تحقیق درباره مواد غذایی، صنایع غذایی، ابتلا به بیماری

شکل 1-1 نمودار تحقیق را برای این پژوهش نشان میدهد

شکل 1- 1: نمودار فرآیند پژوهش

فصل دوم:
مروری بر پژوهشهای پیشین

2-1- تاریخچه استفاده از فیلم های زیست تخریب پذیر
بشر مدتهای طولانی است که بایو پلیمرها را برای افزایش زمان ماندگاری فرآورده غذایی تازه و محافظت از اثرات نامطلوب محیطی استفاده میکند (ایده اولیه استفاده از پوششهای خوراکی از پوششهای طبیعی که روی سطح میوه قرار دارد گرفته شده است). در قرن 12 و 13 میلادی در چین، جهت کاهش از دست دادن رطوبت، پرتقال و لیمو را در واکس فرو می بردند گر چه این پوششها به طور قابل ملاحظهای در کاهش آب مؤثر بودند اما به همان میزان، به دلیل مهار نسبتا بالای تبادلات گازهای تنفسی باعث تخمیر میشدند. پوشاندن غذا با چربی که به لاردینگ موسوم است در قرن 16 در انگلستان استفاده میشد، نشان داده شده است که این روش، کاهش رطوبت محصول را کند میکند. در سال 1800 میلادی جهت به تاخیر انداختن پلاسیدگی میوهها و سبزیجات، آنها را با موم پوشش میدادند، این پوششها، سرعت اتلاف آب را به میزان زیادی کاهش داده و از تبادل گاز تنفسی نیز ممانعت میکردند. موریس و پارکر اولین بار در سال 1895 و هاوارد و هارمونی در سال 1869 از فیلمهای خوراکی در بستهبندی مواد غذایی استفاده کردند. آنها از فیلمهای ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده نمودند. از سال 1930 استفاده از مومهای پارافینه مذاب، برای پوشش دادن مرکبات متداول شد. در اواخر دهه 1950 امولسیونهای روغن در آب کارنوبا، جهت پوشش دادن میوهها و سبزیها به کار رفت. امروزه پوششهای خوراکی در کاربردهای مختلفی، از جمله پوششهایی برای سوسیسها، پوششهای شکلاتی برای دانهها و میوهها و سبزیها استفاده میشود. در حال حاضر تحقیقات گستردهای برای استفاده از فیلمها و پوششهای خوراکی در صنایع غذایی و دارویی صورت میگیرد که موجب بهبود کیفیت و افزایش کاربردهای آنها شده و خواهد شد ( کوآنگ یئون لی16 و همکاران، 2004 ).
2-2- فیلم های خوراکی
تولید فیلمهای خوراکی از پلیمرهای طبیعی مورد توجه زیادی قرار گرفته است که به علت قابلیت خوراکی بودن و سازگاری زیستی این فیلمها است. آماده سازی این فیلمها شامل استفاده از دست کم یک عامل شکل دهنده فیلم، یک محلول و یک واسط میشود. ماکرو مولکولهای مورد استفاده عبارتند از پلی ساکاریدها، پروتئینها و لیپیدها هستند. بسیاری از منابع پلی ساکارید برای آماده سازی فیلمهای خوراکی همچون ریشه و نشاسته غلات و پکین وجود دارند. با این حال، نشاستهها بیشتر در مواد خام بهکار برده میشوند زیرا منابعی تجدیدپذیر هستند و ارزان هم هستند. نشاسته یک جزء غذایی عمده است و یک کربوهیدرات تجزیهپذیر که از هزاران واحد گلوکز ساخته شده است. نشاسته دربرگیرنده زنجیرههای خطی و شاخهدار مولکولهای گلوکز است که آمیلوز و آمیلوپکین نامیده میشوند. آمیلوز که یک حالت خطی نشاسته است مسئول شکلگیری فیلمهای قوی است. پیوندهای فیزیکی در شبکه ماکرومولکولی نشاسته بیشتر براساس آمیلوز هستند و بر خصوصیات مکانیکی فیلمها تاثیر میگذارند از سوی دیگر، ساختار شاخهدار آمیلو پکتین عموماً باعث ایجاد فیلمهایی میشود که شکننده هستند. فیلمهای بر پایه نشاسته خصوصیات فیزیکی شبیه پلیمرهای سنتزی دارند از جمله شفاف بودن، بدون بو، بدون مزه و نیمه نفوذپذیر به علاوه، آنها خصوصیات مانعی خوبی دارند ( کستر و فنما17، 1998).

2-3- سویا
سویا یکی از بقولات است. نیام و دانه آن غذای میلیون‌ها نفر را فراهم می‌کنند و در تهیه مواد شیمیایی نقش عمده دارند. سویا احتمالاً حاصل اهلی‌سازی گیاهی وحشی در شرق آسیا است. روغن استخراج شده از دانه‌های سویا یکی از مهم‌ترین انواع روغنها است. این روغن حاوی اسید لینولئیک بسیار بالایی است و به همین دلیل از آن نمی‌توان برای تهیه روغن سرخ کردنی استفاده کرد. دانه سویا از لحاظ اسید آمینه میتونین نسبت به کنجد فقیر است اما از لحاظ اسید آمینه لیزین در سطح بالایی قرار دارد. سویا بیش از سایر دانه‌ها به پروتئین حیوانی شباهت دارد. روغن سویا ۴۹ درصد لینولئیک اسید و ۲۵ درصد اسیداولئیک دارد. میزان پروتئین دانه سویا بسیار بیشتر از سایر دانه‌های روغنی است. ارقام زیر نشان دهنده تفاوت عمده سویا با سایر دانه‌های روغنی به لحاظ میزان روغن و پروتئین است. میزان پروتئین سویا۳۰-۵۰ درصد، کلزا۱۸-۲۵ درصد، آفتابگردان ۱۵-۲۵ درصد، گلرنگ ۱۵-۲۵ درصد، کنجد ۱۹-۲۵ درصد، بادام زمینی ۲۵-۳۵ درصد می‌باشد. وجود پروتئین زیاد سبب شده است که کنجاله روغن کشیده شده آن برای تغذیه انسان بسیار مناسب باشد.
از دیدگاه گیاه شناسی لوبیا روغنی با نام علمی Glycine max گیاهی است از تیره نخود) لگومینوز) که به صورت بوته‌ای استوار و با شاخ بر گ زیاد رشد می‌کند. ریشه سویا مستقیم و با انشعاب زیاد است اما در شرایط ایران ریشه در عمق ۳۰ سانتی متر خاک پراکنده است. بر روی ریشه سویا نوعی باکتری همزیست Rhizobium japonicum مشاهده می‌شود. باکتری‌های ریزو بیوم، کربوهیدرات‌ها و سایر مواد غذایی را از آوند ابکشی گرفته و انرژی دریافتی را صرف تبدیل نیتروژن هوا به یون آمونیوم و در نهایت اسیدهای آمینه می‌کند. مقداری از نیتروژن تولید شده که مازاد مصرف باکتری است در اختیار گیاه قرار می‌گیرد و مقداری نیتروژن هم از تجزیه بافت گره‌های مرده (قطع در اثر پیری و رشد ثانویه ریشه) آزاد گردیده و در اختیار گیاه قرار می‌گیرد. سویا دارای دو فرم رشد محدود و نامحدود است. در گیاهان با فرم محدود گل‌ها در ابتدای گره‌های فوقانی به ظهور رسیده و به طرف پایین ادامه می‌یابد. در ارقام رشد نامحدود گل دهی در گره‌های پایینی آغاز گردیده و به طرف بالا پیش می‌رود. در سویا اشکال رشد نامحدود بزرگ ترین بر گ‌ها در وسط بوته قرار دارند و در بخش‌های بالایی و پایینی بوته از سطح برگ‌ها و طول دمبرگ کاسته می‌شود. در ارقام رشد محدود برگ‌ها ی قسمت انتهایی بوته دارای سطح برگ کمتر و دمبرگ کوتاهتر می‌باشند، ولی نزدیک شدن به طرف پایین بوته، سطح برگها و طول دمبر گ افزایش می‌یابد ( تاجیک18 و همکاران، 2013).
با افزایش محبوبیت گیاه خواری در دهه ۷٠ میلادی قرن بیستم و به اوج رسیدن آن در دهه ۹٠، سویا توسط حامیان آن بعنوان “ماده غذایی سالم” معرفی گردید و از مزایای آن میتوان موارد زیر را برشمرد: منبعی ایده آل از پروتئین، کاهنده کلسترول، محافظت کننده در برابر سرطان، کاهنده علائم یائسگی و خطر ابتلا پوکی استخوان، تاثیر بر سطوح تستسترون در مردان به دلیل محتوای فیتواسترون، کمک به هضم غذا و حفظ سلامت روده و معده، جلوگیری از ابتلا به بیماری های قلبی، تقویت سیستم ایمنی بدن، حفظ سلامت پوست و مو بدلیل وجود ویتامین E، کاهش خطر ابتلا به سرطان پروستات و طاسی در مردان، تقویت استخوانها، منبع آنتی اکسیدان، پیشگیری از ابتلا به آلزایمر به شرط استفاده متعادل از سویا، کمک به بازسازی ماهیچه ها با مصرف یک مشت سویا در روز.

2-3-1- پلی ساکارید محلول در سویا
به تازگی یک پلی ساکارید از مواد دیواره سلولی لپه سویا استخراج شده است. SSPSاز خانواده پکتین مانند از بیوپلیمر اسیدی استخراج شده از محصول فرعی کربوهیدرات باقی مانده از تولید پروتئین سویا جدا شده (SPI) تولید میشود. مزایای SSPS برای سلامتی انسان، پایین آوردن کلسترول خون، بهبود رخوت و کاهش خطر ابتلا به دیابت گزارش شده است ( شوری19 و همکاران، 1985). به غیر از ارزش غذایی آن، عملکردهای مختلفی از جمله پراکندگی، تثبیت کننده، امولسیون و چسبندگی، ویسکوزیته کم، و قادر به تشکیل فیلم سطحی قوی با ضخامت 17-30 نانومتر نیز دارد ( آی سای20 و همکاران، 1994). امروزه محبوبیت پروتئین سویا به عنوان امولسیفایر در حال افزایش است زیرا میتواند یک جایگزین vegetable-based به جای پروتئینهای روزانه باشد. نتایج حاصل از مطالعات گوناگون نشان داد که SSPS میتواند فیلمهای زیست تجزیه پذیر با ظاهر خوب و خواص مکانیکی رضایت بخش تولید کنند. ( سالار باش21 و همکاران، 2013).
2-3-2- ساختار SSPS
پلی ساکارید محلول در سویاSSPS ، دارای یک ساختار پکتین مانند است که متشکل از ستون اصلی نام برده در زیر میباشد ( ناکامورا22 و همکاران، 2002).
1- Homogalacturonan (α-1,4-galacturonan)
Rhamnogalacturonan
2- (واحد های تکراری تشکیل شده از α-1,2-rhamunose و α -1,4-galacturonic acid)
3- منشعب شده توسط α-1,3-یا α-1,5-arabinan chains و
β-1,4-galactan .

2-4- نشاسته و نشاسته ساگو
نشاسته از دو نوع مولکول پلیمری تشکیل شده شامل آمیلوز و آمیلوپکتین و در طبيعت به شكل نيمه كريستالي وجود دارد با اين توضيح كه شكل كريستالي آن مربوط به بخش آميلوپكتين و حالت آمورفي آن نمايانگر بخش آميلوز ميباشد. آميلوز پليمر خطي تشكيل يافته از واحدهاي گلوكوپيرانوز با پيوندهاي 1-4-α-D گليكوزيدي میباشد در حالي كه آميلوپكتين يك پليمرشاخهاي است كه داراي پيوندهاي1-6- α-D گليكوزيدي نيز میباشد و از پليمرهاي طبيعي با وزن ملكولي بالا محسوب میشود ( لویی23 و همکاران، 2003). نشاسته یک جزء غذایی عمده است و یک کربوهیدرات تجزیه پذیر که از هزاران واحد گلوکز ساخته شده است. نشاسته دربرگیرنده زنجیرههای خطی و شاخهدار مولکولهای گلوکز است که آمیلوز24 و آمیلو پکتین 25نامیده میشوند. آمیلوز که یک حالت خطی نشاسته است مسئول شکل گیری فیلمهای قوی است. پیوندهای فیزیکی در شبکه ماکرو مولکولی نشاسته بیشتر براساس آمیلوز هستند و بر خصوصیات مکانیکی فیلمها تاثیر میگذارند از سوی دیگر، ساختار شاخهدار آمیلو پکتین عموماً باعث ایجاد فیلمهایی میشود که شکننده هستند( فازیلا26 و همکاران، 2011). معمولا حدود 75-80 درصد نشاسته را آمیلوپکتین و بقیه آن را آمیلوز تشکیل میدهد اما در انواع نشاسته ممکن است نسبتهای کاملا متفاوتی از این دو نوع مولکول مشاهده شود ( روگر27 و همکاران، 1996).

2-4-1- ساختار شیمیایی نشاسته
نشاسته یک پلیمر ساخته شده از واحدهای شش کربنه قند D– گلوکز میباشد. بنابراین گلوکز واحد سازندهی نشاسته است. گلوکز در فرم حلقوی به شکل پیرانوز و یک قند احیاء کننده است ( سحری، 1381). چنانچه در مولکول گلوکز گروه OH متصل به کربن شماره 1 در پایین حلقه قرار گرفته باشد در صورت اتصال با مولکول گلوکز مجاور این اتصالات از نوع آلفا میباشد و در صورتی که OHمذکور در بالای حلقهی گلوکز قرار گرفته باشد اتصالات از نوع بتا میباشد. در نشاسته تمامی اتصالات گلوکز از نوع آلفا میباشد ( نارپیندر28، 2003).
واحدهای گلوکز میتوانند از طریق ایجاد اتصالات (4-1)α و (6-1)α به یکدیگر متصل شوند. در این اتصالات کربن شماره یک (C1 ) با کربن شماره چهار(C4 )یا کربن شماره شش(C6 ) مولکول مجاور اتصال برقرار میکند. عمده اتصالات نشاسته از نوع(4-1)α است که در تشکیل ساختار خطی و پیکرهی نشاسته نقش دارد. اتصالات(6-1)α که به تعداد محدودی وجود دارد باعث بروز ساختار شاخهای در نشاسته میگردد. از تکرار این اتصالات پلیمر نشاسته بوجود میآید ( سوینکلس29 ، 19998).
از آنجا که همیشه تنها یک گروه آلدهیدی آزاد در یک سر پلیمر نشاسته وجود دارد نشاسته دارای یک سر احیاء کننده و یک سر غیر احیاء کننده میباشد. از اتصالات گلوکز دو نوع پلیمر آمیلوز و آمیلو پکتین ایجاد میشود که دو جز اصلی سازندهی نشاسته میباشند ( تومپسون30 ، 2000).
اگر چه ساختار کلی نشاستهی حاصل از منابع مختلف یکسان میباشد، تفاوتهای موجود از لحاظ طول