شکل ۴-۶٫ میزان حلالیت نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در دماهای مختلف (غلظت ۲ درصد).

افزایش حلالیت شاخصی است که با میزان تمایل ماکرومولکول ها جهت ایجاد پیوندهای هیدروژنی با مولکول های آب در ارتباط است. از این رو این شاخص با قدرت تورم همبستگی دارد، به طوریکه افزایش حلالیت با افزایش قدرت تورم رابطه مستقیم داشته و همبستگی^[۷۵] ® بین این دو فاکتور برای نشاسته های طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفریله به ترتیب ۹۱۱/۰، ۸۷۰/۰ و ۹۷۲/۰ بود. دلیل پائین تر بودن همبستگی بین حلالیت و قدرت تورم نشاسته هیدروکسی پروپیله این است که در دما های بالاتر، افزایش حلالیت سبب کاهش میزان قدرت تورم می شود که قبلاً بحث شد. یه و یه (۱۹۹۳) حلالیت نشاسته های اصلاح شده فسفریله و هیدروکسی پروپیله برنج را با نشاسته طبیعی آن مقایسه کردند. آن ها گزارش کردند که حلالیت نشاسته هیدروکسی پروپیله و فسفریله به ترتیب بیشتر و کمتر از نشاسته طبیعی برنج بود. تباءالدین و همکاران (۱۹۹۸) از سرعت گرمادهی بالاتر و همزدن (۷۵۰ دور در دقیقه) برای تعیین حلالیت نشاسته طبیعی گندم استفاده کردند و در دمای ۷۵ و ۸۵ درجه سانتیگراد به ترتیب میزان حلالیت ۷/۶ و ۹/۳۴ درصد را تعیین کردند که بیشتر از مقادیر ۸۴/۴ و ۳۲/۷ درصد بدست آمده در این تحقیق برای دماهای ۷۰ و ۸۰ درجه سانتیگراد بود. کائور و همکاران (۲۰۰۴) بیان کردند که نشاسته سیب زمینی هیدروکسی پروپیله در حلال قطبی دی متیل سولفوکسید، در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد و طی مدت ۳۰ دقیقه حرارت دهی، دارای حلالیت بیشتری نسبت به نشاسته طبیعی سیب زمینی می باشد. آنها بیان کردند که تمایل کمتر شاخه های نشاسته های هیدروکسی پروپیله در پیوند با یکدیگر بدلیل بزرگی این استخلاف و تمایل بالا در ترکیب شدن با مولکول های آب به دلیل وجود گروه هیدروکسیل در آن، دلیل اصلی افزایش حلالیت برای این نوع نشاسته نسبت به نشاسته طبیعی سیب زمینی بوده است. از آنجایی که حلال استفاده شده در این آزمایش (آب) نیز یک حلال قطبی بود، این نتیجه مشابه قلمداد می گردد. الیاسون و گادماندسون (۱۹۹۶) بیان کردند که با افزایش دما میزان حلالیت نشاسته های طبیعی گندم افزایش می یابد. ماندالا و بایاس (۲۰۰۴) دریافتند که افزایش دما از ۶۰ تا ۹۰ درجه سانتیگراد (در طی دو زمان حرارت دهی ۵ و ۳۰ دقیقه)، سبب افزایش حلالیت نشاسته گندم می شود. کو و همکاران (۲۰۱۰) دریافتند که تغییرات میزان حلالیت با افزایش دما برای نشاسته طبیعی ذرت افزایشی است که در دمای بالاتر از ۷۰ درجه سانتیگراد این افزایش شدید تر بود، در حالیکه افزایش درصد فسفریله کردن نشاسته ذرت سبب تغییرات بسیار اندک حلالیت با دما شد. آنها دلیل پائین بودن حلالیت نشاسته فسفریله را به وجود اتصالات بین مولکولی قوی این نشاسته در اثر فرایند فسفریله کردن و تمایل پائین آن در واکنش با مولکول های آب بیان کردند. میلان و همکاران (۲۰۰۹) تغییرات حلالیت نشاسته های لوبیای مانگ، سیب زمینی شیرین و برنج را افزایشی با دما (۳۰-۹۰ درجه سانتیگراد) گزارش کردند.

نتایج بدست آمده از بررسی اثر دما بر میزان تغییرات حلالیت انواع نشاسته ها با بهره گرفتن از معادله آرینیوس-ارینگ (معادله ۳-۵)، در جدول ۴-۲ نشان داده شده است. همانطور که مقایسه مقادیر انرژی فعالسازی نمونه ها نشان می دهد، میزان حلالیت نشاسته طبیعی و فسفریله به ترتیب دارای بیشترین و کمترین حساسیت نسبت به تغییرات دما بودند. مقایسه انرژی فعالسازی بدست آمده برای تغییرات قدرت تورم و میزان حلالیت انواع نشاسته ها به خوبی نشان می دهد که شاخص حلالیت انواع نشاسته ها بیشتر از قدرت تورم آن ها تحت تاثیر دما بوده است. همچنین مقایسه این مقادیر به خوبی نشان می دهد که، نشاسته هیدروکسی پروپیله با ۲۲۴ درصد تغییر در انرژی فعالسازی نسبت به شاخص قدرت تورم آن دارای بیشترین تغییر بوده است، این مطلب بدین معنی است که قدرت تورم کاهش یافته در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد برای این نشاسته، بدلیل افزایش شدیدتر حلالیت در دمای بالاتر بوده است. ماندالا و بایاس (۲۰۰۴) بیان کردند که عموماً میزان حلالیت نشاسته ها بیشتر از میزان قدرت تورم آن ها تحت تاثیر دما قرار می گیرد.
جدول۴-۲٫ پارامتر های بدست آمده از معادله آرینیوس-ایرینگ جهت بررسی تغییرات حلالیت انواع نشاسته ها

نوع نشاسته
E_a (kJ/mol)
R²
RMSE

نشاسته طبیعی
۶۷۴/۷۷
۹۷۴/۰
۱۸۴/۰

نشاسته هیدروکسی پروپیله
۶۱۸/۵۹
۹۸۹/۰
۱۳۵/۰

نشاسته فسفریله
۴۷۸/۴۴
۹۰۲/۰
۲۲۸/۰

۴-۷٫ شفافیت خمیر

شکل ۴-۷ میزان شفافیت ژل نشاسته های مورد آزمایش را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود، نشاسته هیدروکسی پروپیله دارای بیشترین و نشاسته فسفریله شده دارای کمترین مقدار شفافیت بودند و نشاسته طبیعی در بین این دو قرار داشت. نتایج مشابهی توسط روتنبرگ و سولارک (۱۹۸۴)، تاسچوف (۱۹۸۶) و وو و سیب (۱۹۹۷) گزارش شد. کو و همکاران (۲۰۱۰) میزان شفافیت ژل نشاسته ذرت طبیعی را ۱۵/۳۰ درصد تعیین کردند و بیان کردند که با افزایش میزان فسفریله کردن نشاسته ذرت این مقدار تا ۸۶/۰ کاهش می یابد.

شکل ۴-۷٫ میزان شفافیت ژل نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم (غلظت ۱ درصد).

مقایسه میزان شفافیت ژل نشاسته طبیعی گندم بدست آمده در این تحقیق (۷۶/۴۶) با نتایج کو و همکاران (۲۰۱۰) شفافیت بیشتر ژل نشاسته گندم را نسبت به ذرت نشان می دهد. لیم و سیب (۱۹۹۳) و کائور و همکاران (۲۰۰۶) بیان کردند که نشاسته های فسفریله شده نسبت به نشاسته های طبیعی دارای شفافیت بسیار کمتری می باشند. آن ها یکی از دلایل این کاهش شفافیت را کاهش قدرت تورم در نتیجه فسفریله کردن نشاسته ها بیان کردند که مطابق با نتایج نشان داده شده در قسمت قدرت تورم نشاسته ها بود. پس می توان دریافت که بالاتر بودن قدرت تورم نشاسته هیدروکسی پروپیله در دمای مورد استفاده در تهیه ژل نمونه ها (۹۵ درجه به مدت ۳۰ دقیقه) دلیل اصلی بالاتر بودن شفافیت ژل آن بوده است، به طوری که ارتباط آماری بالای بین شفافیت نشاسته ها و قدرت تورم آن ها در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد (۸۷۵/۰R=) گویای این مطلب بود. بر اساس نتایج این تحقیق، هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم سبب افزایش ۶۵/۲ برابری و برعکس فسفریله کردن آن سبب کاهش ۵۸/۱۷ برابری میزان شفافیت نشاسته گندم می شود. موریکاوا و نیشیناری (۲۰۰۰) تغییر ساختار گرانولی نشاسته در اثر فسفریله کردن را عامل کاهش شفافیت ژل آن دانستند.

۴-۸٫ اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم

شکل ۴-۸ قابلیت هضم هر یک از نشاسته های مورد آزمایش را بر اساس روش انگلیست و همکاران (۱۹۹۲) نشان می دهد. نتایج آنالیز آماری میانگین داده های بدست آمده از قابلیت هضم نشاسته ها طی ۱۸۰ دقیقه به وسیله آزمون t نشان داد که تفاوت معنی داری بین قابلیت هضم نشاسته های طبیعی و فسفریله شده وجود ندارد (۰۵/۰p>)، در حالیکه بین این دو نشاسته و نشاسته هیدروکسی پروپیله تفاوت معنی دار آماری وجود داشت (۰۵/۰ p<).

شکل ۴-۸٫ الگوی هیدرولیز آنزیمی درون شیشه ای ژل نشاسته ها (۲۰ دقیقه حرارت دهی در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد) در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد برای ۳ ساعت بر اساس روش انگلیست و همکاران (۱۹۹۲).

بر اساس نتایج، ۰۲/۹۲ درصد از هیدرولیز نشاسته طبیعی، ۳۱/۹۱ درصد از نشاسته فسفریله و ۰۹/۸۶ درصد از نشاسته هیدروکسی پروپیله، در ۲۰ دقیقه اول فرایند هضم آنزیمی صورت گرفت و پس از آن نمودار میزان هضم نشاسته در برابر زمان هضم تقریباً مستقل از زمان هضم گردید (شکل ۴-۸). نتایج نشان داد که هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم تاثیر معنی داری بر میزان هیدرولیز آنزیمی آن گذاشت (۰۵/۰ p<)، به طوری که پس از ۱۸۰ دقیقه زمان هضم میزان هیدرولیز نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم ۳۴/۷ درصد کمتر از نشاسته طبیعی گندم بود. از سویی دیگر، این تفاوت برای نشاسته فسفریله شده معنی دار نبود (۰۵/۰p>). دلیل عدم تفاوت معنی دار بین دو نشاسته فسفریله شده و طبیعی می تواند از یک سو به دلیل استفاده کم (۵ درصد) از ترکیبات ایجاد کننده این استخلاف یعنی STMP و STPP باشد (استفاده از ۵ درصد ترکیبات ایجاد کننده اتصال، ۰۹۶/۰ درصد محتوای فسفر برای نشاسته فسفریله تولید کرد)، و از سوی دیگر عامل حرارت و در نتیجه ژلاتینه شدن کامل نشاسته ها بسیار حائز اهمیت است (چانگ و همکاران، ۲۰۰۸).
بر اساس داده های میزان هیدرولیز آنزیمی نشاسته ها طی ۱۸۰ دقیقه هضم، طبقه بندی قابلیت هضم هر نشاسته به صورت نشاسته با قابلیت هضم سریع (RDS)، نشاسته با قابلیت هضم آهسته (SDS) و نشاسته مقاوم (RS) صورت گرفت (جدول ۴-۳).
جدول ۴-۳٫ طبقه بندی نشاسته های مختلف بر اساس قابلیت هضم اندازه گیری شده بر اساس روش انگلیست و همکاران (۱۹۹۲)

نوع نشاسته