بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی و پایداری اکسایشی روغن خرفه

عنوان

بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی و پایداری اکسایشی روغن

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 اندازه­گیری اکسایش چربی­ها	12
2-3-1. اندازه­گیری 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. اندازه­گیری 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. اندازه­گیری قدرت آنتی­اکسیدانی	29
2-4-4-1. اندازه­گیری 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. اندازه­گیری 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. آماده­سازی 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. آماده­سازی محلول­های کالیبراسیون ذخیره	39
3-4-5-2. آماده­سازی محلول استاندارد	39
3-4-5-3. آماده­سازی 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. اندازه­گیری 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. اندازه­گیری 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- نتیجه­گیری کلی و پیشنهادات
5-1. نتیجه­گیری کلی	85
5-2. پیشنهادات	88
فصل ششم- منابع
منابع	90
چکیده انگلیسی	110

 رست شکل­ها

عنوان	صفحه
شکل 2-1. مراحل تشکیل دی­ان و تری­ان­های کنژوگه از ترکیبات قابل کنژوگه شدن	14
شکل 2-2. واکنش اسید 2- تیوباربیتوریک (TBA) با مالون­دی­آلدئید (MA)	15
شکل 2-3. واکنش بین ترکیبات کربونیلی و 2 و4- دی نیترو­فنیل­هیدرازین	17
شکل 2-4. ساختار شیمیایی (BHT)	19
شکل 2-5. ساختار شیمیایی TBHQ	19
شکل 2-6. ساختار شیمیایی گالات­ها و اسید گالیک	20
شکل 2-7. ساختار شیمیایی بتاکاروتن	23
شکل 2-8. ساختار شیمیایی اسید فرولیک، اسید بنزوئیک و اسید کافئیک	25
شکل 2-9. ساختار شیمیایی فلاونوئیدها	26
شکل 2-10. ساختار شیمیایی اسید آسکوربیک	27
شکل 2-11. ساختار شیمیایی سزامول و سزامولین	28
شکل 3-1. منحنی کالیبراسیون غلظت آهن шدر برابر جذب خوانده شده در طول موج 500	42
شکل 3-2. منحنی کالیبراسیون غلظت ترکیبات فنلی در برابر جذب خوانده شده در طول موج 765	46
شکل 3-3. منحنی کالیبراسیون درصد بازدارندگی BHT در برابر جذب خوانده شده در طول موج 517	46
شکل 4-1. شاخص رنگ روغن­های خرفه، سویا و زیتون	58
شکل 4-2. گرانروی روغن استخراجی خرفه و روغن­های سویا، کانولا و زیتون	59
شکل 4-3. عدد اسیدی روغن­های خرفه، سویا، زیتون و کانولا	61
شکل 4-4. عدد پراکسید روغن خرفه، سویا، زیتون و کانولا	62
شکل 4-5. منحنی کالیبراسیون درصد بازدارندگیBHT در برابر جذب خوانده شده در طول موج 517	69
شکل 4-6. درصد بازدارندگی غلظت­های مختلف عصاره اتانولی-آبی و متانولی-آبی دانه خرفه	69
شکل 4-7. ­IC50 عصاره­های اتانولی-آبی، متانولی-آبی دانه خرفه و آنتی­اکسیدان BHT	70
شکل 4-8. منحنی کالیبراسیون غلظت ترکیبات فنلی در برابر جذب خوانده شده در طول موج 765	71
شکل4-9. رابطه لگاریتمی بین مقادیر دما و ثابت سرعت واکنش اکسایش روغن خرفه	81

فهرست جدول­ها
عنوان	صفحه
جدول 2-1. ترکیبات مختلف دانه خرفه	8
جدول 2-2. ساختار اسید چرب خرفه، اسفناج و برگ کاهو قرمز	8
جدول 2-3. ترکیبات آنتی­اکسیدانی اسفناج، خرفه وحشی و کشت شده	9
جدول 4-1. ساختار اسید چربی روغن استخراج شده از دانه خرفه و روغن­های خام سویا، کانولا	56
جدول 4-2. میزان استرول­های روغن استخراج شده از دانه خرفه و روغن­های خام سویا و کانولا	65
جدول 4-3. تغییرات عدد پراکسید نمونه­های شاهد(AFSO)، روغن­سویای حاوی­عصاره­متانولی-آبی­ خرفه(SO+P) و آنتی­اکسیدان سنتزیBHT (SO+BHT) طی 14 روز گرمخانه­گذاری	75
جدول 4-4. میانگین مجموع اعداد پراکسید نمونه­های شاهد (AFSO)، روغن سویای حاوی عصاره متانولی-آبی خرفه (SO+P) و آنتی­اکسیدان BHT (SO+BHT) در مدت 14 روز گرمخانه گذاری	77
جدول 4-5. تغییرات عدد تیوباربیتوریک نمونه­های شاهد (AFSO)، روغن سویای حاوی عصاره متانولی-آبی­خرفه(SO+P) و آنتی­اکسیدان سنتزیBHT (SO+BHT) طی 14 روز گرمخانه­گذاری	78
جدول 4-6. میانگین مجموع اعداد اسید تیوباربیتوریک نمونه­های شاهد (AFSO)، روغن سویای حاوی عصاره متانولی-آبی­خرفه (SO+P) و آنتی­اکسیدان سنتزی BHT (SO+BHT) طی 14 روز	80
جدول 4-7. مقادیر ثابت سرعت واکنش (K) در دماهای مختلف	81
جدول 4-8. پارامترهای آرنیوس، عدد Q10، آنتالپی و آنتروپی برای واکنش اکسایش لیپیدی خرفه	83
جدول 5-1. ویژگی­های فیزیکوشیمیایی روغن بذر خرفه	86

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 استفاده از روش رادیکال آزاد DPPH (2، 2- دی فینیل پیکریل هیدرازیل) و آزمون گرمخانه­گذاری تعیین شد. پارامترهای سینتیکی نیز با استفاده از داده­های 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(5/798میلی­گرم 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 می­تواند 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

فصل اول

مقدمه

بخش مهمی از رژیم غذایی را روغن­های خوراکی تشکیل می­دهند 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 کرده­اند (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 می­دهند (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 استفاده 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 دانه­های 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 پیش­بینی 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.

[1]Butylated Hydroxy Toluene

[2]Butylated Hydroxy Anisole

[3] Tert-ButylHydro Quinone

[4]Purslane