توضیحات

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

. در این تحقیق مدل­های توسعه یافته­­ای به منظور جلوگیری از انجام آنالیزهای پر هزینه و زمانبر، با بکارگیری توابع رگرسیونی

جهت پیش بینی SFC و SMP مخلوط­های دوتایی اینتراستریفیه شده آنزیمی FHPO و SBO، ارائه شدند. مدل­های پیش بینی کننده SFC، دارای R² بزرگتر از ۹۸/۰ و میانگین خطای

مطلق (MAE) کمتر از %۰۵/۱ بودند که قدرت بالای مدل را نشان می­دادند. ارزیابی صحت مدل SFC_f(T,SFA)، توانایی بالای مدل را در پیش بینی SFC

مخلوط­های دوتایی و سه تایی اینتراستریفیه شده حاوی پالم اولئین و یا سویای کاملاً هیدروژنه تأیید کرد.

علاوه بر مدل سازی، مشتق دوم توابع SFC_f(T)(برابر با نقطه عطف توابع) محاسبه شد. مقدار نقطه عطف منحنی­ها برابر با مقدار c(ضریب رگرسیون حاصل از مدل سیگموئیدی گمپرتز) است. این مقدار

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

همواره کمتر از SMP مخلوط مربوطه است. برازش منحنی SMPبه صورت تابعی از نقطه عطف توابع SFC_f(T) با استفاده از رگرسیون خطی و با R²برابر با

۹۳/۰ انجام شد. علاوه بر این پیش بینی مقدار SMP مخلوط­های اینتراستریفیه با استفاده از مدل گمپرتز به صورت تابعی از SFA نیز انجام شد. مدل

SMP_f(SFA) دارای R² برابر با ۹۹/۰ و MAE برابر با ℃۳۰/۰ بود که نشان دهنده قدرت خوب

مدل در پیش بینی مقادیر SMPمخلوط­های اینتراستریفیه است.

نتایج ارزیابی صحت مدل SMP_f(SFA) نشان داد که این مدل می­تواند برای پیش بینی مقادیر SMP،مخلوط­های حاوی پالم اولئین به کار رود(۹۴/۰R²>). مدل­

های ارائه شده می­تواند نیاز به دستگاه­های پیشرفته را مرتفع سازد و در فرمولاسیون محصولات جدید مفید واقع شود.

کلید واژه­ها:مدل­سازی، اینتراستریفیکاسیون آنزیمی، محتوای چربی جامد (SFC)، نقطه ذوب لغزشی (SMP)، اسید چرب اشباع (SFA)، نقطه عطف

 ۱۰۰صفحه فایل ورد (Word) فونت ۱۴ منابع دارد  

پس از پرداخت آنلاین میتوانید فایل کامل  را دانلود کنید

چکیده………………………..…..………………………………………………………………………………………………………………خ

فصل اول

۱-۱٫   مقدمه و کلیات…………………………………………………………………………………………………………………………۱

۱-۱٫   مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………۲

۱-۲٫     کلیات تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………………….۳

۱-۲-۱٫   کلیات تحقیقات تجربی……………………………………………………………………………………………………………………………۳

           ۱-۲-۱-۱٫   اینتراستریفیکاسیون……………………………………………………………………………………………………………………….۵

        ۱-۲-۱-۲٫   انواع اینتراستریفیکاسیون………………………………………………………………………………………………………………۵

           ۱-۲-۱-۲-۱٫   اینتراستریفیکاسیون شیمیایی………………………………………………………………………………………………۶                                                                    

           ۱-۲-۱-۲-۲٫   اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………………………………………………………..…………..۶

               ۱-۲-۱-۲-۲-۱٫   مکانیسماینتراستریفیکاسیون آنزیمی…………………………………………………………………………۶

        ۱-۲-۱-۳٫   مزایای اینتراستریفیکاسیون آنزیمی به اینتراستریفیکاسیون شیمیایی………………………………………..۸

           ۱-۲-۱-۴٫    تأثیر اینتراستریفیکاسیون آنزیمی بر ویژگی روغن­ها و چربی­ها…………………………………………………۹

              ۱-۲-۱-۴-۱٫   ساختار شیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………۹

۱-۲-۱-۴-۲٫   مقاومت اکسیداتیوی……………………………………………………………………………………………………………۱۰

۱-۲-۱-۴-۳٫   نقطه ذوب………………………………………………………………………………………………………………………… ۱۱

 ۱-۲-۱-۴-۴٫   محتوای چربی جامد………………………………………………………………………………………………………… ۱۲

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

 ۱-۲-۱-۴-۵٫   خصوصیات رئولوژیکی………………………………………………………………………………………………………..۱۴

۱-۲-۲٫   کلیات تحقیقات آماری……………………………………………………………………………………………………………………۱۵

۱-۲-۲-۱٫  مدل­سازی……………………………………………………………………………………………………………………………..۱۵

۱-۲-۲-۲٫   انواع مدل­های رگرسیونی………………………………………………………………………………………………………۱۶

                   ۱-۲-۲-۲-۱٫   رگرسیون خطی ساده…………………………………………………………………………………………………..۱۷

۱-۲-۲-۲-۲٫   رگرسیون خطی چندگانه……..………………………………………………………………………………………۱۸

۱-۲-۲-۲-۳٫   رگرسیون غیر خطی………………………………………………………………………………………………….. ۱۸

۱-۲-۲-۲-۴٫    رگرسیون لجستیک…………………………………………………………………………………………………… ۱۹

 ۱-۲-۲-۲-۵٫    رگرسیون سری زمانی………………………………………………………………………………………………… ۲۰

۱-۲-۲-۳٫   آزمون­های برازندگی مدل………………………………………………………………………………………………………۲۰

۱-۲-۲-۳-۱٫   آماره F (F-value)…………………………………………………………………………………………………….20

۱-۲-۲-۳-۲٫  p-value……………………………………………………………………………………………………………………..21

۱-۲-۲-۳-۳٫   ضریب تعیین (R²)………………………………………………………………………………………………………21

۱-۲-۲-۳-۴٫   انحراف معیار برآورد (خطای استاندارد)……………………………………………………………………….۲۱

  ۱-۲-۲-۳-۵٫   میانگین خطای مطلق (MAE) یا میانگین انحراف مطلق (MAD)……………………….22

۱-۲-۲-۳-۶٫   میانگین مجذورات خطا (MSE)…………………………………………………………………………………22

۱-۲-۲-۳-۷٫   ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)…………………………………………………………………………..22

۱-۲-۲-۳-۸٫  میانگین قدر مطلق خطای نسبی (MARE)…………………………………………………………………23

فصل دوم

مروری بر منابع پیشین…………………………………………………………………………………………………………………….۲۴

  فصل سوم

۳-۱٫  مواد و روش………………………………………………………………………………………………………………………………………………………۳۳

۳-۱-۱٫   مواد………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….۳۳

۳-۱-۲٫   روش­های مورد استفاده…………………………………………………………………………………………………………………………..۳۴

      ۳-۱-۲-۱٫   تهیه مخلوط روغن­ها……………………………………………………………………………………………………………………..۳۴

      ۳-۱-۲-۲٫   سازوری آنزیم.………………………………………………………………………………………………………………………………..۳۴

      ۳-۱-۲-۳٫  واکنش اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………………………………………………………………..۳۴

   ۳-۱-۳٫   روش­های آزمون……………………………………………………………………………………………………………………………………..۳۵

       ۳-۱-۳-۱٫   اندازه گیری درصد اسید چرب آزاد………………………………………………………………………………………………۳۵

          ۳-۱-۳-۲٫   عدد یدی……………………………………………………………………………………………………………………………………….۳۵

۳-۱-۳-۳٫   نقطه ذوب لغزشی………………………………………………………………………………………………………………………..۳۵

       ۳-۱-۳-۴٫   پروفیل اسید چرب.……………………………………………………………………………………………………………………….۳۶

۳-۱-۳-۵٫    اندازه گیری میزان چربی جامد……………………………………………………………………………………………………۳۶

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

          ۳-۱-۳-۶٫    بررسی خصوصیات رئولوژیکی………………………………………………………………………………………………………۳۷

          ۳-۱-۳-۷٫   ساخت نمودارهای منحنی­های همجامد……………………………………………………………………………………….۳۷

   ۳-۱-۴٫   آنالیزهای آماری………………………………………………………………………………………………………………………………………۳۸

       ۳-۱-۴-۱٫   تحلیل همبستگی………………………………………………………………………………………………………………………….۳۸

       ۳-۱-۴-۲٫   مدل سازی…………………………………………………………………………………………………………………………………….۳۸

       ۳-۱-۴-۲٫   ارزیابی نتایج آماری………………………………………………………………………………………………………………………۳۸

  فصل چهارم

نتایج و بحث……………………………………………………………………………………………………………………………………۳۹

۴-۱٫   بخش اول: بررسی اثر اینتراستریفیکاسیون آنزیمی بر ویژگی­های فیزیکوشیمیایی مخلوط­های چربی………..۴۰

۴-۱-۱٫   درصد اسیدهای چرب آزاد……………………………………………………………………………………………………………………..۴۰

۴-۱-۲٫   عدد یدی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………۴۲

۴-۱-۳٫   پروفیل اسید چرب………………………………………………………………………………………………………………………………….۴۲

۴-۱-۴٫   نقطه ذوب لغزشی……………………………………………………………………………………………………………………………..……۴۴

۴-۱-۵٫   میزان چربی جامد…………………………………………………………………………………………………………………………………..۴۵

۴-۱-۶٫   خصوصیات رئولوژیکی………………………………………………………………………………………………………………………….…۴۸

۴ -۱-۷٫   منحنی­های نمودار همجامد…………………………………………………………………………………………………………………۵۰

۴-۲٫   بخش دوم: مطالعات مدل سازی…………………………………………………………………………………………………………………....۵۴

۴-۲-۱٫   انتخاب متغیرها……………………………………………………………………………………………………………………………………...۵۴

۴-۲-۲٫   مدل­سازی………………………………………………………………………………………………………………………………………………۵۶

۴-۲-۲-۱٫   مدل­سازی SFC به صورت تابعی از دما (SFC_f(T))56

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

۴-۲-۲-۱-۱٫  کاربرد تابع SFC_f(T)  در تعیین نقطه ذوب لغزشی.. ۵۹

۴-۲-۲-۲٫   مدل­سازی SFC به صورت تابعی از ساختار اسید چرب (SFC_f(T))61

۴-۲-۲-۳٫   مدل سازی SFC به صورت تابعی از دما و SFA (SFC_f(T,SFA))65

۴-۲-۲-۳-۱٫   اعتبار سنجی مدل دو متغیره SFC_f(T,SFA)68

۴-۲-۲-۴٫   مدل سازی SMP به صورت تابعی از ساختار اسید چرب.. ۷۱

۴-۲-۲-۴-۱٫  اعتبار سنجی مدل SMP_f(SFA)75

  فصل پنجم

نتیجه گیری و پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………….۷۸

  فصل ششم

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………..۸۲

فهرست جداول 

پایان نامه مدلسازی چربی جامد 

جدول ۳-۱٫ ویژگی­های لیپوزیم TLIM…………………………………………………………………………………………………………………..33

جدول ۴-۱٫ محتوای اسید چرب آزاد مخلوط­های FHPO:SBO، قبل و بعد از اینتراستریفیکاسیون..……………….۴۱

جدول ۴-۲٫ پروفیل اسید چرب روغن­های اولیه و مخلوط­های FHPO و SBO…………………………………………………..43

جدول ۴-۳٫ نقطه ذوب لغزشی و محتوای چربی جامد مخلوط­های اولیه و اینتراستریفیه شده………………………………۴۸

جدول ۴-۴٫ ضرایب همبستگی پیرسون بین SFC و ساختار اسیدهای چرب مخلوط­های دوتایی اینتراستریفیه……… آنزیمی FHPO و SBO…………………………………………………………………………………………………………………………………………..55

جدول ۴-۵: بررسی مدل­های سیگموئیدی در تعیین مناسب ترین مدل SFC_f(T) مخلوط­های اینتراستریفیه FHPO و SBO……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….57

جدول ۴-۶٫ ضرایب مدل گمپرتزSFC_f(T)،SFC_f(SFA)،  SFC_f(T,SFA)،  SMP_f(SFA)و ارزیابی نیکوئی

برازش…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..۵۸

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

جدول ۴-۷٫ نقطه ذوب لغزشی مخلوط­ها و نقطه عطف توابع SFC_f(T)…………………………………………………………………61

جدول ۴-۸٫ بررسی مدل­های رگرسیونی در تعیین مناسب ترین مدل SFC مخلوط­های اینتراستریفیه شده FHPO  و SBOبه صورت تابعی از ساختار اسید چرب………………………………………………………………………………………..۶۳

جدول ۴-۹٫ ضرایب مدل گمپرتزSFC_f(SFA) و ارزیابی نیکوئی برازش………………………………………………………………….۶۴

جدول ۴-۱۰٫ ضرایب مدل گمپرتزSFC_f(T,SFA) و ارزیابی نیکوئی برازش…………………………………………………………….۶۷

جدول ۴-۱۱٫ بررسی مدل­های رگرسیونی در تعیین مناسب ترین مدل SMP مخلوط­های اینتراستریفیه شده FHPO  و SBO به صورت تابعی از ساختار اسید چرب………………………………………………………………………………………..۷۳

جدول ۴-۱۲٫ ضرایب مدل گمپرتزSMP_f(SFA) و ارزیابی نیکوئی برازش……………………………………………………………….۷۴

فهرست اشکال

شکل ۱-۱٫ مراحل هیدرولیز آنزیمی روغن­ها و چربی­ها………………………………………………………………………………………………۷

شکل ۱-۲٫ مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی……………………………………………………………………………………………………….۸

شکل ۱-۳٫ مقایسه منحنی­های SFC محصول اینتراستریفیه و شورتنینگ نانوائی نوع تجاری………………………………۱۳

شکل ۱-۴٫ارتباط خطی بین دو متغیر………………………………………………………………………………………………………………………۱۷

شکل ۴-۱٫ نمودار SMP به صورت تابعی از محتوای FHPO………………………………………………………………………………..45

شکل ۴-۲٫ منحنی SFCمخلوط­ها، قبل و بعد از اینتراستریفیکاسیون آنزیمی………………………………………………………۴۶
شکل ۴-۳٫ نمودارهای حاصل از آزمون روبش-فرکانس مخلوط­های اولیه و اینتراستریفیه……………………………………..۵۰

شکل ۴-۴٫ منحنی­های همجامدمخلوط­ها، قبل و بعد از اینتراستریفیکاسیون آنزیمی…………..……………………………….۵۳

شکل ۴-۵٫ تأثیر دما بر روی SFCمخلوط­های FHPO و SBO، اینتراستریفیه شده به روش آنزیمی……………….۵۶

شکل ۴-۶٫ نمودار نقطه ذوب لغزشی به صورت تابعی از نقطه عطف توابع SFC_f(T)………………………………………………61

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

شکل ۴-۷٫ تأثیر محتوای اسید چرب اشباع بر روی SFCمخلوط­های FHPO و SBO…………………………………….63

شکل ۴-۸٫ همبستگی بین ضرایب مدل­هایSFC_f(T) و محتوای SFA یا ضرایب مدل­های SFC_f(SFA) و دما….۶۶

شکل ۴-۹٫ نمودار سه بعدی SFC آزمایشی (نمودار پراکنش) و پیش بینی شده مخلوط­های دوتایی FHPO و SBO   ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….۶۷

شکل ۴-۱۰٫ اعتبارسنجی مدل SFC_f(T,SFA)، مخلوط­های اینتراستریفیه شده آنزیمی…………………………………………۷۰

شکل ۴-۱۱٫ اعتبارسنجی مدل SFC_f(T,SFA)، مخلوط­های اینتراستریفیه شده شیمیایی………………………………………۷۱

شکل ۴-۱۲٫ تأثیر SFA بر روی نقطه ذوب مخلوط­های دوتایی اینتراستریفیه شده آنزیمی FHPO:SBO………74

شکل ۴-۱۳٫ اعتبارسنجی مدل SMP_f(SFA) مخلوط­های حاوی پالم اولئین…………………………………………………………..۷۶

شکل ۴-۱۴٫ اعتبارسنجی مدل SMP_f(SFA) مخلوط­های حاوی سویای کاملاً هیدروژنه………………………………………..۷۷

۱-۱٫ مقدمه

محتوای چربی جامد (SFC[1]) و نقطه ذوب، پارامترهای مناسبی در ارتباط با خصوصیات فیزیکی چربی­ها می­باشند (زینال، ۱۹۹۹).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، ۲۰۰۲).

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، ۲۰۱۳). تغییرات SFCدر نتیجه انجام واکنش­های فیزیکی (هیدروژناسیون[۲] و جزء به جزء

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

کردن[۳]) و شیمیایی روغن­ها (اینتراستریفیکاسیون[۴]) حاصل می­شود که منجر به تغییر نقطه ذوب چربی­ها می­گردد (کارابولوت و همکاران، ۲۰۰۴)

اینتراستریفیکاسیون، مهمترین روش اصلاح خصوصیات فیزیکوشیمیایی[۵] 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 SFCصورت می­گیرد ( ژانگ و همکاران، ۲۰۰۴؛ روسو و مارانگنی، ۲۰۰۸ و ریبیرو و همکاران، a2009). بر این اساس مقادیر SFCو نقطه ذوب، می­توانند با ارزش­ترین داده­ها در تعیین خصوصیات چربی­ها ­باشند

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

SFCتوسط دستگاه رزونانس مغناطیسی هسته ای متناوب (pNMR[6]) 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، ۱۳۹۳). 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 (FHPO[7]) و روغن سویا (SBO[8])علاوه بر بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی محصولات اینتراستریفیه شده به مطالعه روابط ریاضی بین SFCو 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.

۱-۲٫ کلیات تحقیق

۱-۲-۱٫  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،). 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، ۱).

طیفرآیندهیدروژناسیون،بااضافهشدنهیدروژنبهپیوندهایدوگانهاسیدهایچربغیراشباع، نسبت­هایمختلفیازاسیدهایچرببادرجهغیراشباعپایین­ترویااسیدهایچرباشباعشدهو ایزومرهایهندسی[۱۰] (ترانس)[۱۱]بهوجودمی­آیند (فرمانی، ۱).

نگرانی­هایموجوددرخصوصاثراتنامطلوباسیدهایچربترانسباعثافزایشتوجهمحققانو صاحبانصنعتبهشیوه­های جایگزین هیدروژناسیون نسبی نظیر ۱- اصلاح تکنولوژی هیدروژناسیون ۲- کاربرد اینتراستریفیکاسیون ۳- کاربرد فراکسیون­هایی با مواد جامد بالا از روغن­های طبیعی ۴- استفاده از روغن­های اصلاح نژاد

شده[۱۲]، گردیده است (خاتون و ردی، ۲۵). کاربردی­ترین و مؤثرترینروش جایگزینهیدروژناسیون، اینتر استریفیکاسیون یا استری کردن داخلی تری آسیل گلیسرول­ها می­باشد (فرمانی، ۱۳).

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

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، ۲). 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، ).

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

۱-۲-۱-۱٫ اینتراستریفیکاسیون

اینتراستریفیکاسیون به فرآیندی گفته می­شود که در طی آن موقعیت اسید­های چرب در ساختمان تری آسیل گلیسرول، در حضور کاتالیست­های شیمیایی نظیر متوکسید سدیم[۱۹] و یا بیوکاتالیست­ها نظیر لیپازها[۲۰] تغییر یافته که در نتیجه­ی آن، خصوصیات فیزیکوشیمیایی روغن­ها تغییر می­کند (آسیف،

۲۰۱۱). به طور کلی اینتراستریفیکاسیون برای توصیف واکنش بین یک استر (استر اسید چرب مانند تری آسیل گلیسرول) با یک اسید چرب (اسیدولیز)

[۲۱]، یا یک الکل (الکولیز)[۲۲] و یا با یک استر اسید چرب دیگر (تبادل استر-استر یا ترانس استریفیکاسیون[۲۳]) 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، ).

۱-۲-۱-۲٫  انواع اینتراستریفیکاسیون

اینتراستریفیکاسیون می­تواند در دماهای بالا، ℃۳۰۰ 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، ۱۴). بر این اساس دو نوع اینتراستریفیکاسیون شیمیایی و آنزیمی تعریف می­شود.

۱-۲-۱-۲-۱٫ اینتراستریفیکاسیون شیمیایی[۲۴] (CIE)

در اینتراستریفیکاسیون شیمیایی چربی­ها، توزیع مجدد اسیدهای چرب موجود در تری آسیل گلیسرول­ها کاملأ تصادفی است و در حضور کاتالیست­های شیمیایی نظیر آلکیلات­های[۲۵] 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 کردن[۲۶] نیز گفته می­شود (فرمانی،

۱-۲-۱-۲-۲٫   اینتراستریفیکاسیون آنزیمی[۲۷](EIE)

در اینتراستریفیکاسیون آنزیمی، آنزیم لیپاز که نام سیستماتیک آن “گلیسرول استر هیدرولاز[۲۸]” و شماره سیستماتیک آن “EC 3.1.1.3” می­باشد،

به عنوان کاتالیست عمل می­کند. لیپازهای مورد استفاده را می­توان به دو گروه ویژه[۲۹](گزینش پذیر[۳۰]) و ناویژه[۳۱] 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 ۱،۳ –ویژه[۳۲] بر جایگاه ۲ 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-2تری آسیل گلیسرول، طبیعی تر است (فرمانی، ۱).

۱-۲-۱-۲-۲-۱٫ مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی

مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی شامل دو مرحله ۱- هیدرولیز[۳۳] ۲- سنتز[۳۴] 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 گلیسرول[۳۵]، دی آسیل گلیسرول[۳۶] و گلیسرول می­باشد (شکل۱-۱).

شکل ۱-۱: 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 ۱-۶، شکل (۱-۲)). با

افزایش آب در سیستم میزان اسید­های چرب آزاد افزایش می­یابد (واکنش­های ۱و۲، شکل (۱-۲)). 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، ۱۳٫

   شکل ۱-۲: مکانیسم اینتراستریفیکاسیون آنزیمی

۱-۲-۱-۳٫  مزایای اینتراستریفیکاسیون آنزیمی به اینتراستریفیکاسیون شیمیایی

اینتراستریفیکاسیون آنزیمی به دلایل زیر بر اینتراستریفیکاسیون شیمیایی برتری دارد:

۱)      اسیدهای چرب آزاد[۳۷] موجود در روغن­های گیاهی بر فرآیند و فعالیت آنزیم تأثیری ندارد، در حالی­که در فرآیند شیمیایی درصد اسیدهای چرب آزاد باید کمتر از ۰۵/۰ درصد باشد.

۲)      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 رنگبری[۳۸] می­باشد.

۳)      فرآیند آنزیمی در دماهای پائین­تر (حداکثر ℃۷۰) صورت می­پذیرد. در حالی­که اینتراستریفیکاسیون شیمیایی در محدوده دمایی ℃۱۵۰-۷۰ (معمولاً بالاتر از ℃۹۰) انجام می­گیرد. از این رو انجام فرآیند آنزیمی از نظر مصرف انرژی مقرون به صرفه است.

۴)      پیوسته سازی[۳۹] فرآیند آنزیمی به دلیل استفاده از آنزیم تثبیت شده آسانتر بوده و نیاز به سرمایه گذاری کمتر جهت تهیه تجهیزات فرآیند می­باشد.

پایان نامه مدلسازی چربی جامد

۵)      کاتالیزورهای شیمیایی دارای خاصیت تحریک کننده و منفجر شونده­ای می­باشند. حال آن که آنزیم تثبیت شده[۴۰] گرانوله[۴۱] بوده و گرد و غبار بسیار کمی ایجاد می­کند.

پایان نامه

۶)       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.

۷)      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، ۱۴).

برای مشاهده مطالب بیشتر  رشته صنایع غذایی کلیک کنید