پایان نامه درمورد شبیه سازی

در دمای مورد استفاده در تهیه ژل نمونه ها (۹۵ درجه به مدت ۳۰ دقیقه) دلیل اصلی بالاتر بودن شفافیت ژل آن بوده است، به طوری که ارتباط آماری بالای بین شفافیت نشاسته ها و قدرت تورم آن ها در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد (۸۷۵/۰R=) گویای این مطلب بود. بر اساس نتایج این تحقیق، هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم سبب افزایش ۶۵/۲ برابری و برعکس فسفریله کردن آن سبب کاهش ۵۸/۱۷ برابری میزان شفافیت نشاسته گندم می شود. موریکاوا و نیشیناری (۲۰۰۰) تغییر ساختار گرانولی نشاسته در اثر فسفریله کردن را عامل کاهش شفافیت ژل آن دانستند.

۴-۸٫ اجزای نشاسته ها بر اساس قابلیت هضم
شکل ۴-۸ قابلیت هضم هر یک از نشاسته های مورد آزمایش را بر اساس روش انگلیست و همکاران (۱۹۹۲) نشان می دهد. نتایج آنالیز آماری میانگین داده های بدست آمده از قابلیت هضم نشاسته ها طی ۱۸۰ دقیقه به وسیله آزمون t نشان داد که تفاوت معنی داری بین قابلیت هضم نشاسته های طبیعی و فسفریله شده وجود ندارد (۰۵/۰p)، در حالیکه بین این دو نشاسته و نشاسته هیدروکسی پروپیله تفاوت معنی دار آماری وجود داشت (۰۵/۰ p).

شکل ۴-۸٫ الگوی هیدرولیز آنزیمی درون شیشه ای ژل نشاسته ها (۲۰ دقیقه حرارت دهی در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد) در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد برای ۳ ساعت بر اساس روش انگلیست و همکاران (۱۹۹۲).

بر اساس نتایج، ۰۲/۹۲ درصد از هیدرولیز نشاسته طبیعی، ۳۱/۹۱ درصد از نشاسته فسفریله و ۰۹/۸۶ درصد از نشاسته هیدروکسی پروپیله، در ۲۰ دقیقه اول فرایند هضم آنزیمی صورت گرفت و پس از آن نمودار میزان هضم نشاسته در برابر زمان هضم تقریباً مستقل از زمان هضم گردید (شکل ۴-۸). نتایج نشان داد که هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم تاثیر معنی داری بر میزان هیدرولیز آنزیمی آن گذاشت (۰۵/۰ p)، به طوری که پس از ۱۸۰ دقیقه زمان هضم میزان هیدرولیز نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم ۳۴/۷ درصد کمتر از نشاسته طبیعی گندم بود. از سویی دیگر، این تفاوت برای نشاسته فسفریله شده معنی دار نبود (۰۵/۰p). دلیل عدم تفاوت معنی دار بین دو نشاسته فسفریله شده و طبیعی می تواند از یک سو به دلیل استفاده کم (۵ درصد) از ترکیبات ایجاد کننده این استخلاف یعنی STMP و STPP باشد (استفاده از ۵ درصد ترکیبات ایجاد کننده اتصال، ۰۹۶/۰ درصد محتوای فسفر برای نشاسته فسفریله تولید کرد)، و از سوی دیگر عامل حرارت و در نتیجه ژلاتینه شدن کامل نشاسته ها بسیار حائز اهمیت است (چانگ و همکاران، ۲۰۰۸).
بر اساس داده های میزان هیدرولیز آنزیمی نشاسته ها طی ۱۸۰ دقیقه هضم، طبقه بندی قابلیت هضم هر نشاسته به صورت نشاسته با قابلیت هضم سریع (RDS)، نشاسته با قابلیت هضم آهسته (SDS) و نشاسته مقاوم (RS) صورت گرفت (جدول ۴-۳).

جدول ۴-۳٫ طبقه بندی نشاسته های مختلف بر اساس قابلیت هضم اندازه گیری شده بر اساس روش انگلیست و همکاران (۱۹۹۲)
نوع نشاسته
RDS (%)
SDS (%)
RS (%)
نشاسته طبیعی
a70/1±۰۲/۹۲
a17/0±۳۹/۱
b67/1±۵۹/۶
نشاسته هیدروکسی پروپیله
b89/0±۰۹/۸۶
c06/0±۷۶/۰
a97/1±۱۵/۱۳
نشاسته فسفریله
a62/0±۳۱/۹۱
b09/0±۱۲/۱
b58/1±۵۷/۷

همانطور که نتایج جدول ۴-۳ نشان می دهد نشاسته طبیعی و فسفریله شده از نظر میزان RDS تفاوت معنی داری با هم نداشتند، در حالی که این دو نشاسته تفاوت معنی داری را با نشاسته هیدروکسی پروپیله از نقطه نظر این مشخصه داشتند (۰۵/۰ p). مشاهده گردید که طی زمان ۲۰ تا ۱۸۰ دقیقه، هیدرولیز آنزیمی ناچیزی صورت گرفت و در نتیجه میزان SDS بدست آمده برای نمونه ها بین ۳۹/۱-۷۶/۰ بود. دلیل این امر هیدرولیز سریع نشاسته ها در ۲۰ دقیقه اول زمان هیدرولیز آنزیمی بود. از نظر فاکتور RS نشاسته هیدروکسی پروپیله دارای تفاوت معنی داری با دو نشاسته دیگر بود (۰۵/۰p)، یعنی پس از گذشت ۱۸۰ دقیقه از زمان شروع هضم مقدار بیشتری از این نشاسته به صورت هیدرولیز نشده باقی مانده است (۱۵/۱۳ درصد). به عنوان یک نتیجه می توان گفت که هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم به میزان ۱۰۶/۲ درصد، سبب شد که ۵۶/۶ درصد از مقدار RDS به RS تبدیل گردد. دلیل این امر می تواند بزرگی این استخلاف باشد که مانع فیزیکی بزرگی بر سر راه آنزیم های تجزیه کننده نشاسته محسوب می گردد (بیژورک و استرگارد، ۱۹۸۹).
بر اساس نتایج بدست آمده مقدار RS نشاسته طبیعی گندم کمتر از نشاسته نخود نرم (راتنایاک و همکاران، ۲۰۰۱)، نشاسته لوبیای مانگ (هوور و مانوئل، ۱۹۹۵)، نشاسته نخود پیچ خورده (پلانکوت و همکاران، ۱۹۹۵)، نشاسته ذرت معمولی (چانگ و همکاران، ۲۰۰۸)، نشاسته موز (واتاناسوچارت و همکاران، ۲۰۱۲) و بیشتر از نشاسته های لوبیای سیاه و لیما (تاور و ملیتو، ۱۹۹۶) و نشاسته های ذرت و سیب زمینی شیرین (مونگ اِن گارم، ۲۰۱۳) بدست آمد. هاوانگ و همکاران (۲۰۰۹) بیان کردند که با استفاده از ۱۰ درصد پروپیلن اکسید برای تولید نشاسته هیدروکسی پروپیله از نشاسته برنج معمولی با ۰۶/۳ درصد محتوای RS، این میزان به ۰۳/۲۰ افزایش یافت. میزان RS نشاسته های هیدروکسی پروپیله‌ی ذرت معمولی (چانگ و همکاران، ۲۰۰۸) و برنج مومی (هاوانگ و همکاران، ۲۰۰۹) به ترتیب ۵/۱۹ و ۵۸/۴ درصد گزارش شد. لازم به ذکر است که این نتایج برای نشاسته های ژلاتینه شده بدست آمده است، در حالی که نتایج گزارش شده در اثر هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته ها در حالت گرانولی برعکس این نتایج بوده و در اثر هیدروکسی پروپیله کردن میزان قابلیت هضم افزایش یافته است (ووتن و چادری، ۱۹۸۱؛ لیو و همکاران، ۱۹۹۹؛ لاوال، ۲۰۱۱؛ اوسترگارد و همکاران، ۱۹۸۸؛ ایسلام و ازمی، ۱۹۹۸).
ووتن و چادری (۱۹۸۱) دریافتند که هیدروکسی پروپیله کردن نشاسته گندم سبب کاهش هیدرولیز آنزیمی
آن پس از خمیر شدن نشاسته آن می گردد. نتایج مشابهی توسط هوور و همکاران (۱۹۸۸) مشاهده شد. چانگ و همکاران (۲۰۰۸) بیان کردند که ژلاتینه کردن نشاسته ذرت سبب می شود که میزان هیدرولیز آنزیمی نشاسته نسبت به نشاسته معمولی و حرارت ندیده به شدت افزایش یابد، به طوریکه میزان RDS نشاسته ژلاتینه شده ۶۲/۳ برابر نشاسته حرارت ندیده گزارش گردید. مشابه این تحقیق، آنان دریافتند که نشاسته های فسفریله و طبیعی ذرت به صورت ژل تا بالاتر از ۹۰ درصد قابلیت هیدرولیز آنزیمی در ۲۰ دقیقه اول هضم (RDS) دارد، در حالی که این مقدار برای ژل نشاسته هیدروکسی پروپیله ذرت حدود ۸۰ درصد بیان شد. از طرف دیگر کو و همکاران (۲۰۱۰) دریافتند که با افزایش درجه فسفریله شدن میزان هیدرولیز نشاسته ذرت کاهش می یابد، به طوریکه مطابق با یافته های آن ها فسفریله کردن نشاسته ذرت با استفاده از ۵، ۱۰ و ۱۲ درصد معرف های اتصال ساز STMP و STPP سبب افزایش به ترتیب ۱۱، ۴۵ و ۵۳ درصدی میزان نشاسته مقاوم (RS) می گردد. نتایج فری و همکاران (۲۰۰۳) بر روی قابلیت هضم نشاسته پخته شده شش گونه برنج نشان داد که میزان نشاسته قابل هضم آن ها (مجموع RDS و SDS) بین ۸/۷۱-۹/۸۰ درصد می باشد. صفر بودن میزان SDS برای هر سه نشاسته نشان می دهد که در حالت ژلاتینه قابلیت هضم آنزیمی نشاسته ها بسیار بالا بوده است به طوری که بیشتر نشاسته های موجود در همان ۲۰ دقیقه اول هیدرولیز شده اند. بر اساس نتایج میزان RS نشاسته هیدروکسی پروپیله به ترتیب ۹۹/۱ و ۷۴/۱ برابر نشاسته های طبیعی و فسفریله بدست آمد.

۴-۹٫ اندیس قند خون۷۶ (GI)
با استفاده از معادله ۳-۷ کنتیک تجزیه آنزیمی نشاسته ها ی طبیعی و اصلاح شده گندم مدلسازی شدند. پارامتر های بدست آمده از مدل ۳-۷ برای نمونه های نشاسته در جدول ۴-۴ نشان می دهد که نشاسته های طبیعی و فسفریله شده در میزان هیدرولیز بالاتری نسبت به نشاسته هیدروکسی پروپیله به حد تعادل می رسند (C∞)، به طوری که میزان C∞ نشاسته های طبیعی و فسفریله شده حدود ۱/۱ برابر نشاسته هیدروکسی پروپیله بدست آمد. این مسئله نشان داد که حساسیت به هیدرولیز آنزیمی (آلفا-آمیلاز) نشاسته های طبیعی و فسفریله شده گندم در اواسط و اواخر زمان هیدرولیز بیشتر بود. ثابت k نشان دهنده سرعت واکنش هیدرولیز آنزیمی می باشد و همانطور که مشاهده می شود، این سرعت برای واکنش هیدرولیز آنزیمی نشاسته هیدروکسی پروپیله (۵۰/۲) بیشتر از دو نشاسته دیگر بدست آمد (۰۵/۰p). چانگ و همکاران (۲۰۰۸) نتایج مشابهی را برای نشاسته اکسید شده و نشاسته طبیعی بدست آوردند، به طوریکه ثابت k برای نشاسته اکسید شده ۲۸/۱ برابر نشاسته طبیعی بود، حال آنکه میزان C∞ نشاسته طبیعی ۰۶/۱ برابر نشاسته اکسید شده بدست آمد. آن ها بیان کردند که این تفاوت ممکن است به دلیل تفاوت در میزان قدرت تورم نشاسته ها باشد، که با توجه به نتایج قبل می توان گفت که به دلیل بالاتر بودن قدرت تورم نشاسته هیدروکسی پروپیله سرعت واکنش آنزیمی افزایش یافته است. همانطور که بیان شد تحقیقات زیادی بالاتر بودن قدرت تورم نشاسته هیدروکسی پروپیله را در مقایسه با نشاسته طبیعی گزارش کرده اند (سینگ و همکاران، ۲۰۰۷؛ کائور و همکاران، ۲۰۰۴؛ ون هانگ و موریتا، ۲۰۰۵).
بر اساس معادله ۳-۸ میزان AUC نشاسته های طبیعی و اصلاح شده گندم محاسبه و تبدیل به شاخص های هیدرولیز (HI) و قند خون (GI) شدند. فاکتور هیدرولیز (HI) پارامتر دیگری است که با میزان قابلیت هضم مرتبط می باشد که همانطور که جدول ۴ نشان می دهد، این فاکتور برای نمونه ها بین ۸۶/۸۹-۳۱/۹۷ قرار داشت. میزان HI نشاسته طبیعی بیشتر از نشاسته های اصلاح شده بود و بر این اساس بیشترین مقدار GI برای این نشاسته (۱۳/۹۳) در مقایسه با نشاسته های فسفریله (۲۰/۹۲) و هیدروکسی پروپیله (۰۴/۸۹) بدست آمد. فاکتور قند خون (GI) نشاسته هیدروکسی پروپیله به ترتیب ۹۵/۰ و ۹۶/۰ درصد نشاسته های طبیعی و فسفریله بود. نتایج مشابهی توسط بیجورک و همکاران (۱۹۸۹) بدست آمد. نتایج آن ها بر روی موش های آزمایشگاهی نشان داد که نشاسته هیدروکسی پروپیله سیب زمینی قابلیت هضم کمتری نسبت به نشاسته های طبیعی و اصلاح شده آن دارند.
مقادیر GI کمتر از ۱۰۰ (مربوط به نان سفید به عنوان شاهد) برای تمام نمونه ها ی ژل نشاسته ها نشان داد که توانایی آن ها در بالا بردن میزان قند خون کمتر از این مرجع بود. جنکیس و همکاران (۱۹۸۴) مقادیر GI بالاتر از ۱۰۰ را برای سیب زمینی فوری، سیب زمینی پخته و پرک های ذرت۷۷ گزارش کردند. گونی و همکاران (۱۹۹۷) یک روش درون شیشه ای را برای تخمین سرعت هیدرولیز نشاسته در ۱۰ ماده غذایی رایج نشاسته ای بیان کردند. آن ها گزارش کردند که نمونه های برنج دارای مقادیر GI بین ۸۱ و ۸۴ بودند، که این مقادیر نزدیک به مقدار بدست آمده برای نمونه های ژل نشاسته هیدروکسی پروپیله گندم بود (۰۴/۸۹). فری و همکاران (۲۰۰۳) میزان GI را برای شش نمونه برنج پخته شده بین ۶۸-۱۰۹ تعیین کردند، که سرعت کنتیک واکنش آنزیمی در آن ها کمتر از نتایج این تحقیق و بین ۰۲۹/۰-۱۲۹/۰ بود. همچنین آن ها دریافتند که برنج پخته گونه باگوئین۷۸ دارای GI حدود ۳/۹۲ بود که این مقدار نزدیک به مقادیر GI بدست آمده برای نشاسته های فسفریله (۲۰/۹۲) و طبیعی گندم (۱۳/۹۳) بود.

جدول ۴-۴٫ پارامتر های معادله ۳-۷ و مقادیر GI و HI بدست آمده برای نمونه ژل نشاسته های مختلف
نوع نشاسته
C∞
k
R2
HI
GI
نشاسته طبیعی
a67/0±۵۰/۹۲
b019/0±۲۳۹/۰
۹۷۶/۰
a24/0±۳۱/۹۷
a19/0±۱۳/۹۳
نشاسته هیدروکسی پروپیله
b64/0±۷۵/۸۵
a027/0±۲۵۰/۰
۹۲۵/۰
b16/0±۸۶/۸۹
b13/0±۰۴/۸۹
نشاسته فسفریله
a72/0±۰۶/۹۱
c017/0±۲۲۱/۰
۹۴۸/۰
a21/0±۶۱/۹۵
a16/0±۲۰
/۹۲

۴-۱۰٫ میزان رهایش گلوکز در شرایط معده و روده شبیه سازی شده
نتایج بدست آمده از هیدرولیز نمونه ژل نشاسته های مورد آزمایش در غلظت ها و حجم های مختلف در شکل های ۴-۹ تا ۴-۱۲ نشان داده شده است.

شکل ۴-۹٫ میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت ۸ درصد، حجم ۵/۷ میلی لیتر).

شکل ۴-۱۰٫ میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل نشاسته ها در شرایط هضم معده و روده شبیه سازی شده (غلظت ۸ درصد، حجم ۱۵ میلی لیتر).

شکل ۴-۱۱٫ میزان رهایش گلوکز از نمونه های ژل