پایان نامه ارشد کشاورزی: بررسی فرایند هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم درسیستم مدل و مدلسازی رهایش گلوکز با استفاده از منطق فازی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کشاورزی

با عنوان : بررسی فرایند هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم درسیستم مدل و مدلسازی رهایش گلوکز با استفاده از منطق فازی

دانشگاه فردوسی مشهد

دانشکده کشاورزی

رساله دکتری

عنوان:

بررسی فرایند هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم درسیستم مدل و مدلسازی رهایش گلوکز با استفاده از منطق فازی

استاد راهنما:

پروفسور سید محمد علی رضوی

اساتید مشاور:

دکتر محبت محبی

دکتر عبدالرضا نوروزی

پروفسور محمدرضا اکبرزاده توتونچی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: مقـدمـه…………………… 1

نوآوری های رساله………………….. 6

فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین…………………… 7

2-1. خصوصیات فیزیکو شیمیایی و مورفولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده……….. 7

2-2. خصوصیات رئولوژیکی نشاسته های طبیعی و اصلاح شده………………….. 24

2-3. شبیه سازی تغییرات مواد غذایی در دستگاه گوارش…………………….. 32

2-4. هضم نشاسته های طبیعی و اصلاح شده در سیستم مدل………………….. 46

فصل سوم: مواد و روش ها…………………. 51

3-1. مواد مورد استفاده………………….. 51

3-2. تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم………………….. 51

3-3. تولید نشاسته فسفریله گندم………………….. 52

3-4. تعیین درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل در نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم……. 52

3-5. تعیین درجه جایگزینی فسفر در نشاسته فسفریله شده………………….. 54

3-6. مقدار رطوبت انواع نشاسته ها…………………. 55

3-7. طیف سنجی FT-IR……………………

3-8. روش افتراق سنجی اشعه ایکس (XRD)…………………..

3-9. اندازه گیری قدرت تورم………………….. 56

3-10. اندازه گیری میزان حلالیت……………………. 57

3-11. اندازه گیری شفافیت خمیر………………….57

3-12. تعیین اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم………………….. 58

3-13. تخمین اندیس قند خون (GI)…………………..

3-14. جمع آوری بزاق…………………… 60

3-15. مدل های هضم دهانی و معدوی-رودوی درون شیشه ای……. 60

3-16. تعیین میزان گلوکز رهایش یافته………………….. 62

3-17. تعیین میزان قند به روش 3،5- دی نیتروسالسیلیک اسید…….. 62

3-18. تعیین خصوصیات جریان…………………… 64

3-18-1. تعیین خصوصیات جریان نمونه های نشاسته قبل از مراحل هضم………. 64

3-18-2. تعیین خصوصیات جریان نمونه های نشاسته در شرایط حضور بزاق…… 64

3-18-2-1. خصوصیات جریان مستقل از زمان…………………… 64

3-18-2-2. خصوصیات جریان وابسته به زمان…………………… 64

3-18-3. بررسی اثر pH اسیدی بر خصوصیات جریان…………………… 65

3-18-4. بررسی اثر آنزیم های رودوی بر خصوصیات جریان…………………… 65

3-19. مدلسازی رئولوژیکی…………………… 65

3-19-1. مدل های رئولوژیکی مستقل از زمان…………………… 65

3-19-2. مدل های رئولوژیکی وابسته به زمان…………………… 67

3-20. آزمون های رئولوژی دینامیک…………………….. 68

3-20-1.آزمون روبش کرنش……………………. 69

3-20-2. آزمون روبش فرکانس…………………….. 69

3-21. مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده جدول جستجوی فازی….. 70

3-22. آنالیز آماری…………………… 74

فصل چهارم: نتایج و بحث…………………… 77

4-1. درجه جایگزینی هیدروکسی پروپیل و فسفر در نشاسته هیدروکسی پروپیله و فسفریله گندم…. 77

4-2. مقدار رطوبت انواع نشاسته ها…………………. 78

4-3. طیف سنجی FT-IR……………………

4-4. افتراق سنجی اشعه ایکس (XRD)…………………..

4-5. قدرت تورم………………….. 83

4-6. میزان حلالیت……………………. 87

4-7. شفافیت خمیر………………….. 90

4-8. اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم…………………… 91

4-9. اندیس قند خون (GI)…………………..

4-10. میزان رهایش گلوکز در شرایط معده و روده شبیه سازی شده…….. 97

4-11. رفتار جریان برشی پایا پس از هضم در شرایط معده شبیه سازی شده……. 105

4-12. رفتار جریان برشی پایا پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده…….. 107

4-13. تعیین خصوصیات جریان برشی پایای نمونه های نشاسته در حضور و عدم حضور بزاق…. 110

4-13-1. خصوصیات جریان مستقل از زمان…………………… 110

4-13-2. خصوصیات جریان وابسته به زمان (تیکسوتروپی)………………….. 123

4-14. خواص رئولوژیکی دینامیک…………………….. 134

4-15. مدلسازی رهایش گلوکز در شرایط روده شبیه سازی شده با استفاده جدول جستجوی فازی….. 146

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات…………………… 151

5-1. نتیجه گیری…………………… 151

5-2. پیشنهادات……………………. 154

منابع…………………… 156

چکیده:

دراین تحقیق نشاسته های فسفریله و هیدروکسی پروپیله با درصد های جایگزینی به ترتیب 096/0 و 106/2 درصد از نشاسته طبیعی گندم تولید شدند. تغییرات شیمیایی ایجاد شده در نتیجه هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن نشاسته گندم به وسیله طیف سنجی FT-IR تایید شد. نتایج افتراق سنجی اشعه ایکس نمونه ها نشان داد که نشاسته طبیعی و فسفریله گندم با 34/17 و 14/16 درصد بیشترین و کمترین میزان کریستاله بودن را دارا بودند. نتایج بررسی تغییرات قدرت تورم در آب نشاسته ها با دما نشان داد که نشاسته طبیعی گندم دارای بیشترین (111/46Ea=) و نشاسته هیدروکسی پروپیله آن دارای کمترین (603/26Ea=) حساسیت دمایی بود. در بررسی مشابه مربوط به شاخص حلالیت، نشاسته های طبیعی و فسفریله گندم به ترتیب بیشترین (674/77Ea=) و کمترین (478/44Ea=) حساسیت دمایی را نشان دادند. نتایج بررسی تغییرات شفافیت خمیر نشاسته ها نشان داد که هیدروکسی پروپیله و فسفریله کردن نشاسته گندم سبب افزایش 65/2 و کاهش 58/17 برابری این مشخصه در مقایسه با نشاسته طبیعی گردید (05/0p<). خصوصیات رئولوژی دینامیک نمونه های ژل نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله در هر دو غلظت (8 و 12 درصد) دارای تنش تسلیم بیشتری بود ( Pa4/166- 3/48f = τ). بر خلاف ژل نشاسته های طبیعی و فسفریله که رفتاری حدواسط بین ژل ضعیف و الاستیک داشتند   (64/0-14/0tan δ =)، نشاسته هیدروکسی پروپیله تقریباً رفتار ژل الاستیک را نشان داد (11/0-10/0tan δ =). در شرایط دهان شبیه سازی شده میزان کاهش ویسکوزیته برای نمونه های ژل هیدروکسی پروپیله (33/83 درصد) بیشتر از سایر نمونه ها بود. در شرایط عدم حضور بزاق، مدل های هرشل-بالکلی و سیسکو بهترین مدل ها برای بیان رفتار جریان تمام ژل های نشاسته بودند. بیشترین مقدار تیکسوتروپی برای نمونه های ژل نشاسته هیدروکسی پروپیله بدست آمد (26/9-98/1)، در حالی که از این نظر تفاوت معنی داری بین نمونه های نشاسته طبیعی و فسفریله مشاهده نشد (05/0p>). مدل تنزل تنش درجه یک، نزدیک ترین داده ها را در شرایط دهان شبیه سازی شده پیش بینی کرد (981/0-914/0R2 =). نتایج هیدرولیز آنزیمی در سیستم درون شیشه ای نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله دارای بالاترین مقدار نشاسته مقاوم (15/13RS=) و کمترین مقدار اندیس قند خون بود (04/89GI=). حدود 87-82، 81-76 و 84-77 درصد از میزان گلوکز رهایش یافته نهایی، در 15 دقیقه ابتدایی هضم در شرایط روده شبیه سازی شده به ترتیب برای نشاسته های طبیعی، فسفریله و هیدروکسی پروپیله رهایش یافت. میزان گلوکز رهایش یافته برای نشاسته فسفریله 11-6 درصد و برای نشاسته هیدروکسی پروپیله 19-16 درصد کمتر از نشاسته طبیعی پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده بود. پس از هضم در شرایط روده شبیه سازی شده، ضریب قوام (k) شدیداً کاهش یافت (27/90-02/73 درصد)، در حالیکه شاخص رفتار جریان (n) افزایش پیدا کرد (46/363-56/155 درصد). نتایج مدلسازی با استفاده از جدول جستجوی منطق فازی نشان داد که این روش توانایی بالایی (991/0-951/0R2 =) در تخمین میزان گلوکز رهایش یافته در شرایط روده شبیه سازی شده، حتی بهتر از مدل ریاضی نمایی دو ترمه (995/0-992/0R2 =) دارد.

فصل اول: مقدمه

هیچ کس واقعاً نمی داند که از چه مدت قبل انسان به بافت غذا اهمیت می داده است، اگر چه به نظر می رسد برای اولین بار پرداختن به بافت غذا از اواسط قرن گذشته آغاز شده باشد. البته پر واضح است که تحقیقات صورت گرفته در آن زمان نسبت به تحقیقات امروزی دارای نتایج ضعیف تری بوده است. از جمله آزمایشات مربوط به بافت غذا در قرن گذشته شامل آزمایشات اثر خواص فیزیکی غذا نظیر دانسیته، ویسکوزیته و کشش سطحی بر احساسات درک شده در دهان بوده است. پس از آن تحقیقات زیادی توسط دانشمندان انجام شد که موضوع بافت غذا در آن ها مورد بحث واقع شده بود.

پرداختن به نحوه تغییر غذا در حین گوارش از جنبه های مختلف حائز اهمیت است. برای نمونه یکی از مواردی که در سال های اخیر علاقه بسیاری از محققان را به خود معطوف ساخته و در عین حال اهمیت موضوع را بیشتر مشخص می کند، بحث تجزیه و آزاد سازی ترکیبات مختلف زیستی در محل مورد نظر می باشد، که برای این منظور دانش فیزیولوژی و نحوه عمل دستگاه گوارش بر روی این ترکیبات ضروری به نظر می رسد. در نتیجه با شناخت اجزای درگیر در گوارش و شبیه سازی مناسب آن ها می توان به صورت تجربی و درون شیشه ای (شرایط آزمایشگاهی)[1] آزادسازی ترکیبات در محل مناسب را بررسی کرده و حتی نحوه آزادسازی به صورت یکباره و یا تدریجی را تحت کنترل در آورد. هر مقدار که مدل شبیه سازی شده به خصوصیات اجزای دستگاه گوارش شبیه تر باشد، شبیه سازی صورت گرفته موفق تر بوده و نتایج بدست آمده دارای دقت بالاتری می باشد.

استفاده از سیستم های درون سلولی (شرایط واقعی)[2] که خوراندن غذا مستقیماً به انسان و حیوان مد نظر آن است، معمولاً دارای نتایج بهتری است، ولی اغلب این روش ها وقت گیر و هزینه بر هستند. با توجه به این مسائل باید گفت اگرچه طراحی سیستم های آزمایشگاهی و تجربی با مشکلاتی نیز همراه است، ولی به دلیل سریع بودن و کم هزینه بودن، اغلب این روش ها را می توان به عنوان روشی جایگزین برای سیستم های واقعی درون سلولی استفاده کرد. در صورتی که یک مدل آزمایشگاهی به درستی طراحی شود، اطلاعات صحیح و مناسب زیادی را در طی مدت کوتاه در اختیار می گذارد. از اینرو می توان به عنوان روشی سریع در بررسی نحوه فرایند غذا و بررسی سیستم های انتقال دهنده آن حین گوارش (که دارای ساختار و ساختمان های متفاوتی هستند) استفاده کرد.

امروزه سیستم های آزمایشگاهی به واسطه دقت نظر و پیچیدگی هایی که در طراحی آن ها به کار برده می شوند به سمتی حرکت کرده اند که به سیستم های درون سلولی و واقعی نزدیک شده و از این رو صحت اندازه گیری آن ها به میزان زیادی بالا رفته است. البته باید در نظر داشت که همیشه باید یک رابطه سازش آمیز بین صحت و کاربرد آسان برای روش های آزمایشگاهی اتخاذ کرد. در سال های اخیر تعداد زیادی از دانشمندان حوزه غذا و دام از سیستم های آزمایشگاهی شبیه سازی شده برای بررسی تغییرات شیمیایی و ساختمانی که در طی فرایند انواع غذاها در شرایط دستگاه گوارش روی می دهد استفاده کرده اند، اما همه آنها دارای صحت لازم نبوده اند.

نشاسته به دلیل ویژگی های خاصی که دارد همواره مورد توجه بسیاری از صنایع از جمله صنعت غذا به عنوان یک بیوپلیمر کربوهیدراتی بوده است که در بسیاری از محصولات غذایی کاربرد دارد. از جمله این کاربرد ها می توان به کاربرد به عنوان قوام دهنده، تثبیت کننده سیستم کلوئیدی، عامل تشکیل دهنده ژل، عامل حجم دهنده و عامل نگهدارنده آب اشاره کرد. محدودیت هایی که درمورد نشاسته طبیعی وجود داشت از جمله مقاومت کم نسبت به حرارت، شرایط اسیدی و افزایش احتمال پسروی (رتروگراداسیون)[3] در محصولات حاوی آن سبب شده است که محققین در صدد ایجاد تغییرات (اصلاح) شیمیایی و فیزیکی در نشاسته طبیعی باشند. از جمله این تغییرات می توان به ایجاد پیوند های اتری و استری و همچنین ایجاد اتصالات عرضی بین رشته های نشاسته اشاره کرد. هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته با ایجاد پیوند اتری یکی از روش های اصلاح نشاسته می باشد. این عمل در حضور قلیا و به وسیله اکسید پروپیلن[4] صورت می گیرد که واکنش شیمیایی مربوط به آن در شکل 1-1 نشان داده شده است.

حلالیت نشاسته هیدروکسی پروپیله شده در آب با افزایش درجه جایگزینی این گروه در نشاسته افزایش   می یابد. همچنین میزان افزایش حجم و ویسکوزیته این نشاسته در مقایسه با نشاسته طبیعی بیشتر است. دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن این نوع نشاسته کمتر از نشاسته طبیعی است.

فسفاته کردن نشاسته توسط فسفر اکسی کلراید (POCl3) یا ترکیبی از سدیم تری متافسفات (STMP) و سدیم تری پلی فسفات (STPP) صورت می گیرد و یکی دیگر از روش های تولید نشاسته اصلاح شده با اتصلات عرضی می باشد که واکنش شیمیایی آن در شکل 2-2 نشان داده شده است.

این نوع نشاسته دارای دمای ژلاتینه شدن بالاتر، ویسکوزیته بالاتر و مقاومت بیشتر نسبت به افت ویسکوزیته بوده و همچنین نسبت به شرایط اسیدی و برش بالا مقاوم می باشد.

با توجه به خصوصیات متفاوتی که برای نشاسته های طبیعی، فسفریله و هیدروکسی پروپیله ذکر شد، انجام پژوهشی که بتواند به بررسی نقش هر یک از این استخلاف های ایجاد شده (فسفریله و هیدروکسی پروپیله) بر میزان قابلیت هضم نشاسته های اصلاح شده در سیستم درون شیشه ای بپردازد لازم به نظر می رسید. در تحقیقات پیشین بیشتر بحث هضم بر اساس روش انگلیست و همکاران (1992) بوده است که بدلیل در نظر نگرفتن شرایط کامل حاکم بر دستگاه گوارش (نقش بزاق، pH اسیدی معده و اثر مجموعه آنزیم های موجود در روده) نتایج ملموسی منطبق بر آنچه حین هضم نشاسته ها در دستگاه گوارش روی می دهد، از آن گرفته نمی شود.

     با توجه به موارد ذکر شده هدف از این تحقیق بررسی و مقایسه خصوصیات فیزیکوشیمیایی و ساختمانی نشاسته طبیعی گندم، نشاسته هیدروکسی پروپیله شده و نشاسته فسفاته در شرایط شبیه سازی شده (آزمایشگاهی) هضم در دهان، معده و روده می باشد. همچنین مقاومت هر یک از نشاسته های مذکور در برابر شرایط هضم در دستگاه گوارش اندازه گیری شده و در نهایت میزان هیدرولیز نشاسته در هر یک از شرایط هضم با تعیین میزان گلوکز رهایش یافته تعیین و به روش منطق فازی مدلسازی می گردد.

برخی از این اهداف به صورت ذیل خلاصه می گردند:

1) مطالعه خواص رئولوژیکی نشاسته طبیعی، هیدروکسی پروپیله و فسفاته در دهان، معده و روده.

2) تعیین میزان هیدرولیز نشاسته در هر سه قسمت ذکر شده از دستگاه گوارش از روی فاکتور رهایش گلوکز.

3) مقایسه مقاومت نشاسته های ذکر شده در شرایط آنزیمی و اسیدی دستگاه گوارش.

4) مطالعه اثر غلظت و حجم نشاسته بر روی هیدرولیز اسیدی و آنزیمی آن ها

5) بررسی اثر زمان هضم بر خصوصیات رئولوژیکی و میزان رهایش گلوکز در هر ناحیه.

6) مدلسازی فازی رهایش گلوکز حین هضم در روده کوچک.

[1] In vitro

[2] In vivo

[3] Retrogradation

[4] Propylene oxide

تعداد صفحه : 190

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید