بعد معالجة النشا المعدل بواسطة آلة البثق، تتغير خصائصه الفيزيائية والكيميائية والهيكلية بشكل كبير، ويرتبط ذلك بشكل أساسي بارتفاع درجة الحرارة والضغط وقوة القص العالية والتأثير الميكانيكي أثناء عملية البثق. وفيما يلي أهم التغيرات والتأثيرات التي تطرأ على النشا المعدل أثناء معالجته بالبثق:
- التغييرات الهيكلية
- تجليل النشا وتدمير البنية البلورية
- جلتنة: تؤدي درجة الحرارة المرتفعة (التي تتراوح عادةً بين 100 و200 درجة مئوية) والضغط العالي أثناء عملية البثق إلى امتصاص حبيبات النشا للماء وتضخمها، وانقطاع الروابط الهيدروجينية، وتفكك البنية البلورية، وتغير جزيئات النشا من ترتيب منظم إلى حالة هلامية غير منظمة.
- تحول نوع البلورة: قد تتحول بلورات النشا الطبيعي من النوع «أ» (نشا الحبوب) أو النوع «ب» (نشا الدرنات) جزئيًّا إلى النوع «V» الأكثر استقرارًا (مركب الأميلوز والدهون)، مما يؤثر على قابلية الذوبان والهضم.
- التحلل الجزيئي وإعادة التنظيم
- انقطاع السلسلة الجزيئية: قد تؤدي قوة القص العالية إلى تدهور جزيئات النشا (الأميلوز والأميلوبكتين)، وتقليل الوزن الجزيئي، وتكوين الدكسترين أو السكريات ذات الوزن الجزيئي الصغير، وتقليل اللزوجة.
- التشابك أو إعادة التنظيم: قد تتشكل روابط متقاطعة إضافية في بعض أنواع النشا المعدل (مثل النشا المتشابك) أثناء عملية البثق لتعزيز الاستقرار الحراري؛ في حين أن أنواعًا أخرى قد تعيد ترتيب سلاسلها الجزيئية لتشكل هياكل شبكية جديدة.
- التغيرات في الخصائص الفيزيائية
- الذوبانية وقدرة الانتفاخ
- تزداد قابلية النشا المُجَلَّط للذوبان في الماء، وقد تزداد قابليته للذوبان في الماء البارد (خاصةً النشا المُجَلَّط مسبقًا).
- قد يؤدي تكوّن بنية مسامية بعد عملية البثق إلى زيادة امتصاص الماء، لكن التدهور المفرط قد يؤدي إلى انخفاض في قدرة الانتفاخ.
- الخصائص الريولوجية
- تنخفض اللزوجة بشكل ملحوظ (بسبب التحلل الجزيئي)، لكن قوة الهلام قد تزداد نتيجة لإعادة التنظيم، اعتمادًا على نوع النشا ومعلمات البثق (مثل درجة الحرارة ومحتوى الرطوبة).
- الشكل والملمس
- بعد عملية البثق، يتخذ النشا بنية مسامية أو قشرية أو ليفية ذات ملمس أكثر رخاوة، ويمكن استخدامه في صناعة الأطعمة المنفوخة أو كمواد حاملة.
- التغيرات في الخصائص الكيميائية
- تفاعل المجموعة الكيميائية
- قد تتحلل مجموعات التعديل الكيميائي الأصلية (مثل الأسيتيل والهيدروكسيبروبيل) في النشا المعدل جزئيًا بسبب ارتفاع درجة الحرارة، مما يؤثر على الخصائص الوظيفية (مثل ثبات المنتج عند التجميد والذوبان).
- قد تحدث تفاعل ميلارد (في حالة وجود البروتين) أو تفاعل الأكسدة، مما يؤدي إلى تغير اللون (تحول اللون إلى البني).
- تكوّن النشا المقاوم (RS)
- قد تؤدي إعادة بلورة الأميلوز أثناء عملية البثق إلى تكوين النشا المقاوم (RS3 أو RS4)، مما يزيد من محتوى الألياف الغذائية ويقلل من المؤشر الجلايسيمي.
- التغيرات في الخصائص الوظيفية
- الاستقرار الحراري والخصائص الميكانيكية
- يمكن تحسين مقاومة النشا المتشابك للحرارة العالية وقدرته على تحمل القص بشكل أكبر، مما يجعله مناسبًا للأغذية المعالجة في درجات حرارة عالية.
- يمكن تحسين خصائص النشا في تكوين طبقة رقيقة أو ألياف بعد عملية البثق، ويمكن استخدامه في مواد التغليف القابلة للتحلل البيولوجي.
- الخصائص الهضمية
- زيادة النشا سريع الهضم (RDS): تؤدي عملية التجلط إلى جعل النشا أكثر عرضة للتحلل الإنزيمي.
- تكوين النشا المقاوم (RS): قد تقاوم بعض التركيبات المعاد هيكلتها عملية الهضم، اعتمادًا على ظروف المعالجة (مثل أن البثق في ظروف رطوبة منخفضة يعزز تكوين النشا المقاوم).
(3) الامتصاص ووظيفة الناقل
- يمكن للبنية المسامية أن تزيد من سعة استيعاب المواد المنكهة والمكونات الفعالة، وغالبًا ما تُستخدم في عمليات التغليف الدقيق أو أنظمة الإفراز المتأخر للأدوية.
- تأثير التطبيق
يُظهر النشا المعدل بعد معالجته بالبثق أداءً أفضل في المجالات التالية:
- صناعة الأغذية: الأطعمة الجاهزة للأكل، الوجبات الخفيفة المنفوخة، حامل النكهات.
- المجال الطبي: حامل دوائي ذو إفراز متحكم فيه، مادة مساعدة على التفكك.
- مواد صديقة للبيئة: البلاستيك القابل للتحلل، وأغشية التغليف.
- معالجة الأعلاف: لتحسين قابلية هضم النشا أو كعامل ربط.
العوامل التنظيمية الرئيسية
يتأثر تأثير البثق بالمعلمات التالية:
- درجة الحرارة: تسهم درجات الحرارة المرتفعة في عملية التجلط والتحلل، بينما قد تحافظ درجات الحرارة المنخفضة على جزء من البنية البلورية.
- نسبة الرطوبة: تساعد الرطوبة العالية (20–30%) على عملية التجلط، بينما تعزز الرطوبة المنخفضة التحلل الجزيئي وتشكيل بنية مسامية
- سرعة اللولب وقوة القص: تؤدي قوة القص العالية إلى تفاقم تكسر الجزيئات.
- نوع النشا: تحدد نسبة الخطية إلى المتفرعة، وطريقة التعديل (الأستيل، والتشابك، وما إلى ذلك) الخصائص النهائية.
ملخص
تُحدث عملية البثق تغييرات جوهرية في بنية ووظيفة النشا المعدل من خلال التآزر الفيزيائي-الكيميائي، مما يجعله أكثر ملاءمةً للتطبيقات ذات القيمة المضافة العالية. ومن خلال تعديل معلمات العملية، يمكن التحكم في درجة التجلط، وتوزيع الوزن الجزيئي، وقابلية الهضم، وغيرها من خصائص النشا لتلبية الاحتياجات الصناعية المختلفة. إذا كانت لديكم أي أسئلة، يرجى الاتصال بنا.
لمزيد من المعلومات، يرجى الاتصال بـ: