عنوان :

مقاله HFCS و کاربرد آن در صنایع غذایی

تعداد صفحات :۴۸

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این تحقیق درباره تاریخچه HFCS، کاربرد مهندسی ژنتیک در تولید HFCS، انواع، مزایا و معایب آن، کاربردHFCS  در بستنی، HFCS و بازار جهانی و … توضیح می دهد.

HFCS  مخفف High Fructose Corn Syrup به معنی شربت ذرت با فروکتوز بالاست. شربت‌های با میزان فروکتوز بالا، افزایش روزافزون تقاضا برای قند و نیز افزایش قیمت آن، توجه دانشمندان را معطوف به تولید شیرین‌کننده‌های دیگر کرد. شربت‌های اینورت، شربت‌های گلوکز ـ فروکتوز و یا شربت‌های دارای میزان‌ فروکتوز بالا به عنوان شیرین‌کننده‌هایی که می‌توانند جایگزین ساکاروز شوند؛ در نظر گرفته شدند. علت این امر وجود فروکتوز است که دارای اندیس شیرینی ۱۷۳ در مقایسه با گلوکز با شیرینی ۷۴ یا ساکاروز با شیرینی ۱۰۰ بود.

با توجه به اهمیت بستنی به عنوان یکی از اصلی ترین فرآورده های شیر ، می توان آن را یکی از پرمصرفترین محصولات در بین تمامی اقشار جامعه و تمامی گروه های سنی نامید .
HFCS  به غیر از بافت مناسب ، شیرینی طعم، پذیرش و مقبولیت بستنی را افزایش خواهد داد .به این دلیل و نیز به علت گرانی و معایب و مشکلات مصرف شکر و بالا رفتن میزان تقاضا ، استفاده از شیرین کننده ها در صنعت بستنی باب شد.

واژه های کلیدی: شربت ذرت، فروکتوز، بستنی، صنعت،  

 فهرست مطالب

مقدمه:   ۱
تاریخچه HFCS :   ۲
فرایند تولید HFCS :   ۴
کاربرد مهندسی ژنتیک در تولید HFCS :   ۷
انواع مختلف HFCS:   ۷
مزایای HFCS :   ۹
معایب HFCS:   ۱۰
کاربردHFCS  در بستنی:   ۲۱
مقدمه   ۲۱
مروری بر پژوهش های پیشین .   ۲۱
فواید مصرف HFCSدر بستنی   ۲۲
مضرات مصرف زیاد HFCSدربستنی.   ۲۳
چکیده   ۲۵
نتایج و بحث   ۲۶
مطالعه پایداری نوشابه در طول نگهداری   ۲۷
HFCS و بازار جهانی:   ۳۱
مقدمه :   ۳۱
صنعت و مدل اقتصادی :   ۳۵
تولید HFCS :   ۳۷
خلاصه و بحث :   ۴۱
حمل HFCS  :   ۴۱
قیمت شکر :   ۴۱
قیمت های HFCS :   ۴۲
ظرفیت HFCS :   ۴۲
هزینه های خالص ذرت :   ۴۳
روزهای درجه بندی شده سرمایش :   ۴۳
بحث و نتیجه :   ۴۴

مقدمه:

HFCS شربتی پرکاربرد و در عین حال فروکتوز، منوساکاریدی است که تقریباً ۷۵ درصد شیرین‌تر از ساکاروز است؛ به همین علت فروکتوز و فرآورده‌های آن، غالباً جانشین ساکاروز می‌شوند و می‌توان آن را از هیدرولیز ساکاروز به دست آورد.در طبیعت، فروکتوز (لوولوز) قند اصلی بسیاری از میوه‌ها و سبزیجات است و به همین دلیل به آن قند میوه می‌گویند. عسل حاوی ۵۵ درصد وزنی فروکتوز بر مبنای ماده­ی خشک است. فروکتوز در شکل پلیمری، به عنوان اینولین در منابعی از قبیل کنگر اورشلیمی، کاسنی و گیاه مولد قاصدک وجود دارد و ضمن فرآیند با اسید یا آنزیم آزاد می‌شود.

HFCS مخفف High Fructose Corn Syrup به معنی شربت ذرت با فروکتوز بالاست. شربت‌های با میزان فروکتوز بالا، افزایش روزافزون تقاضا برای قند و نیز افزایش قیمت آن، توجه دانشمندان را معطوف به تولید شیرین‌کننده‌های دیگر کرد. شربت‌های اینورت، شربت‌های گلوکز ـ فروکتوز و یا شربت‌های دارای میزان‌ فروکتوز بالا به عنوان شیرین‌کننده‌هایی که می‌توانند جایگزین ساکاروز شوند؛ در نظر گرفته شدند. علت این امر وجود فروکتوز است که دارای اندیس شیرینی ۱۷۳ در مقایسه با گلوکز با شیرینی ۷۴ یا ساکاروز با شیرینی ۱۰۰ بود.

تاریخچه HFCS :

تلاش‌های جدی جهت تولید فروکتوز در آمریکا به اوایل دهه­ی ۱۹۵۰ برمی‌گردد. اما فقط در اواسط دهه­ی ۱۹۷۰ بود که محققان موفق شدند فروکتوز خالص را به صورت تجاری به دست آورند، حق ثبت شده­ی انحصاری آن متعلق به هولشتاین (Holestein) و هولسینگ(Holsing)  است.

 در اروپا در کشورهایی مانند آلمان، فنلاند و فرانسه تحقیقاتی روی شیمی مواد قندی و گسترش آن برای یافتن فروکتوز انجام و ساکاروز مجدداً به عنوان منبع اصلی ماده­ی خام فروکتوز مطرح شد. در دهه­ی ۱۹۶۰ فروکتوز کریستال شده صنعتی در اروپا تولید شد.

در سال ۱۸۷۴ میلادی تشخیص داده شد که فروکتوز به عنوان شیرین‌کننده برای بیماران دیابتی، بر ساکاروز ارجحیت دارد.

در پی کشف تبدیل قلیایی دکستروز به فروکتوز در سال ۱۸۹۵، تعداد قابل توجهی از بررسی‌ها به سوی روشی جهت توسعه‌ی یک فرآیند تجارتی در این مورد معطوف شد. با این وجود به خاطر مشکلاتی از قبیل رنگ و طعم نامطلوب، محصولات کم‌ارزش و بازده پایین فروکتوز، این فرآیند هرگز از نظر تجاری مقرون به صرفه نشد. تبدیل آنزیمی دکستروز به فروکتوز توسط «گلوکو ایزومراز» نخستین بار در سال ۱۹۵۷ گزارش و در سال ۱۹۶۰ ثبت شد.

جست‌وجو در این مرحله، در ژاپن برای چندین سال ادامه یافت تا نهایتاً در سال ۱۹۶۶ منجر به تولید تجاری آن شد و در سال ۱۹۷۱ در ایالات متحده ثبت گردید. فناوری ژاپنی تحت لیسانس استاندارد نوشیدنی‌ها بود و تولید در سال ۱۹۶۷ در ایالات متحده با اجرای فرآیند غیرپیوسته آغاز شد. محصولات ۱۵ درصد وزنی فروکتوز در سال ۱۹۶۸ به محصولی با ۴۲ درصد وزنی فروکتوز بدل شد. در سال ۱۹۷۲ یک سیستم پیوسته با استفاده از فرآیند آنزیم غیرفعال شده، پایه ‌گذاری شد.

از نسل قبل تا به امروز رژیم غذایی آمریکاییها دچار تغییرات گسترده ای شده است . به طور خاص ، استفاده از مواد شیمیایی و سنتزی در بازارهای این کشورها به طور چشمگیری در حال افزایش است . یک مثال بارز در این مورد جایگزینی HFCS به جای شکر سر سفره هاست . HFCS به بازار آمریکا در سال ۱۹۶۷  معرفی شد .

در سال ۱۹۸۴ ، کوکاکولا نیز به شیرین کننده ها در آمریکا اضافه شد . دیگر شرکت های تولید کننده نوشیدنی ها به سرعت جای خود را در بازار پیدا کردند . امروزه HFCS در مواد غذایی پروسه شده ای نظیر نان ها ، غلات ، بارهای صبحانه ، گوشت ، ماست ، سوپ و … به کار می رود . این یک کالای عمده و ارزان در صنعت می باشد .

از سال ۱۹۷۰ تا ۱۹۹۰ ، مصرف HFCS از حد معین خود نیز گذشت و امروزه در آمریکا حدود ۱۲ قاشق در روز از این شیرین کننده با کالری ۱ در ۱۰ کالری مصرف می شود .
در حال حاضر بسیاری از تولید کنندگان مواد غذایی آمریکا  HFCS را جایگزین قند معمولی در انواع مواد غذایی فرآیندی، نموده اند که دلایل زیر را برای چنین تصمیماتی عنوان می کنند:

تولید فراوان محصول ذرت
یارانه های دولتی به بخش کشاورزی
تعرفه های بالای گمرکی برای واردات شکر نسبتاً ارزان
انتقال آسان بدلیل حمل فله ای
سهولت در افزودن به مواد غذایی به دلیل مایع بودن
استفاده از HFCS سبب افزایش ماندگاری مواد غذایی در قفسه های آشپزخانه ها

 HFCS هم اکنون تأمین بیش از ۴۰ درصد شیرین کننده های انرژی زا را در آمریکا برعهده دارد و بعنوان افزودنی بمیزان ۴۲ درصد در صنایع نوشابه های غیر الکلی، ۲۱ درصد در صنایع غذایی و ۱۳ درصد در صنایع پُخت و فرآوری غلات مصرف می گردد.

فرایند تولید HFCS :

برای تولید HFCS ، ابتدا نشاسته ذرت باید از پوسته آن جدا گردد که از سود بدین منظور استفاده می گردد و اسید هیدروکلرید نیز برای حفظ تعادل و توازن PH اضافه می شود .فرایند های ذرت مانند ADM یا Cargill ، نشاسته ذرت را از پوسته جدا می کنند نشاسته ذرت در حین فرایندی به نام هیدرولیزاسیدی به شربت ذرت تبدیل می شود نشاسته مرطوب با اسید هیدروکلراید مخلوط می شود و بعد از پرس شدن برای شکست بیشتر مولکول های نشاسته بدان حرارت می دهند . برای تولید HFCS سه آنزیم مورد استفاده قرار می گیرد .

آنزیم های آلفاآمیلاز نشاسته را به زنجیره های کوتاهتر قندی که پلی ساکارید خوانده می شوند تبدیل می کنند . بعد از این مرحله ، در فرایند ذرت نشاسته به HFCS تبدیل می شود ..

جهت تولید HFCS، از یک آنزیم خاص به نام اسویتزایم (Sweetzyme) استفاده می‌شود. در پروسه ی تولید HFCS، به دلیل این که فعالیت آنزیم مذکور با زمان کاهش می‌یابد، کنترل دقیق فعالیت آن نیازمند تجهیزات خاصی است و مقدار مواد ورودی به راَکتور باید نسبت به فعالیت آنزیم تنظیم شود. با افزایش دما، فعالیت آنزیم نیز بیشتر شده، اما در ازای آن، طول عمر آن کوتاه‌تر می‌شود. در این پرو سه، کنترل PH محلول ورودی نیز بسیار مهم است.

نیمه عمر آنزیم Sweetzyme حدود ۲۰۰ روزست اما با کنترل دقیق عوامل واکنش، می‌توان این زمان را افزایش داد. آنزیم Sweetzyme جهت فعالیت، به یون‌های Mg²⁺ نیاز دارد. لذا قبل از ورود محلول دکستروز به راکتور ایزومریزاسیون، غلظت یون‌های Mg²⁺ با سولفات منیزیم تنظیم می‌شود. این نکته بسیار مهم است که یون‌های Ca²⁺ در محیط نباشد؛ چون این یون‌ها، Sweetzyme را غیرفعال می‌کنند. در گذشته از یون‌های کبالت استفاده می‌شد تا اثرCa²⁺  را خنثی کنند. معمولاً تعداد یون‌های کبالت، ۲۰ برابر یون‌های Ca²⁺   بود؛ اما پس از مدتی دانشمندان به اثرات سمی کبالت بر بدن انسان پی بردند و این واکنش را بدون یون‌های کبالت انجام دادند.

برای تولید HFCS نشاسته ( پلی ساکارید ) را با استفاده از آنزیم های اصلاح شده گلوکز آمیلاز به گلوکز تبدیل می کنند . مخلوط از ستون محتوی آنزیم می گذرد و نسبتی از گلوکز به فروکتوز مبدل می شود که این مرحله ایزومری شدن ( ایزومریزاسیون ) نام دارد . نتیجه کار شیرین کننده HFCS است که تقریبا حدود ۴۲ % فروکتوز و ۵۲ % گلوکز و ۶ % ساکلریدهای دیگر دارد . این محصول HFCS-42 نام دارد . کاستیک سود مورد استفاده برای دلایل مختلف در پروسه به کار می رود . پروسه جداسازی می تواند محتوی قند فروکتوز در HFCS را تا ۹۰ % برساند و لذا مرحله مخلوط کردن با ۴۲ % مخلوط اصلی می تواند بازدهی شربت را به ۵۵ % برساند.

کاربرد مهندسی ژنتیک در تولید HFCS :

گلوکز ایزومراز، آنزیمى است که در فرآیند تولید HFCS از اهمیت فراوان برخوردار است. این آنزیم در بیوراکتورهاى صنعتى توسط یک واکنش شیمیایى بین  گلوکز و گروه هاى آمین ثانویه لیزین موجود در ساختار آنزیم، غیرفعال مى شود. محققین در شرکت Gist- Brocade روشى را براى اصلاح ژن گلوکز ایزومراز ایجاد کردند، که در آن قسمتى از مولکول آنزیم (جزء لیزین) که گلوکز به آن حمله مى کند، به گروه هایى (جزء آرژینین) که مورد حمله گلوکز واقع نشده ولى قادر هستند که ساختار آنزیم را حفظ کنند، تبدیل مى شود. با استفاده از این روش، زمان استفاده مفید از آنزیم گلوکز ایزومراز در شرایط صنعتى به طور قابل ملاحظه اى افزایش یافته و این موضوع باعث افزایش ظرفیت تولید و کاهش هزینه هاى عملیاتى مى شود.

انواع مختلف HFCS:

۱-   HFS-100: حاوی ۱۰۰ درصدفروکتوز

۲-   HFCS-90: حاوی ۹۰ درصد فروکتوز و ۱۰ درصد گلوکز که از ساکارز بسیار شیرین تر است.

۳-   HFCS-55: حاوی ۵۵ درصد فروکتوز و ۴۵ درصد گلوکز که در تهیّه نوشابه های رقیق کاربرد دارد و میزان شیرینی آن طبق محاسبات (Hanover-1993)حدود ۱٫۲۸ برابر ساکارز است.

۴-   HFCS-50: حاوی ۵۰ درصد فروکتوز و ۵۰ درصد گلوکز که میزان شیرینی آن طبق آزمایشات (Watt.BK-1963) حدو ۱٫۲۰ برابر ساکارز برآورد شده است.

۵-   HFCS-42: حاوی ۴۲ درصد فروکتوز و ۵۸ درصد گلوکز که در مواد غذایی پخته شده مصرف می شود و میزان شیرینی آن طبق محاسبات (Hanover-1993) حدود ۱٫۱۶ برابر ساکارز تعیین گردیده است .

شربت HFCS  با ۴۲ درصد فروکتوز که به‌طور مستقیم از فرآیند ایزومریزاسیون شیره­ی نشاسته ذرت  (DE=95) به دست می‌آید، نسبت به شربت HFCS با ۵۵ درصد فروکتوز، دارای کاربرد نسبتاً کمتری است. شربت HFCS با ۹۰ درصد فروکتوز، در صورت خالص‌سازی شربت HFCS 42 درصد از طریق کروماتوگرافی، به دست می‌آید. این شربت اکثراً به عنوان محصولی شیرین‌تر از شیرین‌کننده‌های حاوی ساکاروز کاربرد دارد. شربت HFCS با ۵۵ درصد فروکتوز که از مخلوط کردن شربت فروکتوزی ۴۲ درصد با شربت فروکتوزی ۹۰ درصد به دست می‌آید، دارای کاربردی وسیع در صنعت غذاست. طبق آمار موجود در ژاپن و آمریکا، شربت فروکتوزی ۵۵ درصد، حدود دو برابر شربت فروکتوزی ۴۲ درصد تولید می‌شود.
در حال حاضر بیشترین تقاضای HFCS در بازار مصرف آمریکا مربوط به انواع HFCS-42 و HFCS-55 می باشند. HFCS-55  دارای شیرینی معادل شکر بوده و در تولید نوشابه های گازدار استفاده می شود.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .