فهرست مطالب عنوان                                                                                    

 

صفحه چکیده

 

1 فصل اول- مقدمه مقدمه

 

3 فصل دوم- بررسی منابع 2-1. خرفه

 

6 2-1-1. گیاه­شناسی

 

6 2-1-2. ساختار شیمیایی خرفه

 

7 2-1-3. ویژگی­های درمانی خرفه

 

9 2-2. اکسایش لیپیدها

 

10 2-2-1. اکسایش نوری

 

10 2-2-2. اکسایش آنزیمی

 

11 2-2-3. اکسایش اسیدهای چرب به وسیله آنزیم لیپوکسیژناز

 

11 2-2-4. اکسایش خود به خودی

 

11 2-3. روش­های اندازه ­گیری اکسایش چربی­ها

 

12 2-3-1. اندازه ­گیری فراورده­های اولیه اکسایش

 

13 2-3-1-1. عدد پراکسید (PV)

 

13 2-3-1-2. روش تیتراسیون یدومتری

 

13 2-3-1-3. کمپلکس یون آهن Ш

 

13 2-3-1-4. اسپکتروسکوپی مادون قرمز تغییر شکل فوریر (FTIR)

 

14 2-3-1-5. دی­ان­ها و تری­ان­های کنژوگه

 

14 2-3-2. اندازه ­گیری فراورده­های ثانویه اکسایش

 

15 2-3-2-1. عدد اسید تیوباربیتوریک (TBA)

 

15 2-3-2-2. عدد پارا آنیسیدین (AV)

 

15 2-3-2-3. عدد توتوکس یا عدد اکسایش

 

16 2-3-2-4. عدد کربونیل (CV)

 

16 2-4. آنتی­اکسیدان­های غذایی

 

17 2-4-1. آنتی­اکسیدان­های سنتزی

 

17 2-4-1-1. بوتیلید هیدروکسی آنیزول (BHA)

 

18 2-4-1-2. بوتیلید هیدروکسی تولوئن (BHT)

 

18 2-4-1-3. ترشیو بوتیل هیدروکینون (TBHQ)

 

19 2-4-1-4. گالات­ها و اسید گالیک

 

20 2-4-2. آنتی­اکسیدان­های طبیعی

 

20 2-4-2-1. توکوفرول

 

22 2-4-2-2. کاروتن

 

23 2-4-2-3. اسیدهای فنلی

 

24 2-4-2-4. فلاونوئیدها

 

25 2-4-2-5. ترپنوئیدها

 

26 2-4-2-6. اسید آسکوربیک

 

27 2-4-2-7. سزامول

 

27 2-4-2-8. گوسیپول

 

28 2-4-2-9. فیتات­ها

 

28 2-4-3. مکانیسم عمل آنتی­اکسیدان­ها

 

28 2-4-4. اندازه ­گیری قدرت آنتی­اکسیدانی

 

29 2-4-4-1. اندازه ­گیری مقادیر کل ترکیبات فنلی

 

29 2-4-4-2. روش مهار رادیکال آزاد DPPH

 

29 2-4-4-3. ظرفیت آنتی­اکسیدانی معادل ترولکس (TEAC)

 

30 2-4-4-4. ظرفیت جذب رادیکال اکسیژن (ORAC)

 

30 2-4-4-5. قدرت آنتی­اکسیدانی احیاء آهن III

 

30 2-4-4-6. بی­رنگ شدن بتا کاروتن

 

31 2-4-4-7. روش نگهداری در گرمخانه (آون)

 

31 2-5. استخراج عصاره­های گیاهی

 

31 2-6. سینتیک واکنش­های اکسایشی

 

32 فصل سوم- مواد و روش­ها 3-1. مواد اولیه

 

35 3-2. استخراج روغن

 

 

 

35 3-3. استخراج عصاره

 

35 3-4. آزمون­ها

 

36 3-4-1. ساختار اسید چرب

 

36 3-4-2. عدد یدی

 

36 3-4-3. عدد صابونی

 

36 3-4-3-1. تهیه پتاس الکی

 

36 3-4-4. ترکیبات استرولی

 

37 3-4-4-1. اندازه ­گیری نمونه

 

37 3-4-4-2. آماده سازی ستون اکسید آلومینیوم

 

37 3-4-4-3. استخراج مواد غیرقابل صابونی

 

37 3-4-4-4. کروماتوگرافی لایه نازک

 

37 3-4-4-5. جداسازی استرول

 

38 3-4-4-6. آماده ­سازی استرول تری متیل سیلیل اتر

 

38 3-4-4-7. شناسایی استرول­ها

 

38 3-4-4-8. ترکیب استرول

 

38 3-4-4-9. تعیین میزان استرول

 

39 3-4-5. ترکیبات توکوفرولی

 

39 3-4-5-1. آماده ­سازی محلول­های کالیبراسیون ذخیره

 

39 3-4-5-2. آماده ­سازی محلول استاندارد

 

39 3-4-5-3. آماده ­سازی محلول آزمون

 

40 3-4-6. ترکیبات مومی

 

40 3-4-7. وزن مخصوص

 

41 3-4-8. گرانروی دینامیکی

 

41 3-4-9. ضریب شکست

 

41 3-4-10. عدد پراکسید

 

41 3-4-10-1. ترسیم منحنی کالیبراسیون

 

41 3-4-10-2. تهیه محلول استاندارد آهن Ш

 

42 3-4-10-3. تهیه محلول تیوسیونات آمونیوم

 

42 3-4-10-4. تهیه محلول آهن п

 

43 3-4-10-5. اندازه ­گیری عدد پراکسید نمونه روغن

 

43 3-4-11. عدد اسیدی

 

43 3-4-12. مقدار کل ترکیبات قطبی (TPC)

 

44 3-4-13. شاخص پایداری اکسایشی (OSI)

 

44 3-4-14. ترکیبات فنلی

 

45 3-4-14-1. ترسیم منحنی کالیبراسیون

 

45 3-4-14-2. اندازه ­گیری ترکیبات فنلی عصاره

 

45 3-4-15. آزمون DPPH

 

46 3-4-15-1. ترسیم منحنی کالیبراسیون BHT

 

46 3-4-15-2. تعیین فعالیت آنتی رادیکالی عصاره

 

46 3-4-16. عدد اسید تیوباربیتوریک

 

47 3-4-17. عدد صابونی ناشونده

 

47 3-4-18. رنگ

 

49 3-4-19. آزمون گرمخانه گذاری

 

49 3-6. تجزیه و تحلیل آماری

 

50 فصل چهارم- نتایج و بحث 4-1. درصد استخراج روغن از بذر خرفه

 

52 4-2. ویژگی­های فیزیکوشیمیایی روغن بذر خرفه

 

52 4-2-1. ساختار اسید چرب

 

52 4-2-2. وزن مخصوص

 

56 4-2-3. شاخص رنگ

 

57 4-2-4. ضریب شکست

 

58 4-2-5. گرانروی

 

59 4-2-6. عدد اسیدی

 

60 4-2-7. عدد پراکسید

 

60 4-2-8. عدد یدی

 

62 4-2-9. عدد صابونی

 

63 4-2-10. مواد صابونی­ناشونده

 

64 4-2-11. ترکیبات استرولی

 

64 4-2-12. توکوفرول

 

65 4-2-13. موم

 

66 4-2-14. شاخص پایداری اکسایشی

 

66 4-2-15. ترکیبات قطبی کل

 

67 4-3. قدرت مهار کنندگی رادیکال آزاد DPPH

 

67 4-4. ترکیبات فنلی

 

71 4-5. آزمون گرمخانه گذاری

 

73 4-5-1. عدد پراکسید

 

73 4-5-2. عدد اسید تیوباربیتوریک.

 

77 4-6. پارامترهای سینتیکی واکنش اکسایش روغن دانه خرفه

 

80 فصل پنجم- نتیجه ­گیری کلی و پیشنهادات 5-1. نتیجه­ گیری کلی

 

85 5-2. پیشنهادات

 

88

چکیده

با توجه به اثرات زیان­آور آنتی­اکسیدان­های سنتزی در بدن در سال­های اخیر توجه خاصی به کاربرد آنتی­اکسیدان­های طبیعی در صنایع­غذایی معطوف شده است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی ویژگی­های فیزیکوشیمیایی، پارامترهای سینتیکی اکسایش روغن دانه خرفه پس از استخراج و همچنین تعیین قدرت آنتی­اکسیدانی عصاره­های متانولی-آبی و اتانولی-آبی آن بود. فعالیت آنتی­اکسیدانی عصاره متانولی-آبی و اتانولی-آبی با بهره گرفتن از روش رادیکال آزاد DPPH (2، 2- دی فینیل پیکریل هیدرازیل) و آزمون  گرمخانه­گذاری تعیین شد. پارامترهای سینتیکی نیز با بهره گرفتن از داده ­های به دست آمده از رنسیمت و معادله آرنیوس محاسبه گردید. بررسی ساختار نشان داد که روغن دانه خرفه منبع غنی از اسیدهای چرب امگا سه (77/26)، توکوفرول(5/798 میلی­گرم درکیلوگرم) و ترکیبات فنلی(09/121 میلی­گرم درکیلوگرم عصاره) است. در بررسی پارامترهای سینتیک اکسایش روغن خرفه میزان انرژی فعال سازی، آنتالپی و آنتروپی به ترتیب 46/93 کیلو­ژول بر مول، 54/90 کیلو­ژول بر مول و 62/18- (ژول بر مول درجه کلوین) به دست آمد. همچنین نتایج حاصل از فعالیت آنتی­اکسیدانی نشان داد عصاره متانولی-آبی در غلظت­های بالا فعالیت آنتی­اکسیدانی بیشتری نسبت به عصاره اتانولی-آبی داشت. نتایج آزمون گرمخانه گذاری نیز نشان داد که افزودن 100 پی­پی­ام عصاره متانولی-آبی بذر خرفه به روغن سویا منجر به­کاهش عدد پراکسید و اسیدتیوباربیتوریک آن در مقایسه با نمونه شاهد طی 14 روز گرمخانه­گذاری شد. بنابراین خرفه می ­تواند به عنوان منبعی غنی از امگا­سه مورد استفاده قرار گیرد و یا به عنوان منبع آنتی­اکسیدان­های طبیعی با قابلیت دسترسی آسان جهت بهبود مدت ماندگاری در صنعت غذا به کار برده شود.

کلمات کلیدی: انرژی فعال سازی؛ خصوصیات فیزیکوشیمیایی؛ سینتیک؛ فعالیت آنتی­اکسیدانی

مقدمه

بخش مهمی از رژیم غذایی را روغن­های خوراکی تشکیل می­ دهند که به طور گسترده از گیاهان و دانه گیاهان بدست می­آیند. روغن­های گیاهی دارای آثار مفیدی چون کاهش کلسترول خون می­باشند و به صورت­های مختلفی از جمله روغن­های سالادی، پخت­و­پز و سرخ­کردن به رژیم غذایی افراد راه پیدا    کرده ­اند (مجهد و همکاران، 2011). با وجود تنوع زیاد منابع روغن­های گیاهی، صرفاً روغن­های سویا، نخل، کلزا و آفتابگردان به ترتیب 6/31، 5/30، 5/15 و 6/8 میلیون تن از مصرف جهانی را به خود اختصاص  می­دهند(استیونسون و همکاران، 2007). روشن است که منابع مزبور پاسخگوی تقاضای روز­افزون    روغن­های گیاهی برای مصارف خانگی و صنعتی نخواهند بود. از این رو نیاز به کشف و توسعه منابع جدید روغن­های خوراکی همواره احساس می­گردد. روغن­های خوراکی مختلف حائز درجه سیرناشدگی و ساختار اسید چربی متفاوتی هستند و کیفیت و کمیت ترکیبات غیرتری­گلیسریدی آن­ها با هم فرق دارد. تفاوت­های ساختاری به نوبه خود به ایجاد اختلاف در ویژگی­های فیزیکوشیمیایی و پایداری اکسایشی آن­ها منجر  می­گردد. بر خلاف روغن­های حیوانی که عمدتاً اشباع هستند و به راحتی با اکسیژن وارد واکنش نمی­شوند، روغن­های گیاهی درجه سیرشدگی کمتری دارند و حساسیت بیشتری نسبت به واکنش­های اکسایشی از خود نشان می­ دهند (گوهری و همکاران، 1388). کشور ایران در زمینه روغن­های خوراکی به شدت به خارج از کشور وابسته است. بنا بر آمار منتشر شده در سال 1381، نزدیک به 90 درصد از روغن مورد نیاز کشور از خارج تأمین شده است. استفاده از منابع بومی بالطبع به کاهش وابستگی کشور در این زمینه منجر خواهد شد (توسلی و همکاران، 1389). اکسایش لیپیدها عاملی مهم در کاهش کیفیت غذاهای حاوی چربی طی فرایند و نگهداری می­باشد. طعم تند، تغییر رنگ و تخریب ویتامین­ها و اسیدهای چرب چند غیراشباعی از جمله تغییراتی است که طی اکسایش رخ می­دهند. صنعت غذا با بهره گرفتن از تکنیک­های مختلف همچون افزودن انواع آنتی­اکسیدان­های سنتزی مانند هیدروکسی تولوئن بوتیله (BHT)[1]، هیدروکسی آنیزول بوتیله (BHA)[2] و ترسیوبوتیل هیدروکینون (TBHQ)[3] سعی در کاهش این تغییرات دارد، اگرچه این ترکیبات از لحاظ ایمنی هنوز مورد سوال هستند (ایگبال و بهانگر، 2007). با توجه به آگاهی مصرف کنندگان در مورد سلامت، امنیت و کیفیت فراورده­های غذایی و کشاورزی، تحقیق در مورد بهبود کاربرد آنتی­اکسیدان­های طبیعی ضروری به نظر می­رسد. بنابراین تلاش برای جایگزینی آنتی­اکسیدان­های سنتزی با ترکیبات طبیعی از دانه­ های روغنی، ادویه­ها و دیگر ترکیبات گیاهی به شدت رو به افزایش است (ساسکیا و همکاران، 2001). گیاهان حاوی سطوح بالایی از ترکیبات فنلی هستند که اهمیت زیادی به عنوان آنتی­اکسیدان دارند. از این رو بررسی در زمینه قابلیت استفاده از آن­ها در مواد غذایی رو به افزایش می­باشد (پرومالا و هتیاراچچی، 2011). موثرترین مسیر در جهت کنترل واکنش­‌ها در مواد غذایی، شناخت مکانیسم انجام واکنش و عوامل موثر بر سرعت آن است. شناخت سینتیک واکنش‌ها به عنوان مقدمه ای جهت ورود به بحث مدلسازی و جهت شناخت عوامل موثر بر فرایند‌ها و پیش ­بینی تغییرات ناشی از فرایند استفاده می­گردد (پورفلاح و همکاران، 1391). هدف از پژوهش حاضر بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی، پارامترهای سینتیک اکسایش روغن حاصل از دانه خرفه[4] به عنوان یک روغن گیاهی جدید و همچنین اثر عصاره متانولی-آبی آن بر پایداری حرارتی و اکسایشی روغن سویا در مقایسه با آنتی­اکسیدان سنتزی BHT می­باشد.

. خرفه

خرفه دارای تاریخچه طولانی برای مصرف بشر، خوراک دام و مصرف داروئی می­باشد (لیو و همکاران، 2000). خرفه یکی از اعضای خانواده پورتولاسه[1] می­باشد که شامل بیش از 120 نوع گونه گیاهی آب­دار و بوته­ای است (رینالدی و همکاران، 2010). در متون مصری زمان فرعون نیز نام خرفه به عنوان یک گیاه داروئی ذکر شده بود (دخیل و همکاران، 2011). دو نوع گیاه خرفه وجود دارد: یک نوع از آن به صورت خودرو و با شاخه­های منشعب رشد می­ کند و دیگری به صورت یک گیاه کشاورزی کشت می­ شود (صفدری و کاظمی تبار، 2009). خرفه در یونان، لبنان و دیگر کشورهای مدیترانه­ای به صورت سبزی در سوپ و سالاد مصرف می­شده است (ازکو و همکاران، 1999). خرفه به عنوان هشتمین گیاه خوراکی رایج جهان معرفی شده است. این گیاه بومی هند و آسیای میانه است اما در آمریکا، اروپا، استرالیا و چین نیز رشد می­ کند(مورئو و همکاران، 2009). در ایران نیز خرفه تقریباً درتمام نقاط به خصوص نواحی­گیلان، مازندران، تهران و اطراف آن پراکندگی دارد و در مناطق جنوبی ایران به عنوان سبزی خوردن کاشته می­ شود (میلادی گرجی و همکاران، 1385). سازمان بهداشت جهانی[2] خرفه را به عنوان یکی از پرمصرف­ترین گیاهان داروئی معرفی کرده است و اصطلاح اکسیر جهانی به آن نسبت داده شده است(دمیربان و همکاران، 2010).

2-1-1. گیاه­شناسی

خرفه گیاهی سبز یک­ساله با ساقه­ی آب­دار خوراکی، برگ­هایی متقابل و گل­هایی کوچک به رنگ زرد می­باشد. برگ­ها فرم قاشقی دارند، دارای طول 1 تا 5 سانتی­متر و عرض 5/0 تا 2 سانتی­متر هستند در حالی­که ساقه­ها استوانه­ای شکل بوده و 30 سانتی­متر طول و 3 میلی­متر قطر دارند (الیویرا و همکاران، 2009؛ میلادی گرجی و همکاران، 1385). بذرها در غلاف­های کوچک به وجود می­آیند که رنگ آن­ها قهوه­ای متمایل به زرد است. نژادهای وحشی آن عموماً ساقه­های گسترده بر سطح زمین داشته ولی نژاد پرورش یافته آن ساقه­ای ضخیم، گوشت­دار، به وضع قائم و با ارتفاع 10 تا 30 سانتی­متر دارد. نژادهای وحشی آن در حاشیه­ دریاچه­ها، اراضی شن­زار و نواحی سایه­دار یافت می­شوند. با این­که منشاء اصلی آن نواحی خاور نزدیک ذکر گردیده اما امروزه تقریباً در اکثر نواحی کره­ی زمین مشاهده می­گردند. خرفه در ایران در مناطق مختلفی از قبیل گرگان، لاهیجان، کردستان، اصفهان، لرستان، بلوچستان، اراک، قزوین، کاشان، بندر انزلی و بسیاری از نقاط دیگر ایران پرورش می­یابد (صفدری و کاظمی­تبار، 2009). این گیاه دارای رشد سریع و سازگاری بالاست و مقدار زیادی دانه تولید می­ کند (لیو و همکاران، 2000). بذرهای آن در فروردین تا اردیبهشت ماه جوانه زده و در تیر تا شهریورماه گل می­دهد و از جمله گیاهانی است که در همان سال به طریق رویشی نیز زیاد شده و گسترش می­یابد (پورطوسی و همکاران، 1387). خرفه تا حد زیادی به خاک­های شور مقاوم است و می ­تواند تولید قابل توجهی در شرایط تنش شوری داشته باشد (رحیمی و کافی، 1389).