ساختار و تکنولوژی تولید نشاسته سیب‌زمینی

گونه‌های سیب‌زمینی

سیب‌زمینی از جنس سولانوم[1] و از خانواده سولاناسه است که شامل 2000 گونه است و 8 گونه آن کشت می شود.

گونه ‌های سیب‌زمینی شامل:

1) سولانوم استنوتوموم[2]: اولین گونه از نظر شکل ظاهری است. در نواحی مرتفع کوهستانی قسمت جنوبی پرو و مرکزی کشور بولیوی به عمل می‌آید.

2) سولانوم فورجا[3]: بیشتر در مناطق با آب و هوایی گرم و بدون خطر یخ‌زدن کشت می‌شود و این محصول در دامنه‌ی کوههای آندو در کشور اکوادور به دست می‌آید.

3) سولانوم آجان‌هیری[4]:  در برابر یخ زدن مقاوم است و در نواحی شمالی بولیوی پرورش می‌یابد.

4) سولانوم گونیوکالیکس[5]: در کشور پرو کشت می‌شود و گوشت آن زرد رنگ است.

5) سولانوم چاچا[6]: در قسمت مرکزی بولیوی و پرو کشت می‌شود.

6) سولانوم جوزپزوکی[7]:  به یخ‌زدگی مقاوم است. در قسمت‌های مرکزی پرو و جنوب بولیوی کاشته می‌شود. دارای گل بنفش رنگ است.

7) سولانوم کورتیلوبوم[8]:  در مناطق مرتفع مرکزی پرو و بولیوی رشد و نمو کرده وگلهای بنفش دارد.

8) سولانوم توبرسوم[9]:  که در سراسر جهان کاشته و برداشت می‌شود. این گونه خود دارای دو زیر گونه است:

الف) سولانوم آندی‌جنا[10]:  که در آمریکای مرکزی و جنوبی رشد می‌کند.

ب) سولانوم توبرسوم[11]: که در سراسر جهان قابل کشت است.

از بین این گونه‌ها، گونه توبروسوم در تمامی مناطق جهان به ویژه در نواحی با آب و هوای معتدل رشد و نمو می‌کند (فلاحی، 1376).

 

1-3- ترکیب شیمیایی غده سیب‌زمینی

ترکیب شیمیایی غده‌های سیب‌زمینی متفاوت است که به طور عمده به ژنتیک آن مربوط می‌شود. به هر حال، ترکیب شیمیایی تحت تاثیر سن و رسیدگی غده سیب‌زمینی و شرایط آب و هوایی محیط قرار می‌گیرد. عواملی از قبیل کوددهی، آفت‌کش‌ها و آفات نیز بر آن تأثیر دارند. در طی ذخیره‌سازی ترکیب شیمیایی سیب‌زمینی تغییر می‌کند. در حدود 20 درصد از سیب‌زمینی ماده خشک و 80 درصد آن را آب تشکیل می‌دهد(جدول 1-2). هر غده سیب‌زمینی یک موجود زنده است و آب برای تمام فرآیند‌های حیاتی آن چه آنابولیک یا کاتابولیک ضروری است. آب مواد موجود داخل غده را جابه‌جا می‌کند و از حرارت بیش از اندازه به وسیله تعرق جلوگیری می‌کند. حدود 20 درصد آب موجود در غده سیب‌زمینی به صورت اتصالی است که ممکن است از نوع کریستالی یا کلوئیدی باشد. بقیه آب آن به صورت آزاد است که موجب حل کردن اجسام هیدروفیلی با مولکول کوچکتر می‌شود که در غده سیب‌زمینی است. (سینگ و کور، 2009).

میزان ماده خشک سیب‌زمینی از طریق وزن مخصوص آن که از 0485/1 تا 151/1 گرم بر سانتی متر مکعب است، معین می‌شود. وزن مخصوص یک فاکتور کیفی برای سیب‌زمینی می‌باشد.

  جدول 1-1: سطح، تولید و عملکرد در هکتار سیب‌زمینی به تفکیک استان در سال زراعی 89-1388                                                                                              ((واحد- هکتار- تن – کیلوگرم))

 

 

 

شکل 1-1:   توزیع سطح سیب‌زمینی استان‌ها نسبت به کل کشور در سال زراعی 89-1388

 

 

 

 

شکل 1-2: توزیع میزان تولید سیب‌زمینی استان‌ها نسبت به کل کشور در سال زراعی 89-138

 

1-3-1- نشاسته

نشاسته ترکیب عمده و اصلی غده سیب‌زمینی است که در طی فصل رشد و نمو، در سلول‌های غده به شکل دانه (گرانول)[12]  جمع می‌شود. در ابتدا نشاسته در سلول‌های سیب‌زمینی به شکل دانه‌های ریز تشکل می‌شود، سپس غده‌ها از نظر اندازه رشد می‌کنند. این فرضیه حدود 100 سال قبل مطرح شد و هنوز هم به قوّت خود باقی است. در طی رشد سیب‌زمینی، میزان نشاسته غده‌های سیب‌زمینی افزایش می‌یابد. میزان افزایش نشاسته در سیب‌زمینی در طول فصل داشت تفاوت می‌کند و به واریته سیب‌زمینی بستگی دارد. نشاسته نقش مهمی در تهیه فرآورده‌های غذایی به عهده دارد و یک ماده خام صنعتی شمرده می‌شود. نشاسته در صنعت الکل‌سازی به عنوان ماده اولیه به مصرف می‌رسد. نشاسته، ترکیب مهم و پرانرژی فرآورده‌های غذایی است. بین کیفیت پخت و میزان نشاسته رابطه مستقیم وجود دارد. این عامل یکی از مهمترین فاکتورهای مقبولیت سیب‌زمینی محسوب می‌شود.

اگر میزان نشاسته کم باشد بافت آن پس از پخت به شکل خمیری در می‌آید و اگر میزان آن خیلی زیاد باشد در حین پخت سلول‌های آن شکسته می‌شود. مقدار نشاسته با سختی غده سیب‌زمینی رابطه مستقیم امّا با چسبندگی داخل سلولی غده‌های سیب‌زمینی پخته رابطه عکس دارد. در مورد ساختار و تکنولوژی تولید نشاسته سیب‌زمینی در فصل دوم به طور کامل توضیحاتی ارائه شده است.

 

1-3-2- قندها

مقدار قند در سیب‌زمینی متغیر است و به نوع سیب‌زمینی، رسیدگی و حالت فیزیولوژیکی آن بستگی دارد. قندهای ذیل در سیب زمینی به حالت آزاد یافت می‌شوند- مونوساکاریدها، شامل D-فروکتوز و    D-گلوکز که قندهای احیاء کننده هستند و از دی‌ساکاریدها، ساکاروز که غیر احیاءکننده است. تحت شرایط ویژه این قندها به حالت تعادل دینامیک با نشاسته باقی می‌مانند. این نسبت ممکن است در شرایط محیط نگهداری سیب‌زمینی تغییر کند. بر اثر تنفس سیب‌زمینی نشاسته و قند ساده به یکدیگر تبدیل می‌شوند. جدا از مواد قندی، غده‌های سیب‌زمینی حاوی استرهای فسفری هستند. مقدار قندهای ویژه در سیب‌زمینی به اندازه غده بستگی دارد. غده‌های بزرگ میزان قندهای احیاءکننده کمتری دارند. این موضوع به ماده خشک آنها بستگی دارد. در غده‌های کوچک وزن ویژه آنها کم است، در هر حال بین وزن ویژه غده و تراکم قند احیاءکننده در طی فصل رابطه معکوس وجود دارد (فلاحی، 1376).

جدول 1-2- ترکیبات شیمیایی غده سیب‌زمینی بر اساس وزن مرطوب

نام ترکیب مقدار   نام ترکیب مقدار
ماده‌‌خشک          نشاسته                گلوکز              فروکتوز                                                  ساکارز                       فیبرخام                                لیپید                 پروتئین         آسپاراژین(آزاد)    گلوتامین(آزاد)    پرولین(آزاد)        سایراسیدهای‌آمینه پلی‌فنل‌ها       کارتنوئیدها    توکوفرول‌ها 28-16٪          2/18-6/16٪      6/0-01/0٪           6/0-01/0٪       68/0-13/0٪          2-1٪                2/0-075/0٪       1/2-6/0٪   g100/mg 529-110 g 100/mg 409-23  g 100/mg 209-2   g 100/ mg 117-2/0 g 100/ mg441-123       g 100/mg 2-05/0  g 100/mg 3/0   تیامین ریبوفلاوین ویتامین6B ویتامینC ویتامینE اسیدفولیک نیتروژن(کل)  پتاسیم        فسفر        کلسیم       منیزیم         آهن           روی گلیکوآلکالوئیدها g 100/ mg 2/-02/0 g 100/mg 07/-01/0 g 100/mg44/0-13/0 g 100/mg 54-8     g 100/mg 1/0     g 100/mg 03/-01/0 4/0-2/0٪              g 100/mg 564-280 g 100/mg 60-30   g 100/mg 18-5     g 100/mg 18-14   g 100/mg 6/0-4/0 g 100/mg 3/0     g 100/mg 20<

1-3-3- فیبرهای خام

فیبرهای خام در دیواره‌ی سلول و اجسام داخل سلول غده را تشکیل می‌دهند. این ترکیبات شامل سلولز، همی‌سلولز، پنتوزان و اجسام پکتیکی هستند که در مجموع 2-1 درصد از وزن غده را تشکیل می‌دهند.

 

1-3-4- ترکیبات ازت دار

ترکیبات ازت دار پس از کربوهیدرات‌ها از ترکیبات عمده تشکیل دهنده سیب‌زمینی به شمار می‌روند. مقدار آنها هنگام تبدیل به پروتئین کل (N×6/25) بین 77/2 تا 6/14 درصد وزن خشک فرق می‌کند. میزان ازت کل غده‌های سیب‌زمینی هنگام بالغ شدن غده‌ها افزایش می‌یابد. واریته‌های زودرس مقدار بیشتری ازت را در غده‌های خود در مقایسه با واریته‌های دیررس متراکم می‌کنند.

غده‌های سیب‌زمینی دارای اجزاء ازت‌دار زیر می‌باشند:

ازت پروتئینی، ازت اسیدآمینه، ازت آمیدی، ازت سایر ترکیبات آلی، ازت غیر آلی و ازت آلکالوئیدی.

 

1-3-4-1- پروتئین

پروتئین سیب‌زمینی دارای بالاترین ارزش تغذیه‌ای می‌باشد به دلیل این که میزان بالایی از اسیدهای آمینه ضروری از جمله لایزین، متیونین، تریونین و تریپتوفان را دارا می‌باشند.

میزان ازت پروتئینی به کل ازت از 3/27 تا 4/73 درصد متفاوت می‌باشد. به طور کلی پروتئین‌ها نیمی از ترکیبات ازته را در غده‌های سیب‌زمینی تشکیل می‌دهند و همچنین به عنوان اجزاء اصلی غشاء سلولی به شمار می‌روند. آنزیم‌های موجود در سیب‌زمینی نیز از پروتئین تشکیل می‌شوند.

پروتئین‌های اصلی موجود در سیب‌زمینی را پروتئین‌های ساده تشکیل می‌دهند که بر اساس حلالیت به آلبومین (بخش محلول در آب)، گلوبولین (محلول در آب نمک)، پرولامین (محلول در الکل) و گلوتلین (محلول در اسیدهای رقیق و مواد قلیایی) تقسیم می‌شوند. بخش دیگر پروتئین سیب‌زمینی از پروتئید-گلیکوپروتئید (پاتاتین و لکتین)، متالوپروتئید و فسفوپروتئید تشکیل می‌شوند. پروتئین اصلی سیب‌زمینی (حدود 70 درصد) به نام توبرین موسوم است ولی در حقیقت به دو بخش آلبومین و گلوبولین تقسیم می‌شود. بازدارنده‌های آنزیم‌های پروتئولیتیکی بخش مهم پروتئین‌های محلول(حدود 15٪) غده سیب‌زمینی را تشکیل می‌دهند. این بازدارنده‌ها سیب‌زمینی را در مقابل فرایندهای پروتئولیتیک و در مقابل غفونت‌های بیماری‌زا محافظت می‌کنند. با اصلاح ژنتیکی توسط برخی محققین، افزایش میزان و کیفیت پروتئین غده‌های سیب‌زمینی گزارش شده است (سینگ و کور، 2009 ؛ فلاحی، 1376).

 

1-3-4-2-اسیدهای آمینه آزاد

اسیدآسپارتیک، اسید گلوتامیک و والین بیش از 50 درصد کل اسیدهای آمینه را تشکیل می‌دهند. اسیدهای آمینه موجود در غده سیب‌زمینی از نظر مقدار متفاوت هستند و به واریته و عوامل محیطی بستگی دارند. تیروزین یکی از اسیدهای آمینه موجود در سیب‌زمینی است که توسط پژوهشگران مورد بررسی قرار گرفته است. تیروزین به وسیله آنزیم فنل اکسیداز تغییر رنگ داده و سیاه می‌شود. بین سیاه شدن غده‌های سیب‌زمینی خام و تیروزین آن، رابطه مستقیم وجود دارد.

 

1-3-4-3- آمیدها

حدود 1/0 تا 75/0 درصد ماده خشک غده‌های سیب‌زمینی را آمیدها تشکیل می‌دهند. میزان آمیدها (آسپاراژین و گلوتامین) به شرایط رشد و نمو سیب‌زمینی بستگی دارد، اما میزان آسپاراژین از گلوتامین بیشتر است. میزان این دو آمید به میزان کود شیمیایی بستگی دارد. در فرآوری سیب‌زمینی اگر میزان آمید زیاد باشد، تشکیل کف در حین تولید پوره برای الکل‌سازی اشکال ایجاد می‌کند.

 

1-3-4-4- گلیکوآلکالوئیدها

غده‌های سیب‌زمینی سولانوم توبرسوم حاوی دو گلیکوآلکالوئید، سولانین و شاکونین می‌باشد که معمولاً مقدار شاکونین سه برابر سولانین است. مخلوطی از مولکول‌های آلفا، بتا و گاما سولانین و شاکونین نیز در غده‌های سیب‌زمینی یافت می‌شود. به طور عمومی میزان گلیکوآلکالوئید را با TGA[13] نشان می‌دهند.

بیشترین میزان TGA (120 میلی‌گرم به ازاء 100گرم ماده سیب‌زمینی) در غده‌های یک گونه متعلق به جنس سولانوم یافت می‌شود. میزان آلکالوئید گونه‌های سولانوم توبرسوم کم است. میزان گلیکوآلکالوئید غده‌ها از یک کشور به کشور دیگر و از یک واریته به واریته دیگر تفاوت دارد. به طوری که میزان آن از 6/1 تا 20 میلی‌گرم در هر 100 گرم ماده تازه متغیر است. میزان TGA در واریته‌های زود رس زیادتر است( سینگ و کور، 2009).

میزان گلیکوآلکالوئید به تدریج که سیب‌زمینی رشد می‌کند کاهش پیدا می‌کند. یک غده 100 گرمی نارس، 8/3-8/2 میلی‌گرم سولانین و 4/8-6/6 میلی‌گرم شاکونین دارد، در غده رسیده مقدار سولانین از 1/0 تا 4/0 میلی‌گرم و شاکونین از 1/1 تا 3 میلی‌گرم به ازاء هر 100 گرم وزن آن کاهش پیدا می‌کند. تراکم گلیکوآلکالوئیدها در بخش‌های مختلف سیب‌زمینی یکنواخت نیست. در لایه‌ خارجی سیب‌زمینی بیشترین مقدار آلکالوئید یافت می‌شود. پوست سیب‌زمینی 3-2 درصد وزن غده را تشکیل می‌دهد در حالی که 60-30 میلی‌گرم TGA در پوست سیب‌زمینی یافت می‌شود ولی 5-2/1 میلی‌گرم در 100 گرم آلکالوئید در گوشت سیب‌زمینی وجود دارد.

غده‌های سیب‌زمینی اگر در معرض نور قرار گیرند سبز می‌شود. رنگ سبز مربوط به کلروفیل لایه خارجی است. تشکیل کلروفیل با تراکم گلیکوآلکالوئید همراه است. وقتی غده‌های سیب‌زمینی نارس در معرض نور آفتاب قرار می‌گیرند، میزان گلیکوآلکالوئید بیشتری تشکیل می‌شود. تأثیر نور با افزایش دما بیشتر می‌شود. با نگهداری سیب‌زمینی در تاریکی می‌توان از افزایش گلیکوآلکالوئیدها جلوگیری کرد. اگر سیب‌زمینی صدمه مکانیکی ببیند، گلیکوآلکالوئید بیشتری تشکیل خواهد شد.

گلیکوآلکالوئیدها مواد سمی هستند؛ بنابراین باید میزان آنها در سیب‌زمینی کنترل گردد. میزان کشندگی گلیکوآلکالوئید در انسان و حیوان اندازه‌گیری شده است. میزان خطرناک TGA برای انسان از 3 تا 5 میلی‌گرم به ازاء هر کیلو‌گرم وزن بدن فرق می‌کند. حداکثر سطح TGA برابر 20 میلی‌گرم در 100 گرم غده سیب‌زمینی است و از این سطح نباید فراتر برود. میزان طبیعی گلیکوآلکالوئید در اکثر واریته‌های سیب‌زمینی از 3 تا 5 میلی‌گرم در هر 100 گرم غده یافت می‌شود. سمیّت آلکالوئیدها موجب می‌شود که سیب‌زمینی در مقابل امراض و آفات مقاوم‌تر شود. مشخص شده است که گلیکوآلکالوئیدها از رشد انواع قارچ‌های بیماریزای گوناگون و آفات سیب‌زمینی جلوگیری می‌کند.

گلیکوآلکالوئیدها بر طعم سیب‌زمینی پس از پخت نیز تاثیر دارند به طوری که طعم ترش و حتی تلخ سیب‌زمینی مربوط به گلیکوآلکالوئیدها می‌باشد (سینگ و کور، 2009).

 

1-3-4-5- سایر ترکیبات ازته آلی

جدا از اسیدهای آمینه و آمیدها، ازت غیر پروتئینی شامل پپتیدها، آمین‌ها، بازهای ازته و سایر ترکیبات است.

1-4- ازت غیر آلی در غده سیب‌زمینی

ازت غیر آلی در غده سیب‌زمینی به طور عمده به ترکیبات آمونیاکی و نیترات و نیتریت مربوط می‌شود. در سال‌های اخیر توجه خاصی به نیترات موجود در غده‌های سیب‌زمینی شده است. نیترات پس از تبدیل به نیتریت در ارگانیزم زنده سرطان ایجاد می‌کند.

 

1-5- لیپیدها

مقدار آنها بین 075/0 تا 2/0 درصد است. لیپیدها به طور عمده از اسیدهای چرب، چربی‌ها و فسفولیپیدها تشکیل می‌شوند. غده سیب‌زمینی حاوی تعداد زیادی اسیدهای چرب است. اسید لینولئیک 40تا50 درصد تمامی اسیدهای چرب را تشکیل می‌دهد. اسید لینولنیک30-20 درصد ، اسید اولئیک 5-1 درصد، اسید پالمیتیک 20 درصد و اسید استئاریک 5 درصد ، به طوری که سه چهارم از اسیدهای چرب سیب‌زمینی غیر اشباع هستند (فلاحی، 1376).

 

1-6- اسیدهای آلی

اسیدهای آلی شامل 1-4/0 درصد غده تازه را تشکیل می‌دهند. بیشترین مقدار اسید آلی موجود در سیب‌زمینی  اسید سیتریک می‌باشد (608-270 میلی‌گرم به ازاء هر 100 گرم). سایر اسیدهای آلی از جمله اسید مالیک (150-40 میلی‌گرم)، پیرولیدون کربوکسیلیک اسید (127-14 میلی گرم)، اسید اگزالیک(30-8 میلی‌گرم)، فوماریک و سوکسینیک‌(4-4/1 میلی‌گرم) نیز در غده سیب‌زمینی یافت می‌شوند (فلاحی، 1376).

 

1-11- ترکیبات فنلی

غده‌های سیب‌زمینی حاوی تعداد زیادی ترکیبات فنلی است، امّا درصد آنها نسبتاً پایین است. برخی به شکل آزاد و برخی به شکل اتصالی هستند.

آنها اساساً مشتقات جایگزین هیدروکسی سینامیک اسید[14] (در شکل آزاد) و هیدروکسی بنزوئیک اسید[15] (در شکل باندشده) می‌باشند. مشتقات متداول هیدروکسی سینامیک اسید در پوست سیب‌زمینی عبارتند از:

اسید کلروژنیک [16](CGA)، کافئیک‌اسید(CFA)  [17]، فرولیک‌اسید [18](FRA)

و مشتقات هیدروکسی بنزوئیک اسید شامل:

گالیک‌اسید[19](GAC)، پروتوکاتشوئیک‌اسید[20](PCA) ، وانیلیک‌اسید[21](VNA) و p- هیدروکسیل ‌بنزوئیک اسید[22] می باشند.

GACوCGA  ترکیبات فنولیک عمده در پوست سیب‌زمینی می‌باشند. اکثر ترکیبات پلی‌فنلی سوبسترا برای آنزیم پلی‌فنل‌اکسیداز است. تیروزین، اسید کلروژنیک، اسید کافئیک و سایر فنل‌ها در حضور اکسیژن اکسیده می‌شوند، سپس از طریق واکنش‌های قهوه‌ای آنزیمی مواد رنگی قهوه‌ای تا سیاه تولید می‌کنند که وزن مولکولی زیادی دارند و به ملانین موسوم‌اند. فنل‌ها موجب قهوه‌ای شدن پس از پخت[23] نیز می‌شوند. پلی‌فنل‌ها با آهن دو طرفیتی واکنش داده و ترکیب رنگی را تشکیل می‌دهند. اکسیداسیون این آهن به آهن سه ظرفیتی برای توسعه رنگ سیاه ضروری است (سینگ و سالدانا، 2011).

 

1-8- ترکیبات فرار

غده سیب‌زمینی حاوی ترکیبات فرار آلدئیدها، الکل‌ها، استرها و سایر ترکیبات فرّار از جمله استالدئید، پروپیونوآلدئید، بوتیرآلدئید، متانول، اتانول، 1-پروپانول، 2-پروپانول، پنتانول، اکتانول، استون، بوتانون، هپتانون و نونانون نیز می‌باشند.

 

1-9- ویتامین‌ها و فیتوهورمون‌ها

به طور کلی ویتامین‌ها به دو دسته کلی محلول در آب و محلول در چربی تقسیم می‌شوند. بیشترین ویتامین در قسمت آوندی سیب‌زمینی یافت می‌شود و همچنین بیشترین مقدار ویتامین موجود در سیب‌زمینی ویتامین C است (جدول 1-2). از ترکیب اسید آسکوربیک با آهن دو ظرفیتی کمپلکس ارغوانی رنگ که مشابه اسیدکلروژنیک است تشکیل می‌شود ولی استحکام کمتری دارد.

فیتوهورمون‌ها در غده سیب‌زمینی به مقدار خیلی کمتری ظاهر می‌شوند ولی تأثیر شدیدی بر فرآیندهای حیاتی آن دارند. از جمله این ترکیبات اکسین، هترواکسین، جیبرلین، سیتوکینین‌ها و اسید آبسیسیک را می‌توان نام برد.

1-10- مواد معدنی

مواد معدنی که خاکستر نامیده می‌شوند حدود 1/1 درصد غده سیب‌زمینی را تشکیل می‌دهند. حدود سه چهارم آن شامل ترکیبات محلول در آب هستند.

پتاسیم کاتیون اصلی غده سیب‌زمینی را تشکیل می‌دهد. نسبت آن در کل خاکستر بین 44 تا 77 درصد است و در هر 100 گرم مقدار آن به 280 تا 564 میلی‌گرم می‌رسد. بیشترین مقدار آن در پوست سیب‌زمینی وجود دارد. پتاسیم در تنظیم فرایند تراکم هگزوز در تشکیل ساکاروز و نشاسته شرکت دارد. این فعالیت به فسفوریلاسیون مربوط است. یون پتاسیم انتقال دهنده الکترون در واکنش‌های آنزیمی می‌باشد. همچنین در سنتز آمید، پروتئین و اسیدآمینه نیز شرکت دارد.

فسفر عنصر معدنی عمده سیب‌زمینی است. لایه خارجی آن حاوی فسفر کمتری از لایه داخلی است. در هر 100 گرم مقدار آن به 60-30 میلی‌گرم می‌رسد (جدول1-2).

گوگرد در غده سیب‌زمینی در اسیدهای آمینه حاوی گوگرد وجود دارد و نقش مهمی در فرآیندهای اکسیداسیون احیاء دارد. طعم سیب‌زمینی پخته تا حدودی تحت تاثیر گوگرد قرار می‌گیرد.

کلسیم در پوست و سیستم آوندی سیب‌زمینی وجود دارد. قسمت خارجی غده سیب‌زمینی مساوی دو سوم تا دو چهارم میزان کلسیم را تشکیل می‌دهد. بیش از 90 درصد کلسیم به شکل کلراید، نیترات و نمکهای آلی محلول در آب یا متصل به پکتین و پروتئین می‌باشد.

سدیم نیز مانند کلسیم و پتاسیم مسئول کنترل خاصه‌های ساختمانی و الکتریکی سیتوپلاسم و غشاء سلولی می باشد.

منیزیم در فرآیندهای گلیکولیتیک شرکت دارد. منگنز نقش مهمی در دکربوکسیلاسیون دی و تری کربوکسیلیک اسید دارد. منگنز، مس، آهن و کوبالت اجزاء تشکیل دهنده آنزیم‌های غده سیب‌زمینی هستند.

فلزات سنگین از قبیل روی، نیکل، کادمیوم و سرب در غده سیب‌زمینی به مقدار جزیی وجود دارد (سینگ و کور، 2009).

 

1-11- اهمیّت و ارزش تغذیه‌ای سیب‌زمینی در مقایسه با سایر مواد غذایی

کمتر از نیمی از کل سیب‌زمینی تولید شده برای مصارف انسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از سیب‌زمینی برای تولید نشاسته در هلند، اروپای شرقی و ژاپن رواج دارد، ولی استفاده از این محصول برای تولید الکل ناچیز است. مقادیر زیادی از سیب‌زمینی به صورت خوراک دام استفاده می‌شود که این موضوع با توجه به اختلاف زیاد در تولید سیب‌زمینی و مصرف سرانه‌ی آن در اروپای شرقی مشهود است. تولید سرانه هنوز در کشورهای در حال توسعه، به ویژه در آفریقا و خاور دور اندک است. در نتیجه مصرف سرانه نیز در این کشورها کم بوده ولی در اغلب کشورهای در حال توسعه رو به افزایش است. در اروپای غربی و آمریکای شمالی مصرف سرانه کاهش یافته ولی در دهه گذشته به نسبت ثابت باقی مانده است. از نظر ارزش غذایی و ارزش کالریکی سیب‌زمینی با سایر مواد غذایی رقابت می‌کند (جدول1-3) و (جدول1-4).

جدول1-3- مقایسه ارزش انرژی‌زایی سیب‌زمینی  با سایر مواد غذایی

 

ماده غذایی

میزان انرژی بر حسب کیلوکالری به ازاء هر 100 گرم  

ماده غذایی

میزان انرژی بر حسب کیلوکالری به ازاء هر 100 گرم
کره

بادام

سوسیس

چیپس‌سیب‌زمینی

بیسکویت

پنیر

777

631

530

513

441

415

 

کورن فلیکس

ران  خوک

نان  گندم

خلال ‌سیب‌زمینی

سیب‌زمینی ‌پخته

سیب

388

344

278

220  

69

48

       

در شمار زیادی از کشورها سیب‌زمینی به عنوان منبع اصلی تأمین کننده انرژی برای انسان طی سالیان دراز مورد استفاده قرار گرفته است و به احتمال زیاد شاید یک علت اساسی آن به عنوان یک محصول غذایی پر‌کالری همین بوده است. شاید علت این تفکر به خاطر این باشد که سیب‌زمینی کربوهیدرات زیادی ذخیره می‌کند و تقریباً سه چهارم ماده خشک آن از نشاسته تشکیل می‌شود، از این نقطه نظر سیب‌زمینی به انسان انرژی می‌رساند که به نوبه خود به چربی تبدیل می‌شود. به این دلیل است که در تعدادی از کشورها مصرف آن کاهش نشان می‌دهد.

جدول1-4: مقایسه ماده‌خشک، انرژی و پروتئین  سیب‌زمینی با سایر محصولات زراعی

رتبه ماده‌خشک                (تن در هکتار) انرژی                   (مگاژول در هکتار) پروتئین                   (کیلوگرم در هکتار)
1 کاساوا 3 سیب‌زمینی 216 کلم‌ها 2
2 سیب‌زمینی هندی 4/2 سیب‌زمینی هندی 182 باقلا خشک 6/1
3 سیب‌زمینی 2/2 هویج 162 سیب‌زمینی 4/1
4 سیب‌زمینی‌شیرین 1/2 ذرت 159 نخود فرنگی 4/1
5 برنج 9/1 کلم‌ها 156 بادنجان 4/1
6 هویج 7/1 سیب‌زمینی‌شیرین 152 گندم 3/1
7 کلم‌ها 6/1 برنج 151 عدس 3/1
8 آناناس 5/1 گندم 135 گوجه‌فرنگی 2/1
9 گندم 3/1 کاساوا 121 نخود معمولی 1
10 ذرت 3/1 بادنجان 120 هویج 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

300-1500 گرم سیب‌زمینی در روز معادل 7/7-4 درصد کالری مورد احتیاج روزانه انسان را تأمین می‌کند. نشاسته ترکیب اصلی ماده خشک سیب‌زمینی قبل از مصرف باید ژلاتینه شود. مصرف نشاسته سیب‌زمینی ژلاتینه‌ نشده قابلیت هضم را کاهش و باعث مسمومیت می‌شود(مبلی و همکاران، 1388).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل دوم

 

 

 

 

ساختار و تکنولوژی تولید نشاسته سیب‌زمینی

 

2-1- مقدمه

همان طور که گفته شد سیب‌زمینی بعد از غلات منبع اصلی کربوهیدرات را تشکیل می‌دهد و از این نظر یکی از مهمترین محصولات در جهان امروز می‌باشد. مصرف ثانویه سیب‌زمینی تولید نشاسته و دکستروز و استفاده در صنایع تولید الکل (از طریق تخمیر) می‌باشد. آمار نشان می‌دهد که کمتر از نیمی از کل سیب‌زمینی تولید شده برای مصارف انسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد و مابقی جهت سایر مصارف و صنایع تبدیلی (تولید نشاسته و سایر محصولات) به کار می‌رود. نشاسته ترکیب اصلی و مهم سیب‌زمینی می‌باشد که حدود 17 تا 21 در صد از وزن تازه سیب‌زمینی و حدود 80 درصد ماده خشک آن را تشکیل می‌دهد. نشاسته به عنوان اندوخته غذایی بسیاری از گیاهان محسوب می‌شود. در گیاهان، نشاسته در اندام سلولی ویژه به نام آمیلوپلاست ذخیره می‌شود. در طی فصل رویش، برگ‌های سبز گیاه سیب‌زمینی انرژی خورشید را جذب کرده و بصورت قندهای محلول در آورده که به سمت غده‌ها رفته و در آنجا توسط آنزیمهای مربوطه به نشاسته تبدیل گشته و به شکل گرانول‌های کوچکی در می‌آید که بیشتر قسمتهای سلول را تصًرف می‌کند. گرانول‌های نشاسته در اصل بسته‌های فشرده‌ای از پلیمرهای گلوکز محسوب می‌شوند.  نشاسته تجاری به طور عمده از ذرت تهیه می‌شود ولی سیب‌زمینی و گندم نیز از منابع تهیه نشاسته می‌باشد. تولید نشاسته از سیب‌زمینی برای اولین بار در قرن 18 انجام شد. در دانمارک از سال 1900 تولید نشاسته به صورت صنعتی آغاز گردید به طوریکه 75 درصد تولید سیب‌زمینی این کشور برای تولید نشاسته مصرف می‌شود. در ایالات متحده نیز نشاسته به طور عمده از ذرت و سیب‌زمینی بدست می‌آید.

در ایران تنها ذرت و گندم جهت تهیه نشاسته استفاده می‌شود. با توجه به این که این دو محصول مصارف مهم‌تری در مقایسه با استخراج نشاسته دارد، لذا می‌توان انتظار داشت که منبع مناسبی برای تولید نشاسته نباشد و سیب‌زمینی به دلیل ذیل می‌تواند به عنوان جایگزینی برای آنها مطرح شود:

1) امکان افزایش تولید با استفاده از بذور سالم و کشت مکانیزه.

2) وجود امکانات و شرایط اقلیمی و جغرافیایی کشور برای افزایش سطح و تولید در تمام ایام سال.

3) مزیت نسبی از نظر میزان استحصال نشاسته از واحد سطح- با توجه به وجود حدود 70 درصد نشاسته در گندم و متوسط عملکرد 4 تن در هکتار، میزان نشاسته تولیدی از هر هکتار گندم2800 کیلوگرم می‌باشد. در مورد سیب‌زمینی که بطور متوسط 18 درصد نشاسته و 25 تن در هکتار عملکرد دارد، 4500 کیلوگرم نشاسته از هر هکتار استحصال می شود که نسبت به نشاسته حاصل از گندم نزدیک به 2 برابر می‌باشد. البته از آنجا که برای تولید هر کیلوگرم نشاسته 4/1 کیلوگرم گندم و یا 5/5 کیلوگرم سیب زمینی نیاز است، لذا در صورتی که قیمت سیب‌زمینی حدود 25 درصد قیمت گندم باشد، قیمت ماده اولیه برای تولید یک کیلوگرم نشاسته یکسان خواهد بود. بنابراین قیمت سیب‌زمینی یکی از فاکتورهای مهم و اصلی در تعیین توجیه اقتصادی این فرآوری است.

 

2-2- ساختار نشاسته سیب‌زمینی

نشاسته در بافت‌های گیاهی به صورت دانه‌های جدا از هم یا گرانول وجود دارد که قطر آنها از 2 تا 100 میکرون متغیر می‌باشد. خصوصیات این گرانول‌ها در گیاهان مختلف بسیار متفاوت است. این گرانول‌ها از لحاظ شکل ممکن است به صورت‌های کروی، بیضوی، عدسی‌وار و یا چند وجهی باشند. نشاسته سیب‌زمینی در مقایسه گندم و ذرت، پراکندگی وسیعی در اندازه گرانول و بزرگترین سایز گرانول را دارد (µm  110>) و پس از آن گندم  (µm 30>)، ذرت (µm 25>) و برنج (µm 20>) قرار دارند. جدول 5-1 شکل، اندازه، ترکیب شیمیایی و برخی از خصوصیات نشاسته را در منابع گیاهی مختلف نشان می‌دهد.

نشاسته پلیمری متشکل از مولکول‌های گلوکز است و از دو نوع مولکول پلیمری تشکیل شده است. پلیمر خطی و فاقد انشعاب مرسوم به آمیلوز و پلیمر دارای انشعاب مرسوم به آمیلوکتین. معمولاً حدود 80-75 در صد نشاسته را آمیلوپکتین و بقیه آن را آمیلوز تشکیل می‌دهد. به عنوان مثال نشاسته واریته‌های معمولی سیب‌زمینی 31-23 در صد آمیلوز دارد (البته واریته‌های واکسی فاقد آمیلوز نیز وجود دارد) و نشاسته گندم دارای 30-18 درصد آمیلوز می‌باشد اما در انواعی از نشاسته ممکن است نسبت‌های کاملاً متفاوتی از این دو نوع مولکول مشاهده شود (جدول 2-1). در نشاسته‌های مومی مقادیر آمیلوز ناچیز است و تقریباً تمامی نشاسته از آمیلوپکتین تشکیل شده است. در برخی از نشاسته‌ها نیز مقادیر آمیلوز بسیار بالاست. به طور کلی نسبت وجود دو آنزیم که سازنده اتصال‌های ( )  و (6 1)  در گیاه هستند تعیین‌کننده‌ی نسبت یا میزان آمیلوز به آمیلوپکتین در نشاسته‌ی آن گیاه می‌باشد.

آمیلوز، مولکولی خطی است که در آن واحدهای گلوکز با پیوند ( )  به یکدیگر متصل شده‌اند. وزن مولکولی آمیلوز بین 105 تا 106  متغیر است (روگر و همکاران، 1996). مولکول‌های آمیلوز، در حلال‌های آبی به صورت متفاوت مارپیچ، مارپیچ‌های منقطع و فنر موجود است. طول زنجیره‌های آمیلوز نشاسته سیب‌زمینی زیاد است و ممکن است از چندین هزار بنیان تشکیل شود. درجه پلیمریزاسیون ( DP)[24] مولکول آمیلوز بین 5000-2000 متغیر می‌باشد (سینگ و کور، 2009).

در مولکول آمیلوپکتین معمولاً بعد از هر 8-7 واحد گلوکز یک شاخه‌ی انشعابی وجود دارد که از 30-20 واحد گلوکز تشکیل شده است. در زنجیر اصلی اتصال واحدهای گلوکز به صورت ( )  بوده و در محل انشعاب به صورت ( )  می‌باشد. وزن مولکولی آمیلوپکتین –    است (تامپسون، 2000).

زنجیره‌ی مولکولی آمیلوز حالت مارپیچ و هلیکس دارد که هر دور آن از شش مولکول گلوکز تشکیل شده است. در آمیلوپکتین که حالت انشعابی دارد در هر کدام از شاخه‌ها یا انشعابات نیز حالت مارپیچ می‌تواند ایجاد شود. شکل 2-3 ساختمان ماکرومولکول‌های آمیلوز و آمیلوپکتین را نشان می‌دهد (سینگ و کور، 2009).

 

 

 

 

                                       آمیلوز                                              آمیلوپکتین

شکل 2-1: ساختار ماکرومولکول‌های آمیلوز و آمیلوپکتین

 

به طورکلی مولکول آمیلوپکتین 15-10 نانومتر قطر و بین 40 تا 120 نانومتر طول دارند. آمیلوپکتین حاوی عوامل فسفات استری است که به طور متوسط تعداد آن به ازاء هر 317 بنیان گلوکز 1عدد است. وجود اسید‌فسفریک در مولکول آمیلوپکتین موجب می‌شود که آمیلوپکتین خاصیت اسیدی ضعیف داشته باشد و به نام اسید آمیلوفسفوریک نامیده می‌شود. ظرفیت‌های آزاد عامل فسفات، کاتیون‌ها بویژه یون‌های کلسیم، پتاسیم، منیزیوم و سدیم را پیوند می‌دهد (فلاحی، 1376).

نشاسته جزء اصلی ماده خشک سیب‌زمینی است. اندازه دانه‌های نشاسته موجود در سلولهای غده سیب‌زمینی بین 10تا100 میکرومتر متغیر است. گزارش شده است که خواص فیزیکوشیمیایی نشاسته سیب‌زمینی از قبیل شفافیت، قدرت تورم و ظرفیت جذب آب ارتباط زیادی با میانگین سایز گرانول آن دارد. ساختار متراکم گرانول‌های طبیعی نشاسته سیب‌زمینی، آن را در مقابل واکنش‌های آنزیمی نظیر آنزیم‌های هیدرولیتیک مانند آمیلوگلوکوزیداز و – آمیلاز بسیار مقاوم کرده است (سینگ و کور، 2009). زارینگر و کانینگام(1985) در مطالعه‌ای بر روی ارقام متفاوت سیب‌زمینی و نشاسته حاصل از آنها گزارش کردند که گرانول‌های نشاسته شامل 21-12 درصد آب، 08/0-05/0 درصد پروتئین خام، حداکثر 02/0 درصد چربی و 37/0-2/0 در صد خاکستر می‌باشد و اظهار داشتند که از دست رفتن نشاسته در استخراج، تا حدی زیادی به ترکیبات غیر‌نشاسته‌ای و غیر‌محلول موجود در غده سیب‌زمینی بستگی دارد. میزان آب در گرانول‌های نشاسته سیب‌زمینی برحسب رطوبت نسبی تغییر می‌کند و ممکن است به 21درصد برسد

 

 

 

شکل 2-2: ساختار گرانول نشاسته سیب‌زمینی در زیر میکروسکوپ

 

گرانول‌های نشاسته دانه‌هایی نیمه کریستالی می‌باشند. بسته به منبع نشاسته ممکن است 15 تا 45 درصد ساختار گرانول نشاسته به صورت کریستالی باشد. زنجیرهای جانبی آمیلوپکتین با درجه پلیمریزاسیون بین 15 و 18 با یکدیگر تشکیل پیوند داده و ایجاد حالت مارپیچ دوگانه می‌کنند و این ساختار است که مسئول ایجاد حالت کریستالی در گرانول نشاسته می‌باشد. مولکول‌های آمیلوز نیز در ترکیب با همدیگر و یا در اتصال با مولکول‌های اسیدهای چرب می‌توانند به صورت کریستالی در آیند و در افزایش حالت کریستالی نشاسته نقش داشته باشند. به طور کلی در یک گرانول نشاسته دو ناحیه‌ی مجزا قابل تشخیص است. قسمت آمورف و قسمت نیمه‌کریستالی که در خود قسمت نیمه‌کریستالی، ایجاد پیوند بین زنجیرهای جانبی آمیلوپکتین و همچنین حضور مولکول‌های آمیلوز مسئول ایجاد حالت کریستالی، و زنجیرهای اصلی و بدون انشعاب آمیلوپکتین و همچنین زنجیرهای جانبی کوتاه‌تر آمیلوپکتین مسئول ایجاد حالت آمورف می‌باشند.

جدول 2-1: شکل، اندازه، ترکیب شیمیایی و برخی از خصوصیات نشاسته در منابع گیاهی

 

 

  آمیلوز آمیلوپکتین
شکل قطر (mµ) میزان  (٪) درجه پلیمریزاسیون ثابت اتصال یدی درجه پلیمریزاسیون بخش انشعابی
             
گندم     ذرت    ذرت مومی  جو       برنج    سورگوم     سیب‌زمینی   چندوجهی چندوجهی چندوجهی عدسی وار چندوجهی  کروی وار بیضوی 38-2 25-5               5-2     8-3     24- 4 100-15 31-26 28         1-0      29-22   32-14  34-21    23 2100     940                         1850                                                3200 905/0                                       591/0                 58/0 20-19  26-25             22-20         26                                                         24
             

 

(1)                                                  (2)

شکل  2-3: (1) ساختار خطی آمیلوز و (2) ساختار انشعابی  آمیلوپکتین

 

کریستا‌ل‌های نشاسته بر اساس نحوه‌ی آرایش زنجیرها و میزان فشردگی بین آن‌ها، به 4 نوع مختلف طبقه‌بندی می‌شوند:

کریستال نوع A که بیشتر در نشاسته غلات (نظیر گندم و ذرت) یافت می‌شود.

کریستال نوع B که بیشتر در نشاسته‌ی گیاهان غده‌ای (به ویژه سیب‌زمینی) یافت می‌شود.

کریستال نوع C که ترکیبی از کریستال‌های نوع A و B بوده و در همه‌ی انواع نشاسته‌ها در مقادیر کم یافت می‌شوند.

کریستال نوعV حاصل تشکیل کمپلکس بین ترکیبات لیپیدی و زنجیرهای آمیلوز می‌باشد. این نوع کریستال، در نشاسته‌های طبیعی به ندرت مشاهده می‌شود و تنها در نشاسته‌های برخی از غلات که دارای اسیدچرب یا مونوگلیسرید هستند یافت می‌شود.

شایان ذکر است که همه‌ی انواع کریستال‌ها قابلیت تبدیل به یکدیگر را دارند و در شرایط مختلف ممکن است انواع خاصی از آن‌ها تشکیل شود. به عنوان مثال، در طی فرایند رتروگراداسیون یا برگشت، صرفنظر از نوع منبع نشاسته، قسمت اعظم کریستال‌های تشکیل‌شده، از نوع B خواهد بود. نوع کریستال نشاسته در هر گیاه، به طول زنجیرهای آمیلوز و درجه هیدراسیون بستگی دارد. زنجیرهای آمیلوز با درجه پلیمریزاسیون کمتر از 10، قادر به تشکیل کریستال نیستند درحالیکه اگر زنجیرهای آمیلوز دارای درجه‌ی پلیمریزاسیون بین 10 تا 12 باشند، کریستال نوع A و اگر دارای درجه‌ی پلیمریزاسیون بیشتر از 12 باشند، کریستال نوع B تشکیل خواهد شد.

عامل دوم یعنی درجه‌ی هیدراسیون نیز از اهمیّت زیادی در نوع کریستال تشکیل شده برخوردار است. در شرایط آزمایشگاهی، تشکیل کریستال نوع B، در آب خالص و در دمای پایین امکان پذیر است. امّا برای تشکیل کریستال نوع A، شرایط دهیدراسیون نظیر استفاده از الکل، نمک و یا افزایش دما مورد نیاز است. به همین دلیل است که در گیاهان مختلف، نوع کریستال‌ها متفاوت می‌باشد. در گیاهان غده‌ای که در شرایط آب و هوایی خنک و مرطوب رشد می‌کنند، کریستال نوع B تشکیل می‌شود امّا در غلات که در شرایط محیطی گرم وخشک رشد می‌کنند و درجه‌ی هیدراسیون نشاسته در آنها پایین است، شرایط برای تشکیل کریستال نوع A مساعدتر است.

فشردگی زنجیرها در کریستال نوع A بیشتر از نوع B می‌باشد. در نوع B، فضاهای آزاد بین زنجیرها زیاد بوده و مولکول‌های آب زیادی می‌توانند در فضای بین زنجیرها قرار گیرند. اما این فضاهای خالی در کریستال نوع A وجود ندارد (جنکینز و دونالد، 1995).

 

2-3- خواص شیمیایی نشاسته سیب‌زمینی

رفتار خمیر نشاسته در محیط‌های آبکی بستگی به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نشاسته از قبیل متوسط سایز گرانول، توزیع سایز گرانول، نسبت آمیلوز به آمیلو پکتین و میزان مواد معدنی دارد. نشاسته سیب‌زمینی خواص تعویض یونی دارد و این خاصیت به پیوندهای استری اسید فسفریک مربوط می‌شود. نشاسته سیب‌‌زمینی از این نظر نسبت به سایر نشاسته‌ها اهمیّت دارد که میزان بالایی فسفر داشته و به همین دلیل ژل‌های حاصل از آن ویسکوزیته بالایی دارند.

میزان فسفر نشاسته ارقام مختلف متفاوت می‌باشد به طوری که کمترین آن مربوط به رقم ریباکا و بیشترین آن مربوط رقم مافونا می‌باشد (پشین، 2001). محققین متعددی نیز گزارش کرده‌اند که نشاسته سیب‌زمینی، فسفر قابل توجهی نسبت به سایر منابع گیاهی دارد. فسفر در نشاسته سیب‌زمینی بصورت منواسترهای فسفات وجود دارد (موریسون و همکاران، 2000). در حالی که در غلاتی مانند گندم و برنج بصورت فسفولیپید وجود دارد. شکل فسفولیپیدی باعث تیرگی خمیر نشاسته می‌شود و ویسکوزیته را کاهش می‌دهد. در حالی که منواسترهای فسفات با پیوندهای کووالانت به آمیلوپکتین متصل و باعث افزایش شفافیت و ویسکوزیته خمیر نشاسته می‌شوند. به همین دلیل خمیر نشاسته سیب‌زمینی از شفافیت و ویسکوزیته بالاتری نسبت به سایر نشاسته ها برخوردار است.

ویسکوزیته خمیر نشاسته سیب‌زمینی بسیار بیشتر از ویسکوزیته خمیر نشاسته گندم می‌باشد. پشین(2001) بیان داشت که ویسکوزیته بالای نشاسته سیب‌زمینی و نیز قدرت بالای ژل حاصل از آن به دلیل اتصالات جانبی فسفات می‌باشد که به سختی  شکسته می‌شوند.

وقتی نشاسته با محلول نمک یا هر نوع کاتیون (یا اسید رقیق) شستشو شود، کاتیون نمک با سایر کاتیون‌های موجود در نشاسته قابل تعویض خواهد بود و در نتیجه ظرفیت‌های خالی اسید فسفوریک را اشباع می‌کند. با اجرای روش فوق نشاسته‌های کلسیم، پتاسیم، آمونیوم، آهن یا هیدروژن تولید می‌شود. خواص این نشاسته‌ها با خواص نشاسته‌های اشباع نشده با کاتیون فرق دارد (موریسون و همکاران، 2000).

نشاسته با توجه به این که یک پلی‌الکل است، می‌تواند با اسیدهای آلی مانند اسید استیک، اسید فرومیک، تری‌کلرواستیک اسید و اسیدهای چرب استریفیه شود. استرها را از اسیدهای غیرآلی مانند اسید فسفوریک، اسید سولفوریک و سایر اسیدها می‌توان تشکیل داد (فلاحی، 1376).

نشاسته یک محصول اکسید شونده است. اسید نیتریک و هیپوکلریت سدیم عامل هیدروکسیل (در کربن شماره 6) را به عامل کربوکسیل و اسید گلوکونیک تبدیل می‌کند و در همان حین هیدرولیز اتصالات گلیکوزیدی در زنجیره‌ی نشاسته اتفاق می‌افتد.

نشاسته سیب‌زمینی بطور ذاتی چندین خصوصیت مطلوب دارد که به منظور بهبود و افزایش پایداری و سفتی ژل‌ها در بعضی مواد غذایی، به عنوان یک جزء مهم و اساسی بر نشاسته ذرت، گندم و سایر نشاسته‌ها ترجیح داده می‌شود. علاوه بر این در مقایسه با سایر نشاسته‌ها قدرت تورم و قدرت باندشدن بالایی از خود نشان می‌دهد در حالی که دمای ژلاتینه شدن پایینی دارد.

دانه‌های نشاسته اگر در آب گرم شوند ابتدا متورم شده و حجم آنها به مقدار زیاد افزایش می‌یابد. دمای زیاد آب سبب تجزیه محدود ماکرومولکول‌های نشاسته می‌شود. فرآیندی که موجب تغییرات ساختمان دانه‌های نشاسته در آب می‌شود ژله‌ای شدن نام دارد. در آغاز روند ژله‌ای شدن دانه‌های نشاسته سیب‌زمینی به سرعت باد می‌کنند و حجم آنها تا 1000 برابر افزایش می‌یابد. نشاسته سیب‌زمینی از سایر نشاسته‌ها به وسیله قدرت متورم شدن آن مشخص می‌گردد، نشاسته سیب‌زمینی به میزان 10 تا 100 برابر بیش از سایر نشاسته‌ها متورم می‌گردد. حلالیت نشاسته سیب‌زمینی در آب با دمای 90 چند برابر بیش از سایر نشاسته‌ها است. دانه‌های نشاسته سیب‌زمینی مقدار آب بیشتری(120گرم آب به ازاء هر یک گرم نشاسته) از دانه‌های نشاسته‌ی دیگر جذب می‌کنند (فلاحی، 1376).

اگر پالپ سیب‌زمینی با آبی که کلسیم زیاد داشته باشد نشاسته‌گیری شود، در دمای بالا نشاسته‌ی آن ژله‌ای می‌شود و خمیری تولید می‌کند که در مقایسه با پالپ سیب‌زمینی که با آب مقطر نشاسته‌گیری شده، چسبندگی کمتری خواهد داشت. تغییر چسبندگی ناشی از یونهای کلسیم به خاطر ایجاد پل توسط کلسیم بین مولکول‌های مجاور و نشاسته و سایر یون‌های دو ظرفیتی است. یون‌های یک ظرفیتی مانند سدیم یا پتاسیم و به ویژه آمونیوم موجود، چسبندگی خمیر نشاسته را افزایش می‌دهد. کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در آب نظیر (لیتیوم، منیزیوم، فلوئور، سولفات، فسفات) که برای تولید خمیر نشاسته مورد استفاده قرار می‌گیرند باعث افزایش روند ژله‌ای شدن می‌شوند و یون‌های سدیم، باریوم، ید، برم، نیترات باعث کاهش دمای ژله‌ای شدن هستند. اگر اشباع شدن نشاسته با یون‌های آهن انجام شود دمای ژله‌ای شدن افزایش یافته و خمیر تولید شده ویسکوزیته کمتری از نشاسته اشباع نشده خواهد داشت.

شمار زیادی از اجسام آلی بر فرآیند ژله‌ای شدن تأثیر دارند برای مثال اگر الکل و قند در آب وجود داشته باشد باعث افزایش دمای ژله‌ای‌شدن در مقایسه با آب خالص خواهد شد. این تغییر به خاطر خواص آبگیری این اجسام است. در نتیجه مقدار کافی آب برای نشاسته در دسترس نخواهد بود.

افزودن مواد ازته (پروتئین‌ها، اسیدهای آمینه) ویسکوزیته خمیر را کاهش می‌دهد ولی همزمان با این تغییر قدرت ژل افزایش می‌یابد.

نشاسته خشک تحت تاثیر دماهای زیاد ( 200-100) قرار گرفته و تجزیه می‌شود. این فرآیند را دکسترینه شدن می‌گویند که پیوندهای گلیکوزیدی عمدتاً ( )  در داخل مولکول‌های نشاسته شکسته می‌شوند.

اگر مقدار کمی اسید اضافه شود عمل دکسترینه شدن در دمای پائین‌تری صورت خواهد گرفت. خواص دکسترین‌های تولید شده به میزان دما و زمان گرمایش بستگی دارد. دکسترین‌ها کاربردهای صنعتی دارند که بر حسب خواص آنها فرق می‌کنند.

آلفا آمیلاز به آنزیم دکسترینه کننده موسوم است. خمیر نشاسته‌ای که با آلفا آمیلاز فرآوری شود شفاف و هیدرولیز آن طولانی‌تر می‌شود. بتا آمیلاز آنزیم ساکاریفید کننده نام دارد که بر قسمت انتهایی غیر احیاء کننده زنجیره نشاسته اثر می‌کند. فعالیت توأم این دو آنزیم موجب تولید مالتودکسترین می‌شود. مخلوط آلفا و بتا آمیلاز دیاستاز نام دارد، برای مثال از این آنزیم‌ها سالها است که در صنایع الکل‌کشی استفاده می‌شود. در صنایع نشاسته سازی آلفا آمیلاز را از منابع میکروبی به دست می‌آورند. که باعث عمل روان‌سازی[25] در دکسترنیزاسیون نشاسته می‌شود (فلاحی، 1376).

 

[1]– Solanum
[2]– S.stenotomum
[3]– S.phureja
[4]– S.ajanhiri
[5]– S.goniocalyx
[6]– S.chaucha
[7]– S. jospeuki
[8]– S.curtilobum
[9]– S.tuberosum
[10]– S.andigena
[11]– S.tuberosum
[12] – Granule
[13] -Total glycoalkoloid
[14] – hydroxycinnamic acid
[15]– hydroxybenzoic acid
[16]-Chlorogenic acid
[17]– Caffeic acid
[18]– Ferulic acid
1 -Gallic acid
[20]– Protocatechuic acid
[21]– Vanillic acid
[22]– P-hydroxyl benzoic acid
[23]– After cooking discoloration

[24] -Degree of polymerization

[25] -Liquefacation