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).