دانشگاه آزاد اسلامي
واحد دامغان
دانشکده علوم پايه ، گروه شيمي
پايان نامه کارشناسي ارشد رشته شيمي
گرايش شيمي تجزيه
عنوان
جداسازي و اندازه گيري فوران به روش (SolidPhaseMicroextraction)SPME
با استفاده از پليمر قالب مولکولي
استاد راهنما
دکتر حميد هاشمي مقدم
استاد مشاور
دکترمسعود شعبانزاده
نگارنده
مجتبي احمدي فرد
شهريور 1393
تقدير و تشکر
به مصداق “من لم يشکر المخلوق لم يشکر الخالق ” بسي شايسته است از استاد
فرهيخته و فرزانه جناب آقاي دکترحميد هاشمي مقدم که با کرامتي چون خورشيد ،
سرزمين دل را روشني بخشيدند و گلشن سراي علم و
دانش را با راهنمايي هاي کار ساز و سازنده بارور ساختند ; تقدير و تشکر نمايم.
(و يزکيهم و يعلمهم الکتاب و الحکمه)
معلما مقامت ز عرش برتر باد هميشه توسن انديشه ات مظفر باد
به نکته هاي دلاويز و گفته هاي بلند صحيفه هاي سخن از تو علم پرور باد
تقديم به:
ماحصل آموخته هايم را تقديم مي کنم به آنان که مهر آسماني شان آرام بخش آلام زميني ام است
به استوارترين تکيه گاهم،دستان پرمهر پدرم
به سبزترين نگاه زندگيم،چشمان سبز مادرم
که هرچه آموختم در مکتب عشق شما آموختم و هرچه بکوشم قطره اي از درياي بي کران مهربانيتان را سپاس نتوانم بگويم.
امروز هستي ام به اميد شماست و فردا کليد باغ بهشتم رضاي شما
را آوردي گران سنگ تر از اين ارزان نداشتم تا به خاک پايتان نثار کنم،باشد که حاصل تلاشم نسيم گونه غبار خستگيتان را بزدايد.
بوسه بر دستان پرمهرتان
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکيده …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
فصل اول:فوران و چگونگي توليدآن در غذا و سرطان زايي اش…………………………………………………………………………1
1-1 فوران چيست؟……………………………………………………………………………………………………………………………………………….2
1-2 شکل گيري فوران در غذا………………………………………………………………………………………………………………………………..2
1-2-1 غذاي کودک حاوي ويتامينC………………………………………………………………………………………………………………………4
1-2-2 معتبر سازي روش اندازه گيري……………………………………………………………………………………………………………………..4
1-3 ارزيابي سيستم مدل ………………………………………………………………………………………………………………………………………..5
1-4 اثر عوامل داخلي و خارجي ……………………………………………………………………………………………………………………………..5
1-4-1 اثر نوع بافر و PH ………………………………………………………………………………………………………………………………………6
1-4-2 اثر غلظت اسيد آسکوربيک ………………………………………………………………………………………………………………………….6
1-4-3 اثر نسبت مولار اسيد آسکوربيک به دهيدروآسکوربيک اسيد……………………………………………………………………………..6
1-4-4 اثر حضور پروتئين …………………………………………………………………………………………………………………………………….7
1-4-5 اثر زمان و درجه حرارت گرما دادن تشکيل فوران …………………………………………………………………………………………..7
1-4-6 اثر ساير ترکيبات روي تشکيل فوران …………………………………………………………………………………………………………….7
1-5 فرآيندUV …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….8
1-6 اثر بر سلامت …………………………………………………………………………………………………………………………………………………9
1-7 متابوليسم …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….10
1-8 استراتژي هاي تکنولوژيکي به منظور کاهش فوران ……………………………………………………………………………………………11
1-9 استراتژيکي پيشگيري …………………………………………………………………………………………………………………………………….12
1-9-1 تغيير در پارامتر هاي فرآيند ………………………………………………………………………………………………………………………..12
1-9-2 تغيير در فرمولاسيون …………………………………………………………………………………………………………………………………13
1-9-3 حذف يا جايگزيني اجزا ……………………………………………………………………………………………………………………………13
1-9-4 افزودن ترکيبات ………………………………………………………………………………………………………………………………………..13
1-10 استراتژي هاي پس از فراوري……………………………………………………………………………………………………………………….13
1-10-1 استراتژي هاي حذف ………………………………………………………………………………………………………………………………14
1-10-2 پختن در ظروف در باز ……………………………………………………………………………………………………………………………14
1-10-3 حذف فيزيکي ………………………………………………………………………………………………………………………………………..14
1-10-4اشعه يونيزه کننده …………………………………………………………………………………………………………………………………….15
1-11 گزينه هاي کنترل…………………………………………………………………………………………………………………………………………15
1-12 قانون گذاري………………………………………………………………………………………………………………………………………………16
1-13 مروري بر تحقيقات گذشته …………………………………………………………………………………………………………………………16
فصل دوم :ريز استخراج فاز جامد با استفاده از جاذب پليمري قالب مولکولي ………………………………………………. .19
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 20
2-1 استخراج ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 20
2-1-1 خصوصيات حلال ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 21
2-2 استخراج با حلال …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 22
2-3 استخراج با فاز جامد(SPE) …………………………………………………………………………………………………………………….. 22
2-4 ريز استخراج با فاز جامد(SPME) …………………………………………………………………………………………………………… 23
2-4-1 مزاياي ميکرو استخراج با فاز جامد ……………………………………………………………………………………………………….. 24
2-4-2 پارامترهاي بهينه سازي کردن ميکرو استخراج با فاز جامد ………………………………………………………………………… 25
2-4-3 عوامل موثر بر مقدار ماده ي جذب شده ………………………………………………………………………………………………… 26
2-4-4 انواع روش هاي نمونه برداري ………………………………………………………………………………………………………………. 26
2-4-5 انتخاب روش استخراج ………………………………………………………………………………………………………………………… 27
2-4-6 معايب ميکرو استخراج با فاز جامد …………………………………………………………………………………………………………. 27
2-4-7 انواع فايبرها ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 27
2-4-8 انواع روش هاي هم زدن در ميکرو استخراج با فاز جامد ………………………………………………………………………….. 29
2-4-9 عوامل موثر بر ميکرو استخراج با فاز جامد ……………………………………………………………………………………………. 30
2-4-10 کاربردهاي ميکرو استخراج با فاز جامد ………………………………………………………………………………………………. 30
2-5 سرنگ SPME ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 31
2-6 مروري بر تحقيقات گذشته SPME ………………………………………………………………………………………………………… 32
2-7 انواع فازهاي جامد ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 34
2-7-1 کربن(گرافيت) ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 35
2-7-2 سيليکاژل …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35
2-7-3 جاذب پليمري ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 36
2-8 آشنايي با پليمر و پايمريزاسيون ………………………………………………………………………………………………………………. 36
2-8-1 پليمر چيست؟ …………………………………………………………………………………………………………………………………… 36
2-8-2 انواع پليمر ساختاري ……………………………………………………………………………………………………………………………. 36
2-8-3 بسپارها از نظر اثر پذيري در برابر حرارت به دو دسته تقسيم مي شوند ……………………………………………………….. 36
2-8-4 انواع پليمرها بر اساس منبع تهيه ……………………………………………………………………………………………………………. 37
2-8-5 انواع روش هاي پليمريزاسيون ………………………………………………………………………………………………………………. 37
2-8-5-1 پليمريزاسيون افزايشي ……………………………………………………………………………………………………………………….. 37
2-8-5-2 پليمريزاسيون تراکمي ………………………………………………………………………………………………………………………. 37
2-9 پليمرهاي قالب مولکولي ………………………………………………………………………………………………………………………….. 37
2-9-1 مزاياي پليمرهاي قالب مولکولي ………………………………………………………………………………………………………………. 39
2-9-2 عوامل سازنده يک پليمر قالب مولکولي …………………………………………………………………………………………………. 39
2-9-2-1 مونومر عاملي …………………………………………………………………………………………………………………………………. 41
2-9-2-2 مولکول هدف(قالب) ……………………………………………………………………………………………………………………….. 43
2-9-2-3 عامل اتصال عرضي ………………………………………………………………………………………………………………………… 43
2-9-2-4 حلال ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 44
2-9-2-5 آغازگر ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 45
2-9-3 انواع پليمرهاي قالب مولکولي ……………………………………………………………………………………………………………… 46
2-10 پليمر قالب مولکولي کووالانسي ………………………………………………………………………………………………………………. 46
2-10-1 مزاياي پليمرهاي قالب مولکولي کووالانسي ………………………………………………………………………………………….. 47
2-10-2 معايب پليمرهاي قالب مولکولي کووالانسي …………………………………………………………………………………………. 47
2-11 پليمرهاي قالب مولکولي نيمه کووالانسي ………………………………………………………………………………………………… 47
2-12 پليمرهاي قالب مولکولي غير کووالانسي ………………………………………………………………………………………………… 48
2-12-1 مراحل سنتز پليمر قالب مولکولي ……………………………………………………………………………………………………… 48
2-12-2 دلايلي که از روش غير کووالانسي بيشتر استفاده مي شود ……………………………………………………………………… 48
2-13 روش هاي تهيه پليمر قالب مولکولي ……………………………………………………………………………………………………….. 48
2-13-1 پليمريزاسيون توده اي ………………………………………………………………………………………………………………………… 49
2-13-2 روش پليمريزاسيون رسوبي ……………………………………………………………………………………………………………….. 49
2-13-3 پليمريزاسيون با تورم چند مرحله اي ……………………………………………………………………………………………………. 49
2-13-4 پليمريزاسيون سوسپانسيون …………………………………………………………………………………………………………………. 50
2-13-5 روش پيوند زني ………………………………………………………………………………………………………………………………… 50
2-14 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي ………………………………………………………………………………………………………………. 50
2-14-1 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي براي ريز استخراج با فاز جامد (SPME) ……………………………………………… 50
2-15-1 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي در حسگرها ………………………………………………………………………………………… 51
2-15-2 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي در غشاء ……………………………………………………………………………………………… 51
2-15-3 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي در کاتاليزگرها ……………………………………………………………………………………… 52
2-15-4 کاربرد پليمرهاي قالب مولکولي در کروماتوگرافي …………………………………………………………………………………. 52
فصل سوم : مطالعات تجربي ……………………………………………………………………………………………………………… 53
3-1 مواد مصرفي …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 54
3-2 دستگاه وري …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 54
3-2-1 التراسونيک ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 54
3-2-2 pH متر ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 54
3-2-3 بن ماري …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 54
3-2-4 کروماتوگرافي گازي GC …………………………………………………………………………………………………………………….. 54
3-2-5 آون ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 55
3-2-6 همزن مغناطيسي(هيتر) ……………………………………………………………………………………………………………………….. 55
3-2-7 سرنگ SPME …………………………………………………………………………………………………………………………………. 55
3-2-8 دستگاه (IR) ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 56
3-3 تهيه پليمر قالب مولکولي …………………………………………………………………………………………………………………………. 56
3-3-1 انتخاب عوامل …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 56
3-3-1-1 آناليت يا نمونه ………………………………………………………………………………………………………………………………. 56
3-3-1-2 مونومر عاملي مناسب ……………………………………………………………………………………………………………………… 56
3-3-1-3 عامل اتصال دهنده عرضي ………………………………………………………………………………………………………………. 57
3-3-1-4 حلال مناسب ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 58
3-3-1-5 آغازگر ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 58
3-3-2 روش سنتز پليمر قالب مولکولي ……………………………………………………………………………………………………………. 59
3-4 بهينه سازي شرايط جذب فوران در روش ريز استخراج با پليمر قالب مولکولي ………………………………………………… 60
3-4-1 تعيين ماکزيمم طول موج جذب ……………………………………………………………………………………………………………. 60
3-4-2 بررسي اثر نمک …………………………………………………………………………………………………………………………………. 60
3-4-3 بررسي اثر زمان ………………………………………………………………………………………………………………………………… 61
3-4-4 تاثير pH محلول بر جذب پليمر ……………………………………………………………………………………………………….. 62
3-4-5 تاثير دما بر جذب پليمر ……………………………………………………………………………………………………………………… 63
3-4-6 شناسايي فوران توسط دستگاه GC ……………………………………………………………………………………………………….. 63
3-4-6-1 برنامه دمايي دستگاه GC براي فوران ها …………………………………………………………………………………………… 63
فصل چهارم : بحث و نتيجه گيري ………………………………………………………………………………………………………… 65
4-1 سنتز پليمر قالب مولکولي و پليمر شاهد ……………………………………………………………………………………………………. 66
4-1-1 پليمريزاسيون پليمر قالب مولکولي ……………………………………………………………………………………………………….. 66
4-1-2 مکانيسم سنتز پليمر قالب مولکولي ………………………………………………………………………………………………………….68
4-1-3 طيف هاي FT-IR از پليمر MIP و NIP ……………………………………………………………………………………………….68
4-2 بهينه سازي شرايط جذب فوران توسط پليمر قالب مولکولي …………………………………………………………………………. 70
4-2-1 اثر نمک بر جذب فوران ………………………………………………………………………………………………………………………. 70
4-2-2 اثر زمان بر جذب فوران ………………………………………………………………………………………………………………………. 71
4-2-3 اثر دما بر جذب فوران …………………………………………………………………………………………………………………………. 72
4-2-4 اثر pH محلول بر جذب پليمر ………………………………………………………………………………………………………………. 73
4-2-5 شناسايي فوران توسط دستگاه GC ………………………………………………………………………………………………………… 74
خلاصه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 75
پيوست………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 76
پيوست 1؛ طيف FT-IR از NIP، در محدوده 400-4000 cm-1 به روش قرص KBr ……………………………………….. 76
پيوست 2؛ طيف FT-IR از MIP، در محدوده 400-4000 cm-1 به روش قرص KBr ……………………………………….. 77
پيوست 3؛ طيف GC براي محلول 10 PPM فوران ………………………………………………………………………………………….. 78
پيوست 4؛ طيف GC براي محلول 40 PPM فوران ………………………………………………………………………………………….. 79
پيوست 5؛ طيف GC براي محلول 100 PPM فوران …………………………………………………………………………………………. 80
پيوست 6؛تصوير TEM از NIP،…………………………………………………………………………………………………………………………81
پيوست7؛تصوير TEMاز MIP،………………………………………………………………………………………………………………..82
منابع ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 83
چکيده انگليسي………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 88
فهرست اشکال
عنوان صفحه
(1_1)مکانيسم تشکيل فوران……………………………………………………………………………………………………………………………… 11
مراحل استخراج فاز جامد ………………………………………………………………………………………………………………… 23
نمودار پيشرفت ميکرو استخراج با فاز جامد از سال 2000 …………………………………………………………………. 24
انواع روش هاي نمونه برداري در ميکرو استخراج با فاز جامد A)نمونه برداري به صورت مستقيم B)از فضاي فوقاني …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 27
نمايش پوشش هاي پليمري بر اساس قطبيت …………………………………………………………………………………….. 29
سرنگ SPME ……………………………………………………………………………………………………………………………. 31
تصوير کلي از پليمريزاسيون فالب مولکولي ……………………………………………………………………………………….. 41
مونومرهاي رايج براي تهيه پليمرهاي قالب مولکولي …………………………………………………………………………… 42
ساختار شيميايي اتصال دهنده هاي عرضي استفاده شده در سنتز پليمرهاي قالب مولکولي ……………………….. 44
آغازگرهاي رايج مورد استفاده در سنتز پليمرهاي قالب مولکولي ……………………………………………………………. 46
طرح شماتيک سنتز پليمر قالب مولکولي کووالانسي …………………………………………………………………………… 47
پليمرهاي قالب مولکولي در غشاء ……………………………………………………………………………………………………… 51
ساختار مولکول نمونه ……………………………………………………………………………………………………………………. 57
ساختار مونومر عاملي متاکريليک اسيد ……………………………………………………………………………………………….. 57
ساختار اتصال دهنده عرضي اتيلن گليکول دي متاکريلات ……………………………………………………………………. 58
ساختار حلال مورد استفاده در اين سنتز …………………………………………………………………………………………… 59
ساختار آغازگر مورد استفاده در اين سنتز ………………………………………………………………………………………….. 59
مرحله آغاز پليمريزاسيون افزايشي راديکال آزاد MAA با استفاده از آغازگر AIBN ………………………………. 67
مرحله انتشار پليمريزاسيون افزايشي راديکال آزاد MAA ……………………………………………………………………… 67
مکانيسم پايان پليمريزاسيون افزايشي راديکال آزاد MAA به روش ترکيبي ……………………………………………. 68
مکانيسم پايان پليمريزاسيون افزايشي راديکال آزاد MAA به روش تسهيم نامتناسب ………………………………. 68
طيف FT-IR ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 69

فهرست جداول
عنوان صفحه
مروري بر تحقيقات گذشته در زمينه اندازه گيري فوران……………………………………………………………………………………………..16
پوشش هاي فايبري همراه با ضخامت و کاربرد …………………………………………………………………………………………………………… 29
انواع فازهاي پيوندي …………………………………………………………………………………………………………………………………… 36
(3-1) بررسي اثر نمک بر جذب پليمر قالب مولکولي …………………………………………………………………………………………….. 61
(3-2) بررسي اثر زمان بر جذب پليمر قالب مولکولي …………………………………………………………………………………………….. 62
(3-3) بررسي اثر pH روي جذب ………………………………………………………………………………………………………………………….. 63
(3-4) بررسي اثر دما روي جذب ……………………………………………………………………………………………………………………………. 63
(3-5) برنامه دمايي دستگاه GC …………………………………………………………………………………………………………………………….. 63
(3-6) داده هاي دستگاه GC براي فوران ……………………………………………………………………………………………………………….. 64
(4-1) درصد استخراج فوران بر اساس نمک …………………………………………………………………………………………………………… 71
(4-2) درصد استخراج فوران بر اساس زمان …………………………………………………………………………………………………………….. 72
(4-3) ميزان استخراج پليمر در گستره دما ………………………………………………………………………………………………………………. 72
ميزان استخراج پليمر در pH=4-8 ……………………………………………………………………………………………………………… 73
داده هاي دستگاه GC براي فوران ……………………………………………………………………………………………………………….. 74

فهرست منحني ها
عنوان صفحه
(4-1) درصد استخراج فوران بر اساس نمک ………………………………………………………………………………………………… 71
(4-2) درصد استخراج فوران بر اساس زمان …………………………………………………………………………………………………. 72
(4-3) درصد استخراج فوران بر اساس دما …………………………………………………………………………………………………….. 73
درصد استخراج فوران بر حسب pH ……………………………………………………………………………………………….. 74
سطح زير پيک فوران در غلظت هاي متفاوت …………………………………………………………………………………… 74

چکيده
در اين پروژه پليمر قالب مولکولي جهت استخراج انتخابي فوران تهيه شد. براي تهيه اين پليمر از متاکريليک اسيد (مونومر عاملي)، اتيلن گليکول دي متاکريلات (عامل برقراري اتصالات عرضي)، 2و2-آزوبيس ايزو بوتيرو نيتريل (آغازگر)، مخلوطي از پيرول(جايگزين فوران يامولکول هدف) و متانول(حلال) انجام شد. مواد اوليه پليمريزاسيون در لوله هاي موئين قرار داده مي شود. پس از اعمال عمليات حرارتي در نهايت لوله موئين را داخل اسيد هيدرو فلوئوريد انداخته تا شيشه ي آن را خورده و فيبر بيرون بييايد. حاصل پليمريزاسيون راديکالي تشکيل فيبر لوله اي پليمر قالب مولکولي غير کوالانسي (MIP) مي باشد. به دليل وجود بر همکنش هاي غير کوالانسي بين مولکول هدف و مونومر عاملي مولکول هدف به کمک شستشو حذف مي شود و پليمر قالب گيري شده بدست مي آيد.
جهت مقايسه کارايي اين پليمر، پليمر ديگري نيز با همين روش و همين مواد اوليه ساخته شد ( NIP پليمر ناظر)، تنها با اين تفاوت که پليمر جديد فاقد مولکول هدف در ساختار خود است. طيف هر دو پليمر سنتز شده از طريق اسپکتروسکوپي FT-IR مورد بررسي قرار گرفت هر دو پليمر داراي شباهت ساختاري هستند همچنين وجود حفره در پليمر قالب مولکولي با مقايسه دو طيف قابل توجيه مي‌باشد. پليمر قالب مولکولي سنتز شده با پليمر شاهد مقايسه شد. خواص پليمر قالب مولکولي، قابليت تشکيل پيوند و خاصيت گزينش پذيري پليمر مورد نظر مورد بررسي قرار گرفت. همچنين جهت بهينه سازي شرايط جذب پارامترهاي مختلف از قبيل pH، زمان جذب، دما و غلظت نمک بررسي شدند.
کلمات کليدي:پليمر قالب مولکولي، فوران،پيرول
فصل اول:فوران وچگونگي توليد آن در غذا وسرطان زايي اش
1-1 فوران چيست؟
فوران (C4H4O, CAS No.110-00-9) ماده شيميايي آلي هتروسيکليک فرار است که اغلب به عنوان ماده واسط در فرآيندهاي صنعتي براي توليد مواد پليمري سنتتيک يافت مي شود. فوران ترکيب بسيار متفاوتي از گروه متنوع مواد شيميايي است که گاهي اوقات به آن در مجموع “فوران ها” اطلاق مي گردد و شامل توکسين هاي آنتي ميکروبيال (نيتروفوران ها) و شبه ديوکسين گوناگون است.
نگراني درباره وجود فوران در غذاها به سال ???? برمي گردد، زماني که مطالعه سازمان غذا و دارو (FDA) درباره غذاهاي فرآيند شده با حرارت در آمريکا فاش نمود که مقادير کم فوران را مي توان در نسبت هاي بزرگ غيرقابل انتظار در فرآورده هاي فرآيند شده در ظروف دربسته مانند قوطي و ظروف شيشه اي يافت. فوران سرطان زاي احتمالي انساني است و بنابراين حتي مقادير کم آن در غذاها نامطلوب است.
1-2 شکل گيري فوران در غذا
پيشرفت تکنولوژي فراوري غذا که شامل سرخ کردن ،برشته کردن ،کباب کردن ،تغليظ،دود دادن ، استريليزاسيون، پاستوريزاسيون،پرتو دهي،نمک سود کردن،منجمد،کنسرو کردن و اشعه دادن مي باشد، ظرفيت ذخيره هاي غذايي را به ميزان زيادي در عصر جديد توسعه داده است.
پختن، مطلوبيت (براي مثال ،طعم،ظاهر،بافت )و پايداري غذاها را افزايش مي دهد، همچنين هضم غذا ها را بهبود مي بخشد.علاوه بر اين ميکرو ارگانيسمهاي سمي را از بين برده و همينطور عوامل نامطلوب مانند آنزيمهاي باز دارنده را بي اثر مي کند.
تغييرات شيميايي در ترکيبات غذا شامل اسيدهاي آمينه،پروتئينها،قندها،کربوهيدراتها،ويتامينها و چربيها بوسيله فرايند حرارتي بالا، بر سؤالات متداول در زمينه کاهش ارزش غذايي افزوده است.حتي تشکيل تعدادي از سموم شيميايي مانند هيدرو کربنهاي آروماتيک چند حلقه اي ،آکريلاميد ،اسيدآمينه و پروتئين پيروليز شده و فوران در غذا ديده مي شود.
فوران يک ترکيب هترو سيکليک آروماتيک با يک اتم اکسيژن است.بسيار فرار، مايع بيرنگ ، اشتعال زا است.
مشخص شده فوران يک ترکيب سرطانزاست.تشخيص داده شده که فوران در طي حرارت دادن غذا با پيروليز اجزا سازنده غذا مانند ويتامين c ،کربوهيدراتها،پروتئينها،و اسيدهاي چرب چند غير اشباعي و همچنين به وسيله تعامل بين اين ترکيبات به وجود مي آيد. و همينطور پيشنهاد شده است که مؤثرترين پيش ساز فوران اسيد اسکوربيک و مشتقات آن مي باشد.يکي از محتمل ترين الگوهاي تشکيل فوران از پيروليز گلوکز در شکل 1آورده شده است.
در بين محصولات غذايي آلوده شده بافوران ،غذاي کودک شيشه شده به دليل ميزان آسيب پذيري کودکان و نوزادان به مواد مسموم و علاوه بر اين دريافت روزانه بالا نسبت به وزن کودک بيشتر مورد توجه قرار گرفته است.بقيه غذاهايي که شکل گيري فوران در آنها رخ مي دهد عبارتند از سبزيجات ، ميوه ، گوشت وماهي کنسرو شده ، سس ماکاروني ، نوشيدنيهاي مغذي ، آبجوها و قهوه ها .
پايين ترين مقدار فوران براي محصولات ميوه اي (ppb 16-6 )و محصولاتي که فقط حاوي گوشت ، نشاسته برنج و ذرت هستند ،( ppb 8-3 ) گزارش شده است.و بالاترين مقدار در غذاي کودک حاوي سبزيجات يافته شده است .
در مورد فوران در ابتدا فکر مي کردند که اين ماده فرار در اثر تبخير ساده از غذا بيرون مي روند .براي مثال زمانيکه در قوطي کنسرو و يا شيشه باز مي شود. اما ثابت شد که اين فکر درست نيست.در حقيقت فوران در غذاها پايدار است.مقادير فوراني که در طول حرارت دهي در ظروف در بسته در طول فرايند صنعتي شکل مي گيرد در هنگام گرم کردن و خوردن غذا خيلي کاهش پيدا نمي کند. جز در موارد پختن و جوش زياد است که امکان دارد فوران به وسيله تبخير و حجم زيادي از بخار که آزاد مي شود ،تلف مي شود.به عبارت ديگر گرم کردن غذا و قرار دادن درب ظروف حتي به صورت نيمه هم ميتواند سطح فوران را بالا ببرد.
1-2-1 غذاي کودک حاوي ويتامين c
براي تقليد تشکيل فوران در غذاي کودک يک سيستم مدل ساده بر پايه نشاسته که حاوي ويتامينc بود توسعه يافت به هر حال ويتامين cبه طور طبيعي ، يا از طريق ترکيبات استفاده شده در غذا و يا به صورت غني سازي شده در اين سيستم وجود دارد .پيشنهادي در سال 2004 وجود دارد که شکل گيري فوران از AA مي تواند تحت شرايط اکسيداتيو و غير اکسيداتيو صورت گيرد .
1-2-2 معتبر سازي روش اندازه گيري HS-LPME براي تعيين ترکيبات فوراني در غذاهاي کودک:
براي اطمينان از کارايي روش HS-LPME-GC/MS براي انجام تجزيه ي مورد نظر بررسي يک روش ضروري است . معيارهاي معتبر سازي يک روش تجزيه اي عبارتند از:صحت ، دقت ،محدوده ي خطي بودن ، حد آشکار سازي و حد اندازه گيري بررسي شدند.
بررسي منحني درجه بندي ترکيبات فوراني در آب نشان مي دهد که اين منحني با ضريب همبستگي بالا ) R2>0/99) در محدوده ي غلظتي 0/2-200?g/L خطي است . بررسي نتايج مربوط به انحراف استاندارد نسبي نشان دهنده ي دقت خوب روش براي ترکيبات فوراني است (%3/84_7/06) صحت روش اندازه گيري براي ترکيبات فوراني در حد قابل قبول است(%83/80_103/64). مقادير فاکتور تغليظ براي فوران 972،-2متيل فوران 640 و2 و-5دي متيل فوران 503 برابر بوده که براي اين روش در حد تشخيص روش پيشنهادي براي ترکيبات فوراني 0/021-0/038ng/g مي باشد که کمتر از حد تشخيص ساير روش هاي تجزيه است. حد اندازه گيري به دست آمده براي ترکيبات فوراني توسط اين روش نيز(0/069-0/126 ng/g) کمتر از حد اندازه گيري روش هاي ديگر است (1،2،11،15).مقايسه ارقام شايستگي روش پيشنهادي با دو روش ديگر نشان مي دهد که منحني درجه بندي آن در محدوده ي قابل قبولي براي اندازه گيري ترکيبات فوراني خطي است و دقت ،حد تشخيص و حد اندازه گيري روشHS-SPME بهتر ازدو روش ديگر است.
1-3 ارزيابي سيستم مدل :
فراريت بالاي فوران بايد در بررسي مورد توجه قرار گيرد و روش تحقيق بايد بر اساس تکرارپذيري و تجديد پذيري ارزيابي شود .
کاهش در حجم فضاي خالي ظروف آناليز باعث کاهش سختي در توليدفوران مي شود .اگر فضاي خالي ظرف کمتر از 50% حجم کاهش يابد اثر قابل توجهي در تشکيل فوران مشاهده نشده است .
بنابراين مقدار نمونه در ظروف اثر محدود کننده روي انتقال دما از طريق حرارت دارد و اين نشان مي دهد که اختلافات مشاهده شده ناشي از اثرات حرارتي نيست .
اين نتايج پيشنهاد مي کنند که حضور بيش از حد اکسيژن باعث افزايش توليد فوران در طول تجزيه حرارتي اسيد آسکوربيک مي گردد .
در اين آزمايشات اثر انتقال نمونه به داخل ظروف آناليز نيز مورد بررسي قرار گرفت . براي اينکار gr1 از نمونه حرارت ديده و در دو روش يکي با انتقال و ديگري بدون انتقال به ظروف آناليز شدند . براي نمونه هاي انتقال يافته ميزان فوران PPb 4/7±4/67 بوده است . درحاليکه فوران در نمونه هايي که در همان ظرف آناليزحرارت ديدند دو برابراين غلظت راداشت .(PPb4/7±4/128 )اين نتايج نشان مي دهند که مقدار زيادي از فوران در طي انتقال از دست مي رود و در نتيجه مقدار فوران گزارش شده کمتر از مقدار توليد شده است .
اما بر خلاف اين عيب انتقال نمونه در آزمايشات ديگر بازهم کاربرد دارد .
در تحقيقات پيشين مشخص شده که تبخير فوران از شبکه ماده غذايي تا حد زيادي بستگي به محتواي چربي نمونه دارد . بنابراين اگر سيستم مدل حاوي ليپيدها باشد اتلاف فوران در سراسر آناليز احتمالاً کمتر از مقداري است که گزارش شده است.
1-4 اثر عوامل داخلي و خارجي
1-4-1 اثر نوع بافر وPH
چون PH بعد از گرم کردن و سرد کردن به دست مي آيد بنابراين بافر ها بايد به اندازه کافي قدرت اجتناب از تغييرات PH رادر اثر واکنش در طول گرما دهي داشته باشند .
درارزيابي اين فاکتور به نظر مي رسد مخصوصاً درPH اسيدي که نوعاً در غذاي بچه با پايه ميوه وجود دارد تشکيل فوران تحريک مي شود .
در PH کمي اسيدي (5/6-6) تشکيل فوران تقريباً 6-3 برابر کاهش مي يابد .
جداي از اثر PH ترکيب بافر ها نيز مي تواند مورد توجه باشد. به نظر مي رسد که وجود يون فسفات توليد فوران راافزايش مي دهد.

1-4-2 اثر غلظت مختلف اسيد آسکوربيک
با تغيير در غلظت AA از mg/g 1/0 به mg/g 5/4در نمونه اختلاف قابل توجهي در غلظت فوران به وجود نيامده است.
فقط در نمونه هاي حاوي mg/g 18 اسيد آسکوربيک فوران به مقدار قابل توجهي بيشتر توليد شده بود.
چون در غذاي کودک نرمال ميزان ويتامين C حدود mg/g 15-2 مي باشد . بنابراين مي توان گفت غلظت AA در اين رنج تاثير قابل توجهي در توليد فوران ندارد .
1-4-3 اثر نسبت مولار اسيد آسکوربيک به دهيدروآسکوربيک اسيد :
ارزيابي اين فاکتور نشان داد که نسبت مولار AA/DHA تاثير زيادي روي شکل گيري فوران ندارد .
مقاديرفوران براي نمونه هاي حاوي100%AA برابر باppb 2±7/5ودرمقايسه با نمونه هاي DHA60%/ََ AA40% حدود ppb 1±5/5 و در نمونه هاي DHA 80%/ AA20% برابر با ppb 0±1/5 بود .
فقط غلظت فوران تشکيل شده از DHAبدون حضور AA در مقايسه با ديگر نتايج به طور قابل توجهي کمتر بود(ppb2/0± 5/4)
1-4-4 اثر حضور پروتئين
مقادير فوران تشکيل شده از ژل نشاسته اي ذرت مومي حاوي ويتامين C با وجود و عدم وجود پروتئين در آزمايشي با هم مقايسه شده اند.
حضور پروتئين در نمونه هاي حاوي AA اثري روي توليد فوران نداشت. هر چند در نمونه هايي که DHA موجود بود افزودن پروتئين به طور قابل توجهي توليد فوران را کاهش ميداد .
اين پديده مي تواند با اين حقيقت که DHA نسبت به AA بيشتر با پروتئين واکنش مي دهد شرح داده شود به دليل حضور گروه کربنيل که مي تواند سريعتر با زنجيره هاي پروتئيني نوکلئوفيل به منظور ايجاد ساير ترکيبات واکنش دهد.
1-4-5 اثر زمان و درجه حرارت گرما دادن روي تشکيل فوران
مشاهده شد که درجه حرارت تاثير زيادي در تشکيل فوران دارد ، مخصوصاً اگر AA در نمونه ها موجود باشد . افزايش درجه حرارت گرما دهي تا ، مقادير بالاي فوران را نتيجه مي دهد .
1-4-6 اثر ساير ترکيبات روي تشکيل فوران
به منظور خارج کردن اثرات تحريک کنندگي ممکن يونهاي فلزي که به طور بالقوه در نشاسته وجود دارند، آزمايشات گرما دهي روي نشاسته اي که دياليز شده و نشاسته دياليز شده اي که يونهاي فريک ، فروس و مس به آن اضافه شده بود انجام گرفت . پس از انجام مشاهده شد که نه رفع و نه افزودن يونهاي فلزي اثري روي توليد فوران از AA در سيستم حاوي نشاسته ندارد .
1-5 فرايندuv :
فوران علاوه بر فرآيند حرارتي در طي فرآيند غير حرارتي مانند اشعه uv نيز ممکن است به وجود آيد .
فرايند uv در کاهش سطح آلودگي ميکروبي اهميت زيادي دارد. اين اهميت ناش از فوايد آن مانند هزينه کم ، سادگي ، اثرات باقيماندگي خيلي کم (چون يک فرآيند سرد و خشک است ) ، عدم تشکيل باقيمانده هاي شيميايي و ترکيبات فرعي ميباشد .
در مورد آب ميوه ها و سبزيجات بيان شده ،که ما بايد کاهش 5 سيکل لگاريتمي را درمورد بيماريزاهاي شاخص داشته باشيم .
بنابراين لازم است که تمام قسمتهاي مايع حداقل تحت اثر ميزان 400 اشعه uv با طول موج nm 254 قرار بگيرند . در سال 2005 اثر القايي فروکتوز روي تشکيل فوران توسط فرايند uv گزارش شد .
در اين تحقيق از آب ميوه هاي طبيعي و باز سازي شده نمونه برداري گرديد . در نمونه هاي بازسازي شده HFCS مورد استفاده قرار گرفت .
مشاهده مطالعه حاضر نقش انفرادي ترکيبات در آب ميوه و ضريب جذب آب ميو ه ها را در شکل -گيري فوران در طول فرايند uv در يک تجربيات کتابخانه اي ارزيابي مي کند . سپس اين تجربيات به HFCS و آب ميو ه هاي بازسازي شده از آن و نمونه هايي از آب سيب و نوشيدني سيب بسط داده شدند .
در اين تحقيق از نمونه هاي بازسازي شده از شيرين کننده هاي مختلف مانند فروکتوز ،گلوکوز، ساکارز ، HFCS و همينطور اسيدهايي مانند ماليک، سيتريک و اسيد اسکوربيک استفاده شد .
در بين ترکيبات مختلف فروکتوز منجر به بالاترين غلظت فوران شد و غلظت کمتر فوران توسط اسيد ماليک نتيجه شد. اسيد ماليک در نمونه هاي حاوي HFCS اثر سيزژيستي روي تشکيل فوران داشت.
تشکيل فوران در محلولهاي حاوي اسيد آسکوربيک متوقف شد . به علاوه اثرات محافظتي اسيد اسکوربيک در فرايند پرتودهي uv شناخته شده است در نهايت نتيجه اي که گرفته شد اين بود که HFCS در آب ميوه ها شکل گيري فوران را در طي فرآيند uvدر طي فرايند uv القا مي کند بنابراين در اين مورد HFCS يک افزودني ايمن نيست .
1-6 اثر بر سلامت
فوران سيتوتوکسين است و کبد اندام هدف براي اثرات سمي حاد است. اما، اين مسموميت، اثر حضور طولاني مدت فوران در رژيم غذايي است و پتانسيل سرطان زايي احتمالي آن از نظر ايمني غذا داراي اهميت است. فوران در موش هاي صحرايي و موش ها سرطان زا بوده و احتمالا ژنوتوکسيک هم هست. به همين دليل، از طرف آژانس بين المللي پژوهش سرطان (IARC) به عنوان “سرطان زاي احتمالي براي انسان” طبقه بندي شده است. گروه علمي EFSA درباره آلاينده ها در زنجيره غذايي در سال ???? به اين نتيجه رسيدند که تفاوت بين قرارگرفتن انسان در معرض فوران و مقادير ايجاد کننده اثرات سرطان زايي در حيوانات “نسبتاً کم” بوده است. اما، اين نتيجه گيري بر پايه داده هاي محدود بود و مقدار ريسک سلامتي فوران در غذاها به طور مناسبي تعيين نخواهد شد تا زماني که داده هاي بيشتري درباره مسموميت زايي و قرار گرفتن در معرض فوران براي ارزيابي دردسترس قرار گيرد.

محتمل در نظر گرفته مي شود که فوران فرآورده جانبي دماهاي بالاي به کار رفته در فرآيند حرارتي غذاهاست. اما روشي که با آن فوران توليد مي شود شناخته شده نيست. با در نظر گرفتن مجموعه متنوعي از غذاهاي فرآيند شده با حرارت که ممکن است حاوي فوران باشد، محتمل در نظر گرفته مي شود که تعدادي از مکانيسم هاي متفاوت درگير باشند. منابع پيشنهاد شده تشکيل فوران شامل تجزيه حرارتي قندهاي احياکننده به تنهايي، يا در ترکيب با آمينواسيدها، تجزيه حرارتي بعضي از اسيدهاي آمينه، و اکسيداسيون حرارتي اسيد آسکوربيک، اسيدهاي چرب چند غيراشباعي و کاروتنوئيدها است. حضور باقيمانده هاي فوران در غذاهاي کنسروشده، و فرآورده هايي در ظروف شيشه اي مهروموم شده و ظروف ديگر، احتمالا نتيجه ترکيب فراري است که در ظرف به دام افتاده است.
1-7 متابوليسم:
فوران به طور سريع در بدن جذب مي شود اما آن همچنان با کارايي بالا دفع مي شود . آزمايشات و رديابي راديو اکتيويته نشان داد که 84% از دوز مصرف شده فوران از طريق دهان در عرض 24 ساعت در موشها متابوليزه مي شود و باقيمانده از طريق تنفس بيرون مي رود . 20% از مواد راديو اکتيويته در بيش از ده نمونه دفع شده در ادرار و بيش از 22% دفع شدن در مدفوع ديده شد .
اما با تکرار دوزها در جگر تجمع پيدا کرده و فوران جذب شده سريعاً توسط آنزيمها ي سيتو کروم از طريق باز شدن حلقه به فرم و سيس 2 -بوتن-1 ، 4- دي آلدئيد متابوليزه شدند که با پروتئين و نوکئوسيدها ترکيب شدند .
فوران و يا ترکيب سيس 2-بوتن-1و4دي آدئيد در سلولهاي هدف با DNA واکنش داده و باعث توليد تومور مي گردند . در رابطه با شکل گيري فوران و اثر شرايط واکنش تحقيقاتي در محصولات مختلف صورت گرفته است .
شکل(1_1)

1-8 استراتژي هاي تکنولوژيکي به منظور کاهش فوران و HMF:
علي رغم وجود اطلاعات، هنوز با قطعيت نميتواند خطرات مرتبط با فوران و HMF وسايرآلوده کننده هاي غذا از جمله آکريل آميد را توضيح داد. اطلاعات کمي در ارتباط با کاهش فوران و HMFدر مواد غذايي وجود دارد. در برخي موارد،اطلاعات درباره ي چگونگي کاهش فوران و HMF ميتواند از نتايج تحقيقات مرتبط با اثر ترکيبات مختلف و متغيرهاي فرآيند برتشکيل اين دو مولکول ، بدست آيد . مقياسهاي تکنولوژيکي که به منظور کاهش اين مولکولها در غذا پيشنهاد شده اند در ارتباط با فرمولاسيون و اقدامات پس از فرآوري است . اين کاهش از دو مسير تکنولوژيکي متفاوت ، قابل انجام است .
اقدامات پيشگيري با هدف تشکيل فوران و HMF در حداقل ممکن طي فرآيند حرارتي. اين ميتواند از طريق عمل بر پيش سازها و راههاي مکانيکي ، از انجام واکنشهاي نامطلوب جلوگيري کند .
اقدامات حذفي با هدف حذف يا تجزيه ي HMF و فورانهاي از قبل تشکيل شده در محصول نهايي
کاهش فوران و HMF در غذا به علت مشکل بودن راههاي موثر و کاربردي در مقياس صنعتي به موضوع بحث برانگيزي تبديل شده است . عوامل محدود کننده ميتواند شامل تعداد زياد پيش سازها (از جمله اسيد هاي چرب غير اشباعي ، اسيد آسکوربيک ، کارتنوئيدها) ميباشد که برخي از آنها به علت خواص سلامتي بخششان ، جزء ترکيبات مطلوب غذا محسوب ميگردند . از آنجايي که تشکيل فوران و HMF همراه با رنگ و طعم مواد غذايي حرارت ديده است ، کاهش تشکيل اين مواد بدون در نظر گرفتن خواص حسي غذا ، مشکل ميباشد .
1-9 استراتژي هاي پيشگيري:
تغيير در پارامترهاي فرآيند از جمله اصلاح فرآيند گرم کردن و فرمولاسيون ميتواند به عنوان استراتژي هايي در نظر گرفته شود:
1-9-1 تغيير در پارامترهاي فرآيند:
همانطور که مشخص شده است، تشکيل HMF و فوران با افزايش دما و زمان حرارت دادن افزايش مي يابد.
Liamacher و همکاران(2007،2008) نشان دادند تحت شرايط مشابه با استرليزاسيون و گرم کردن خشک، فوران بيشتري توليد مي گردد. بنابراين ، انتخاب مناسب دما و زمان فرآوري مي تواند راه مؤثري در کاهش HMF طي حرارت دادن باشد.
1-9-2 تغيير در فرمولاسيون:
از آنجايي که فرمولاسيون نقش مهمي در تشکيل فوران وHMF دارد به همين علت تغيير آن ميتواند يک استراتژي پيش گيري در نظر گرفته شود. تغيير در فرمولاسيون به 2 طريق محتمل است:
حذف پيش سازهايي با قدرت واکنش دهنده اي زياد و يا جانشيني آن ها با ديگر ترکيباتي که تمايل کم تري به تشکيل HMF و فوران دارند.
افزودن ترکيباتي که از واکنش تشکيلHMF و فوران جلوگيري مي کنند.

1-9-3 حذف يا جايگزيني اجزا:
جايگزيني همه يا قسمتي از قندهاي احياکننده (از جمله فروکتوز و گلوکز) با قندهاي غير احياکننده (ساکارز) و يا پلي الکل ها (مالتيتول) مي تواند منجر به کاهش معنادار تشکيل HMF در سيستم هاي مدل و محصولات نانوايي گردد.
1-9-4 افزودن ترکيبات:
پتانسيل ترکيبات مختلف ، در کاهش سطح فوران و HMF در چندين تحقيق مورد بررسي قرار گرفته است . مقالات کمي در زمينه ي اثر مهارکننده هاي راديکال بر کاهش تشکيل فوران وجود دارد (2005) Seaman,Becalskiگزارش کردند در شرايط پخت تحت فشار و در حضور استات توکوفرول و BHA، ميزان توليد اسيدهاي چرب چند اشباعي به شدت کاهش مي يابد .
1-10 استراتژي هاي پس از فرآوري :
همانطور که گفته شد ، برخي از پيش سازهاي HMF و فوران به دليل خواص سلامتي بخش خود، ملکول هاي مفيدي مي باشند . افزودن اسيد هاي چرب غير اشباع، کارتنوئيدهاف اسيد آسکوربيک به غذا تحت شرايط اسپتيک و پس از اعمال حرارت، در برخي موارد مي تواند علاوه بر ايجاد خواص سلامتي بخش، باعث کاهش تجمع HMF و فوران در غذا گردد. هرچند در مقياس صنعتي، به دليل هزينه هاي بالا، افزودن ملکول به ماده ي غذايي فرآوري شده امکان پذير



قیمت: تومان


پاسخ دهید