מודיפיקציה אולטרסונית של תרחיפי גרגרי עמילן

נטרול התרחיף

לאחר התהליך מנטרלים את תרחיף התגובה, למשל באמצעות הוספת חומצה הידרוכלורית או חומצה גופרתית לאחר עיבוד בתנאים בסיסיים.

שטיפת עמילן

לאחר נטרול תרחיפי העמילן שעברו מודיפיקציה מתבצעת שטיפה במים, כגון שטיפה בזרם נגדי בהידרוציקלונים. בשלב זה, סוניקציה מסייעת לרחיצה ולשטיפה של חלקיקי העמילן הבודדים. הקוויטציה האולטרסונית מפזרת אגלומרטים של גרגרי עמילן ומגבירה את מעבר המסה בשכבת הגבול שבין גרגרי העמילן לפאזה המימית.

סינון וייבוש של עמילן

המכשירים האולטרסוניים של Hielscher משמשים בתהליכי אולטרה-פילטרציה או ננו-פילטרציה וכן בייבוש בריסוס המתבצע לאחר מכן.

מודיפיקציה פיזיקלית של עמילן (מכנית)

מודיפיקציה פיזיקלית של עמילנים אינה כרוכה בשימוש בכימיקלים. עם זאת, סוניקציה גורמת לשינויים במבנה המולקולרי של העמילן, ובעקבותיהם לשינויים בתכונות הפיזיקוכימיות ובתפקודיות. כוחות הגזירה העזים הנוצרים בקוויטציה מעוותים את האזור הגבישי בגרגרי העמילן. שרשראות פולימר בקרבת המיקרובועות הקורסות נלכדות בשדה גזירה בעל מפל גבוה, המוביל לשבירת קשרי C-C במקרומולקולות ולהיווצרות רדיקלים ארוכי שרשרת. תמונות SEM של גרגרי עמילן שעברו סוניקציה מראות נזקים מכניים, כגון סדקים, שקעים וגומות. כתוצאה מכך מתקבלות יכולת ספיחת מים גבוהה יותר, יכולת תפיחה גבוהה יותר ומסיסות מוגברת. השפעה זו טובה יותר במשרעות סוניקציה גבוהות יותר. לכן, סוניקציה באמצעות גשוש יעילה הרבה יותר למודיפיקציה של עמילן מסוניקציה באמבט. עיבוד אולטרסוני בעוצמה גבוהה מראה גרגרים מפורקים יותר בהשוואה לעמילן טבעי או לעמילן שעבר טיפול בחום.

עמילנים שעברו אסטריפיקציה ב-OSA בסיוע אולטרסאונד

עמילנים שעברו אסטריפיקציה ב-OSA בסיוע אולטרסאונד הראו דרגת התמרה (DS) ויעילות תגובה (RE) גבוהות יותר, לצד שינויים מורפולוגיים קלים אך מועילים, שעשויים להרחיב את תפקודיותם במערכות מזון. סוניקציה מגבירה את קצב התגובה ואת יעילותה בלי לשנות את המבנה המולקולרי של העמילן, וכך משמרת את תכונותיו הרצויות ליישומי מזון.
תוצאות אלו מצביעות על כך שאסטריפיקציה בסיוע אולטרסאונד עשויה להוות טכנולוגיה ירוקה, המציעה גישה חסכונית באנרגיה ובזמן למודיפיקציה של עמילן. הפוטנציאל להגדלת קנה המידה של אסטריפיקציה בסיוע סוניקציה עשוי לחולל מהפכה בתהליך המודיפיקציה של עמילנים במדעי המזון, תוך התאמה ליעדי ייצור בר-קיימא והרחבת היישומים של עמילנים שעברו אסטריפיקציה בתעשייה.

קראו עוד על עמילן OSA שעבר אסטריפיקציה בסיוע אולטרסאונד!

מיקרוגרפים של SEM של גרגרי עמילן חיטה: (a) ללא סוניקציה, (b) לאחר סוניקציה במשך 20min, (c) לאחר סוניקציה במשך 40min., (d) לאחר סוניקציה במשך 60min.
מחקר ותמונות: ©Majzoobi et al., 2015

סוניקציה יכולה להוריד במידה ניכרת את טמפרטורת תחילת הג'לטיניזציה. ג'לים של עמילן המוכנים מגרגרי עמילן שעברו סוניקציה מציגים קשיות גבוהה יותר וערכים גבוהים יותר של דביקות ולכידות בהשוואה לעמילן טבעי. הדביקות, הלכידות, הקפיציות והצמיגות הגומית עולות במידה ניכרת בעקבות מודיפיקציה אולטרסונית של עמילן.

סוניקציה דורשת השקעת אנרגיה נמוכה בהרבה ותנאי עיבוד מכבידים פחות בהשוואה לשיטות מקובלות למודיפיקציה של עמילן. Hielscher Ultrasonics מספקת כורים אולטרסוניים בהספק גבוה לעיבוד מסחרי.

בקשו מידע נוסף!

אם אתם מדענים החוקרים מודיפיקציה של עמילן, מהנדסי תהליך המנסים לשפר תהליכי עמילן קיימים, מהנדסי מוצר המפתחים פורמולציות למוצרים משופרים או חדשים, או אם יש לכם עניין אחר במודיפיקציה של עמילן: צרו איתנו קשר! נשמח לדון איתכם בפוטנציאל וביתרונות של סוניקציה למודיפיקציה של עמילן וליישומיו. אנא מלאו את הטופס שלהלן!

שימוש בעמילן

עמילן שעבר מודיפיקציה משמש במגוון רחב של יישומי מזון ויישומים שאינם בתחום המזון. אוקטנילסוקצינטים של עמילן הם מייצב חשוב של תחליבי שמן במים. בייצור נייר, עמילנים קטיוניים משפרים את החוזק במצב רטוב ובמצב יבש, מייצבים תחליבים ומשמשים כחומרי הקניית עמידות לספיגה על פני השטח. מערכות רבות של תוספים לשלב הרטוב משלבות מיקרוחלקיקים אי-אורגניים (סיליקה קולואידית, בנטוניט) ופולימרים סינתטיים עם עמילן שעבר מודיפיקציה. שימושים אחרים כוללים פיזורי לטקס של עמילן או עמילן גרגרי כחומר מילוי לפולימרים.

מאמרים מדעיים על מודיפיקציה של עמילן בסיוע אולטרסאונד

• • S. Manchun, J. Nunthanid, S. Limmatvapirat and P.Sriamornsak (2012): השפעת טיפול אולטרסוני על התכונות הפיזיקליות של עמילן טפיוקה, בתוך: Advanced Materials Research כרך 506 (2012) עמ' 294-297. [PDF]
  • Anet Rezek Jambrak, Zoran Herceg, Drago Šubaric, Jurislav Babic, Mladen Brncic, Suzana Rimac Brncic, Tomislav Bosiljkov, Domagoj Cvek, Branko Tripalo, Jurica Gelo (2010): השפעת אולטרסאונד על התכונות הפיזיקליות של עמילן תירס, בתוך: Carbohydrate Polymers 79 (2010) 91–100.
  • Herceg I.L., Jambrak A.R., Šubarić D., Brnčić M., Brnčić S.R., Badanjak M., Tripalo B., Ježek D., Novotni D., Herceg Z. (2010): תכונות המרקם ויצירת העיסה של עמילן תירס שטופל באולטרסאונד, בתוך: Czech J. Food Sci., 28: 83–93. [PDF]
  • D. Knorr, B. I. O. Ade-Omowaye and V. Heinz (2002): שיפור הערך התזונתי של מזונות מן הצומח באמצעות עיבוד שאינו תרמי, בתוך: Proceedings of the Nutrition Society (2002), 61, 311–318. [PDF]

שאלות נפוצות

מהם המקורות הטבעיים לעמילן?

עמילן מופק ממקורות טבעיים שונים, כגון: תירס, תירס שעוותי, תירס עתיר עמילוז, טפיוקה, תפוח אדמה, חיטה, אורז, אורז שעוותי, אפונה (אפונה חלקה, אפונה מקומטת) סאגו, שיבולת שועל, שעורה, שיפון, אמרנט, בטטה, שיבולת שועל, דגנים, סבונית השדה, קינואה, עדשים, שעועית לבנה קטנה, דורה, ארורוט או קסאווה.

מהו עמילן מעובד?

עמילן מעובד הוא עמילן שעבר שינוי פיזיקלי, אנזימטי או כימי כדי לשפר את ביצועיו ביישומי מזון ותעשייה. שינויים אלה משפרים תכונות כגון מסיסות, צמיגות, יצירת ג'ל ויציבות בתנאים שונים, כגון חום או סביבות חומציות. עמילנים מעובדים, המופקים בדרך כלל ממקורות טבעיים כגון תירס, תפוח אדמה וטפיוקה, משמשים כחומרי הסמכה, כמייצבים וכמתחלבים לשיפור המרקם וחיי המדף במזונות מעובדים, בתכשירים פרמצבטיים ובמוצרים אחרים.

מה ההבדל בין עמילן מעובד לעמילן OSA?

עמילן מעובד הוא עמילן שעבר שינויים בדרכים שונות – פיזיקליות, אנזימטיות או כימיות – כדי לשפר את תכונותיו התפקודיות, כגון הסמכה, יצירת ג'ל או ייצוב בתנאים שונים. שינויים אלה מאפשרים את התאמתו ליישומים מגוונים במזון, בתכשירים פרמצבטיים ובמוצרים תעשייתיים.
עמילן OSA, או עמילן אנהידריד אוקטניל סוקציני, הוא סוג מסוים של עמילן שעבר שינוי כימי באמצעות חיבור קבוצות אנהידריד אוקטניל סוקציני למולקולת העמילן. שינוי זה מקנה תכונות תחלוב ייחודיות, ההופכות את עמילן OSA ליעיל במיוחד בייצוב תחליבי שמן במים. בעוד שעמילן מעובד משפר בדרך כלל תכונות בסיסיות כמו צמיגות או יציבות, עמילן OSA מותאם במיוחד להקניית יכולות תחלוב, ולכן הוא נפוץ במוצרים כמו רטבים לסלט, רטבים ומשקאות, שבהם תחליבים יציבים הם חיוניים. קראו עוד על עמילן OSA שעבר אסטריפיקציה באולטרסאונד!