۱) امکان افزایش تولید با بهره گرفتن از بذور سالم و کشت مکانیزه.
۲) وجود امکانات و شرایط اقلیمی و جغرافیایی کشور برای افزایش سطح و تولید در تمام ایام سال.
۳) مزیت نسبی از نظر میزان استحصال نشاسته از واحد سطح- با توجه به وجود حدود ۷۰ درصد نشاسته در گندم و متوسط عملکرد ۴ تن در هکتار، میزان نشاسته تولیدی از هر هکتار گندم۲۸۰۰ کیلوگرم میباشد. در مورد سیبزمینی که بطور متوسط ۱۸ درصد نشاسته و ۲۵ تن در هکتار عملکرد دارد، ۴۵۰۰ کیلوگرم نشاسته از هر هکتار استحصال می شود که نسبت به نشاسته حاصل از گندم نزدیک به ۲ برابر میباشد. البته از آنجا که برای تولید هر کیلوگرم نشاسته ۴/۱ کیلوگرم گندم و یا ۵/۵ کیلوگرم سیب زمینی نیاز است، لذا در صورتی که قیمت سیبزمینی حدود ۲۵ 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.
۲-۲- ساختار نشاسته سیبزمینی
نشاسته در بافتهای گیاهی به صورت دانههای جدا از هم یا گرانول وجود دارد که قطر آنها از ۲ تا ۱۰۰ 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 ۵-۱ 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 ۸۰-۷۵ در صد نشاسته را آمیلوپکتین و بقیه آن را آمیلوز تشکیل میدهد. به عنوان مثال نشاسته واریتههای معمولی سیبزمینی ۳۱-۲۳ در صد آمیلوز دارد (البته واریتههای واکسی فاقد آمیلوز نیز وجود دارد) و نشاسته گندم دارای ۳۰-۱۸ درصد آمیلوز میباشد اما در انواعی از نشاسته ممکن است نسبتهای کاملاً متفاوتی از این دو نوع مولکول مشاهده شود (جدول ۲-۱). 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 (۶۱) 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 ۱۰۵ تا ۱۰۶ متغیر است (روگر و همکاران، ۱۹۹۶). 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)[25] مولکول آمیلوز بین ۵۰۰۰-۲۰۰۰ متغیر میباشد (سینگ و کور، ۲۰۰۹).
در مولکول آمیلوپکتین معمولاً بعد از هر ۸-۷ واحد گلوکز یک شاخهی انشعابی وجود دارد که از ۳۰-۲۰ 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، ۲۰۰۰).
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 ۲-۳ ساختمان ماکرومولکولهای آمیلوز و آمیلوپکتین را نشان میدهد (سینگ و کور، ۲۰۰۹).
آمیلوز آمیلوپکتین
شکل ۲-۱: ساختار ماکرومولکولهای آمیلوز و آمیلوپکتین
به طورکلی مولکول آمیلوپکتین ۱۵-۱۰ نانومتر قطر و بین ۴۰ تا ۱۲۰ نانومتر طول دارند. آمیلوپکتین حاوی عوامل فسفات استری است که به طور متوسط تعداد آن به ازاء هر ۳۱۷ بنیان گلوکز ۱عدد 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، ۱۳۷۶).
نشاسته جزء اصلی ماده خشک سیبزمینی است. اندازه دانههای نشاسته موجود در سلولهای غده سیبزمینی بین ۱۰تا۱۰۰ 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، ۲۰۰۹). زارینگر و کانینگام(۱۹۸۵) در مطالعهای بر روی ارقام متفاوت سیبزمینی و نشاسته حاصل از آنها گزارش کردند که گرانولهای نشاسته شامل ۲۱-۱۲ درصد آب، ۰۸/۰-۰۵/۰ درصد پروتئین خام، حداکثر ۰۲/۰ درصد چربی و ۳۷/۰-۲/۰ 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 ۲۱درصد برسد
شکل ۲-۲: ساختار گرانول نشاسته سیبزمینی در زیر میکروسکوپ
گرانولهای نشاسته دانههایی نیمه کریستالی میباشند. بسته به منبع نشاسته ممکن است ۱۵ تا ۴۵ درصد ساختار گرانول نشاسته به صورت کریستالی باشد. زنجیرهای جانبی آمیلوپکتین با درجه پلیمریزاسیون بین ۱۵ و ۱۸ 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 ۲-۱: 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 | ۳۸-۲ ۲۵-۵ ۵-۲ ۸-۳ ۲۴- ۴ ۱۰۰-۱۵ | ۳۱-۲۶ ۲۸ ۱-۰ ۲۹-۲۲ ۳۲-۱۴ ۳۴-۲۱ ۲۳ | ۲۱۰۰ ۹۴۰ ۱۸۵۰ ۳۲۰۰ |
[شنبه 1400-08-22] [ 12:31:00 ب.ظ ]
|