چکیده

 

دراین تحقیق نشاسته های فسفریله و هیدروکسی پروپیله با درصد های جایگزینی به ترتیب 096/0 و 106/2 درصد از نشاسته طبیعی گندم تولید شدند. تغییرات شیمیایی ایجاد شده در نتیجه هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن نشاسته گندم به وسیله طیف سنجی FT-IR تایید شد. نتایج افتراق سنجی اشعه ایکس نمونه ها نشان داد که نشاسته طبیعی و فسفریله گندم با 34/17 و 14/16 درصد بیشترین و کمترین میزان کریستاله بودن را دارا بودند. نتایج بررسی تغییرات قدرت تورم در آب نشاسته ها با دما نشان داد که نشاسته طبیعی گندم دارای بیشترین (111/46E_a=) و نشاسته هیدروکسی پروپیله آن دارای کمترین (603/26E_a=) حساسیت دمایی بود. در بررسی مشابه مربوط به شاخص حلالیت، نشاسته های طبیعی و فسفریله گندم به ترتیب بیشترین (674/77E_a=) و کمترین (478/44E_a=) حساسیت دمایی را نشان دادند. نتایج بررسی تغییرات شفافیت خمیر نشاسته ها نشان داد که هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن نشاسته گندم سبب افزایش 65/2 و کاهش 58/17 برابری این مشخصه در مقایسه با نشاسته طبیعی گردید (05/0p<). خصوصیات رئولوژی دینامیک نمونه های ژل نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله در هر دو غلظت (8 و 12 درصد) دارای تنش تسلیم بیشتری بود ( Pa4/166- 3/48_f = τ). بر خلاف ژل نشاسته های طبیعی و فسفریله که رفتاری حدواسط بین ژل ضعیف و الاستیک داشتند                   (64/0-14/0tan δ =)، نشاسته هیدروکسی پروپیله تقریباً رفتار ژل الاستیک را نشان داد (11/0-10/0tan δ =). در شرایط دهان شبیه سازی شده میزان کاهش ویسکوزیته برای نمونه های ژل هیدروکسی پروپیله (33/83 درصد) بیشتر از سایر نمونه ها بود. در شرایط عدم حضور بزاق، مدل های هرشل-بالکلی و سیسکو بهترین مدل ها برای بیان رفتار جریان تمام ژل های نشاسته بودند. بیشترین مقدار تیکسوتروپی برای نمونه های ژل نشاسته هیدروکسی پروپیله بدست آمد (26/9-98/1)، در حالی که از این نظر تفاوت معنی داری بین نمونه های نشاسته طبیعی و فسفریله مشاهده نشد (05/0p>). مدل تنزل تنش درجه یک، نزدیک ترین داده ها را در شرایط دهان شبیه سازی شده پیش بینی کرد (981/0-914/0R² =). نتایج هیدرولیز آنزیمی در سیستم درون شیشه ای نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله دارای بالاترین مقدار نشاسته مقاوم (15/13RS=) و کمترین مقدار اندیس قند خون بود (04/89GI=). حدود 87-82، 81-76 و 84-77 درصد از میزان گلوکز رهایش یافته نهایی، در 15 دقیقه ابتدایی هضم در شرایط روده شبیه سازی شده به ترتیب برای نشاسته های طبیعی، فسفریله و هیدروکسی پروپیله رهایش یافت. میزان گلوکز رهایش یافته برای نشاسته فسفریله 11-6 درصد و برای نشاسته هیدروکسی پروپیله 19-16 درصد کمتر از نشاسته طبیعی پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده بود. پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده، ضریب قوام (k) شدیداً کاهش یافت (27/90-02/73 درصد)، در حالیکه شاخص رفتار جریان (n) افزایش پیدا کرد (46/363-56/155 درصد). نتایج مدلسازی با استفاده از جدول جستجوی منطق فازی نشان داد که این روش توانایی بالایی (991/0-951/0R² =) در تخمین میزان گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده، حتی بهتر از مدل ریاضی نمایی دو ترمه (995/0-992/0R² =) دارد.

 

کلمات کلیدی: نشاسته هیدروکسی پروپیله؛ نشاسته فسفریله؛ نشاسته مقاوم؛ شاخص قند خون؛ ویسکوالاستیسیته؛ منطق فازی

من لم یشکر المخلوق، لم یشکر الخالق

نخستین سپاس و ستایش از آن خداوندی است که بنده کوچکش را در دریای بیکران اندیشه، قطره ای ساخت تا وسعت آن را از دریچه اندیشه های ناب آموزگارانی بزرگ به تماشا نشیند. لذا اکنون که در سایه سار بنده نوازی هایش پایان نامه حاضر به انجام رسیده است، بر خود لازم می دانم تا مراتب سپاس را از بزرگوارانی به جا آورم که اگر دست یاریگرشان نبود، هرگز این پایان نامه به انجام نمی رسید:

از جناب آقای پروفسور محمدعلی رضوی ، استاد راهنما، که در طول نگارش این مجموعه با راهنمایی های عالمانه و بجایشان، سکاندار شایسته ای در هدایت این رساله بوده اند کمال سپاس را دارم.

از سرکار خانم دکتر محبت محبی و جناب آقایان دکتر عبدالرضا نوروزی و پروفسور محمدرضا اکبرزاده توتونچی، اساتید مشاور، که با سعه صدر مشاوره این رساله را پذیرفتند و در طول نگارش این رساله همواره از نظرات کارشناسانه شان، بهره جستم صمیمانه تشکر می کنم.

از اساتید گرامی جناب آقایان دکتر آرش کوچکی، دکتر مسعود تقی زاده و دکتر مهدی کریمی که زحمت داوری این رساله را کشیدند و با نظراتشان بر غنای علمی این رساله افزودند سپاسگزارم.

از نماینده محترم تحصیلات تکمیلی جناب آقای دکتر مسعود تقی زاده که هماهنگی های لازم را به عمل آوردند قدردانی می کنم.

به پاس تعبیر عظیم و انسانی شان از کلمه ایثار و از خودگذشتن، به پاس عاطفه سرشار و گرمای امیدبخش وجودشان که در این سردترین روزگاران بهترین پشتیبان است، به پاس قلب های بزرگشان که فریاد رس است و سرگردانی و ترس در پناهشان به شجاعت می گراید و به پاس محبت های بی دریغشان که هرگز فروکش نمی کند ،این مجموعه را به مادر،همسر و دختر کوچولوی عزیزم فاطمه تقدیم                  می کنم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

فصل اول: مقـدمـه.. 1

نوآوری های رساله.. 6

فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین.. 7

2-1. خصوصیات فیزیکو شیمیایی و مورفولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده.. 7

2-2. خصوصیات رئولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده.. 24

2-3. شبیه سازی تغییرات مواد غذایی در دستگاه گوارش.. 32

2-4. هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در سیستم مدل.. 46

فصل سوم: مواد و روش ها.. 51

3-1. مواد مورد استفاده.. 51

3-2. تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم.. 51

3-3. تولید نشاسته فسفریله گندم.. 52

3-4. تعیین درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل در نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم.. 52

3-5. تعیین درجه جایگزینی فسفر در نشاسته فسفریله شده.. 54

3-6. مقدار رطوبت انواع نشاسته ها.. 55

3-7. طیف سنجی FT-IR.. 55

3-8. روش افتراق سنجی اشعه ایکس (XRD).. 56

3-9. اندازه گیری قدرت تورم.. 56

3-10. اندازه گیری میزان حلالیت.. 57

3-11. اندازه گیری شفافیت خمیر.. 57

3-12. تعیین اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم.. 58

3-13. تخمین اندیس قند خون (GI).. 59

3-14. جمع آوری بزاق.. 60

3-15. مدل های هضم دهانی و معدوی-رودوی درون شیشه ای.. 60

3-16. تعیین میزان گلوکز رهایش یافته.. 62

3-17. تعیین میزان قند به روش 3،5- دی نیتروسالسیلیک اسید.. 62

3-18. تعیین خصوصیات جریان.. 64

3-18-1. تعیین خصوصیات جریان نمونه های نشاسته قبل از مراحل هضم   64

3-18-2. تعیین خصوصیات جریان نمونه های نشاسته در شرایط حضور بزاق   64

3-18-2-1. خصوصیات جریان مستقل از زمان.. 64

3-18-2-2. خصوصیات جریان وابسته به زمان.. 64

3-18-3. بررسی اثر pH اسیدی بر خصوصیات جریان.. 65

3-18-4. بررسی اثر آنزیم های رودوی بر خصوصیات جریان.. 65

3-19. مدلسازی رئولوژیکی.. 65

3-19-1. مدل های رئولوژیکی مستقل از زمان.. 65

3-19-2. مدل های رئولوژیکی وابسته به زمان.. 67

3-20. آزمون های رئولوژی دینامیک.. 68

3-20-1.آزمون روبش کرنش.. 69

3-20-2. آزمون روبش فرکانس.. 69

3-21. مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده جدول جستجوی فازی.. 70

3-22. آنالیز آماری.. 74

فصل چهارم: نتایج و بحث. 77

4-1. درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل و فسفر در نشاسته هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم.. 77

4-2. مقدار رطوبت انواع نشاسته ها.. 78

4-3. طیف سنجی FT-IR.. 79

4-4. افتراق سنجی اشعه ایکس (XRD).. 81

4-5. قدرت تورم.. 83

4-6. میزان حلالیت.. 87

4-7. شفافیت خمیر.. 90

4-8. اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم.. 91

4-9. اندیس قند خون (GI).. 95

4-10. میزان رهایش گلوکز در شرایط معده و روده شبیه سازی شده.. 97

4-11. رفتار جریان برشی پایا پس از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده   105

4-12. رفتار جریان برشی پایا پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده   107

4-13. تعیین خصوصیات جریان برشی پایای نمونه های نشاسته در حضور و عدم حضور بزاق.. 110

4-13-1. خصوصیات جریان مستقل از زمان.. 110

4-13-2. خصوصیات جریان وابسته به زمان (تیکسوتروپی).. 123

4-14. خواص رئولوژیکی دینامیک.. 134

4-15. مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده جدول جستجوی فازی.. 146

 

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات. 151

5-1. نتیجه گیری.. 151

5-2. پیشنهادات.. 154

منابع.. 156

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        فهرست شکل ها

 

شکل1-1. واکنش شیمیایی منجر به تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله.   3

شکل 2-2. تولید نشاسته با اتصلات عرضی فسفاته با استفاده از POCl₃.   4

شکل 3-1. منحنی استاندارد غلظت گلوکز در برابر جذب خوانده شده در طول موج 540 نانومتر.. 63

شکل 3-2. ساختار عمومی سیستم استنتاج فازی… 70

شکل 3-3. توابع عضویت مربوط به ورودی های (الف) حجم، (ب) غلظت، (ج) زمان هضم و خروجی رهایش گلوکز (د).. 72

یک مطلب دیگر :

شکل 3-4. سیستم استنتاج ممدانی استفاده شده جهت تخمین میزان گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده… 73

شکل4-1. محتوای رطوبت نمونه های نشاسته برحسب مرطوب… 79

شکل4-2. طیف سنجی FT-IR نمونه های A) نشاسته طبیعی گندم B) نشاسته فسفریله گندم با درجه جایگزینی 096/0 درصد… 80

شکل4-3. طیف سنجی FT-IR نمونه های A) نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم با درجه جایگزینی 106/2 درصد B) نشاسته طبیعی گندم… 81

شکل 4-4. الگوی XRD بدست آمده برای A) نشاسته طبیعی، B) نشاسته هیدروکسی پروپیله و C) نشاسته فسفریله گندم… 83

شکل 4-5. قدرت تورم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در دماهای مختلف (غلظت 2 درصد)… 85

شکل 4-6. میزان حلالیت نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در دماهای مختلف (غلظت 2 درصد)… 87

شکل 4-7. میزان شفافیت ژل نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم (غلظت 1 درصد)… 90

شکل 4-8. الگوی هیدرولیز آنزیمی درون شیشه ای ژل نشاسته ها (20 دقیقه حرارت دهی در دمای 100 درجه سانتیگراد) در دمای 37 درجه سانتیگراد برای 3 ساعت بر اساس روش انگلیست و همکاران (1992)… 92

شکل 4-9. میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 8 درصد، حجم 5/7 میلی لیتر)… 98

شکل 4-10. میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 8 درصد، حجم 15 میلی لیتر)… 98

شکل 4-11. میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 12 درصد، حجم 5/7 میلی لیتر).   99

شکل 4-12. میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت 12 درصد، حجم 15 میلی لیتر)… 99

شکل4-13. منحنی جریان نمونه های نشاسته پس از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده… 105

شکل 4-14. منحنی جریان نمونه های نشاسته پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده… 108

شکل 4-15. نمودار جریان نمونه های نشاسته (غلظت 8 درصد و دمای 37 درجه سانتیگراد) در شرایط (a) عدم حضور بزاق و (b) حضور بزاق… 111

شکل 4-16. نمودار جریان نمونه های نشاسته (غلظت 12 درصد و دمای 37 درجه سانتیگراد) در شرایط (a) عدم حضور بزاق و (b) حضور بزاق… 112

شکل 4-17. نمودار جریان نشاسته ها (غلظت 8 درصد، دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) (a) بدون حضور و (b) در حضور بزاق   123

شکل 4-18. نمودار جریان نشاسته ها (غلظت 12 درصد، دمای 37 درجه سانتیگراد و تنش برشی 50 معکوس ثانیه) (a) بدون حضور و (b) در حضور بزاق   124

شکل 4-19. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته طبیعی (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 135

شکل 4-20. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته فسفریله (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 136

شکل4-21. آزمون کرنش متغیر ژل 8 و 12 درصد نشاسته هیدروکسی پروپیله (فرکانس 1 هرتز، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 136

شکل 4-22. آزمون فرکانس متغیر ژل 8 درصد ژل نشاسته ها (کرنش 5/0 درصد، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 140

شکل 4-23. آزمون فرکانس متغیر ژل 12 درصد ژل نشاسته ها (کرنش 5/0 درصد، دمای 25 درجه سانتیگراد)… 141

شکل 4-24. اثر فرکانس بر ویسکوزیته کمپلکس نمونه های ژل نشاسته (غلظت 8 درصد، دما 25 درجه سانتیگراد)… 144

شکل 4-25. اثر فرکانس بر ویسکوزیته کمپلکس نمونه های ژل نشاسته (غلظت 12 درصد، دما 25 درجه سانتیگراد)… 144

شکل 4-26. پایگاه قوانین فازی تشکیل شده جهت مدلسازی… 147

شکل 4-27. بخش ناظر قوانین جهت تخمین میزان خروجی داده های تست.   148

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها