1-2-2-3-4. انحراف معیار برآورد (خطای استاندارد)……………………………………………………………………….21
1-2-2-3-5. میانگین خطای مطلق (MAE) یا میانگین انحراف مطلق (MAD)……………………….22
1-2-2-3-6. میانگین مجذورات خطا (MSE)…………………………………………………………………………………22
1-2-2-3-7. ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)…………………………………………………………………………..22
1-2-2-3-8. میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE)…………………………………………………………………23
فصل دوم
مروری بر منابع پیشین…………………………………………………………………………………………………………………….24
فصل سوم
3-1.مواد و روش………………………………………………………………………………………………………………………………………………………33
3-1-1. مواد………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….33
3-1-2. روشهای مورد استفاده…………………………………………………………………………………………………………………………..34
3-1-2-1. تهیه مخلوط روغنها……………………………………………………………………………………………………………………..34
3-1-2-2. سازوری آنزیم…………………………………………………………………………………………………………………………………34
3-1-2-3. واکنش اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………………………………………………………………..34
3-1-3. روشهای آزمون……………………………………………………………………………………………………………………………………..35
3-1-3-1. اندازه گیری درصد اسید چرب آزاد………………………………………………………………………………………………35
3-1-3-2. عدد یدی……………………………………………………………………………………………………………………………………….35
3-1-3-3. نقطه ذوب لغزشی………………………………………………………………………………………………………………………..35
3-1-3-4. پروفیل اسید چرب………………………………………………………………………………………………………………………..36
3-1-3-5. اندازه گیری میزان چربی جامد……………………………………………………………………………………………………36
3-1-3-6. بررسی خصوصیات رئولوژیکی………………………………………………………………………………………………………37
3-1-3-7. ساخت نمودارهای منحنیهای همجامد……………………………………………………………………………………….37
3-1-4. آنالیزهای آماری………………………………………………………………………………………………………………………………………38
3-1-4-1. تحلیل همبستگی………………………………………………………………………………………………………………………….38

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

3-1-4-2. مدل سازی…………………………………………………………………………………………………………………………………….38
3-1-4-2. ارزیابی نتایج آماری………………………………………………………………………………………………………………………38
فصل چهارم
نتایج و بحث……………………………………………………………………………………………………………………………………39
4-1. بخش اول: بررسی اثر اینتراستریفیکاسیون آنزیمی بر ویژگیهای فیزیکوشیمیایی مخلوطهای چربی………..40
4-1-1. درصد اسیدهای چرب آزاد……………………………………………………………………………………………………………………..40
4-1-2. عدد یدی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………42
4-1-3. پروفیل اسید چرب………………………………………………………………………………………………………………………………….42
4-1-4. نقطه ذوب لغزشی…………………………………………………………………………………………………………………………………..44
4-1-5. میزان چربی جامد…………………………………………………………………………………………………………………………………..45
4-1-6. خصوصیات رئولوژیکی…………………………………………………………………………………………………………………………….48
4 -1-7. منحنیهای نمودار همجامد…………………………………………………………………………………………………………………50
4-2. بخش دوم: مطالعات مدل سازی…………………………………………………………………………………………………………………….54
4-2-1. انتخاب متغیرها………………………………………………………………………………………………………………………………………54
4-2-2. مدلسازی………………………………………………………………………………………………………………………………………………56
4-2-2-1. مدلسازی SFC به صورت تابعی از دما (SFCf(T))56
4-2-2-1-1. کاربرد تابع SFCf(T) در تعیین نقطه ذوب لغزشی59
4-2-2-2. مدلسازی SFC به صورت تابعی از ساختار اسید چرب (SFCf(T))61
4-2-2-3. مدل سازی SFC به صورت تابعی از دما و SFA (SFCf(T,SFA))65
4-2-2-3-1. اعتبار سنجی مدل دو متغیره SFCf(T,SFA)68
4-2-2-4. مدل سازی SMP به صورت تابعی از ساختار اسید چرب71
4-2-2-4-1. اعتبار سنجی مدل SMPf(SFA)75
فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………….78
فصل ششم

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………..82
فهرست جداول
جدول 3-1. ویژگیهای لیپوزیم TLIM…………………………………………………………………………………………………………………..33
جدول 4-1. محتوای اسید چرب آزاد مخلوطهای FHPO:SBO، قبل و بعد از اینتراستریفیکاسیون…………………41
جدول 4-2. پروفیل اسید چرب روغنهای اولیه و مخلوطهای FHPO و SBO…………………………………………………..43
جدول 4-3. نقطه ذوب لغزشی و محتوای چربی جامد مخلوطهای اولیه و اینتراستریفیه شده………………………………48
جدول 4-4. ضرایب همبستگی پیرسون بین SFC و ساختار اسیدهای چرب مخلوطهای دوتایی اینتراستریفیه……… آنزیمی FHPO و SBO…………………………………………………………………………………………………………………………………………..55
جدول 4-5: بررسی مدلهای سیگموئیدی در تعیین مناسب ترین مدل SFCf(T) مخلوطهای اینتراستریفیه FHPO و SBO……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….57
جدول 4-6. ضرایب مدل گمپرتز SFCf(T)، SFCf(SFA)، SFCf(T,SFA)، SMPf(SFA) و ارزیابی نیکوئی برازش…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..58
جدول 4-7. نقطه ذوب لغزشی مخلوطها و نقطه عطف توابع SFCf(T)…………………………………………………………………61
جدول 4-8. بررسی مدلهای رگرسیونی در تعیین مناسب ترین مدل SFC مخلوطهای اینتراستریفیه شده FHPO و SBO به صورت تابعی از ساختار اسید چرب………………………………………………………………………………………..63
جدول 4-9. ضرایب مدل گمپرتز SFCf(SFA) و ارزیابی نیکوئی برازش………………………………………………………………….64
جدول 4-10. ضرایب مدل گمپرتز SFCf(T,SFA) و ارزیابی نیکوئی برازش…………………………………………………………….67
جدول 4-11. بررسی مدلهای رگرسیونی در تعیین مناسب ترین مدل SMP مخلوطهای اینتراستریفیه شده FHPO و SBO به صورت تابعی از ساختار اسید چرب………………………………………………………………………………………..73
جدول 4-12. ضرایب مدل گمپرتز SMPf(SFA) و ارزیابی نیکوئی برازش……………………………………………………………….74
فهرست اشکال
شکل 1-1. مراحل هیدرولیز آنزیمی روغنها و چربیها………………………………………………………………………………………………7
شکل 1-2. مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………………………………………………………………………….8
شکل 1-3. مقایسه منحنیهای SFC محصول اینتراستریفیه و شورتنینگ نانوائی نوع تجاری………………………………13
شکل 1-4. ارتباط خطی بین دو متغیر………………………………………………………………………………………………………………………17
شکل 4-1. نمودار SMP به صورت تابعی از محتوای FHPO………………………………………………………………………………..45
شکل 4-2. منحنی SFC مخلوطها، قبل و بعد از اینتراستریفیکاسیون آنزیمی………………………………………………………46
شکل 4-3. نمودارهای حاصل از آزمون روبش-فرکانس مخلوطهای اولیه و اینتراستریفیه……………………………………..50
شکل 4-4. منحنیهای همجامد مخلوطها، قبل و بعد از اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………………53
شکل 4-5. تأثیر دما بر روی SFC مخلوطهای FHPO و SBO، اینتراستریفیه شده به روش آنزیمی……………….56
شکل 4-6. نمودار نقطه ذوب لغزشی به صورت تابعی از نقطه عطف توابع SFCf(T)………………………………………………61
شکل 4-7. تأثیر محتوای اسید چرب اشباع بر روی SFC مخلوطهای FHPO و SBO…………………………………….63
شکل 4-8. همبستگی بین ضرایب مدلهایSFCf(T) و محتوای SFA یا ضرایب مدلهای SFCf(SFA) و دما….66
شکل 4-9. نمودار سه بعدی SFC آزمایشی (نمودار پراکنش) و پیش بینی شده مخلوطهای دوتایی FHPO و SBO………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….67
شکل 4-10. اعتبارسنجی مدل SFCf(T,SFA)، مخلوطهای اینتراستریفیه شده آنزیمی…………………………………………70
شکل 4-11. اعتبارسنجی مدل SFCf(T,SFA)، مخلوطهای اینتراستریفیه شده شیمیایی………………………………………71
شکل 4-12. تأثیر SFA بر روی نقطه ذوب مخلوطهای دوتایی اینتراستریفیه شده آنزیمی FHPO:SBO………74
شکل 4-13. اعتبارسنجی مدل SMPf(SFA) مخلوطهای حاوی پالم اولئین…………………………………………………………..76
شکل 4-14. اعتبارسنجی مدل SMPf(SFA) مخلوطهای حاوی سویای کاملاً هیدروژنه………………………………………..77
1-1. مقدمه
محتوای چربی جامد (SFC1) و نقطه ذوب، پارامترهای مناسبی در ارتباط با خصوصیات فیزیکی چربیها میباشند (زینال، 1999). SFC به صورت درصد اجزاء جامد چربیها در دماهای مشخص تعریف میشود و تعیین کننده رفتار ذوبی و پلاستیسیته آنها میباشد. این خصوصیت تأثیر بسزایی بر کاربرد ویژهی محصول از جمله ظاهر عمومی، بسته بندی آسان، مالش پذیری، تراوش روغن و خصوصیات ارگانولپتیکی دارد (نورلیدا و همکاران، 2002).
به طور کلی محتوای چربی جامد از دمایی که در آن نگهداشته میشود، نوع چربی یا روغن (شامل اسید چرب، تری آسیل گلیسرول (TAG)) و ساختار کریستالی تأثیر میپذیرد (تلس دوس سنتوس و همکاران، 2013). تغییرات SFC در نتیجه انجام واکنشهای فیزیکی (هیدروژناسیون2 و جزء به جزء کردن3) و شیمیایی روغنها (اینتراستریفیکاسیون4) حاصل میشود که منجر به تغییر نقطه ذوب چربیها میگردد (کارابولوت و همکاران، 2004).
اینتراستریفیکاسیون، مهمترین روش اصلاح خصوصیات فیزیکوشیمیایی5 چربیها است که موجب تغییر ساختار تری آسیل گلیسرول، محتوای چربی جامد، نقطه ذوب و رفتار کریستالیزاسیون یا تبلور محصول میگردد. نظارت بر روند واکنش جهت حصول محصولات مختلف چربی، اغلب بوسیله آنالیزهای TAG، اندازه گیری نقطه ذوب و SFC صورت میگیرد ( ژانگ و همکاران، 2004؛ روسو و مارانگنی، 2008 و ریبیرو و همکاران، a2009). بر این اساس مقادیر SFC و نقطه ذوب، میتوانند با ارزشترین دادهها در تعیین خصوصیات چربیها باشند.
SFC توسط دستگاه رزونانس مغناطیسی هسته ای متناوب (pNMR6) اندازه گیری میشود که به دلیل قابل دسترس نبودن چنین دستگاههای پیشرفتهای در همه آزمایشگاههای آنالیز مواد غذایی محدودیتهایی در اندازه گیری آن ایجاد شده است (فرمانی، 1393). همچنین اندازه گیری نقطه ذوب چربیها با روشهای آزمایشگاهی AOCS، همواره زمانبر است. بنابراین توصیف مدلهایی که بتواند مقادیر SFC و نقطه ذوب را جهت تولید محصولات عملگر و مطلوب قبل از انجام هر گونه آزمایش و آنالیزهای دستگاهی پیش بینی کند، منطقی به نظر میرسد.
تحقیق حاضر با استفاده از دادههای بدست آمده از اینتراستریفیکاسیون آنزیمی مخلوط دوتایی پالم اولئین کاملاً هیدروژنه (FHPO7) و روغن سویا (SBO8) علاوه بر بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی محصولات اینتراستریفیه شده به مطالعه روابط ریاضی بین SFC و خصوصیات مستقلی چون ساختار اسید چرب و دماهایی که SFC در آن اندازه گیری میشود، پرداخته است. همچنین در این پژوهش روابط بین نقطه ذوب لغزشی (SMP 9) محصولات اینتراستریفیه شده و ساختار اسید چرب بررسی شده است. به طور کلی بهره گیری از چنین مدلهایی، استفاده از مواد واکنش دهنده، زمان و هزینه انجام واکنش را کاهش داده و در توسعه فرمولاسیون جدید چربیها مفید واقع شوند.
1-2. کلیات تحقیق
1-2-1. کلیات تحقیقات تجربی
روغنها و چربیهای طبیعی، دارای الگوی توزیع اسید چرب خاصی در مولکولهای تری آسیل گلیسرول خود هستند. این الگوی توزیع اسید چرب موجب محدودیت دامنه کاربرد آنها شده است (نُرآینی، 1994). به منظور گسترش استفاده از آنها، فرآیندهای فیزیکی نظیر جزء به جزء کردن و فرآیندهای شیمیایی نظیر هیدروژناسیون و اینتراستریفیکاسیون و یا ترکیبی از آنها به کار گرفته میشود (رِی و باتاکاریا، 1996). طی فرآیند هیدروژناسیون، با اضافه شدن هیدروژن به پیوندهای دوگانه اسیدهای چرب غیر اشباع، نسبتهای مختلفی از اسیدهای چرب با درجه غیر اشباع پایینتر و یا اسیدهای چرب اشباع شده و ایزومرهای هندسی10 (ترانس) 11به وجود میآیند (فرمانی، 1384).
نگرانیهای موجود در خصوص اثرات نامطلوب اسیدهای چرب ترانس باعث افزایش توجه محققان و صاحبان صنعت به شیوههای جایگزین هیدروژناسیون نسبی نظیر 1- اصلاح تکنولوژی هیدروژناسیون 2- کاربرد اینتراستریفیکاسیون 3- کاربرد فراکسیونهایی با مواد جامد بالا از روغنهای طبیعی 4- استفاده از روغنهای اصلاح نژاد شده12، گردیده است (خاتون و ردی، 2005). کاربردیترین و مؤثرترین روش جایگزین هیدروژناسیون، اینتر استریفیکاسیون یا استری کردن داخلی تری آسیل گلیسرولها میباشد (فرمانی، 1384).
در هیدروژناسیون کامل با افزایش درجه هیدروژناسیون، با وجود کاهش محتوای اسیدهای چرب ترانس، کاهش مالش پذیری محصول و یا کاهش ذوب پذیری چربی در دهان دیده میشود. علاوه بر این، خطرات ناشی از افزایش میزان اسیدهای چرب اشباع به دلیل افزایش میزان کلسترول تام، هم وجود دارد (خاتون و ردی، 2005). همچنین در هیدروژناسیون نسبی، علیرغم حصول خصوصیات مالش پذیری مطلوب در محصول، محتوای اسیدهای چرب ترانس افزایش مییابد.
جزء به جزء کردن، فرآیندی جهت تفکیک جزء جامد روغن از جزء مایع میباشد. این روش کمتر به صورت یک فرآیند مستقل به کار میرود و بیشتر به صورت قسمتی از فرآیندهای پیچیده عمل میکند. با وجود کاربرد بالای جزء به جزء کردن، این روش، برخلاف اینتراستریفیکاسیون، نمیتواند خصوصیات فیزیکی روغن یا چربی را تغییر دهد (ابراهیمی و فرمانی، 1391).

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

روغنهای اصلاح نژاد شده به طور کلی شامل سه گروه 1- روغن با محتوای بالای اسید اولئیک 2- روغن با محتوای متوسط اسید لینولئیک 3- روغن با محتوای کم لینولنیک اسید میباشند. این روش اصلاحی به دلیل گران بودن و همچنین تولید روغنهایی با محتوای بالای اسید اولئیک که در دمای اتاق مایع اند، کاربرد کمتری نسبت به سایر روشها دارد (هایومن، 1994).
در سالهای اخیر، کشورهای پیشرفته صنعتی، با توجه به آثار نامطلوب اسیدهای چرب ترانس حاصل از هیدروژناسیون نسبی که باعث بروز بیماریهای قلبی عروقی، اختلال در رشد و تکامل جنین، افزایش کلسترول 13LDL،کاهش کلسترول HDL14و کاهش تشکیل پروستاگلاندینها15 میشوند، اقدام به تولید چربیهای تجاری بدون ترانس که عمدتاً از طریق فرایند استری کردن انجام میشود، کردهاند (اروموغان و همکاران، 2008). با استفاده از اینتراستریفیکاسیون علاوه بر تولید فرآوردههای بدون اسیدهای چرب ترانس، امکان استفاده از منابع روغنی که بنا به دلایلی، محدودیت در استفاده از آنها در صنایع غذایی وجود داشته (اغلب به دلیل نداشتن خواص کاری مناسب یا بالا بودن درصد اسیدهای چرب اشباع) نظیر استئارین16 پالم، استئارین هسته پالم17 و پیه گاو18، فراهم میشود (فرمانی، 1384). اینتراستریفیکاسیون خصوصیات فیزیکوشیمیایی مطلوب نظیر پروفیل ذوبی مناسب، بهبود خصوصیات کریستالی و محتوای چربی جامد و ترکیب خواص مطلوب تمامی روغنهای به کار رفته در یک مخلوط را موجب میشود (لی و همکاران، 2010).
1-2-1-1. اینتراستریفیکاسیون
اینتراستریفیکاسیون به فرآیندی گفته میشود که در طی آن موقعیت اسیدهای چرب در ساختمان تری آسیل گلیسرول، در حضور کاتالیستهای شیمیایی نظیر متوکسید سدیم19 و یا بیوکاتالیستها نظیر لیپازها20 تغییر یافته که در نتیجهی آن، خصوصیات فیزیکوشیمیایی روغنها تغییر میکند (آسیف، 2011). به طور کلی اینتراستریفیکاسیون برای توصیف واکنش بین یک استر (استر اسید چرب مانند تری آسیل گلیسرول) با یک اسید چرب (اسیدولیز)21، یا یک الکل (الکولیز)22 و یا با یک استر اسید چرب دیگر (تبادل استر-استر یا ترانس استریفیکاسیون23) به کار میرود. اینتراستریفیکاسیون در واقع یک راه مؤثر برای تغییر و کنترل خصوصیات ذوبی و کریستالی روغنها و چربیها بدون تغییر دادن درجه غیراشباعیت یا حالت ایزومری اسیدهای چرب میباشد (فرمانی، 1384).
1-2-1-2. انواع اینتراستریفیکاسیون
اینتراستریفیکاسیون میتواند در دماهای بالا، ℃300 و یا بالاتر و بدون استفاده از کاتالیزور انجام گیرد. اما در چنین شرایطی زمان واکنش بسیار طولانی شده و معمولاً با تشکیل ترکیبات ناشی از تجزیه یا پلیمریزاسیون همراه است. استفاده از کاتالیزور باعث افزایش سرعت و کاهش دمای واکنش میگردد. کاتالیزورهای اینتراستریفیکاسیون به دو گروه مواد شیمیایی و آنزیمها تقسیم میشوند (فرمانی، 1384). بر این اساس دو نوع اینتراستریفیکاسیون شیمیایی و آنزیمی تعریف میشود.
1-2-1-2-1. اینتراستریفیکاسیون شیمیایی24 (CIE)
در اینتراستریفیکاسیون شیمیایی چربیها، توزیع مجدد اسیدهای چرب موجود در تری آسیل گلیسرولها کاملأ تصادفی است و در حضور کاتالیستهای شیمیایی نظیر آلکیلاتهای25 سدیم، سدیم فلزی، آلیاژهای سدیم/پتاسیم و هیدروکسید سدیم/پتاسیم-گلیسرول انجام میپذیرد. عمل این نوع از کاتالیزورها بر جایگاههای مختلف تری آسیل گلیسرولها ویژه نمیباشد. از این رو به این نوع واکنش شیمیایی، تصادفی کردن26 نیز گفته میشود (فرمانی، 1384).
1-2-1-2-2. اینتراستریفیکاسیون آنزیمی27 (EIE)
در اینتراستریفیکاسیون آنزیمی، آنزیم لیپاز که نام سیستماتیک آن “گلیسرول استر هیدرولاز28” و شماره سیستماتیک آن “EC 3.1.1.3” میباشد، به عنوان کاتالیست عمل میکند. لیپازهای مورد استفاده را میتوان به دو گروه ویژه29 (گزینش پذیر30) و ناویژه31 تقسیم بندی کرد. عمل لیپازهای ناویژه تصادفی بوده و محصول بدست آمده از عملکرد این آنزیمها معادل روش شیمیایی است. برخلاف لیپازهای ناویژه و کاتالیزورهای شیمیایی، لیپازهای 1،3 –ویژه32 بر جایگاه 2 تری آسیل گلیسرولها بی تأثیر بوده یا تأثیر کمتری دارند و بنابراین قادر به جابجا کردن اسید چرب قرار گرفته در آنجا نمیباشند. محصول نوع گزینش پذیر به دلیل تغییر کمتر در جایگاه sn-2 تری آسیل گلیسرول، طبیعی تر است (فرمانی، 1384).
1-2-1-2-2-1. مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی
مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی شامل دو مرحله 1- هیدرولیز33 2- سنتز34 می باشد. لیپازها پیوند استری بین آسیل و گلیسرول را هیدرولیز میکنند و بسته به شدت هیدرولیز، محصولات تولیدی شامل اسید چرب آزاد، منو آسیل گلیسرول35، دی آسیل گلیسرول36 و گلیسرول میباشد (شکل1-1).
شکل 1-1: مراحل هیدرولیز آنزیمی روغنها و چربیها
واکنش هیدرولیز تعادلی و برگشت پذیر بوده و بنابراین لیپازها قادر به انجام واکنش برگشت یعنی سنتز میباشند. از این ویژگی لیپاز جهت انجام واکنشهای اینتراستریفیکاسیون استفاده میشود. بنابراین هرگاه آب در محیط به فراوانی وجود داشته باشد، لیپازها واکنش هیدرولیز را کاتالیز میکنند. ولی در شرایط کم آبی، واکنش سنتز کاتالیز میگردد. به طور کلی اساس این واکنشها بر پایه تشکیل کمپلکسهای آسیل – آنزیم میباشند. این واکنشها تا رسیدن به تعادل در سیستم ادامه داشته و منجر به تشکیل واسطهها و تری آسیل گلیسرولهای جدید خواهد شد (واکنشهای 1-6، شکل (1-2)). با افزایش آب در سیستم میزان اسیدهای چرب آزاد افزایش مییابد (واکنشهای 1و2، شکل (1-2)). بنابراین بازده تولید تری آسیل گلیسرولهای جدید نیز کاهش خواهد یافت. از سوی دیگر با کاهش آب در سیستم، واکنشها به سمت تشکیل کمتر اسیدهای چرب آزاد و دی آسیل گلیسرولها و همچنین تولید بیشتر تری آسیل گلیسرولها هدایت شده و بازده تولید تری آسیل گلیسرولهای جدید افزایش خواهد یافت. البته باید توجه داشت که کاهش آب تا حد خاصی امکانپذیر است. بدین دلیل که انجام مرحله اول یعنی هیدرولیز، نیازمند وجود آب است. از سوی دیگر وجود آب جهت حفظ ساختمان طبیعی لیپاز نیز لازم است (فرمانی، 1384).
شکل 1-2: مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی
1-2-1-3. مزایای اینتراستریفیکاسیون آنزیمی به اینتراستریفیکاسیون شیمیایی
اینتراستریفیکاسیون آنزیمی به دلایل زیر بر اینتراستریفیکاسیون شیمیایی برتری دارد:
اسیدهای چرب آزاد37 موجود در روغنهای گیاهی بر فرآیند و فعالیت آنزیم تأثیری ندارد، در حالیکه در فرآیند شیمیایی درصد اسیدهای چرب آزاد باید کمتر از 05/0 درصد باشد.
در واکنش آنزیمی نیاز به تیمارهای پس از فرآیند نبوده و آلودگی محیط زیست کمتر میباشد. در صورتیکه در واکنشهای شیمیایی به دلیل ایجاد رنگ قرمز- قهوهای در روغن نیاز به مرحله رنگبری38 میباشد.
فرآیند آنزیمی در دماهای پائینتر (حداکثر ℃70) صورت میپذیرد. در حالیکه اینتراستریفیکاسیون شیمیایی در محدوده دمایی ℃150-70 (معمولاً بالاتر از ℃90) انجام میگیرد. از این رو انجام فرآیند آنزیمی از نظر مصرف انرژی مقرون به صرفه است.
پیوسته سازی39 فرآیند آنزیمی به دلیل استفاده از آنزیم تثبیت شده آسانتر بوده و نیاز به سرمایه گذاری کمتر جهت تهیه تجهیزات فرآیند میباشد.
کاتالیزورهای شیمیایی دارای خاصیت تحریک کننده و منفجر شوندهای میباشند. حال آن که آنزیم تثبیت شده40 گرانوله41 بوده و گرد و غبار بسیار کمی ایجاد میکند.
از انواع مختلف مواد شیمیایی مانند سود، اسید سیتریک و آب در فرآیند شیمیایی استفاده میگردد. در صورتیکه از هیچ کدام از آنها در فرآیند آنزیمی استفاده نمیشود.
اینتراستریفیکاسیون شیمیایی به صورت کاملاً تصادفی صورت میگیرد و فرآیند نسبی آن انجام پذیر نیست. در حالیکه فرآیند آنزیمی دارای عمل ویژهای بوده و فرآیند آن به کندی صورت میپذیرد، طوریکه به راحتی قابل کنترل است (فرمانی، 1384).
1-2-1-4. تأثیر اینتراستریفیکاسیون آنزیمی بر ویژگیهای روغنها و چربیها
سه عامل تعیین کننده خصوصیات فیزیکی روغنها و چربیها شامل 1- طول زنجیره اسیدهای چرب 2- میزان غیراشباعیت اسیدهای چرب و 3- نحوهی توزیع آنها در جایگاههای مختلف تری آسیل گلیسرولها میباشد. تفاوت در خصوصیات فیزیکی و نوع کاربرد روغنها و چربیها از جمله مالش پذیری، نقطه ذوب، میزان چربی جامد، بلوربندی42 و… ناشی از عوامل مذکور میباشد (اسرینیواسان، 1978).
1-2-1-4-1. ساختار شیمیایی
تحقیقات نشان داده است که اینتراستریفیکاسیون آنزیمی باعث افزایش درصد اسیدهای چرب آزاد، منو و دی آسیل گلیسرول میگردد. محتوای اسید چرب آزاد رایجترین شاخص کیفیت در صنعت روغن است که موجب توسعه تغییر طعم43 در روغنها و محصولات سرخ شده میگردد (دبناس، 2010). تشکیل ترکیبات فوق باعث کاهش بازدهی و سخت شدن فرآیندهای خالص سازی بعدی میگردد (فرمانی، 1384). نتایج مطالعات ژانگ و همکاران ( 2004)، در بررسی اثرات درجه تبدیل اینتراستریفیکاسیون آنزیمی روغنهای پالم استئارین و نارگیل در تولید انواع مارگارین44 نشان داد با افزایش درجه اینتراستریفیکاسیون، با وجود بهبود ساختار کریستالی محصول، مقادیر اسیدهای چرب آزاد و دی آسیل گلیسرولها افزایش مییابند. وجود اسیدهای چرب آزاد بازده تولید تری آسیل گلیسرولهای تولیدی جدید را کاهش میدهد. فرمانی و همکاران (2009)، مخلوطهایی از روغن کانولا و پالم اولئین یا سویای کاملأ هیدروژنه را به طریق آنزیمی و شیمیایی اینتراستریفیه کردند. مقایسه میزان اسیدهای چرب آزاد تولیدی در این دو روش نشان داد که مقدار اسیدهای چرب آزاد تولید شده در اینتراستریفیکاسیون آنزیمی بالاتر از روش شیمیایی بوده است. کوچک یزدی و عالم زاده (1391)، از طریق اینتراستریفیکاسیون آنزیمی مخلوطهای روغن پالم و آفتابگردان45 با ترکیب درصدهای مختلفی از آنها، با استفاده از لیپوزیم تی ال آی ام46 به فرمولاسیون شورتنینگ47 بدون ترانس دست یافتند. نتایج این تحقیق نیز همراه با افزایش درصد اسیدهای چرب آزاد، کاهش مقاومت اکسایشی و همچنین افزایش میزان صابون و عدد آنیسیدین48 محصول بود. اُسوریو49 و همکاران (2005)، به مقایسه میزان اسیدهای چرب آزاد تولیدی از رآکتورهای بچ50 و مداوم، با بکارگیری واکنش اینتراستریفیکاسیون آنزیمی مخلوط پالم استئارین و روغن سویا، پرداختند. همچنین شرایط بهینه واکنش به منظور کاهش محتوای اسید چرب آزاد، به طریق روش پاسخ سطح51 به صورت تابعی از دما و ترکیب محیط تعیین شد. نتایج مطالعات آنها کاهش هر چه بیشتر مقدار اسیدهای چرب آزاد در رآکتور مداوم نسبت به رآکتور بچ را گزارش کرد.
1-2-1-4-2. مقاومت اکسیداتیوی
اینتراستریفیکاسیون، به دلیل جابجایی اسید چرب غیراشباع موقعیت sn-2 و قرار گرفتن آنها در جایگاههای sn-1 و sn-3 و همچنین به دلیل کاهش مقدار آنتی اکسیدانهای موجود در روغن نظیر توکوفرول52، معمولاً موجب کاهش مقاومت اکسیداتیوی روغنها و چربیها میگردد. انجام فرآیند اینتراستریفیکاسیون با استفاده از لیپاز 1،3-ویژه، مقاومت اکسیداتیو روغن را کمتر کاهش میدهد. مطالعات انجام شده در زمینه بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی محصولات تولید شده به روش اینتراستریفیکاسیون، نشان دادهاند که مقاومت اکسیداتیوی مخلوطهای اولیه بیشتر از محصولات اینتراستریفیه شده به روش آنزیمی و این نیز بیشتر از محصولات بدست آمده از اینتراستریفیکاسیون شیمیایی است (فرمانی، 1384). جونگ53 و همکاران (2008)، چربی بازساخته ای54 از اینتراستریفیکاسیون آنزیمی مخلوط روغنهای سویای کاملأ هیدروژنه، کلزا و پالم استئارین تولید کردند. در این تحقیق با وجود بهبود خصوصیات فیزیکی چربی حاصل، کاهش پایداری اکسیداتیوی محصول اینتراستریفیه شده به دلیل کاهش محتوای توکوفرولهای آلفا و گاما مشاهده شد. سِربوری55 و آکو56 (1998)، به منظور تولید چربیهای پلاستیک، مخلوط لارد57 و روغن آفتابگردان محتوی اسید اولئیک بالا را در حضور لیپاز کاندیدا آنتارکتیکا58 اینتراستریفیه کردند. نتایج نشان داد با افزایش محتوای آفتابگردان در مخلوط روغن، محتوای اسید چرب آزاد و نسبت اسیدهای چرب غیر اشباع به اشباع افزایش داشته، در نتیجه پایداری اکسیداتیوی محصول کاهش یافته است.
1-2-1-4-3. نقطه ذوب
اینتراستریفیکاسیون باعث افزایش نقطه ذوب روغنهای گیاهی، عدم تغییر در نقطه ذوب روغنهای حیوانی و کاهش نقطه ذوب مخلوطهایی که از اجزاء مایع و جامد تشکیل شدهاند، میگردد (فرمانی، 1384). تحقیقات انجام شده توسط گروسزینکسکا59 و ماسیازک60 (2000)، پتروسکایت61 و همکاران (1998)، لُو62 و هَندل63 (1983)، کاهش مطلق در نقطه ذوب فرآورده های متشکل از دو جزء جامد و مایع را پس از استری کردن داخلی گزارش دادند. گلی64 و همکاران (2008)، از مخلوط لیپیدهای مصنوعی حاوی لینولئیک اسید و پالم استئارین، به منظور فرمولاسیون مارگارین، به طریق اینتراستریفیکاسیون آنزیمی استفاده کردند. با کاهش غلظت تری آسیل گلیسرولهای با نقطه ذوب بالا، کاهش نقطه ذوب و محتوای چربی جامد مشاهده شد. رِشما65 و همکاران (2008)، نسبتهای مختلفی از مخلوط پالم استئارین و روغن سبوس برنج66 را توسط لیپاز 1، 3- ویژه، اینتراستریفیه کردند. بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی محصولات نهایی کاهش قابل توجه نقطه ذوب و محتوای چربی جامد مخلوطها با نسبتهای 40:60، 50:50 و 60:40 را نشان داد. این محصولات ترکیبات زیست فعال67 خود نظیر توکول68، استرول69 و کاروتن70 خود را حفظ کردند. مطالعه انجام شده توسط آکو و همکاران (2013) تأثیر آنزیمهای لیپوزیم تی ال آی ام و نووزیم71 435 را بر روی رفتار ذوبی محصول بررسی کرده است. محصول اینتراستریفیه شده توسط آنزیم نووزیم 435 به دلیل خصوصیات ذوبی و کریستالی مطلوب، جهت تولید مارگارین بدون ترانس پیشنهاد شد و روش انجام گرفته جهت تولید این محصول جایگزین مناسبی برای هیدروژناسیون نسبی به شمار میآمد.
1-2-1-4-4. محتوای چربی جامد
محتوای چربی جامد (مقدار کریستالهای چربی موجود در داخل یک چربی یا مخلوط چربی)، یکی از مهمترین خصوصیات فیزیکی چربیها است که تعیین کننده رفتار ذوبی و پلاستیسیته آنها میباشد. این خصوصیت تأثیر بسزایی بر کاربرد ویژه محصولات چربی از جمله مالش پذیری، تراوش روغن و خصوصیات ارگانولپتیکی72 دارد (نورلیدا و همکاران، 2002). از محصولات چربی میتوان به انواع مارگارینها، انواع شورتنینگها و اسپریدها73 اشاره کرد (گیویلی و همکاران، a2009).
به طور کلی محتوای چربی جامد از دمایی که در آن نگهداشته میشود، نوع چربی یا روغن (شامل اسید چرب، تری آسیل گلیسرول) و طبیعت شبکه کریستالی چربی تأثیر میپذیرد (تلس دوس سنتوس و همکاران، 2013). بنابراین واکنش اینتراستریفیکاسیون که موجب تغییرات در ساختار تری آسیل گلیسرولهای چربی میگردد، با تغییرات در مقادیر SFC همراه است (رآئو و همکاران، 2001). اینتراستریفیکاسیون بر SFC روغنهای مختلف اثرات متفاوتی دارد. در مطالعات بسیاری نشان داده شده است که میزان SFC مخلوط چربیهای با اجزاء جامد و مایع، بعد از اینتراستریفیکاسیون، کاهش داشته است. دلیل کاهش SFC محصولات اینتراستریفیه شده نسبت به مخلوطهای اولیه، کاهش محتوای تری آسیل گلیسرولهای سه اشباعی (S3)74 با نقطه ذوب بالاتر و تری آسیل گلیسرول های دو اشباعی – تک غیر اشباعی (S2U)75 و متناظر با آن افزایش تری آسیل گلیسرول های تک غیر اشباعی میباشد (آکو و همکاران، 2013). همچنین تبدیل کریستالهای روغن از شکل β (درشت) به ‘β (ریز) عامل دیگر کاهش SFC می باشد. ریزتر شدن کریستالها باعث میشود که روغن تحت تأثیر دما بیشتر و سریعتر ذوب گردد و حتی در حالت جامد دارای ظاهری یکنواخت و مطلوب گردد (کوچک یزدی و همکاران، 1391).
بطور کلی ویژگی تشکیل ترکیبات با SFC پائین (غیر اشباعیت بالا)، از خصوصیات مطلوب در تولید برخی از فرآوردههای چربی از جمله مارگارین ظرفی76 به حساب میآید. این امر موجب افزایش قابلیت افزایش مالش پذیری بر روی نان، افزایش ارزش تغذیه ای و حمل و جابجایی راحت تر محصول چربی میگردد (پتروسکایت و همکاران، 1998). شورتنینگهای همه منظوره77 در بین انواع شورتنینگها دارای وسیع ترین حد پلاستیکی بوده و قابلیت کاری آنها در در دمای یخچال به خوبی درجه حرارت اتاق است. در دماهای پائین (℃10-4) خصوصیات مطلوب مالش پذیری در محتوای چربی جامد 35%-15% اتفاق می افتد که از آن به عنوان محدوده پلاستیکی چربی یاد میشود (گلی و همکاران، 2008). همچنین این فرآوردهها دارای SFC بالایی در دمای اتاق هستند که دلیل بر دارا بودن ساختار کریستالی مقاوم آنها در برابر تغییر شکل میباشد (شبیر و همکاران، 2012). اینتراستریفیکاسیون در ایجاد چنین خصوصیات مطلوبی، عملکرد مؤثری داشته است. شکل (1-3)، SFC محصولات اینتراستریفیه با نسبتهای مناسب از روغنهای مختلف به منظور تولید شورتنینگ نانوائی و نمونه تجاری شورتنینگ نانوائی را مقایسه کرده است. همانطور که در شکل زیر مشاهده میشود روغن حاصل از اینتراستریفیکاسیون با کاهش SFC همراه است که با ادامه افزایش دما به دلیل ثبات محتوای چربی جامد، تغییرات شیب منحنی کمتر میشود و در دماهای بالاتر (℃40-30) قوام خود را بیشتر حفظ میکنند. این امر بر بهبود خواص پلاستیکی محصول دلالت میکند و با یافتههای پژوهشگران دیگر از جمله کارابولوت و همکاران (2004)، ژانگ و همکاران (2004)، ارتوفر (2005) نوریزاه و همکاران (2012) دلالت میکند.
1-2-1-4-5. خصوصیات رئولوژیکی78
رئولوژی، علم مطالعه تغییر شکل و جریان مواد، تحت تأثیر تنش79 و کرنش80 اعمال شده میباشد. بررسی خصوصیات مکانیکی چربیها به دلیل اینکه دارای رفتار ویسکوالاستیکی81 (حد واسط بین جامد و مایع) هستند، بسیار پیچیده میباشد. رئولوژی نوسانی82، ابزار آزمایشی استانداردی برای مطالعه رفتارهای موادی نظیر چربیها است که دیدگاه جدیدی در ارتباط با مکانیسمهای فیزیکی و خصوصیات مکانیکی آنها ایجاد کرده است (روسو و مارانگنی، 1996). فواید کاربرد آزمونهای نوسانی در مطالعات رئولوژیکی عبارت است از 1- انجام آزمون در نرخ برشی پائین صورت میگیرد 2- به مقدار کمتری از نمونه نیاز است 3- بررسی هر دو مدول الاستیک و ویسکوز به طور همزمان انجام میشود.

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید