دانشگاه آزاد اسلامي
واحد دامغان
دانشكده كشاورزي
پايان نامه جهت دريافت درجه كارشناسي ارشد در رشته مهندسي كشاورزي (M.S.c)
گرايش علوم و صنايع غذايي
عنوان
بررسي خصوصيات فيزيكوشيميايي و پايداري اكسايشي روغن خرفه
استاد راهنما
دكتر راضيه نيازمند
استاد مشاور
دكتر مصطفي شهيدي نوقابي
تكه هايي از متن به عنوان نمونه :
| فهرست مطالب | ||
| عنوان | صفحه | |
| چكيده | ۱ | |
| فصل اول- مقدمه | ||
| مقدمه | ۳ | |
| فصل دوم- بررسي منابع | ||
| ۲-۱. خرفه | ۶ | |
| ۲-۱-۱. گياهشناسي | ۶ | |
| ۲-۱-۲. ساختار شيميايي خرفه | ۷ | |
| ۲-۱-۳. ويژگيهاي درماني خرفه | ۹ | |
| ۲-۲. اكسايش ليپيدها | ۱۰ | |
| ۲-۲-۱. اكسايش نوري | ۱۰ | |
| ۲-۲-۲. اكسايش آنزيمي | ۱۱ | |
| ۲-۲-۳. اكسايش اسيدهاي چرب به وسيله آنزيم ليپوكسيژناز | ۱۱ | |
| ۲-۲-۴. اكسايش خود به خودي | ۱۱ | |
| ۲-۳. روشهاي اندازه گيري اكسايش چربيها | ۱۲ | |
| ۲-۳-۱. اندازه گيري فراوردههاي اوليه اكسايش | ۱۳ | |
| ۲-۳-۱-۱. عدد پراكسيد (PV) | ۱۳ | |
| ۲-۳-۱-۲. روش تيتراسيون يدومتري | ۱۳ | |
| ۲-۳-۱-۳. كمپلكس يون آهن Ш | ۱۳ | |
| ۲-۳-۱-۴. اسپكتروسكوپي مادون قرمز تغيير شكل فورير (FTIR) | ۱۴ | |
| ۲-۳-۱-۵. ديانها و تريانهاي كنژوگه | ۱۴ | |
| ۲-۳-۲. اندازه گيري فراوردههاي ثانويه اكسايش | ۱۵ | |
| ۲-۳-۲-۱. عدد اسيد تيوباربيتوريك (TBA) | ۱۵ | |
| ۲-۳-۲-۲. عدد پارا آنيسيدين (AV) | ۱۵ | |
| ۲-۳-۲-۳. عدد توتوكس يا عدد اكسايش | ۱۶ | |
| ۲-۳-۲-۴. عدد كربونيل (CV) | ۱۶ | |
| ۲-۴. آنتياكسيدانهاي غذايي | ۱۷ | |
| ۲-۴-۱. آنتياكسيدانهاي سنتزي | ۱۷ | |
| ۲-۴-۱-۱. بوتيليد هيدروكسي آنيزول (BHA) | ۱۸ | |
| ۲-۴-۱-۲. بوتيليد هيدروكسي تولوئن (BHT) | ۱۸ | |
| ۲-۴-۱-۳. ترشيو بوتيل هيدروكينون (TBHQ) | ۱۹ | |
| ۲-۴-۱-۴. گالاتها و اسيد گاليك | ۲۰ | |
| ۲-۴-۲. آنتياكسيدانهاي طبيعي | ۲۰ | |
| ۲-۴-۲-۱. توكوفرول | ۲۲ | |
| ۲-۴-۲-۲. كاروتن | ۲۳ | |
| ۲-۴-۲-۳. اسيدهاي فنلي | ۲۴ | |
| ۲-۴-۲-۴. فلاونوئيدها | ۲۵ | |
| ۲-۴-۲-۵. ترپنوئيدها | ۲۶ | |
| ۲-۴-۲-۶. اسيد آسكوربيك | ۲۷ | |
| ۲-۴-۲-۷. سزامول | ۲۷ | |
| ۲-۴-۲-۸. گوسيپول | ۲۸ | |
| ۲-۴-۲-۹. فيتاتها | ۲۸ | |
| ۲-۴-۳. مكانيسم عمل آنتياكسيدانها | ۲۸ | |
| ۲-۴-۴. اندازه گيري قدرت آنتياكسيداني | ۲۹ | |
| ۲-۴-۴-۱. اندازه گيري مقادير كل تركيبات فنلي | ۲۹ | |
| ۲-۴-۴-۲. روش مهار راديكال آزاد DPPH | ۲۹ | |
| ۲-۴-۴-۳. ظرفيت آنتياكسيداني معادل ترولكس (TEAC) | ۳۰ | |
| ۲-۴-۴-۴. ظرفيت جذب راديكال اكسيژن (ORAC) | ۳۰ | |
| ۲-۴-۴-۵. قدرت آنتياكسيداني احياء آهن III | ۳۰ | |
| ۲-۴-۴-۶. بيرنگ شدن بتا كاروتن | ۳۱ | |
| ۲-۴-۴-۷. روش نگهداري در گرمخانه (آون) | ۳۱ | |
| ۲-۵. استخراج عصارههاي گياهي | ۳۱ | |
| ۲-۶. سينتيك واكنشهاي اكسايشي | ۳۲ | |
| فصل سوم- مواد و روشها | ||
| ۳-۱. مواد اوليه | ۳۵ | |
| ۳-۲. استخراج روغن | ۳۵ | |
| ۳-۳. استخراج عصاره | ۳۵ | |
| ۳-۴. آزمونها | ۳۶ | |
| ۳-۴-۱. ساختار اسيد چرب | ۳۶ | |
| ۳-۴-۲. عدد يدي | ۳۶ | |
| ۳-۴-۳. عدد صابوني | ۳۶ | |
| ۳-۴-۳-۱. تهيه پتاس الكي | ۳۶ | |
| ۳-۴-۴. تركيبات استرولي | ۳۷ | |
| ۳-۴-۴-۱. اندازه گيري نمونه | ۳۷ | |
| ۳-۴-۴-۲. آماده سازي ستون اكسيد آلومينيوم | ۳۷ | |
| ۳-۴-۴-۳. استخراج مواد غيرقابل صابوني | ۳۷ | |
| ۳-۴-۴-۴. كروماتوگرافي لايه نازك | ۳۷ | |
| ۳-۴-۴-۵. جداسازي استرول | ۳۸ | |
| ۳-۴-۴-۶. آمادهسازي استرول تري متيل سيليل اتر | ۳۸ | |
| ۳-۴-۴-۷. شناسايي استرولها | ۳۸ | |
| ۳-۴-۴-۸. تركيب استرول | ۳۸ | |
| ۳-۴-۴-۹. تعيين ميزان استرول | ۳۹ | |
| ۳-۴-۵. تركيبات توكوفرولي | ۳۹ | |
| ۳-۴-۵-۱. آمادهسازي محلولهاي كاليبراسيون ذخيره | ۳۹ | |
| ۳-۴-۵-۲. آمادهسازي محلول استاندارد | ۳۹ | |
| ۳-۴-۵-۳. آمادهسازي محلول آزمون | ۴۰ | |
| ۳-۴-۶. تركيبات مومي | ۴۰ | |
| ۳-۴-۷. وزن مخصوص | ۴۱ | |
| ۳-۴-۸. گرانروي ديناميكي | ۴۱ | |
| ۳-۴-۹. ضريب شكست | ۴۱ | |
| ۳-۴-۱۰. عدد پراكسيد | ۴۱ | |
| ۳-۴-۱۰-۱. ترسيم منحني كاليبراسيون | ۴۱ | |
| ۳-۴-۱۰-۲. تهيه محلول استاندارد آهن Ш | ۴۲ | |
| ۳-۴-۱۰-۳. تهيه محلول تيوسيونات آمونيوم | ۴۲ | |
| ۳-۴-۱۰-۴. تهيه محلول آهن п | ۴۳ | |
| ۳-۴-۱۰-۵. اندازه گيري عدد پراكسيد نمونه روغن | ۴۳ | |
| ۳-۴-۱۱. عدد اسيدي | ۴۳ | |
| ۳-۴-۱۲. مقدار كل تركيبات قطبي (TPC) | ۴۴ | |
| ۳-۴-۱۳. شاخص پايداري اكسايشي (OSI) | ۴۴ | |
| ۳-۴-۱۴. تركيبات فنلي | ۴۵ | |
| ۳-۴-۱۴-۱. ترسيم منحني كاليبراسيون | ۴۵ | |
| ۳-۴-۱۴-۲. اندازه گيري تركيبات فنلي عصاره | ۴۵ | |
| ۳-۴-۱۵. آزمون DPPH | ۴۶ | |
| ۳-۴-۱۵-۱. ترسيم منحني كاليبراسيون BHT | ۴۶ | |
| ۳-۴-۱۵-۲. تعيين فعاليت آنتي راديكالي عصاره | ۴۶ | |
| ۳-۴-۱۶. عدد اسيد تيوباربيتوريك | ۴۷ | |
| ۳-۴-۱۷. عدد صابوني ناشونده | ۴۷ | |
| ۳-۴-۱۸. رنگ | ۴۹ | |
| ۳-۴-۱۹. آزمون گرمخانه گذاري | ۴۹ | |
| ۳-۶. تجزيه و تحليل آماري | ۵۰ | |
| فصل چهارم- نتايج و بحث | ||
| ۴-۱. درصد استخراج روغن از بذر خرفه | ۵۲ | |
| ۴-۲. ويژگيهاي فيزيكوشيميايي روغن بذر خرفه | ۵۲ | |
| ۴-۲-۱. ساختار اسيد چرب | ۵۲ | |
| ۴-۲-۲. وزن مخصوص | ۵۶ | |
| ۴-۲-۳. شاخص رنگ | ۵۷ | |
| ۴-۲-۴. ضريب شكست | ۵۸ | |
| ۴-۲-۵. گرانروي | ۵۹ | |
| ۴-۲-۶. عدد اسيدي | ۶۰ | |
| ۴-۲-۷. عدد پراكسيد | ۶۰ | |
| ۴-۲-۸. عدد يدي | ۶۲ | |
| ۴-۲-۹. عدد صابوني | ۶۳ | |
| ۴-۲-۱۰. مواد صابونيناشونده | ۶۴ | |
| ۴-۲-۱۱. تركيبات استرولي | ۶۴ | |
| ۴-۲-۱۲. توكوفرول | ۶۵ | |
| ۴-۲-۱۳. موم | ۶۶ | |
| ۴-۲-۱۴. شاخص پايداري اكسايشي | ۶۶ | |
| ۴-۲-۱۵. تركيبات قطبي كل | ۶۷ | |
| ۴-۳. قدرت مهار كنندگي راديكال آزاد DPPH | ۶۷ | |
| ۴-۴. تركيبات فنلي | ۷۱ | |
| ۴-۵. آزمون گرمخانه گذاري | ۷۳ | |
| ۴-۵-۱. عدد پراكسيد | ۷۳ | |
| ۴-۵-۲. عدد اسيد تيوباربيتوريك. | ۷۷ | |
| ۴-۶. پارامترهاي سينتيكي واكنش اكسايش روغن دانه خرفه | ۸۰ | |
| فصل پنجم- نتيجه گيري كلي و پيشنهادات | ||
| ۵-۱. نتيجه گيري كلي | ۸۵ | |
| ۵-۲. پيشنهادات | ۸۸ | |
چكيده
با توجه به اثرات زيانآور آنتياكسيدانهاي سنتزي در بدن در سالهاي اخير توجه خاصي به كاربرد آنتياكسيدانهاي طبيعي در صنايعغذايي معطوف شده است. هدف از پژوهش حاضر، بررسي ويژگيهاي فيزيكوشيميايي، پارامترهاي سينتيكي اكسايش روغن دانه خرفه پس از استخراج و همچنين تعيين قدرت آنتياكسيداني عصارههاي متانولي-آبي و اتانولي-آبي آن بود. فعاليت آنتياكسيداني عصاره متانولي-آبي و اتانولي-آبي با بهره گرفتن از روش راديكال آزاد DPPH (2، ۲- دي فينيل پيكريل هيدرازيل) و آزمون گرمخانهگذاري تعيين شد. پارامترهاي سينتيكي نيز با بهره گرفتن از دادههاي به دست آمده از رنسيمت و معادله آرنيوس محاسبه گرديد. بررسي ساختار نشان داد كه روغن دانه خرفه منبع غني از اسيدهاي چرب امگا سه (۷۷/۲۶)، توكوفرول(۵/۷۹۸ ميليگرم دركيلوگرم) و تركيبات فنلي(۰۹/۱۲۱ ميليگرم دركيلوگرم عصاره) است. در بررسي پارامترهاي سينتيك اكسايش روغن خرفه ميزان انرژي فعال سازي، آنتالپي و آنتروپي به ترتيب ۴۶/۹۳ كيلوژول بر مول، ۵۴/۹۰ كيلوژول بر مول و ۶۲/۱۸- (ژول بر مول درجه كلوين) به دست آمد. همچنين نتايج حاصل از فعاليت آنتياكسيداني نشان داد عصاره متانولي-آبي در غلظتهاي بالا فعاليت آنتياكسيداني بيشتري نسبت به عصاره اتانولي-آبي داشت. نتايج آزمون گرمخانه گذاري نيز نشان داد كه افزودن ۱۰۰ پيپيام عصاره متانولي-آبي بذر خرفه به روغن سويا منجر بهكاهش عدد پراكسيد و اسيدتيوباربيتوريك آن در مقايسه با نمونه شاهد طي ۱۴ روز گرمخانهگذاري شد. بنابراين خرفه مي تواند به عنوان منبعي غني از امگاسه مورد استفاده قرار گيرد و يا به عنوان منبع آنتياكسيدانهاي طبيعي با قابليت دسترسي آسان جهت بهبود مدت ماندگاري در صنعت غذا به كار برده شود.
كلمات كليدي: انرژي فعال سازي؛ خصوصيات فيزيكوشيميايي؛ سينتيك؛ فعاليت آنتياكسيداني
مقدمه
بخش مهمي از رژيم غذايي را روغنهاي خوراكي تشكيل مي دهند كه به طور گسترده از گياهان و دانه گياهان بدست ميآيند. روغنهاي گياهي داراي آثار مفيدي چون كاهش كلسترول خون ميباشند و به صورتهاي مختلفي از جمله روغنهاي سالادي، پختوپز و سرخكردن به رژيم غذايي افراد راه پيدا كردهاند (مجهد و همكاران، ۲۰۱۱). با وجود تنوع زياد منابع روغنهاي گياهي، صرفاً روغنهاي سويا، نخل، كلزا و آفتابگردان به ترتيب ۶/۳۱، ۵/۳۰، ۵/۱۵ و ۶/۸ ميليون تن از مصرف جهاني را به خود اختصاص مي دهند(استيونسون و همكاران، ۲۰۰۷). روشن است كه منابع مزبور پاسخگوي تقاضاي روزافزون روغنهاي گياهي براي مصارف خانگي و صنعتي نخواهند بود. از اين رو نياز به كشف و توسعه منابع جديد روغنهاي خوراكي همواره احساس ميگردد. روغنهاي خوراكي مختلف حائز درجه سيرناشدگي و ساختار اسيد چربي متفاوتي هستند و كيفيت و كميت تركيبات غيرتريگليسريدي آنها با هم فرق دارد. تفاوتهاي ساختاري به نوبه خود به ايجاد اختلاف در ويژگيهاي فيزيكوشيميايي و پايداري اكسايشي آنها منجر ميگردد. بر خلاف روغنهاي حيواني كه عمدتاً اشباع هستند و به راحتي با اكسيژن وارد واكنش نميشوند، روغنهاي گياهي درجه سيرشدگي كمتري دارند و حساسيت بيشتري نسبت به واكنشهاي اكسايشي از خود نشان مي دهند (گوهري و همكاران، ۱۳۸۸). كشور ايران در زمينه روغنهاي خوراكي به شدت به خارج از كشور وابسته است. بنا بر آمار منتشر شده در سال ۱۳۸۱، نزديك به ۹۰ درصد از روغن مورد نياز كشور از خارج تأمين شده است. استفاده از منابع بومي بالطبع به كاهش وابستگي كشور در اين زمينه منجر خواهد شد (توسلي و همكاران، ۱۳۸۹). اكسايش ليپيدها عاملي مهم در كاهش كيفيت غذاهاي حاوي چربي طي فرايند و نگهداري ميباشد. طعم تند، تغيير رنگ و تخريب ويتامينها و اسيدهاي چرب چند غيراشباعي از جمله تغييراتي است كه طي اكسايش رخ مي دهند. صنعت غذا با بهره گرفتن از تكنيكهاي مختلف همچون افزودن انواع آنتياكسيدانهاي سنتزي مانند هيدروكسي تولوئن بوتيله (BHT)[1]، هيدروكسي آنيزول بوتيله (BHA)[2] و ترسيوبوتيل هيدروكينون (TBHQ)[3] سعي در كاهش اين تغييرات دارد، اگرچه اين تركيبات از لحاظ ايمني هنوز مورد سوال هستند (ايگبال و بهانگر، ۲۰۰۷). با توجه به آگاهي مصرف كنندگان در مورد سلامت، امنيت و كيفيت فراوردههاي غذايي و كشاورزي، تحقيق در مورد بهبود كاربرد آنتياكسيدانهاي طبيعي ضروري به نظر ميرسد. بنابراين تلاش براي جايگزيني آنتياكسيدانهاي سنتزي با تركيبات طبيعي از دانههاي روغني، ادويهها و ديگر تركيبات گياهي به شدت رو به افزايش است (ساسكيا و همكاران، ۲۰۰۱). گياهان حاوي سطوح بالايي از تركيبات فنلي هستند كه اهميت زيادي به عنوان آنتياكسيدان دارند. از اين رو بررسي در زمينه قابليت استفاده از آنها در مواد غذايي رو به افزايش ميباشد (پرومالا و هتياراچچي، ۲۰۱۱). موثرترين مسير در جهت كنترل واكنش‌ها در مواد غذايي، شناخت مكانيسم انجام واكنش و عوامل موثر بر سرعت آن است. شناخت سينتيك واكنش‌ها به عنوان مقدمه اي جهت ورود به بحث مدلسازي و جهت شناخت عوامل موثر بر فرايند‌ها و پيش بيني تغييرات ناشي از فرايند استفاده ميگردد (پورفلاح و همكاران، ۱۳۹۱). هدف از پژوهش حاضر بررسي خصوصيات فيزيكوشيميايي، پارامترهاي سينتيك اكسايش روغن حاصل از دانه خرفه[۴] به عنوان يك روغن گياهي جديد و همچنين اثر عصاره متانولي-آبي آن بر پايداري حرارتي و اكسايشي روغن سويا در مقايسه با آنتياكسيدان سنتزي BHT ميباشد.
. خرفه
خرفه داراي تاريخچه طولاني براي مصرف بشر، خوراك دام و مصرف داروئي ميباشد (ليو و همكاران، ۲۰۰۰). خرفه يكي از اعضاي خانواده پورتولاسه[۱] ميباشد كه شامل بيش از ۱۲۰ نوع گونه گياهي آبدار و بوتهاي است (رينالدي و همكاران، ۲۰۱۰). در متون مصري زمان فرعون نيز نام خرفه به عنوان يك گياه داروئي ذكر شده بود (دخيل و همكاران، ۲۰۱۱). دو نوع گياه خرفه وجود دارد: يك نوع از آن به صورت خودرو و با شاخههاي منشعب رشد مي كند و ديگري به صورت يك گياه كشاورزي كشت ميشود (صفدري و كاظمي تبار، ۲۰۰۹). خرفه در يونان، لبنان و ديگر كشورهاي مديترانهاي به صورت سبزي در سوپ و سالاد مصرف ميشده است (ازكو و همكاران، ۱۹۹۹). خرفه به عنوان هشتمين گياه خوراكي رايج جهان معرفي شده است. اين گياه بومي هند و آسياي ميانه است اما در آمريكا، اروپا، استراليا و چين نيز رشد مي كند(مورئو و همكاران، ۲۰۰۹). در ايران نيز خرفه تقريباً درتمام نقاط به خصوص نواحيگيلان، مازندران، تهران و اطراف آن پراكندگي دارد و در مناطق جنوبي ايران به عنوان سبزي خوردن كاشته ميشود (ميلادي گرجي و همكاران، ۱۳۸۵). سازمان بهداشت جهاني[۲] خرفه را به عنوان يكي از پرمصرفترين گياهان داروئي معرفي كرده است و اصطلاح اكسير جهاني به آن نسبت داده شده است(دميربان و همكاران، ۲۰۱۰).
۲-۱-۱. گياهشناسي
خرفه گياهي سبز يكساله با ساقهي آبدار خوراكي، برگهايي متقابل و گلهايي كوچك به رنگ زرد ميباشد. برگها فرم قاشقي دارند، داراي طول ۱ تا ۵ سانتيمتر و عرض ۵/۰ تا ۲ سانتيمتر هستند در حاليكه ساقهها استوانهاي شكل بوده و ۳۰ سانتيمتر طول و ۳ ميليمتر قطر دارند (اليويرا و همكاران، ۲۰۰۹؛ ميلادي گرجي و همكاران، ۱۳۸۵). بذرها در غلافهاي كوچك به وجود ميآيند كه رنگ آنها قهوهاي متمايل به زرد است. نژادهاي وحشي آن عموماً ساقههاي گسترده بر سطح زمين داشته ولي نژاد پرورش يافته آن ساقهاي ضخيم، گوشتدار، به وضع قائم و با ارتفاع ۱۰ تا ۳۰ سانتيمتر دارد. نژادهاي وحشي آن در حاشيهي درياچهها، اراضي شنزار و نواحي سايهدار يافت ميشوند. با اينكه منشاء اصلي آن نواحي خاور نزديك ذكر گرديده اما امروزه تقريباً در اكثر نواحي كرهي زمين مشاهده ميگردند. خرفه در ايران در مناطق مختلفي از قبيل گرگان، لاهيجان، كردستان، اصفهان، لرستان، بلوچستان، اراك، قزوين، كاشان، بندر انزلي و بسياري از نقاط ديگر ايران پرورش مييابد (صفدري و كاظميتبار، ۲۰۰۹). اين گياه داراي رشد سريع و سازگاري بالاست و مقدار زيادي دانه توليد مي كند (ليو و همكاران، ۲۰۰۰). بذرهاي آن در فروردين تا ارديبهشت ماه جوانه زده و در تير تا شهريورماه گل ميدهد و از جمله گياهاني است كه در همان سال به طريق رويشي نيز زياد شده و گسترش مييابد (پورطوسي و همكاران، ۱۳۸۷). خرفه تا حد زيادي به خاكهاي شور مقاوم است و مي تواند توليد قابل توجهي در شرايط تنش شوري داشته باشد (رحيمي و كافي، ۱۳۸۹).
۲-۱-۲. ساختار شيميايي خرفه
دانهي خرفه حاوي ۴/۱۷ درصد روغن و بتاسيتواسترول ميباشد. خرفه به عنوان يك نوع غذا و گياه داروئي به دليل وجود مواد مغذي فراوان از جمله: پروتئين، كربوهيدرات، كلسيم، پتاسيم، روي و سديم هزاران سال است كه در چين مصرف ميشود (كوتب و همكاران، ۲۰۱۱).
