تکنولوژی تولید ذرت

ذرت، (Zea mays)، که به آن ذرت هندی نیز گفته می شود، گیاه غلات خانواده علف (Poaceae) و دانه خوراکی آن است. منشأ این محصول اهلی در قاره آمریکا است و یکی از پراکنده ترین محصولات غذایی در جهان است. ذرت به عنوان خوراک دام، به عنوان غذای انسان، به عنوان سوخت زیستی و به عنوان ماده اولیه در صنعت استفاده می شود.

اهلی شدن و تاریخچه ذرت

ذرت اولین بار در حدود 10000 سال پیش توسط مردم بومی در جنوب مکزیک اهلی شد. اعتقاد بر این است که ذرت مدرن از علف وحشی Balsas teosinte (Zea mays parviglumis) گرفته شده است. فرهنگ آن تا زمان استقرار اروپا در آمریکای شمالی تا شمال مین گسترش یافته بود و بومیان آمریکا به مستعمره‌نشینان اروپایی آموزش می‌دادند که غلات بومی را پرورش دهند.

از زمان ورود آن به اروپا توسط کریستف کلمب و سایر کاشفان و استعمارگران، ذرت در تمام مناطق مناسب برای کشت آن در جهان گسترش یافته است. این گیاه از عرض جغرافیایی 58 درجه شمالی در کانادا و روسیه تا عرض جغرافیایی 40 درجه جنوبی در آمریکای جنوبی رشد می کند و تقریباً هر ماه از سال یک محصول ذرت در جایی در جهان بالغ می شود. این مهم ترین محصول در ایالات متحده است و در بسیاری از نقاط غذای اصلی است.

توصیف فیزیکی ذرت

گیاه ذرت یک علف بلند یکساله با ساقه ای محکم، صاف و محکم است. برگ های باریک بزرگ حاشیه های مواج دارند و به طور متناوب در طرفین مخالف ساقه قرار گرفته اند. گل های لکه دار (نر) روی منگوله که به محور اصلی ساقه ختم می شود، کشیده می شود. گل آذین مادگی (ماده) که بالغ می شود و تبدیل به گوش های خوراکی می شود، خوشه هایی با محور ضخیم است که دارای سنبلچه های جفتی در ردیف های طولی هستند.

هر ردیف از سنبلچه های جفت شده معمولاً دو ردیف دانه تولید می کند. انواع ذرت زرد و سفید محبوب ترین بعنوان غذا هستند، اگرچه انواعی با دانه های قرمز، آبی، صورتی و سیاه، اغلب نواری، خالدار یا راه راه وجود دارد. هر گوش توسط برگ های تغییر یافته ای به نام شاک یا پوسته احاطه شده است.

انواع ذرت

طبقه بندی های تجاری، عمدتا بر اساس بافت هسته، شامل ذرت دندانه دار، ذرت سنگ چخماق، ذرت آرد، ذرت شیرین و ذرت بوداده است. ذرت دندانه دار، که عمدتاً به عنوان خوراک دام و برای تولید مواد غذایی رشد می کند، با فرو رفتگی در تاج هسته مشخص می شود که به دلیل خشک شدن نابرابر نشاسته سخت و نرم تشکیل دهنده هسته است.

ذرت سنگ چخماق، حاوی مقدار کمی نشاسته نرم، فاقد فرورفتگی است. از آن برای تزئین استفاده می شود و در قاره آمریکا به عنوان هومینی خورده می شود. ذرت آردی که عمدتاً از نشاسته نرم تشکیل شده است، دارای دانه‌های نرم، آردآلود است که به راحتی آسیاب می‌شود و منبع مهمی از آرد ذرت است. ذرت شیرین که معمولاً به صورت تازه، منجمد یا کنسرو شده به عنوان سبزی فروخته می شود، دارای دانه های نیمه شفاف چروکیده است.

قند گیاهی مانند انواع دیگر به نشاسته تبدیل نمی شود. پاپ کورن، یک نوع شدید از ذرت سنگ چخماق که با دانه های سخت کوچک مشخص می شود، فاقد نشاسته نرم است و حرارت دادن باعث می شود رطوبت در سلول ها منبسط شود و هسته ها منفجر شوند. بهبود در ذرت از هیبریداسیون، بر اساس تلاقی سویه های همخون برتر حاصل شده است.

ذرت اصلاح شده ژنتیکی

بسیاری از گونه‌های صنعتی و خوراکی ذرت، ارگانیسم‌های اصلاح‌شده ژنتیکی (GMOs) هستند که برای مقاومت در برابر علف‌کش گلیفوسیت یا تولید پروتئین‌هایی از Bacillus thuringiensis (Bt) برای کشتن آفات خاص مهندسی شده‌اند. علاوه بر این، برخی از سویه ها برای تحمل بیشتر به خشکی و برای افزایش ارزش غذایی آنها مهندسی ژنتیکی شده اند. بیشتر ذرت کشت شده در ایالات متحده GMO است که ممکن است نیاز به علف کش ها و حشره کش ها را کاهش دهد.

موارد استفاده و محصولات

ذرت یکی از محصولات زراعی و غالب در جهان است. به طور گسترده ای به عنوان غذا برای انسان و دام، به عنوان سوخت زیستی و به عنوان یک ماده خام در صنعت کشت می شود.

غذا و تغذیه

ذرت سومین منبع غذایی گیاهی در جهان است. با وجود اهمیت آن به عنوان یک غذای اصلی در بسیاری از نقاط جهان، ذرت از نظر ارزش غذایی نسبت به سایر غلات پایین‌تر است. پروتئین آن بی کیفیت است و کمبود نیاسین دارد. رژیم های غذایی که در آن غالب است اغلب منجر به پلاگرا (بیماری کمبود نیاسین) می شود. ذرت سرشار از فیبر غذایی و سرشار از آنتی اکسیدان است.

بر خلاف بسیاری از غلات دیگر، آرد ذرت فاقد گلوتن است و نمی توان از آن به تنهایی برای تهیه نان های بلند استفاده کرد. با این حال، در غذاهای آمریکای لاتین برای تهیه ماسا، نوعی خمیر که در غذاهای اصلی مانند تورتیلا، آرپه و تامال استفاده می شود، به طور گسترده استفاده می شود.

در ایالات متحده و بسیاری از جاهای دیگر، ذرت شیرین را روی لپه می‌جوشانند یا برشته می‌کنند، خامه می‌زنند، به هومینی (دانه‌های پوست کنده) یا غذا تبدیل می‌کنند و در پودینگ‌های ذرت، ماش، پولنتا، کیک‌های گریلد، نان ذرت و اسکراپل پخته می‌شوند. همچنین برای ذرت بو داده، شیرینی ها و انواع غلات صبحانه تولیدی استفاده می شود.

روغن ذرت که به دلیل طعم ملایم و رنگ روشن آن ارزشمند است، عمدتاً برای غذا استفاده می شود. از آن به عنوان روغن سالاد و روغن سرخ کردنی استفاده می شود زیرا حاوی کلسترول کمی است. روغن ذرت را می توان با هیدروژناسیون به مارگارین تبدیل کرد، فرآیندی که در آن روغن با هیدروژن در دما و فشار بالا در حضور کاتالیزور ترکیب می شود. ذرت همچنین به تعدادی نوشیدنی الکلی، به ویژه بوربن و سایر ویسکی های ذرت تخمیر می شود.

سوخت زیستی

ذرت همچنین برای تولید اتانول (اتیل الکل)، یک سوخت زیستی مایع نسل اول استفاده می شود. در ایالات متحده اتانول ذرت به طور معمول با بنزین ترکیب می شود تا گازوهول تولید شود، سوخت خودرو که 10 درصد اتانول است. اگرچه سوخت‌های زیستی مبتنی بر ذرت در ابتدا به عنوان جایگزین‌های دوست‌دار محیط زیست برای نفت معرفی می‌شدند، اما تولید آن‌ها زمین‌های قابل کشت و مواد اولیه را از زنجیره غذایی انسان منحرف می‌کند و بحث «غذا در مقابل سوخت» را برانگیخت.

علاوه بر این، محصولات کشت شده برای سوخت زیستی می توانند برای زیستگاه های طبیعی جهان رقابت کنند و تاکید بر اتانول مشتق شده از ذرت، علفزارها و مزارع را به کشت های تک ذرت در برخی مکان ها سوق داده است که بر تنوع زیستی تأثیر می گذارد.

فراتر از تغییرات کاربری زمین، فرآیند کشت ذرت برای تولید اتانول، سوخت‌های فسیلی را در تجهیزات کشاورزی، تولید کود، حمل و نقل ذرت و تقطیر اتانول مصرف می‌کند. از این نظر، اتانول ساخته شده از ذرت نشان دهنده افزایش انرژی نسبتاً کمی است. انرژی حاصل از نیشکر بیشتر است و اتانول سلولزی (ساخته شده از قسمت های غیرخوراکی گیاه مانند ضایعات کشاورزی) یا بیودیزل جلبک می تواند حتی بیشتر باشد، اگرچه فناوری تبدیل عموماً نسبت به سوخت های زیستی نسل اول کمتر کارآمد است.

کاربردهای صنعتی و دیگر

بخش‌های زیادی از گیاه ذرت در صنعت استفاده می‌شود و چندین نوع ذرت عمدتاً برای کاربردهای صنعتی آن‌ها کشت می‌شود. دانه ذرت با آسیاب مرطوب پردازش می شود، که در آن دانه در محلول رقیق اسید سولفور خیس می شود. با آسیاب خشک، که در آن ذرت در معرض اسپری آب یا بخار قرار می گیرد. و با تخمیر، که در آن نشاسته به قند تبدیل می شود و از مخمر برای تبدیل قندها به الکل استفاده می شود.

نشاسته ذرت (ساخته شده از ذرت آسیاب شده مرطوب) را می توان به شربت ذرت، یک شیرین کننده معمولی که به طور کلی ارزان تر از ساکارز است، تجزیه کرد. شربت ذرت به صورت تجاری به صورت شربت ذرت روشن یا تیره فروخته می شود. شربت ذرت لایت شفاف و بی رنگ شده است.

از آن در پخت و پز، مربا و ژله و بسیاری از محصولات غذایی دیگر استفاده می شود. از آنجایی که هنگام گرم شدن متبلور نمی شود، به ویژه به عنوان یک عنصر در آب نبات ها ارزش زیادی دارد. شربت ذرت تیره از ترکیب شربت ذرت با ملاس و رنگ کارامل تهیه می شود و شیرین تر از شربت ذرت روشن است.

شربت ذرت تیره به همان روش های روشن استفاده می شود. از آن به عنوان شربت سفره نیز استفاده می شود. شربت ذرت را می توان بیشتر به شربت ذرت با فروکتوز بالا تبدیل کرد که به طور گسترده در غذاهای فرآوری شده مانند نوشابه ها و آب نبات ها استفاده می شود.

علاوه بر مصارف خوراکی، روغن ذرت در صابون‌ها، رنگ‌ها و جوهرها نیز استفاده می‌شود. همچنین در تولید حشره کش های خاص و در ساخت بیودیزل استفاده شده است. کیک روغنی که پس از استخراج با حلال باقی می‌ماند آسیاب می‌شود و به عنوان علوفه حیوانی به نام خوراک هومینی استفاده می‌شود.

ساقه های ذرت را به کاغذ و تخته دیواری تبدیل می کنند. از پوسته ها به عنوان مواد پرکننده استفاده می شود. بلال مستقیماً برای سوخت، تولید زغال چوب و در تهیه حلال های صنعتی استفاده می شود.

پوسته ذرت همچنین دارای سابقه طولانی در هنرهای عامیانه برای اشیایی مانند طلسم های بافته شده و عروسک های پوسته ذرت است. در ایالات متحده، گونه‌های رنگارنگ که به نام ذرت هندی شناخته می‌شوند، به‌طور سنتی در تزئینات برداشت پاییز استفاده می‌شوند.