نشاسته چیست؟ انواع و خواص نشاسته
نشاسته یکی از مهمترین پلیساکاریدهای طبیعی است که بهعنوان منبع اصلی ذخیرهی انرژی در گیاهان و یکی از ارکان بنیادی در رژیم غذایی انسان شناخته میشود. این ترکیب کربوهیدراتی، حاصل اتصال صدها تا هزاران واحد گلوکز است که عمدتاً در اندامهای ذخیرهای گیاهان مانند دانهها، ریشهها و غدهها یافت میشود.
نشاسته بهصورت گرانولهایی با ساختارهای متفاوت در سلولهای گیاهی وجود دارد و بسته به منبع گیاهی، دارای ویژگیهای فیزیکوشیمیایی منحصربهفردی است. از منظر صنعتی، نشاسته به دلیل قابلیتهای رئولوژیکی، ژلسازی، تورم، اصلاحپذیری، و نقش تغذیهای، در طیف گستردهای از صنایع مانند غذا، دارو، نساجی، کاغذ، بیوپلاستیک و زیستپزشکی کاربرد دارد. بد نیست در خصوص چیستی نشاسته و کاربردهای آن در ادامه بیشتر بدانید.

نشاسته چیست؟
نشاسته یک پلیساکارید طبیعی است که بهعنوان ذخیرهی اصلی کربوهیدرات در گیاهان عمل میکند. این ترکیب از دو نوع مولکول گلوکز به نامهای آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل شده است. آمیلوز دارای ساختاری خطی و ساده است، در حالی که آمیلوپکتین ساختاری شاخهدار و پیچیده دارد. نسبت این دو جزء بسته به منبع گیاهی نشاسته متفاوت است؛ برای مثال، نشاستهی ذرت و گندم معمولاً درصد بالاتری از آمیلوز دارند، در حالی که نشاستهی برنج یا سیبزمینی آمیلوپکتین بیشتری دارد.
از نظر شیمیایی، نشاسته از طریق پیوندهای گلیکوزیدی آلفا-1،4 و آلفا-1،6 میان واحدهای گلوکز تشکیل میشود. این ترکیب در آب سرد نامحلول است، اما در حرارت بالا متورم شده و ژل تشکیل میدهد، فرایندی که به آن "ژلاتینه شدن" گفته میشود. این خاصیت نشاسته در بسیاری از صنایع غذایی و غیرغذایی اهمیت دارد، از جمله در تهیهی سسها، داروسازی، نساجی، و تولید چسب.
نشاسته معمولاً از منابع گیاهی مانند ذرت، سیبزمینی، گندم، برنج و کاساوا استخراج میشود. ویژگیهای فیزیکی و عملکردی نشاسته نظیر ویسکوزیته، پایداری در برابر حرارت یا اسید، و رفتار ژلشدن، وابسته به نوع منبع گیاهی و نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین است. همچنین، نشاستهها را میتوان به روشهای فیزیکی، شیمیایی یا آنزیمی تغییر داد (نشاستههای اصلاحشده) تا خواص عملکردی خاصی مانند پایداری بالا یا ژلاتینه شدن سریع به دست آورند.
مشخصات نشاسته
ویژگی |
توضیح |
نام علمی |
پلیساکارید (Starch) |
فرمول شیمیایی کلی |
(C₆H₁₀O₅)ₙ |
ساختار اصلی |
زنجیرهای از گلوکز (آمیلوز و آمیلوپکتین) |
رنگ ظاهری |
سفید تا مایل به کرم |
حالت فیزیکی |
پودر دانهدانه (گرانول) |
انحلالپذیری در آب سرد |
نامحلول |
دمای ژلاتینه شدن |
حدود ٦٠ تا ٨٠ درجه سلسیوس (بسته به منبع گیاهی) |
اندازه گرانولها |
تقریباً ٢ تا ١٠٠ میکرومتر (متفاوت بسته به نوع نشاسته) |
pH محلول آبی |
حدود ٥/٥ تا ٧ |
منابع رایج استخراج |
ذرت، سیبزمینی، گندم، برنج، مانیوک |
کاربردهای اصلی |
صنایع غذایی، داروسازی، کاغذسازی، نساجی، بستهبندی، بیوپلاستیک |
قابلیت هضم انسانی |
قابلهضم توسط آنزیم آمیلاز (به جز انواع مقاوم) |
نقش تغذیهای |
منبع انرژی، برخی انواع با عملکرد پریبیوتیکی |
انواع نشاسته
نشاستهها بسته به منبع گیاهی، ساختار مولکولی، و روشهای پردازش، به انواع مختلفی تقسیم میشوند که هر یک ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند. این تقسیمبندیها نهتنها از منظر بیوشیمیایی، بلکه از دیدگاه عملکرد صنعتی و تغذیهای نیز اهمیت دارند.

نشاسته بومی (Native)
نشاسته بومی، شکل طبیعی و بدون تغییرنشدهی نشاسته است که مستقیماً از منابع گیاهی همچون ذرت، گندم، سیبزمینی یا برنج استخراج میشود. این نوع نشاسته در شرایط معمولی و در آب سرد نامحلول است و در اثر حرارت، فرایند ژلاتینه شدن را طی میکند. عملکرد آن به نسبت آمیلوز و آمیلوپکتین بستگی دارد. در صنایع غذایی بهعنوان قوامدهنده، عامل حجیمکننده و ژلساز در محصولاتی چون پودینگ، سوپ، و ماست به کار میرود، اما محدودیتهایی مانند ناپایداری در برابر حرارت و اسید دارد.
نشاسته اصلاحشده (Modified)
نشاسته اصلاحشده، نوعی نشاسته است که برای بهبود ویژگیهای عملکردی مانند پایداری حرارتی، مقاومت در برابر اسید، یا زمانبندی رهایش گلوکز، تحت پردازشهای فیزیکی، شیمیایی یا آنزیمی قرار گرفته است. بسته به نوع اصلاح، این نشاستهها میتوانند ویژگیهایی چون ژلسازی سریع، برگشتناپذیری به حالت خام، یا کاهش نرخ هضم را داشته باشند.
در صنایع دارویی، غذایی، و کاغذسازی کاربرد وسیعی دارند. انواع خاص این گروه شامل نشاستههای استریفیه، اکسید شده، یا کراسلینک شده هستند.
نشاسته مقاوم (Resistant)
نشاسته مقاوم، بخشی از نشاسته است که در رودهی باریک انسان هضم نمیشود و مستقیماً به رودهی بزرگ میرسد، جایی که توسط میکروفلورای روده تخمیر میشود. فرم مذکور نشاسته عملکردی مشابه فیبر دارد و موجب بهبود سلامت گوارش، کاهش شاخص گلیسمی غذا و افزایش سیری میشود.
از منظر ساختاری، چهار زیرگروه (RS1 تا RS4) برای نشاسته مقاوم تعریف شدهاند که تفاوت آنها در منبع، ساختار و روش فرآوری است. در صنایع غذایی بهعنوان مادهی پریبیوتیک و جایگزین فیبر کاربرد دارد.
نشاسته واکنشپذیر یا عملکردی (Functional)
نشاسته عملکردی به گروهی از نشاستهها اطلاق میشود که با هدف ایجاد ویژگیهای رئولوژیکی خاص مانند افزایش ویسکوزیته، ایجاد بافت کشسان یا قابلیت امولسیونسازی طراحی شدهاند. در مقابل تمام محصولات مذکور، این نوع نشاسته ممکن است ترکیبی از اصلاح فیزیکی و آنزیمی باشد و بهویژه در محصولات بدون گلوتن، فرآوردههای گوشتی، و مواد دارویی به کار میرود. مزیت اصلی آن، تطبیقپذیری بالا با شرایط فرمولاسیون پیچیده است.
نشاسته ژلاتینی شده (Pregelatinized)
نشاسته ژلاتینیشده، نشاستهای است که از قبل حرارت دیده و سپس خشک شده تا در آب سرد قابلیت تورم و پایداری داشته باشد. این نوع نشاسته بدون نیاز به حرارت مجدد، قادر به تشکیل ژل یا افزایش ویسکوزیته است. در کاربردهایی مانند پودرهای آماده مصرف، قرصها، فرمولهای فوری غذایی، و غذای کودک استفاده میشود. از نظر عملکردی، زمان آمادهسازی محصول را کاهش میدهد و در فرمولاسیونهای حساس به حرارت بسیار مؤثر است.
نشاسته مومی (Waxy)
نشاسته مومی یا واکسی، نشاستهای است که تقریباً بهطور کامل از آمیلوپکتین تشکیل شده است و فاقد آمیلوز میباشد. این ساختار باعث پایداری بالا در برابر ژلاتینه شدن برگشتپذیر (retrogradation) و نیز مقاومت بالا در برابر انجماد و ذوب میشود.
نشاستههای مومی معمولاً از منابع خاصی چون ذرت مومی یا مانیوک گرفته میشوند. کاربرد آن در صنایع غذایی شامل تولید دسرهای یخزده، سسهای با ویسکوزیته پایدار، و محصولات آمادهی نگهداری در دمای پایین است.
خواص نشاسته چیست؟
نشاسته بهعنوان یک پلیساکارید ذخیرهای در گیاهان، دارای مجموعهای از خواص فیزیکی، شیمیایی، عملکردی و تغذیهای است که آن را به یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی و بیوتکنولوژی تبدیل کرده است. این خواص تحتتأثیر ساختار مولکولی، نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین، منبع گیاهی، و نحوهی فرآوری آن قرار دارند.
ویژگی ژلاتینه شدن
ژلاتینه شدن یکی از اساسیترین ویژگیهای عملکردی نشاسته است که طی آن، زنجیرههای آمیلوز و آمیلوپکتین در اثر حرارت و حضور آب، ساختار بلوری خود را از دست داده و متورم میشوند. این فرایند باعث افزایش ویسکوزیته، کدورت و ایجاد شبکهای نیمهجامد میگردد.
دمای آغاز ژلاتینه شدن و شدت تورم به منبع نشاسته، اندازه گرانول، و نسبت بین آمیلوز و آمیلوپکتین بستگی دارد. نشاستههای با آمیلوپکتین بالا (مانند نشاسته مومی) در دمای پایینتری ژلاتینه میشوند و ویسکوزیتهی نهایی بالاتری تولید میکنند.
رفتار رتروگراداسیون (Retrogradation Tendency)
رتروگراداسیون به فرایند بازآرایی مجدد زنجیرههای نشاسته، بهویژه آمیلوز، پس از ژلاتینه شدن و سرد شدن گفته میشود. این پدیده موجب کاهش ویسکوزیته، سفت شدن بافت، و کاهش کیفیت حسی در محصولات غذایی مانند نان و پودینگ میگردد. در صنایع غذایی، رتروگراداسیون یک چالش مهم در ماندگاری محصولات بهشمار میآید. نشاستههایی با محتوای بالای آمیلوز تمایل بیشتری به رتروگراداسیون دارند، در حالیکه آمیلوپکتین بهدلیل ساختار شاخهای خود، مقاومت بیشتری در برابر این پدیده دارد.
قابلیت تورم و انحلال
قابلیت تورم نشاسته نشاندهندهی توانایی آن در جذب آب و متورم شدن هنگام حرارت است، که مستقیماً با تشکیل ژل و ویسکوزیته نهایی مرتبط است. این خاصیت به میزان پیوندهای هیدروژنی داخلی، اندازه گرانول و درجهی بلورینگی نشاسته بستگی دارد.
در حالیکه نشاستههایی با ساختار آمورف بیشتر، توانایی تورم بیشتری دارند، ساختار بلوری منسجم باعث محدود شدن این خاصیت میشود. میزان انحلال در آب نیز با افزایش دما افزایش مییابد و در نشاستههای ژلاتینهشده یا اصلاحشده بیشتر دیده میشود.
رفتار رئولوژیکی (Rheological)
خواص رئولوژیکی نشاسته شامل رفتار آن در جریان و تغییر شکل، از جمله ویسکوزیته، الاستیسیته، و مقاومت در برابر برش است. این ویژگیها در تعیین بافت، احساس دهانی و پایداری سیستمهای غذایی یا دارویی نقش حیاتی دارند.
نشاستههای با آمیلوپکتین غالب معمولاً ژلهای با ویسکوزیته بالا ولی شکننده تولید میکنند، در حالیکه آمیلوز با ایجاد شبکههای پیوستهتر، ژلهای سفتتر و پایدارتر ایجاد میکند. این خواص از طریق اصلاح فرمولاسیون یا استفاده از نشاستههای اصلاحشده به دقت کنترل میشوند.
فعالیت بیولوژیکی و تغذیهای
نشاسته نهتنها منبع اصلی انرژی در رژیم غذایی انسان است، بلکه نوع ساختار آن بر پاسخ گلوکز خون، سیری، و سلامت گوارشی تأثیر میگذارد. نشاستههای مقاوم با مقاومت در برابر هضم آنزیمی، در رودهی بزرگ تخمیر شده و موجب تولید اسیدهای چرب کوتاهزنجیر (مانند بوتیرات) میشوند که نقش مهمی در حفظ سلامت کولون و کاهش التهاب دارند. همچنین نشاستههای با شاخص گلیسمی پایینتر برای بیماران دیابتی یا رژیمهای کنترل وزن مناسبتر هستند.
ظرفیت پیونددهی و تشکیل فیلم
یکی از خواص مهم نشاسته در صنایع دارویی و بستهبندی، توانایی آن در پیونددهی مواد و تشکیل فیلمهای زیستتخریبپذیر است. نشاسته بهدلیل وجود گروههای هیدروکسیل فعال، میتواند با دیگر ترکیبات پیوند برقرار کرده و در تهیه قرصها یا پوششهای خوراکی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین در حضور پلاستیسایزرها مانند گلیسرول، قادر به تشکیل فیلمهای انعطافپذیر و شفاف میباشد که بهعنوان جایگزینهای پایدار برای بستهبندی پلاستیکی کاربرد دارند.

انواع کاربردهای نشاسته
نشاسته به دلیل ساختار مولکولی منحصربهفرد و قابلیت اصلاحپذیری بالا، در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارد که هر کاربرد با ویژگیهای عملکردی خاص آن در ارتباط است.
- صنایع غذایی: بهعنوان قوامدهنده، ژلساز و عامل تغلیظ در سسها، پودینگها و دسرها
- داروسازی: ماده پیونددهنده و گسستهکننده در قرصها و حامل رهایش کنترلشده دارو
- صنعت کاغذ: بهبود سطح، افزایش استحکام و بهعنوان پوششدهنده برای کاهش نفوذپذیری
- نساجی: آهاردهی نخها برای افزایش مقاومت در بافندگی و تثبیت رنگ
- صنایع چسب: استفاده در تولید چسبهای گیاهی با پایه زیستی و اقتصادی
- پلاستیکهای زیستی: پایه ساخت فیلمها و بیوپلاستیکهای تجزیهپذیر
- صنایع نفت و حفاری: کنترل ویسکوزیته و پایداری گل حفاری در چاههای عمیق
- آرایشی و بهداشتی: جاذب چربی، عامل ماتکننده و بافتدهنده در پودرها و کرمها
- کشاورزی: پوششدهنده بذر یا ماده حامل کود و سموم برای رهایش کنترلشده
- صنایع بیوتکنولوژی: بستر تخمیر و منبع کربنی برای رشد میکروارگانیسمها
نکات مهم در خصوص استفاده از نشاسته
استفاده مؤثر از نشاسته در فرمولاسیونهای صنعتی یا محصولات مصرفی نیازمند شناخت دقیق رفتار آن در شرایط مختلف فرآوری، نگهداری و کاربرد نهایی است. برخلاف تصور عمومی که نشاسته را تنها یک غلیظکننده ساده میداند، این ماده دارای رفتارهای پیچیدهای در برابر حرارت، pH، نیروهای برشی و ترکیب با دیگر مواد است که در صورت عدم درک صحیح، میتواند موجب ناپایداری محصول یا کاهش کیفیت عملکرد شود.
تأثیر نرخ حرارتدهی در ژلاتینه شدن
سرعت گرم کردن محلول نشاسته بهشدت بر نوع ژل نهایی تأثیر میگذارد. حرارتدهی آهسته باعث تشکیل ژل یکنواخت با ساختار شبکهای پیوسته میشود، در حالیکه حرارت سریع ممکن است منجر به ترکیدن گرانولها و آزادسازی ناهمگون آمیلوز گردد. این موضوع بهویژه در صنایع تولید کرمهای خوراکی یا چسبهای صنعتی اهمیت دارد، چراکه کنترل بافت و ویسکوزیتهی نهایی به آن وابسته است.
تداخل با مواد اسیدی یا قلیایی
نشاسته در محیطهای اسیدی یا قلیایی ناپایدار بوده و بهویژه در pH پایین، مستعد تخریب هیدرولیتیکی است. این امر میتواند منجر به کاهش ویسکوزیته، شکسته شدن زنجیرههای پلیساکاریدی و در نهایت افت عملکرد شود. بنابراین در محصولات غذایی اسیدی مانند سسها یا مرباها، استفاده از نشاستههای اصلاحشده مقاوم به اسید ضروری است.
رفتار ترکیبی با قندها و پروتئینها
حضور قندها مانند ساکارز یا گلوکز در فرمولاسیون، دمای ژلاتینه شدن نشاسته را افزایش داده و منجر به افزایش چسبندگی ژل حاصل میشود. همچنین ترکیب نشاسته با پروتئینها مانند ژلاتین یا کازئین میتواند رفتار رئولوژیکی محصول را تغییر دهد و ساختار دوفازی یا تقویتشده ایجاد کند. این موضوع در تولید ژلهای دسر، ماستهای فرآوریشده یا مکملهای غذایی کاربردی است.
اهمیت اندازه گرانول در انتخاب عملکردی
نشاستههایی با اندازه گرانول ریزتر (مانند نشاسته تاپیوکا یا برنج) معمولاً سریعتر ژلاتینه شده و ویسکوزیتهی ملایمتری تولید میکنند، در حالیکه نشاستههایی با گرانول درشتتر (مانند سیبزمینی) برای ایجاد بافتهای ضخیمتر و ژلهای شفاف مناسبترند. انتخاب نوع مناسب بر اساس نیاز محصول (مثلاً نوشیدنی در برابر سس غلیظ) از خطاهای رایج در فرمولاسیون جلوگیری میکند.
پایداری در برابر چرخههای انجماد و ذوب
بسیاری از نشاستههای بومی پس از انجماد و ذوب، دچار جدایش فازی یا آباندازی (syneresis) میشوند. این پدیده در محصولات یخزده مانند پیتزاهای آماده، بستنی یا دسرهای منجمد مشکلساز است. استفاده از نشاستههای مومی یا اصلاحشده مقاوم به انجماد باعث پایداری بافت در طی نگهداری در دمای پایین میشود.
قابلیت تنظیم رهایش در سامانههای دارویی یا کودها
در کاربردهای غیرغذایی مانند داروسازی یا کشاورزی، نشاسته میتواند بهعنوان ماتریس رهایش کنترلشده عمل کند. اما سرعت تورم، درجه اصلاح و حتی توزیع اندازه گرانولها، نقش کلیدی در کنترل زمان آزادسازی ماده فعال ایفا میکند. انتخاب نادرست نوع نشاسته ممکن است منجر به آزادسازی زودهنگام یا بسیار کند ترکیب هدف شود که اثربخشی محصول را کاهش میدهد.
رفتار در محیطهای برشی بالا
در خطوط فرآیندی که همزدن مکانیکی شدید یا هموژنیزاسیون وجود دارد، نشاستههای حساس به برش ممکن است دچار کاهش ویسکوزیته شدید شوند. استفاده از نشاستههای کراسلینک شده که پیوندهای عرضی بین زنجیرههایشان ایجاد شده، در این شرایط توصیه میشود تا خواص رئولوژیکی حفظ شود.
درصدها و غلظتهای مختلف نشاسته
درصدها و غلظتهای مختلف نشاسته در فرمولاسیونهای صنعتی، غذایی و دارویی بسته به نوع کاربرد، ویژگی مورد انتظار و منبع نشاسته متفاوت است.
غلظتهای پایین (زیر ۲٪ w/w)
در این محدوده، نشاسته معمولاً بهعنوان پایدارکننده، عامل ماتکننده یا غلیظکننده خفیف استفاده میشود. این کاربردها در محصولاتی مانند نوشیدنیهای ویسکوز، داروهای مایع، سوپهای سبک و محصولات آرایشی شفاف رایج است. غلظت پایین به دلیل حفظ روانی و عدم ایجاد ژل قابل توجه انتخاب میشود.
غلظتهای متوسط (۲٪ تا ۵٪ w/w)
در این بازه، نشاسته نقش فعالتری بهعنوان قوامدهنده یا عامل ایجاد ساختار بازی میکند. سسها، دسرهای لبنی، کرمهای خوراکی، سوپهای نیمهغلیظ، و محلولهای خوراکی با بافت خامهای معمولاً از این بازه استفاده میکنند. این غلظت اجازه میدهد ویسکوزیته مناسب بدون چسبندگی بیشازحد حاصل شود.
غلظتهای بالا (۵٪ تا ۱۰٪ w/w)
در این سطح، نشاسته قادر به تشکیل ژلهای نیمهجامد تا جامد است. این کاربرد در تولید ژلهای خوراکی، پرکنندههای حجیم، قرصهای جویدنی، چسبهای گیاهی و حتی بستهبندیهای زیستتخریبپذیر مشاهده میشود. در این شرایط، انتخاب نوع نشاسته (مثلاً با آمیلوز بالا برای ساختار مستحکم) اهمیت زیادی دارد.
غلظتهای بسیار بالا (بیش از ۱۰٪ w/w)
استفاده از نشاسته در این غلظت معمولاً در کاربردهای خاصی مانند ساخت فیلم، بیوپلاستیک، سیستمهای رهایش دارویی، کودهای پوششدار یا چسبهای مهندسی انجام میشود. در این حالت، سیستم نیازمند همزدن شدید، دمای بالا و گاهی افزودن پلاستیسایزرهایی مانند گلیسرول یا سوربیتول است تا خمیری همگن و پایدار حاصل شود.
غلظتهای نشاسته در سیستمهای صنعتی آبدوست
در فرایندهایی مانند آهاردهی نساجی، پوشش کاغذ یا گل حفاری، محلولهای نشاسته معمولاً در بازهی ۳٪ تا ۱۵٪ استفاده میشوند. برای پایداری و کارایی بالا در محیطهای دمایی یا برشی خاص، معمولاً از نشاستههای اصلاحشده مقاوم استفاده میشود.
درصد آمیلوز و آمیلوپکتین در انواع نشاسته
همچنین مهم است بدانیم ترکیب درونی نشاسته نیز از نظر درصد آمیلوز و آمیلوپکتین اهمیت دارد:
- نشاسته ذرت معمولی: حدود ٢٥٪ آمیلوز، ٧٥٪ آمیلوپکتین
- نشاسته سیبزمینی: حدود ٢٠٪ آمیلوز، ٨٠٪ آمیلوپکتین
- نشاسته مومی (waxy): تقریباً ٠٪ آمیلوز، ١٠٠٪ آمیلوپکتین
- نشاسته پرآمیلوز: بیش از ٤٠٪ آمیلوز (در برخی منابع تا ٧٠٪)
این نسبتها مستقیماً بر رفتار ژلاتینی، رتروگراداسیون، و ویژگیهای عملکردی اثرگذار هستند.

سخن پایانی
نشاسته با ساختار ماکرومولکولی متشکل از آمیلوز و آمیلوپکتین، بهعنوان یک بیوپلیمر چندمنظوره، جایگاه ویژهای در علوم مهندسی مواد، فناوری غذا، و فرمولاسیون دارویی دارد. تنوع عملکردی آن از طریق اصلاحهای فیزیکی، شیمیایی و آنزیمی قابل ارتقاء است و این امکان را فراهم میسازد تا خواص آن متناسب با شرایط فرایندی و کاربرد نهایی تنظیم شود.
از ویژگیهای مهم آن میتوان به رفتار ژلاتینی، توانایی پیونددهی، ظرفیت کنترل ویسکوزیته، و پتانسیل برای تبدیل به فیلمهای زیستتخریبپذیر اشاره کرد. در نهایت، نشاسته نهفقط یک منبع کربوهیدراتی ساده، بلکه مادهای عملکردی با ارزشافزوده بالا است که نقش کلیدی در توسعهی محصولات نوین با کارایی بالا ایفا میکند.