1-1- تولیدکنندگان برنج

2-1- کشت برنج در ایران

3-1- متابولیت­ های ثانویه در گیاهان

به دلیل كاربردهای فراوان، متابولیت­های ثانویه موضوع جالبی برای تحقیقات اصلاح نباتات از طریق روش­های مولكولی و مهندسی ژنتیـك محسـوب می­شوند. مطالعه در زمینه وظایف این تركیبات در گیاهان، یک موضوع جالب و مهم برای بسیاری از پروژه­ های تحقیقاتی شده است و نقش تعدادی از این تركیبات مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است.

 در ده سال گذشته تحقیقات چندانی در ارتباط با متابولیت­های ثانویه انجام نشده است. مانع بزرگ در انجام این تحقیقات اطلاعات اندك از مسیرهای تولید زیستی متابولیت­های ثانویه و برهم كنش آنزیم­ های درگیر در این مسیر همچنین اطلاعات محدودی از ژن­های مربوط به متابولیت­های ثانویه در دسترس است. یكی از مسیرهایی كه مطالعات بیشتری در سطح ژن­های دست اندركار آن نسبت به دیگر متابولیت­های ثانویه انجام شده است، مسیـر تولید فلاوونوئیدها و آنتوسیـانین­ها است (20). اكثـر ژن­های درگیر در مسیر تولید آنتوسیانین­ها همسانه­سازی شده و مطالعات فراوانی در سطح بیوشیمیایی، مولكولی و ژنتیک این دست از متابولیت­های ثانویه صورت گرفته است. یكی از مهمترین دلایل مطالعات بیشتر در این زمینه، آسانی بررسی این مواد از روی رنگ گل­ها، نوک دانه و پایه ساقه در گیاهانی همچون برنج است که بر اساس فنوتیپ قابل ارزیابی است (73). هدف از مهندسی ژنتیک مسیر یک متابولیت ثانویه، افزایش مقدار یک ماده خاص یا گروهی از تركیبات و یا حتی كاهش مقدار این تركیبات است. برای دستیابی به هدف دوم كه كاهش میزان تولید یک ماده خاص یا گروهی از مواد ناخواسته است، راه ­های مختلفی وجود دارد. این مواد ممكن است تركیبات سمی در یک محصول گیاهی، مواد مانع خالص سازی یک فرآورده صنعتی یا موادی از این دست باشد. یكی از این راه ­ها، مسدود كردن یک مرحله از مسیر تولید متابولیت ثانویه و مختل كردن تولید یا فعالیت آنزیم مربوط به آن مرحله است. این هدف می ­تواند با كاهش میزان mRNA مسئول تولید این آنزیم، با بهره گرفتن از فناوری آنتی­سنس، RNAi یا بیان بالای یک آنتی­بادی علیه آنزیم مسئول محقق شود. فناوری آنتی­سنس برای تغییر رنگ به طور گسترده­ای استفاده شده است. راه ­های دیگر دستیابی به این هدف،

خرید اینترنتی فایل کامل :

 تغییر مسیر به سوی مسیرهای موازی یا افزایش كاتابولیسم محصول نهایی است. اما ممكن است هدف از انجام تحقیقات، افزایش تولید یک تركیب خاص در گیاه بوده یا انتقال ژن­های مربوط به مسیر تولید یک متابولیت ثانویه به یک گیاه یا یک ریزسازواره مورد نظر باشد. همچنین ممكن است تولید یک ماده جدید كه به صورت طبیعی در گیاهان تولید نشود هدف یک پروژه تولیدی- پژوهشی باشد. در بـرخی روش­ها با تغییر میزان بیان یک یا چند ژن، بر موانع تولید یک ماده غلبه می كنند و در روش های دیگر، با حذف مسیرهای موازی (رقابتی) یا كاهش كاتابولیسم ماده مورد نظر، مقدار آن ماده را در گیاه می­افزایند. ایجاد تغییراتی در بیان ژن­های تنظیمی كه كنترل مسیر تولید زیستی متابولیت­های ثانویه را برعهده دارند نیز از جمله روش­های افزایش یا كاهش تولید تركیب مورد نظر است.

4-1- تهیه نقشه های ژنتیک

ریشه بسیاری از محدودیت­های روش­های مختلف اصلاح نباتات، نبود زیر بنا و مقدمات ضروری اساسی برای مطالعات ژنتیک است. یکی از اجزای کلیدی و زیر بنایی و ابزار اساسی مورد نیاز برنامه-های آینده اصلاح نباتات، تهیه نقشه­های ژنتیک است. شاید یکی از مهم­ترین کاربرد نشانگرهای DNA تهیه نقشه-های ژنتیک باشد که براساس آن می­توان جایگاه ژنی و کروموزومی ژن­های تعیین کننده صفات مطلوب (ترتیب و فاصله ژن­ها و نشانگرها از یکدیگر بر روی کروموزوم ها) را تعیین کرد.

با دانستن جایگاه یک ژن روی نقشه ژنتیک، می­توان از نشانگرهای مجاور آن برای احراز جود یک صفت متناظر استفاده کرد. بدین ترتیب نیازی به انتظار برای ظهور آثار ژن نیست. با بهره گرفتن از نشانگرهای DNA می توان صفات و مشخصات آینده یک نشای برنج را پیش بینی کرد. در نتیجه تاثیری مثبتی بر اصلاح و پیشبرد گیاه دارد.

هدف از این پژوهش، مطالعه ژن کنترل کننده رنگ پایه ساقه در ژنوم برنج و شناسایی جایگاه­ ژنومی آن از طریق مارکرهای همبسته و ارزیابی نشانگرهای مولکولی ریزماهواره در شناسایی ارقام دارای ژن کنترل کننده رنگ پایه ساقه می­باشد. این مطالعه پیش نیاز مطالعات مولکولی بوده و مواد اصلاحی با ارزشی را برای آنها از طریق شناسایی نشانگرهای مولکولی همبسته با ژن فراهم می­آورد.

فصل دوم: کلیات و مرور منابع

1-2- مشخصات گیاهشناسی برنج

برنج یکی از گیاهان تیره غلات و متعلق به Poaceae (Gramineae) و قبیله Oryzae است، دارای جنس­ها و گونه­ های زیادی است که مهمترین آن جنس Oryza sativa است.

ساقه برنج[1] راست، استوانه­ای و جز در قسمتی که گره­ها وجود دارد توخالی است. ارتفاع ساقه از 60 تا 200 سانتیمتر متفاوت می­باشد. برنج علاوه بر ساقه اصلی، 4 تا 5 ساقه فرعی دارد. برگ­های برنج بصورت متناوب در دو توالی در دو طرف ساقه قرار گرفته­اند. برگ برنج دارای غلاف، پهنک، زبانک و گوشوارک است. همچنین برنج مانند گندم، دارای گل­آذین خوشه­ای می­باشد که دانه­ها در آن قرار می گیرند. سنبله­ها به طور انفرادی و با فاصله کم روی پانیکل قرار گرفته­اند. هر سنبلچه شامل یک عدد گلچه بارور است و هر گلچه دارای دو گلوم کوتاه می­باشد. برخلاف سنبلچه­های گندم، جو و ذرت که فشرده و نزدیک بهم هستند، سنبلچه­های برنج بصورت غیرفشرده روی محورهای اصلی و فرعی گل­آذیـن قرار می  گیرد. خوشه برنج دارای گل­های دوجنسی انفردی است که در خوشچه­های تک گلی قرار دارند (4).

[1] – Culm

:

 یكی از ابزار مهم متخصصان به نژادی، انتخاب والدین مناسب جهت تلاقی دادن آنها می باشد تا بدین ترتیب بتوانند با تركیب خصوصیات مناسب والدین، ژنوتیپ های جدید را تولید كنند، اما یكی از محدودیت های مهم این روش عدم آگاهی از فرایندهای فیزیولوژیكی می باشد و لذا باعث اتخاب تصادفی والدین می گردد(مهدوی، 1383). بنابرین با شناخت دقیق خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی لاینها و ارقام اصلاح شده و تجزیه و تحلیل رشد آنها، می توان به عامل محدودیت ویا افزایش محصول در واحد سطح پی برد و مدیریت های لازم را جهت افزایش عملکرد انجام داد. از طرف دیگر شاخص های رشد، یکی از عوامل تعیین کننده وضعیت فیزیکوشیمیایی گیاهان در عکس العمل به شرایط مختلف محیطی می باشند که بر میزان محصول گیاهان تاثیر می گذارند (عرفانی و نصیری، 1379). بنابراین مطالعه لاینهای امید بخش و مقایسه آنها با یکدیگر بسیار ضروری است زیرا از یک طرف این لاینها دارای ویژگیهای منحصر بفرد بوده و می توانند منابع ژنتیکی بسیار خوبی در برنامه های اصلاحی محسوب گردند و از جهت دیگر مصرف کننده های برنج در داخل کشور، تمایل زیادی به مصرف برنج های با کیفیت بالا دارند و این مساله محققین زراعت و اصلاح نباتات را بر آن می دارد تا با انجام پژوهش های گسترده، صفات مطلوب لاینهای معرفی شده را شناسایی نموده و با انتقال به ارقام جدید گامی مثبت در جهت خود کفایی از نظر تولید برنج بردارند ( قیصری، 1386) .

با توجه به مسائل مطرح شده هدف از اجرای این آزمایش عبارتند از:

1- بررسی شاخص های مرفولوژیکی و فیزیولوژیکی ارقام و لاین های امید بخش برنج.

2- مطالعه همبستگی شاخص های فوق با عملکرد و اجزای عملکرد ارقام و لاین های امید بخش برنج.

3- معرفی شاخص های موثر و مطلوب در عملکرد ارقام و لاین های امید بخش برنج.

4- پیشنهاد لاین مطلوب از میان لاین های مورد مطالعه جهت برنامه های به زراعی در شرایط مشابه.

فصل اول: کلیات

1- کلیات

1-1- تجزیه و تحلیل رشد گیاه

مفهوم اساسی و کاربرد های فیزیولوژیکی تجزیه و تحلیل رشد نسبتاً ساده بوده ودر برخوردهای کلاسیک اولیه توسط بلاکمن (1919)، بریگز و همکاران (1920) و فیشر (1920) توضیح داده شده است. تنها اندازه گیری دو عامل سطح برگ و وزن خشک در فواصل مکرر لازمه تجزیه و تحلیل رشد است و دیگر کمیت های تجزیه و تحلیل رشد توسط محاسبه بدست می آیند (کوچکی و سرمدنیا، 1380) . تجزیه و تحلیل رشد در واقع روشی برای تجزیه عوامل موثر بر عملکرد و تکامل گیاه و اندازه گیری آنها بر اساس تجمع مواد فتوسنتزی خالص نسبت به طول زمان است که مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد (گیلانی و همكاران، 1382).

تجزیه و تحلیل رشد می تواند بر اساس تک بوته یا اجتماع گیاهی صورت گیرد . تجزیه و تحلیل رشدی تک بوته ها که معمولاً در مراحل اولیه رشد انجام می شود شامل

خرید اینترنتی فایل کامل :

 قسمت های زیر است :

1- سرعت رشد نسبی و مطلق

2- سرعت جذب برگ یا سرعت جذب خالص

3- نسبت سطح برگ

4- سطح ویژه برگ

5- وزن مخصوص برگ

کمیت هایی که تجزیه و تحلیل رشد اجتماعات گیاهی مورد استفاده قرار می گیرند شامل:

1- شاخص سطح برگ

2- دوام سطح برگ

3- سرعت رشد محصول[1] بر اساس عملکرد کل ماده خشک و عملکرد اقتصادی

4- سرعت جذب خالص

در یک تجزیه و تحلیل کامل، رشد تک بوته و اجتماع گیاهی هر دو با هم ارزیابی می شوند (کوچکی و سرمدنیا، 1380) .

2-1- شاخص های مورفولوژیک و فیزیولوژیک رشد:

1-2-1- سرعت رشد محصول (CGR)

میزان رشد در جامعه گیاهی (CGR) عبارت است از میزان تجمع ماده خشک در واحد سطح زمین و معمولاً بر حسب گرم بر متر مربع زمین در روز بیان  می شود میزان رشد در جامعه گیاهان زراعی از طریق برداشت گیاهان در فواصل زمانی متوالی و محاسبه ی میزان افزایش وزن خشک از یک برداشت تا برداشت بعدی اندازه گیری می شود و غالباً CGR به استثنای وزن ریشه ها مورد مطالعه قرار می گیرد (کوچکی و همكاران، 1374؛ دزفولی و همكاران، 1375 ).

2-2-1- سرعت رشد نسبی  (RGR)

سرعت رشد نسبی  (RGR ) بیان کننده وزن خشک اضافه شده نسبت به وزن اولیه در یک فاصله زمانی است (کوچکی و سرمدنیا، 1380 ) و بر حسب گر م در گرم وزن خشک در روز (^1- d ^1-g g ) یا گرم در هکتار در روز (^1- d ^1-ha g ) بیان می شود (کوچکی و بنایان، 1375). با افزایش سن گیاه میزان رشد نسبی کاهش می یابد و این کاهش بدین خاطر است که قسمت هایی که به گیاه افزوده می شوند بافت های ساختمانی بوده، بافت های فعال متابولیکی نیستند و چنین بافت هایی سهمی در رشد فیزیکی ندارند (1993 ، Ramalingam  et al).

[1] Crop Growth Rate

در طی پنجاه سال گذشته، پیشرفت فناوری تولید مواد شیمیایی، انقلابی را در تولید محصولات کشاورزی به­ وجود آورده است (واسیلیسکی، 2003). با شروع کشاورزی صنعتی که دو عامل مهم آن استفاده از ارقام پر محصول و کود­ پذیر گیاهان زراعی و بکارگیری کودهای شیمیایی بودند، تولید محصولات کشاورزی دگرگون و رشد فزاینده­ای ایجاد شد. تغییرات ایجاد شده در طبیعت در اثر دخالت­های انسان در خاک، آب و جو به دلیل استفاده از مواد شیمیایی مختلف برای افزایش بهره­وری گیاهان از یک طرف و مصرف حدود 10 برابر انرژی برای تولید یک واحد از محصول نسبت به قرن گذشته از طرف دیگر، منجر به جستجو جهت دستیابی به روش­های جدید در تولید محصولات کشاورزی شده است (آلاجاجیان، 2007; واسیلیسکی، 2003).

کاربرد نانوتکنولوژی در کشاورزی حتی در سطح جهانی، در مرحله ظهور است. علوم نانو منجر به توسعه و بهبود کاربردهای ارزان نانوتکنولوژی برای پیشبرد رشد گیاهان شده است. نانوذرات[1] و نانوکپسول­ها ابزاری کارا برای توزیع آفت کش ها و کودها در شکل کنترل شده با مکان هدف مشخص هستند، بنابراین خسارت زیست محیطی را کاهش می­­دهند. نانوتکنولوژی نقش مهمی در بهبود روش­های موجود مدیریت گیاهان زراعی بازی می­ کند. مواد شیمیایی زراعی از طریق آبشویی، تجزیه توسط نور، هیدرولیز و تجزیه میکروبی، بخش یا درصد خیلی کمی از آنها در محل هدف قرار می­گیرند. از این رو کاربردهای مکرر برای داشتن یک کنترل موثر مورد نیاز است که باعث برخی اثرات نامطلوب نظیر آلودگی آب و خاک می­گردد (نایر و همکاران، 2010).

امروزه استفاده از نانوکودها در صنایع مختلف از جمله کشاورزی مورد توجه و اقبال عمومی قرار گرفته است. نانواکسیدروی یکی از نانوکودهای مورد استفاده در کشاورزی است که گزارشات ضد و نقیضی در مورد فواید و مضرات آن برای گیاهان ارائه شده است. استفاده از این ماده در خاک با غلظت زیاد اثرات ضد باکتریایی داشته و برخی از باکتری­ های خاک را از بین می­برد، از سویی گزارشاتی در دست است که نشان می­دهد استفاده از این نانو کود می ­تواند رشد ریشه و اندام­های هوایی گیاهان را تحریک نماید (فان و لو، 2003). امروزه بشر با دخالت­های نامتعارف خود از قبیل کاربرد بی­رویه کودهای شیمیایی، سموم و ادوات کشاورزی موجب خسارت­های جبران ناپذیری به محیط زیست و نظام­های کشاورزی شده است. یکی از راهکارهای مؤثر برای خروج از این معضل، حرکت به سوی کشاورزی پایدار می­باشد (غلامی و

خرید اینترنتی فایل کامل :

 کوچکی، 1380). در حال حاضر مصرف کودهای زیستی همانند قارچ میکوریزا در یک سیستم مبتنی بر کشاورزی پایدار، موجب افزایش کیفیت و ثبات عملکرد به ویژه در گیاهان زراعی می­ شود. قارچ میکوریزا در مقایسه با کودهای شیمیایی برتری­های چشمگیری دارد. این قارچ­ها با ایجاد ارتباط همزیستی با گیاهان بر جنبه­ های مختلف فیزیولوژی و بیوشیمی گیاه میزبان تأثیر گذاشته و موجب بهبود رشد و نمو آن می­ شود (نادیان، 1377). قارچ­های میکوریزای آربسکولار وزیکولار در بین میکروارگانیسم­هایی که محیط ریزوسفر را اشغال می­ کنند منحصر به فرد هستند. این قارچ­ها اجتماعات همزیستی را با ریشه اکثر گیاهان تشکیل می­ دهند و علاوه بر افزایش موادغذایی معدنی در گیاه می­توانند با تحریک مواد تنظیم کننده رشد، افزایش فتوسنتز، بهبود تنظیم فشار اسمزی در شرایط خشکی و شوری، باعث افزایش مقاومت گیاهان نسبت به تنش­های محیطی شوند (رابی و مدنی، 2005).

بنابراین با توجه به اهمیت موضوع، این مطالعه به منظور دستیابی به اهداف زیر در دو شرایط آزمایشگاه و گلخانه بر روی جوانه­زنی و رشد و عملکرد گیاه لوبیا سبز اجرا شد:

1- بررسی اکسیدروی نانو و معمولی بر شاخص ­های جوانه­زنی گیاه لوبیا سبز

2- بررسی اکسیدروی نانو و معمولی بر خصوصیات رشدی و عملکرد گیاه لوبیا سبز

3- بررسی اثرات متقابل اکسیدروی نانو و معمولی و قارچ میکوریزا بر خصوصیات رشدی و عملکرد گیاه لوبیا سبز

4- بررسی تاثیر اکسیدروی نانو و معمولی بر غلظت عناصر غذایی در گیاه لوبیا سبز

5- بررسی اثرات متقابل اکسید روی نانو و معمولی و قارچ میکوریزا بر غلظت عناصر غذایی در گیاه لوبیا سبز

6- بررسی تاثیر اکسیدروی نانو و معمولی بر غلظت عناصر کم مصرف در خاک

7- بررسی اثرات متقابل اکسید روی نانو و معمولی و قارچ میکوریزا بر غلظت عناصر کم مصرف در خاک

فصل دوم: بررسی منابع

1-2- نانوتکنولوژی و کشاورزی

تعاریف متفاوتی برای نانوذرات در مدارک و اسناد موجود است. اخیراً سازمان استاندارد بین المللی[1]، تعریفی جدید برای نانوذرات ارائه کرده است. طبق این تعریف نانوذرات به ذراتی گفته می­ شود که حداقل یکی از ابعاد آنها در مقیاس نانو باشد. منظور از مقیاس نانو در این تعریف اندازه­ای است که در حد 100-1 نانومتر باشد (کریلینگ، 2010). تاریخچه نانو مواد بسیار طولانی است اما با این وجود بخش اعظم پیشرفت­هایی که در زمینه نانوتکنولوژی صورت گرفته است، تنها به دو دهه گذشته باز می­گردد. ایده نانوتکنولوژی برای اولین بار توسط ریچارد فینمن[2] در سال 1959 مطرح گردید و در سال 1970 ناریو تانیگوچی[3] برای اولین بار اصطلاح نانوتکنولوژی را تعریف نمود (اش، 2011).

استفاده از فناوری نانو در کلیه عرصه ­ها از جمله کشاورزی در حال گسترش می­باشد. یکی از مهم­ترین کاربردهای فناوری نانو در جنبه­ های مختلف کشاورزی در بخش آب و خاک، استفاده از نانو کودها برای تغذیه گیاهان می­باشد (رضایی و همکاران، 1388). ذرات کودی می­توانند با غشاهایی در مقیاس نانو پوشیده شوند که رهاسازی آهسته و مداوم عناصر غذایی را تسهیل می­ کنند. پوشاندن و سیمانی کردن با ذرات نانو و کوچکتر از نانو، باعث ایجاد قابلیت تنظیم رهاسازی عناصر غذایی از کپسول کودی می­ شود (لیو و همکاران، 2006).

[1] -ISO: International Standard Organisation

[2] -Richard Feyhman

[3] -Nario taniguchi

[1] – Nanoparticles

[2] – Reactive Oxygen Species

[3] – ENMs

شرایط فرایند و نگهداری نقش مهمی در بیاتی دارند. با این وجود بر اساس اطلاعات ما هیچ تحقیقی در زمینه ترکیب نوع پخت (پخت کامل یا نیم پخت کردن)، شرایط پخت (دما- زمان) و دمای نگهداری بر بیاتی نان مسطح تولید شده از خمیر با مقدار رطوبت بالا و آرد گندم کامل( مشابه نان سنگک) انجام نشده است. نسبت بالای آب در خمیر سنگک اثرات معنی داری بر خصوصیات رئولوژیکی نان دارد. دما در تنورهای پخت سنگک بالا بوده و زمان پخت کوتاه و در حد چند دقیقه می باشد. بنابراین تعیین اثر شرایط پخت بر کیفیت نان طی نگهداری اهمیت زیادی دارد.

این تحقیق امکان فهم بهتر از پدیده های درگیر در مراحل تخمیر، پخت و نگهداری نان سنگک را فراهم می نماید. اهداف این تحقیق شامل 1) ارزیابی اثر شرایط مختلف تخمیر بر خصوصیات رئولوژیکی خمیر، 2) ارزیابی اثر نیم پخت کردن و نگهداری در شرایط متفاوت (انجماد، یخچال و دمای اتاق) بر بیاتی نان سنگک، 3) ارزیابی اثر پخت بر روی سنگ ریزه های رودخانه ای در مقایسه با بستر فلزی در دماهای مختلف (280، 310 و ˚C340) بر خصوصیات کیفی نان سنگک طی نگهداری در دمای اتاق 4) ارزیابی سینتیک بیاتی نانهای سنگک درشرایط مختلف پخت و نگهداری و 5) ارزیابی اثر شرایط مختلف پخت بر تخلخل و توزیع حفرات در نان سنگک.

2-1- نان

3-1- نان سنگک

نان سنگک نوعی نان مسطح با 70 تا 80 سانتی متر طول، 40 تا 50 سانتی متر عرض و 3 تا 5 میلی متر قطر است. سطح آن با کنجد یا خشخاش تزئین می شود و معروفترین نوع نان در ایران به شمار می رود. در تهیه سنتی آن آردی با 95 درصد استخراج، 5/1 درصد نمک، 20 درصد خمیر ترش، 5/0 درصد مخمر و حدود 85 تا 100 درصد آب بکار می رود و خمیر آن نسبت به خمیر نانهای دیگر شل تر است. در پخت سنتی نان مقداری از خمیر را بر روی پاروی صاف محدب شکلی پهن نموده، ناخن می زنند و سپس به سطح ریگهای داغ درون تنور افقی با شیب کم منتقل می نمایند. در تنورهای سنتی پخت سنگک، دما در رنج °C 350-250 در قسمتهای مختلف تنور می باشد و مرحله پخت در عرض چند دقیقه انجام می گیرد. متاسفانه مقادیر زیادی از این نان به دلیل بیاتی سریع از دست می رود.

4-1- اثر مراحل مختلف فرایند تولید نان بر کیفیت نهایی محصول

1-4-1- مخلوط کردن

اولین مرحله در تهیه نان فرایند مخلوط کردن است که یک مرحله مهم و بحرانی است  و منجر به توسعه ساختار ویژه ای می گردد که امکان حفظ گاز طی تخمیر و مراحل اولیه پخت در آن ایجاد خواهد شد. این مرحله توسعه شبکه گلوتن و هسته زایی حبابهای هوا را در خمیر کنترل می نماید. این مرحله رئولوژی خمیر و به طور عمده کیفیت محصول نهایی را تحت تاثیر قرار می دهند. خمیر یک سیستم چند فازی و چند ترکیبی است که به طور اصلی از پروتئینها، چربیها و کربوهیدراتها، آب و هوا تشکیل می

خرید اینترنتی فایل کامل :

 شود. مواد تشکیل دهنده خمیر و همین طور شرایط فرایند، ساختار ماکروسکوپیک محصولات پخته شده را تعیین می کند که این ساختار، ظاهر، بافت و طعم آنها را پاسخگو می باشد. برای تشکیل چنین ساختاری مواد اولیه مخلوط و ورز داده می شوند. سپس خمیر ور آمده و پخته می شود. طی عملیات تهیه نان تغییرات ساختاری شدیدی رخ می دهد. طی مخلوط کردن، مواد اولیه تبدیل به یک ماده ویسکوالاستیک می شوند که در نتیجه تشکیل یک شبکه سه بعدی پروتئینی است که به طور یکنواخت گرانولهای نشاسته در آن پراکنده شده اند. مکانیسم توسعه شبکه گلوتنی هنوز واضح نمی باشد و از آنجاکه تشکیل شبکه گلوتنی در خمیر نان یک فرایند نسبتا سریع است، مطالعه آن دشوار می باشد. اوگر و همکاران به منظور فهم بهتر دینامیک این فرایند، سینتیک آن را با افزایش مقدار آب خمیر آهسته نمودند. در  نسبتهای آرد/ آب پائین، منحنی های مخلوط کردن یک فاز تاخیری[1] را نشان می دهند و سپس گشتاور تا پیک حداکثر مقاومت خمیر افزایش می یابد. طول فاز تاخیری با مقدار آب خمیر افزایش می یابد، درحالیکه افزایش سرعت مخلوط کردن زمان توسعه خمیر بهینه را کاهش می دهد. زمان بهینه برای توسعه خمیر متناسب با توان وارده به خمیر طی فاز تاخیری بوده و ارتباطی به انرژی مکانیکی ویژه مورد نیاز جهت ایجاد حداکثر گشتاور ندارد. توسعه شبکه گلوتنی از دو پدیده نتیجه می شود. اولی شامل تشکیل تکه های میکروسکوپی گلوتن و دومی شامل توسعه رشته های گلوتن در انتهای فاز تاخیری است [9]. اختلاف در تشکیل شبکه پروتئین گلوتن طی مخلوط کردن خمیر به طور کلی وابسته به نوع آرد است[81].

پارامترهایی از قبیل زمان مخلوط کردن بهینه، مقدار آب و زمان استراحت بر خصوصیات رئولوژیکی و ساختار میکروسکوپی خمیر مؤثر می باشند. مخلوط کردن باعث ایجاد تغییرات در سطح مولکولی می گردد [97]. مقدار ماکرومولکول گلوتنین خمیر طی مخلوط کردن به طور معنی داری افزایش می یابد. آنالیز SE-HPLC نشان داد که مخلوط کردن خمیر[2] در حداکثر قوام باعث شکسته شدن تقریباً همه پلیمرهای گلوتنین می شود، اگرچه جمع شدن مجدد آنها طی استخراج گلوتن اتفاق می افتد [9]. حلالیت پروتئین طی مخلوط کردن در جذب آب مناسب برای خمیرهای گندم افزایش می یابد [63].  افزایش زمان مخلوط کردن باعث افزایش تقریباً خطی آب در فاز گلوتن می گردد [87] و افزایش مقدار آب یا زمان مخلوط کردنG’ را کاهش می دهد. رابطه خطی بین G’ و ارتفاع پیک فارینوگراف وجود دارد [110]. مقدار آب و نوع آرد اثر معنی داری بر (G’) و زاویه فاز[3] و حجم نانهای حاصل از خمیرهای متفاوت دارند [10].

تغییرات رئولوژیکی اساسی طی مخلوط کردن به شدت وابسته به واریته گندم می باشد. مدول الاستیک (G’) و مدول ویسکوز (G”) خمیرهای ضعیف با افزایش زمان مخلوط کردن کاهش می یابد که دلالت بر این امر دارد که خمیر آرد ضعیف طی مخلوط کردن نرمتر شده و کمتر الاستک می باشد. هنگامیکه خمیر های خیلی قوی و قوی، کم مخلوط می شوند، مقادیر G’ پائین تری داشته و تا یک مقدار حداکثر در بهینه زمان مخلوط کردن افزایش می یابد. کشش پذیری گلوتن در هر دو خمیر آرد قوی و ضعیف با افزایش زمان مخلوط کردن تا رسیدن به یک پیک افزایش و سپس کاهش می یابد [1].

 Lag phase -[1]

 Batter-[2]

Phase angle -[3]

تاكنون مقالات وكتاب های زیادی راجع به آب شستگی موضعی كه در خاك های غیر چسبنده در اطراف پایه های یک پل اتفاق می افتد، به چاپ رسیده است. در این فصل سعی بر خلاصه كردن مطالب راجع به آب شستگی موضعی در خاك های غیر چسبنده و چگونگی توسعه آب شستگی در طول زمان و همچنین روش های كاهش آب شستگی موضعی در پایه های پل می باشد.

2-2- آب شستگی چیست؟

برازرز و همکاران(1977) آب شستگی را این گونه تعریف كرده اند: آب شستگی یک پدیده طبیعی است كه در اثر جریان آب در رودخانه ها و جویبارها به وجود می آید. این پدیده نتیجه اثر فرسایشی آب می باشد كه مواد و مصالح را از بستر و كناره های رودخانه ها و همچنین از اطراف پایه های پل و تكیه گاه های آن ها می شوید و در جاهای دیگر از رودخانه قرار می دهد.

کریمیسینوف و همکاران(1987) بــــیان می كنــــــندكه آب شستگی به معنای پایین رفتن سطح بستر رودخانه بوسیله فرسایش آب می باشد كه این فرایند تا رسیدن به فونداسیون سازه های رودخانه ای و در نتیجه تخریب آن ها ادامه می‌یابد.

به مقدار پایین رفتگی سطح بستر رودخانه (نسبت به قبل از رخداد آب شستگی) عمق آب شستگی گفته می‌شود. گودال آب شستگی به حفره تو رفتگی كه پس از حركت ذرات بستر به وسیله جریان آب به جا می ماند گفته می‌شود.

3-2- انواع آب شستگی

به طور كلی آب شستگی به سه نوع تقســـیم می‌شود كه شـــــامل آب شستـــگی كلی، آب شستگی انسدادی[1] و آب شستگی موضعی تقسیم می‌شود.

کریمیسینوف و همکاران(1987) در یک تقســیم بــــندی دیگــــر آب شســتگی را به دو نوع كلی آب شستگی كلی و آب شستگی ناحیه ایی[2] تقسیم بندی کرده است که این تقسیم بندی در دیاگرام 2-1 نشان داده شده است.

آب شستگی كلی

 این نوع از آب شستگی باعث تغییر در ارتفاع و تراز بستر رودخانه بخاطر علل انسانی یا طبیعی و همچنین باعث پایین رفتن پروفیل طولی در كل رودخانه می‌شود. این نوع از آب شستگی در اثر تغییر در رژیم رودخانه به وجود می آید. همان طور كه از دیاگرام 2-1 پیداست آب شستگی كلی به دو نوع طولانی مدت وكوتاه مدت تقسیم می‌شود كه آب شستگی كوتاه مدت در اثر یک یا چند سیلاب نزدیک به هم و در مدت زمان كوتاه به وقوع می پیوندد در حالیكه آب شستگی طولانی مدت در زمان طولانی تر (معمولاً در حدود چند سال) به وقوع می پیوندد و شامل فرسایش سواحل كناری رودخانه می‌شود.

آب شستگی ناحیه ایی

بر خلاف آب شستگی كلی، آب شستگی ناحیه ایی در اثر حضور پل یا هر سازه دریایی و رودخانه ای دیگر به وجود می آید. این نوع آب شستگی به دو نوع آب شستگی انسدادی و آب شستگی موضعی تقسیم می‌شود.

آب شستگی انسدادی

این نوع آب شستگی در اثر تنگ شدگی جریان ( كه ممكن است بصورت طبیعی یا در اثر فعالیت های انسانی به وجود آید) رخ می دهد. در اثر این تنگ شدگی فضایی كه جریان آب می تواند از آن عبور كند كاهش می‌یابد و در نتیجه سرعت متوسط جریان آب افزایش می‌یابد. در اثر این افزایش سرعت، نیروی فرساینده ای كه از طرف جریان آب به بستر وارد می‌شود افزایش می‌یابد در نتیجه بستر رودخانه تحت فرسایش قرار می‌گیرد و سطح آن پایین تر می رود. آب شستگی در اطراف پایه های پل که بر روی بستر رودخانه قرار می گیرند نمونه خوبی از آب شستگی انسدادی می باشند.

آب شستگی موضعی

این نوع از آب شستگی به فرسایش قسمتی از بستر رودخانه كه در مجاورت پایه پل قرار گرفته است اطلاق می‌شود. در اثر برخورد جریان آب با پایه پل، شتاب جریان آب افزایش می یابد و باعث به وجود آمدن گرداب های كوچك می‌شود که در اثر تشكیل این گردابه ها ذرات از اطراف پایه های شسته می‌شوند و آب شستگی موضعی به وجود می آید. آب شستگی در مجاورت پایه های پل نمــونه خوبی از آب شســتگی موضعی می باشد كه در شكل 2-1 این نوع از آب شستگی به وضوح نمایان می باشد.

از آنجایی كه موضوع اصلی این تحقیق راجع به آب شستگی موضعی می باشد، این نوع از آب شستگی در قسمت های بعدی بیشتر مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ادامه این رساله منظور از آب شستگی، آب شستگی موضعی می باشد.

خرید اینترنتی فایل کامل :

4-2- مكانیزم های آب شستگی موضعی

بر اساس تحقیقات انجام گرفته مكانیزم های اصلی كه باعث به وجود آمدن آب شستگی درپایه های پل می‌شود شامل جریان رو به پایین (كه در وجه بالا دست پایه پل رخ می دهد) و گردابه ها[1] (كه در بستر تشكیل می‌شوند) می باشد.[28]گردابه ها به دو گونه گردابه های پشت پایه[2] و ورتکس نعل اسبی[3] تقسیم می شوند كه هر یک به تفصیل توضیح داده می‌شوند.

زمانی كه پایه یک پل در رودخانه و یا پایه یک سازه دریایی در ساحل دریا قرار می‌گیرد، جریان آب هر چه قدر به پایه نزدیک تر می‌شود سرعت آن كاهش می‌یابد تا هنگامی‌که به وجه بالادست پایه برخورد می كند و سرعت آن به صفر می رسد كه نتیجه آن افزایش فشار در وجه بالادست پایه می باشد. افزایش فشار در نقاط نزدیک به سطح بیشتر از افزایش فشار در نقاط نزدیک به بستر می باشد چون كاهش سرعت جریان در نقاط نزدیک به سطح آب بیشتر از كاهش سرعت در نقاط نزدیک به بستر می باشد. علت این امر شكل پروفیل سرعت جریان آب می باشد كه در نقاط نزدیک به سطح سرعت جریان آب بیشتر از نقاط نزدیک به بستر می باشد. به عبارت دیگرهمان طور كه سرعت جریان از بالا به پایین كاهش می‌یابد فشار ایستایی هم متناظراً از بالا به پایین كاهش می‌یابد كه این به معنای به وجود آمدن یک گرادیان فشار رو به پایین می باشد كه در اثر این گرادیان فشار یک جت آب قائم رو به پایین تشكیل می‌شود. در نتیجه برخورد جت به وجود آمده با بستر رودخانه یک گودال در اطراف پایه پل به وجود می آید که به گودال آب شستگی معروف است. برخورد جریان رو به پایین با بستر مكانیزم اصلی ایجاد آب شستگی می باشد[23]. در شكل 2-2 الگوهای آب شستگی دراطراف یک پایه دایره ای شكل به نمایش در آمده است. همان طور كه در شكل نشان داده شده است یک حركت گردابی قوی ذرات را از اطراف پایه پل به آرامی دور می کند[20]. زمانیكه جریان رو به پایین به بستر می رسد شروع به ایجاد حفره ای در نزدیكی پایه می كند. در اثر برخورد جریان رو به پایین با جریان نزدیک شونده به سمت پایه، یک سیستم گردابی به وجود می آیدکه با گذشت زمان از بالادست پایه و از طریق طرفین پایه به سمت پایین دست كشیده می‌شودکه بخاطر شباهتش به نعل اسب به ورتکس نعل اسبی معروف است. پس ورتکس نعل اسبی نتیجه جدایی جریان در بالادست حفره آب شستگی (كه بوسیله جریان رو به پایین ایجاد شده است) می باشد. نقش اصلی ورتکس نعل اسبی انتقال ذرات جدا شده از بستر به پایین دست پایه پل می باشد. ورتکس نعل اسبی نتیجه پدیده آب شستگی می باشد و نه دلیل به وجود آمدن آن.[3] هر چه قدر عمق گودال آب شستگی بیشتر می‌شود قدرت ورتکس نعل اسبی کاهش می‌یابد كه در نتیجه باعث كاهش سرعت جدایی رسوبات از بستر پایه پل می‌شود. همان طور كه در شكل 2-2 نمایش داده شده است علاوه بر ورتكس نعل اسبی كه در پیرامون بستر پایه پل اقدام به جابجایی ذرات بستر می كند، گردابه هایی در پایین دست پایه پل نیز اقدام به جابجایی ذرات بستر می كنند كه به این گردابه ها،گردابه های پشت پایه گفته می‌شود. گردابه های پشت پایه در نتیجه جدایی جریان در سمت چپ و راست پایه پل به وجود می‌آیند. گردابه های پشت پایه پایدار نمی‌باشند و متعاقباً از یک سمت پایه به سمت دیگر آن منتقل می‌شوند. به این نكته باید توجه شود كه ورتکس نعل اسبی و گردابه های پشت پایه دو مکانیزم اصلی در فرسایش ذرات بستر می‌باشند.

قدرت گردابه های پشت پایه با دور شدن و فاصله گرفتن از پایه پل به شدت كاهش می‌یابد به طوری که از یک فاصله معین به بعد ذرات شسته شده بارگذاری می‌شوند[34].

5-2- آغاز حركت ذرات بستر

اطلاع از شرایط هیدرولیكی كه در آن ذرات بستر با یک اندازه معلوم در آستانه فرسایش و جابجایی قرار می‌گیرند در مطالعات مربوط به آب شستگی از اهمیت خاصی برخوردار است. به این شرایط، آستانه حركت ذرات[1] گفته می‌شود. بیشترین عمق آب شستگی در شرایط جریان آب صاف زمانی حاصل می‌شود كه ذرات در آستانه حركت یا فرسایش قرار بگیرند. مرسوم است كه نوع آب شستگی موضعی بر اساس اینكه آیا ذرات بستر در بالادست پایه پل در حالت سكون قرار دارند یا خیر تعیین می‌شود كه در این زمینه آستانه فرسایش ذرات نقش مهمی را بازی می‌کند. روش های مختلفی برای تعیین آستانه حرکت ذرات وجود دارد که از مهم‌ترین آنها می‌توان به روش نیروی کششی بحرانی اشاره کرد.

[1] : Threshold of Motion

[1] : vortices

[2] : lee vortices (wake vortices)

[3] :Horse shoe vortex

[1] : Contraction scour

[2] : Localized Scour

[1] : General scour

[2] : local scour

[1] : steady current

[2] : unsteady current

[3] :Equilibrium scour depth

[4] :clear water

[5] :live bed