17666

1921 دكتري

دكتري

صنايع غذايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

دوازده، 92ص.: مصور، جدول، نمودار

هاجر شكرچي زاده، اميرحسين گلي

ژاله ورشوساز، محمد ديناري، نفيسه سلطاني زاده

1401/04/03

كتابنامه

مهندسي كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1401/04/04

2838863

بخش مهمي از مواد غذايي و دارويي به¬صورت سامانه¬هاي كلوئيدي چند جزيي حاوي زيست پليمرهاي طبيعي مانند پروتئين و پلي-ساكاريد هستند. خصوصيات سامانه¬هاي چند جزيي بشدت تحت تاثير برهمكنش¬هاي بين اجزاي آنهاست. دو پديده¬ي تشكيل كمپلكس و تفكيك فاز مهمترين پديده¬هايي هستند كه به ترتيب به واسطه¬ي برهمكنش¬هاي جاذبه¬اي و دافعه¬اي بين پليمرهاي موجود در سامانه رخ مي¬دهند. رخداد هر يك از اين پديده ها خواص و ويژگي¬هاي جديدي در سامانه¬ ايجاد مي¬نمايد. شناخت، پيش¬بيني و كنترل خواص سامانه¬هاي چند جزيي، مستلزم بررسي نوع، نحوه و ميزان برهمكنش¬هاست. هدف اين پژوهش بررسي برهمكنش¬هاي جاذبه¬اي و دافعه¬اي بين ژلاتين و كتيرا و پايدارسازي امولسيون آب در آب حاوي محلول¬هاي اين دو پليمر به وسيله كمپلكس حاصل از آنهاست. برهمكنش¬هاي جاذبه¬اي با تغيير pH محيط و دانسيته بار سطحي پليمرها و ايجاد بارهاي ناهمنام در سطوح مختلف تيمارهاي غلظت كل، نسبت پروتئين- پلي¬ساكاريد و غلظت نمك بررسي شد. نتايج نشان داد برهمكنش¬هاي جاذبه-اي منجر به تشكيل كمپلكس مي¬شود و pH هاي بحراني (pHC، pHopt، pHφ1و pHφ2) تحت تاثير تيمارهاي مختلف روند متفاوتي دارند. ماهيت الكتروستاتيكي پيوندها با آزمون طيف سنجي مادون قرمز تاييد شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني نشان داد كمپلكس حاصل، ساختار شبكه¬اي دارد. گراف هاي آزمون پراش پرتو ايكس نيز تاييدي بر ساختار نيمه كريستالي پليمرها و كمپلكس حاصل از آنها بود. برهمكنش¬هاي دافعه¬اي بين محلول¬هاي ژلاتين و كتيرا در شرايط ناسازگاري ترموديناميكي در عدم حضور نمك سه رفتار متفاوت نشان داد. در غلظت هاي كم (محدوده كمتر از 6/0 كتيرا و 8 درصد ژلاتين) سامانه پايدار بود اما با افزايش غلظت پليمرها (بيشتر از 9 درصد ژلاتين و 2/0 تا 6/0 درصد كتيرا)، سامانه دچار جدايي فاز شد. در سطوح بالاتر غلظت، خصوصا بالاي 7/0 درصد كتيرا و 18 درصد ژلاتين، ويسكوزيته محيط بر نيروهاي ترموديناميكي غلبه و جدايي فاز متوقف شد. نمك بر جدايي فاز اثر افزايش دهنده داشت و ناسازگاري ترموديناميكي را تشديد كرد. تصاوير CLSM نشان داد در هر فاز غلظت يك پليمر غالب است و در حضور نمك شدت جدايي فاز افزايش يافته است. رفتار رئولوژيكي فازهاي جدا شده نيز به ماهيت پليمر غالب در هر فاز نزديك بود. G’’در فاز پايين نمونه داراي نمك و فاز بالاي نمونه بدون نمك نسبت به فازهاي مقابل¬شان يعني فاز بالاي نمونه داراي نمك و فاز پايين نمونه بدون نمك، بيشتر بود. بخش بالايي نمونه فاقد نمك و بخش بالايي نمونه داراي نمك به ترتيب بيشترين وكمترين ويسكوزيته را داشتند. نتايج پايدارسازي امولسيون حاصل از محلول¬هاي ژلاتين و كتيرا و پايدارشده با كمپلكس حاصل از آنها نشان داد؛ امولسيون حاصل طي يك هفته پايدار مي¬ماند. اثر پايداركنندگي كمپلكس كه با اعمال تيمار فراصوت بهبود بخشده شده بود از طريق تشكيل شبكه محافظ اطراف فاز پراكنده و ممانعت از الحاق آنها، نشان داده¬شد. تصاوير CLSM نشان داد ژلاتين فاز پيوسته و كتيرا فاز پراكنده امولسيون را تشكيل داده¬اند و ذرات كمپلكس بصورت ماتريكس فاز داخلي امولسيون يعني كتيرا را در برگرفته اند. رفتار نوساني ديناميكي و تغييرات ويسكوزيته ظاهري امولسيون نيز به رفتار رئولوژيكي فاز پيوسته يعني ژلاتين نزديك بود. بر اساس نتايج پژوهش حاضر، مي توان گفت با تغيير شاخص¬هاي محيطي (بويژهpH و قدرت يوني)، برهمكنش¬هاي بين محلول¬هاي ژلاتين و كتيرا تحت اثر نيروهاي بين و درون مولكولي بخصوص نيروهاي الكتروستاتيكي تغيير مي كند و در نتيجه محصولات جديدي ايجاد مي¬شود كه خواص و تبعا كاربردهاي جديدي دارند. امولسيون آب در آب حاوي محلول هاي ژلاتين و كتيرا كه به وسيله كمپلكس حاصل از اين دو پليمر پايدارشد نيز سامانه هيدروكلوئيدي جديدي است كه مي-تواند به لحاظ تغذيه¬اي حايز اهميت باشد.

Biopolymer interaction (attractive and repulsive) investigations in aqueous systems are a way to obtain new biomaterials and mixtures that have beneficial properties and are utilized in different industries, including food, pharmaceutical, and cosmetics. In the food industry, investigation of biopolymer interaction helps to select the appropriate biopolymers for the new formulation, create new material with better features, and improve the texture and appearance of the food products. This research investigated the interaction and phase behavior of tragacanth gum (TG) and gelatin (G) in the aqueous systems and the stabilization of water in water emulsion by their complexe. The onset of complex formation in the NaCl-free samples were at pH 5.5 (pHc) and was not dependent on Pr: Ps ratio. However, pHc was influenced by total biopolymer concentration (TC) and reduced at higher TC (0.7 and 0.9% w/v). The presence of micro ions (Na+ and Cl) reduced complex formation efficiency by covering the functional groups in the biopolymers backbone so that the efficiency in the NaCl-free sample decreased from 82.69% in TC=0.1 and Pr: Ps ratio=1:1 to 32.42% in the presence of 0.02 M NaCl. Salt resistance in the gelatin-tragacanth gum system was more than 0.02 M NaCl. Segregative interactions of tragacanth gum and gelatin in aqueous mixtures showed biopolymers concentrations had an influential role in phase behavior. Competition of macromolecules to seize the solvent and occupy space and electrostatic repulsive between the gelatin and tragacanth gum molecules caused phase separation (steric exclusion effect) by increasing the concentration. Nonetheless, the phase separation was not occurred at very high concentrations due to the high viscosity of the system. Salt had an increasing effect on phase separation by altering molecular conformation and solvent quality. So that, self- associated and more compacted structure of tragacanth gum settled at the bottom phase, and gelatin was placed in the upper phase. Rheological experiments showed that the composition and concentration of separated phases directly influenced the phase properties. G-TG water in water emulsion, stabilized with the complex coacervation of gelatin and tragacanth gum, remained stable for a week. The gelatin-tragacanth microgel was located around the dispersed phase droplets (tragacanth gum) and prevented them from joining by forming an elastic layer. The reason for these interactions is the network structure and the intertwined strands of the microgels due to the formation of hydrogen bonds.

هاجر شكرچي زاده، اميرحسين گلي

ژاله ورشوساز، محمد ديناري، نفيسه سلطاني زاده