۰۲).
برهمکنشهای الکترواستاتیک بین پروتئینها و چند قندیها بین گروههای یونیزه شده اتفاق میافتد. واکنش دیگری که بین پروتئین و چند قندیها دیده میشود تشکیل ساختار میسلی بین هیدروکلوئیدهای خاص و پروتئینهای حساس به یون کلسیم میباشد که این واکنش بیشتر توسط هیدروکلوئیدهای سولفاته مثل کارآگینان و صمغ دانهی اقاقیا اتفاق افتاده و از تهنشینی کلسیم جلوگیری میکند (هانسن، ۱۹۸۲).
۲-۳-۱- قابلیت امتزاج یا آمیزش[۱۳]
این رفتار زمانی مشاهده میشود که غلظت هیدروکلوئید در محلول کم باشد (دیکینسون، ۲۰۰۲). این حالت بستگی به قدرت یونی، pH و حرارت دارد. در این حالت جذب ضعیفی بین پروتئین و هیدروکلوئید دیده میشود (سیرب و همکاران، ۱۹۹۸).
۲-۳-۲- ناسازگاری دینامیکی[۱۴]
این رفتار در غلظتهای بالای بسپارهای زیستی مشاهده میشود. در این حالت بدلیل دافعهی ایجاد شده در اثر بارهای مخالف بین دو بسپار دو فاز پدید میآید که یک فاز غنی از هیدروکلوئید و فاز دیگر غنی از پروتئین میباشد. سامانههایی که دارای هیدروکلوئیدهای کربوکسیلات هستند تمایلی به کمپلکس شدن ندارند و ارتباطشان با پروتئینها کم میباشد. ناسازگاری در نقطهی ایزوالکتریک پروتئین و زمانی که نمک اضافه شود افزایش مییابد در این حالت هیچ نیروی جذبی ایجاد نمیشود (سیرب و همکاران، ۱۹۹۸). در حالت ناسازگاری پیوند حلال- بسپار زیستی بیشتر از بسپار زیستی- بسپار زیستی و آن هم بیشتر از حلال- حلال اتفاق میافتد (پارک و همکاران، ۱۹۹۲).
ناسازگاری بین چند قندیها و پروتئینها در چند قندیهای سولفاته کمتر از چند قندیهای طبیعی و آن هم کمتر از چند قندیهای کربوکسیله است (گرینبرج و تولستوزور، ۱۹۹۷).
۲-۳-۳- تجمع یا تودهای شدن ترکیبی یا ایجاد کمپلکس[۱۵]
این رفتار در غلظتهای بالای بسپارهای زیستی ایجاد میشود و به دلیل جاذبهی ایجاد شده دو فاز حاصل میشود که فاز اول غنی از پروتئین و چند قندی و فاز بعدی غنی از حلال میباشد. تودهای شدن در میزان کم چند قندیها اتفاق میافتد در این حالت چند قندی بیش از یک مولکول پروتئین جذب میکند و سبب ایجاد تجمع پروتئین میگردد (کروف و تیونر، ۲۰۰۱).
حالت تودهای شدن بستگی به pH، قدرت یونی و درجهحرارت دارد. البته غلظت و اندازهی زیست بسپار نسبت به ذرات کلوئیدی هم اهمیت دارد. در اثر این رفتار جاذبهی قوی بین پروتئین و هیدروکلوئید حاصل میشود به طور کلی اگر بسپارها جذب هم شوند و اگر مقدارشان از نصف اشباع بیشتر باشد باعث ایجاد ناپایداری و تجمع میگردد ولی در حالتی که غلظت کم باشد حالت پل و پایداری حاصل میشود (زالسکا و همکاران، ۲۰۰۲).
ایجاد کمپلکس به ۳ عامل بستگی دارد:
۱- توزیع گروههای یونی در سطح پروتئین
۲- حالت تا شونده و ساده روی ساختار طبیعی چند قندی
۳- انعطافپذیری و چگالی چند قندی
تمایل جهت ایجاد کمپلکس نامحلول زمانی که عدم تعدیل در غلظتهای پایین نمک وجود داشته باشد یا pH کمتر از pH ایزوالکتریک پروتئین باشد افزایش مییابد. کمپلکس زمانی محلول است که بار منفی زیاد باشد یعنی pH بیشتر از PI پروتئین باشد. معمولا کمپلکس پروتئین و چند قندی به صورت استریک میباشد که سبب پایداری سامانه میشود (لانگر و پپاس، ۲۰۰۳). زمانی که بارهای مخالف دو زیست پلیمر یکدیگر را خنثی کنند، کمپلکس نامحلول ایجاد شده در نتیجه تجمع و همرسوبی اتفاق میافتد. زیرا در این حالت، بین ذرات کمپلکس هیچ نیروی دافعهای وجود ندارد و ذرات یکدیگر را دفع نمیکنند. عامل مهم دیگر در محلول یا نامحلول بودن کمپلکس، ترتیب و توالی اختلاط زیستپلیمرها و تغییرات pH طی آمادهسازی است. زمانی که اسیدی کردن محلول پس از اختلاط زیست پلیمر انجام شود، اندازهی کمپلکس نسبت به حالتی که این عمل پیش از اختلاط انجام شود کوچکتر است و ثبات بیشتری دارد.
برای ایجاد کمپلکس بین پروتئینها و چند قندیها ۳ واکنش اتفاق میافتد:
۱- واکنش بین بخشهای ماکرومولکول
۲- واکنش بین گروههای مخالف (اسیدی و بازی)
۳- واکنش بین سایر گروههای یونی
کمپلکس در اثر پیوندهای یونی، وان دروالسی، واکنشهای آبگریز و پیوندهای هیدروژنی اتفاق میافتد. مهمترین عامل تشکیل کمپلکس نیروهای الکترواستاتیک هستند. در اثر افزایش وزن مولکولی بسپارهای زیستی، سازگاری و واکنشها کاهش مییابد (دیکینسون، ۱۹۹۵).
درجهحرارت، سرعت، مدت زمان همزدن و فشار همگنسازی روی تشکیل کمپلکس مؤثر است. در ضمن عاملهایی مانند وزن مولکولی و چگالی بار الکتریکی هم بیتاثیر نیستند (زالسکا و همکاران، ۲۰۰۲).
اضافه کردن هیدروکلوئیدها از تجمع در اثر حرارت جلوگیری میکنند. هر چه قدر اندازهی ذرات پروتئین کوچکتر باشد مقدار هیدروکلوئیدهای بالاتری نیاز است. زمانی که pH کمتر از ۵/۳ باشد هیدروکلوئید اثر منفی دارد زیرا گروههای کربوکسیل با هیدروکلوئیدها پیوند میدهند و اگر این محلول رقیق شود یا قدرت اسیدی پایین آید پایداری کم میشود، که با افزودن نمک بافری میتوان این مشکل را رفع کرد. این مسئله به دلیل ترکیب شدن پایدارکنندهها با سطح پروتئینها میباشد که حالت دافعه بین ذرات پروتئینی ایجاد میکند (گلان، ۱۹۸۲).
البته سازوکار دیگری در واکنش پروتئینها و چندقندیها با عنوان تهیسازی در نهایت سبب ایجاد تجمع میگردد. در این سازوکار پروتئینها در حضور چند قندی به طرف هم جذب میشوند. در این حالت چند قندیها نقش مستقیمی در تجمع ایفا نمیکنند. اما به طور غیرمستقیم سبب افزایش تجمع و تودهای شدن میگردند.
به طور کلی هیدروکلوئیدها قادر هستند آب را به ۳ صورت نگه دارند:
۱- اتصال به آب به صورت هیدراته
۲- واکنش با ترکیبات شیر به خصوص پروتئینها برای افزایش آب هیدراته
۳- پایدار کردن پروتئینهای داخل شبکه و کاهش حرکت و رسوب آنها (تمیم و رابینسون، ۱۹۹۲).
۲-۴- مروری بر پژوهشهای انجام شده
آذریکیا و عباسی کارائی و مکانیسم برخی ترکیبات هیدروکلوئیدی مانند صمغ کتیرا و فراکسیونهای محلول و نامحلول آن را در جلوگیری از دو فاز شدن دوغ مورد بررسی قرار دادند و به ویژگیهای رئولوژیکی و ریز ساختاری نمونههای دوغ پرداختند. با توجه به نتایج تراگاکانت (کتیرا) و تراگاکانتین در غلظتهای ۱/۰ و ۲/۰ درصد از دو فاز شدن جلوگیری کرد. علاوه بر این، مدل رئولوژیکی مناسب (بالاترین ضریب تعیین و کمترین خطای استاندارد) برای نمونههای شاهد مدل نیوتونی بود در حالی که برای نمونههای حاوی صمغ کتیرا و تراگاکانتین مدل مناسب قانون توان بود. در ضمن آنها ادعا کردند نقش اصلی در پایدارسازی دوغ بر عهدهی تراگاکانتین از طریق واکنشهای الکترواستاتیک با کازئین میباشد (آذریکیا و عباسی، ۲۰۱۰).
کایاسیر و دوگان ویژگیهای جریانی محلولهای حاوی صمغ ثعلب در ترکیب با گوار، زانتان و ژلاتین را مورد بررسی قرار دادند. در این بررسی مشخص شد که گرانروی ظاهری محلولها با افزایش غلظت صمغ افزایش یافت و تمامی صمغها رفتار جریانی غیرنیوتونی (شبهپلاستیک) از خود نشان دادند. ترکیب ثعلب و گوار بیشترین قوام را در مقدار کم صمغ نسبت به سایر صمغها در محلول از خود نشان دادند و از آن جایی که گوار به عنوان صمغ تجاری نسبت به سایر صمغها موارد مصرف بیشتری در صنایع غذایی دارد، برای افزایش قوام فرآوردههای غذایی حالت تشدیدی ثعلب و گوار مطلوب میباشد. گوار در غلظت حدود ۲۵/۰% حالتی تقریبا نیوتونی را در سرعتهای چرخشی بالا که گرانروی ظاهری تغییر میکند از خود نشان داد (کایاسیر و دوگان، ۲۰۰۶).