استخراج روغن پسته ی کوهی(Pistacia atlantica) با کمک امواج فراصوت و بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی و آنتی اکسیدانی آن...



 فهرست مطالب

عنوان صفحه

1- مقدمه.. 2

1-1- لیپیدها.. 2

1-1-1- معرفی لیپیدها.. 2

1-1-2- طبقه بندی لیپیدها.. 3

1-1-3- اسیدهای چرب اشباع.. 4

1-1-4- اسیدهای چرب غیراشباع.. 4

1-1-5- اسیدهای چرب شاخه ای.. 4

1-1-6- اسیدهای چرب حلقه ای.. 4

1-2- فرایند استخراج.. 5

1-2-1- انتخاب حلال.. 6

1-2-2- روش­های استخراج.. 7

1-3- امواجفراصوت.. 11

1-3-1- امواج فراصوت؛ مقدمه، ویژگی‌ها و کاربردها 11

1-3-2- تعریف امواج فراصوت و بیان اصول آن در تکنولوژی غذا 12

1-3-3- مکانیسم عمل امواج فراصوت.. 14

1-3-4- انواع کاویتاسیون.. 16

1-3-5- تأثير امواج فراصوت بر ماكرومولكول‌ها.. 18

1-3-6- كاربرد امواج فراصوت در حفظ و نگهداري مواد غذايي 19

1-3-7- فرآیند استخراج به کمک امواج فراصوت (UAE) 20

1-3-8- مکانیسم استخراج با امواج فراصوت.. 24

1-3-9- کاربردهای فرآیند UAE در صنعت غذا.. 26

1-3-10- عملکردهای جانبی.. 27

1-4- اهداف پژوهش.. 28

2- مروریبرتحقیقاتپیشین.. 30

2-1- پسته­ی کوهی.. 30

2-2- روغن پسته­ی کوهی.. 31

2-3- استخراج به کمک امواج فراصوت.. 32

3- مواد و روش­ها.. 35

3-1- طرح کلی پژوهش.. 35

3-2- مواد مورد نیاز.. 35

3-3- آمادهسازینمونه.. 35

3-4- تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پسته ی کوهی 36

3-4-1- اندازه­گیری رطوبت.. 36

3-4-2- اندازه­گیری خاکستر.. 36

3-4-3- اندازه­گیری مقدار پروتئین.. 36

3-5- اندازه­گیری کربوهیدرات.. 37

3-6- روش­های استخراج.. 37

3-6-1- استخراجروغن با سوکسله.. 37

3-6-2- استخراج روغن به کمک امواج فراصوت.. 38

3-6-3- استخراج روغن با الکترومنتل.. 40

3-6-4- استخراج روغن به روش خیساندن.. 40

3-7- تعیینترکیباسیدهایچربروغن.. 40

3-7-1- محاسبهشاخصاکسایش­پذیری.. 41

3-8- بررسیخصوصیاتفیزیکیوشیمیاییروغنپستهکوهی.. 42

3-8-1-ارزیابیعدداسیدی.. 42

3-8-2- ارزیابی عددیدی.. 42

3-8-3- ارزیابیعددصابونی.. 43

3-8-4- ارزیابیرنگباروش رنگ سنجی *L*a*b. 43

3-8-5- اندازه­گیریعددپراکسید.. 44

3-8-6- اندازه­گیری عدد آنیزیدین.. 44

3-8-7- تعیین اکسیداسیون کل.. 45

3-8-8- اندازه­گیریضریبشکست.. 45

3-8-9- اندازه­گیریوزنمخصوص.. 46

3-8-10- تعیینویسکوزیتهظاهری.. 46

3-8-11- تعیینمحتوایفنول کل.. 46

3-9- بررسیآماریداده­ها.. 47

4- نتایج و بحث.. 49

4-1- بررسی ترکیبات شیمیای پسته­ی کوهی.. 49

4-2- استخراج روغن به کمک امواج فراصوت.. 49

4-2-1- اثر امواج فراصوت بر رنگ روغن.. 53

4-2-2- اثر امواج فراصوت بر ضریب شکست روغن.. 55

4-3- بازدهی روش­های مختلف در استخراج روغن پسته­ی کوهی 57

4-4- اثر روش­های مختلف استخراج بر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی روغن پسته­ی کوهی.. 58

4-4-1- عدد اسیدی.. 58

4-4-2- عدد پراکسید.. 60

4-4-3- عدد آنیزیدین.. 61

4-4-4- اکسیداسیون کل.. 61

4-4-5- عدد صابونی.. 62

4-5- اکی­والان عدد صابونی.. 63

4-6- عدد استری.. 64

4-7- وزن مخصوص.. 65

4-8- ضریب شکست.. 65

4-9- ویسکوزیته­ی روغن.. 66

4-10- رنگ روغن.. 67

4-11- محتوای فنول کل.. 68

4-12- بررسی ترکیب و میزان اسیدهای چرب روغن پسته­ی کوهی توسط دستگاه کروماتوگرافی گازی.. 71

4-12-1- عدد یدی.. 80

4-12-2- محاسبهشاخصاکسایش­پذیری.. 81

5- نتیجه­گیری کلی و پیشنهادات.. 84

5-1- نتیجه­گیری کلی.. 84

5-2- پیشنهادات.. 85

6- منابع.. 86

 فهرست جدول­ها

جدول 3-1- استخراج روغن بنه به کمک امواج فراصوت تحت شرایط مختلف 39

جدول4-1- ترکیبات شیمیایی پسته­ی کوهی.. 49

جدول 4-2- استخراج روغن با امواج فراصوت تحت شرایط مختلف زمان، دمای استخراج و توان دستگاه.. 50

جدول 4-3: مقایسه میانگین سطوح مختلف متغیرها بر تغییرات بازده در استخراج به روش امواج فراصوت.. 51

جدول4-4- اثر شرایط مختلف استخراج به کمک امواج فراصوت بر پارامترهای رنگی روغن پسته­ی کوهی.. 54

جدول 4-5- اثر شرایط مختلف زمان، دمای استخراج و توان دستگاه امواج فراصوت بر ضریب شکست روغن پسته­ی کوهی.. 56

جدول4-6- مقایسه­ی بازدهی روش­های مختلف استخراج روغن.. 58

جدول4-5- اثر روش­های مختلف استخراج بر رنگ روغن پسته­ی کوهی 68

جدول4-6- ترکیب اسیدهای چرب روغن پسته­ی کوهی حاصل از روش­های مختلف استخراج.......................................................................................................................................................76

جدول4-7- ترکیب اسیدهای چرب اشباع و غیراشباع روغن پسته­ی کوهی حاصل از روش­های مختلف استخراج.........................................................................................................................................77

جدول4-8- میزان اسیدهای چرب روغن پسته­ی کوهی حاصل از روش­های مختلف استخراج (نسبت به 100 گرم می............................................................................................................................78

جدول4-9-ترکیب اسیدهای چرب اشباع و غیراشباع روغن پسته­ی کوهی حاصل از روش­های مختلف استخراج(نسبت به 100 گرم میوه).. 79

جدول 4-10- شاخص اکسایش­پذیری روغن پسته­ی کوهی حاصل از روش­های مختلف استخراج.. 82

 فهرست شکل­ها و نمودارها

 شکل1- 1- فرایند استخراج با دستگاه سوکسله.. 8

شکل1-2- فرایند استخراج با دستگاه مایکروویو.. 9

شکل1-3- فرایند استخراج با استفاده از استخراجگر مقاومتی 10

شکل 1-4- بازه های مختلف فرکانس امواج فراصوت.. 13

شکل 1-5- حباب زایی فراصوت.. 15

شکل 1-6- تغييرات حرارتي حفرات كاويتاسيون.. 17

شکل 1-7- تولید امولسیون بوسیله امواج فراصوت.. 18

شکل 1-8- حمام فراصوت.. 21

شکل 1-9- سیستم پروب امواج فراصوت.. 22

شکل 1-10- فروریختگی حباب کاویتاسیونی و آزادسازی اسانس ریحان 25

شكل 1-11- يك دستگاه آزمايشگاهي توليد امواج فراصوت. 28

شکل4-1- اثر روش های مختلف استخراج بر عدد اسیدی روغن پسته­ی کوهی. 59

شکل4-2- اثر روش­های مختلف استخراج بر عدد پراکسید روغن پسته­ی کوهی. 60

شکل 4-3- اثر روش­های مختلف استخراج بر عدد آنیزیدین روغن پسته­ی کوهی... 61

شکل 4-4- اثر روش­های مختلف استخراج بر اکسیداسیون کل روغن پسته­ی کوهی.. 62

شکل 4-5- اثر روش­های مختلف استخراج بر عدد صابونی روغن پسته­ی کوهی. 63

شکل4-6- اثر روش­­های مختلف استخراج بر اکی­والان عدد صابونی روغن پسته­ی کوهی... 64

شکل4-7- اثر روش­های مختلف استخراج بر عدد استری روغن پسته­ی کوهی. 64

شکل4-8- اثر روش­های مختلف استخراج بر وزن مخصوص روغن پسته­ی کوهی. 65

شکل4-9- اثر روش­های مختلف استخراج بر ضریب شکست روغن پسته­ی کوهی. 66

شکل4-10- اثر روش­های مختلف استخراج بر ویسکوزیته­ی روغن پسته­ی کوهی در دمای 25 درجه­ی سلسیوس... 67

شکل4-11- منحنی استاندارد میزان جذب غلظتهای مختلف گالیک اسید در طول موج ۷۶٥ نانومتر... 69

شکل4-12- اثر روش­های مختلف استخراج بر مقدار ترکیبات فنولی روغن پسته­ی کوهی... 70

شکل 4-13-کروماتوگرام مربوط به روغن استخراج شده به روش سوکسله (8 ساعت)... 71

شکل4-14-کروماتوگرام مربوط به روغن استخراج شده به روش امواج فراصوت(40 دقیقه)... 72

شکل4-15- کروماتوگرام مربوط به روغن استخراج شده به روش خیساندن (72 ساعت)... 72

شکل 4-16- کروماتوگرام مربوط به روغن استخراج شده به روش الکترومنتل(40 دقیقه)... 73

شکل 4-17- اثر روش­های مختلف استخراج بر عدد یدی روغن پسته­ی کوهی. 81

 فصل اول

 1- مقدمه

باتوجهبهافزایشتقاضاجهتتولیدروغنچهبرایمصرفخوراکیوچهبرایاستفادههایصنعتیمطالعاتی،دراینزمینهانجامشدهوپیشرفت­هاییحاصلگردیدهاست.مقدارزیادیازروغن­هاوچربی­هاازمنابعگیاهیمختلفکهتواناییتولیدروغن­هایخوراکیرادارندتهیهمی­گردند. درسال­هایاخیربهمنابعجدیدروغن­هایخوراکیتوجهزیادیشدهاست،زیراروغن­هایحاصلازآنهامغذیبودهودارایویژگی­هایمناسبدرصنعتوداروسازیمیباشد.(Nehdi, 2013) مسائلیمثلتغییرساختارغذا،بدطعمی،تغییرات­رنگوبافت،کاهشارزشتغذیه­ایوعمرماندگاریموادغذاییکهدراثرفسادمیکروبیواکسیداسیونایجادمی­شوند،مشکلاتمهمیدرصنعتغذاایجادکرده­اند .(Sawamura, 2010)

جهتجلوگیریازفرایندهایمیکروبیواکسیداسیوندرصنعتغذاازافزودونی­هایمصنوعیماننداسیدسوربیک،بنزوئیکوپروپیونیکبهعنوانترکیباتضدمیکروبیوازترکیباتشیمیاییمختلفی مانند[1]TBHQ، [2]PG، BHT [3]و [4]BHAبهعنوانترکیباتآنتی­اکسیداناستفادهمی­شود.بااینوجود،استفادهازترکیباتشیمیاییبهدلیلداشتنخاصیتسرطانزاییوتحتتأثیرقراردادنایمنیمحصولاتمحدودیتدارد،بنابراینتقاضاجهتافزودنیهایایمن،طبیعیومؤثرافزایشیافتهاست (Babbar et al., 2011).

1-1- لیپیدها

1-1-1- معرفی لیپیدها

تعریف مشخصی برای لیپیدها وجود ندارد. برخی دانشمندان لیپید را به عنوان دسته عظیمی از محصولات که شامل اسیدهای چرب و مشتقات آنها از جمله استروئیدها، ترپن ها، کاروتنوئیدها و اسیدهای صفراوی هستند معرفی می کنند که معمولاً در حلال های آلی همچون دی اتیل اتر، هگزان، بنزن، کلروفرمو متانول حل می شوند. تعریف دیگری که توسط معاونت غذا و داروی امریکا از چربی کل غذا بیان شد به این صورت بود که چربی کل به صورت ترکیباتی با ویژگی های لیپیدی هستند که با روش هایAOAC[5] استخراج می شوند (Sean, 2002).

 

1-1-2- طبقه بندی لیپیدها

طبقه بندی لیپیدها بر اساس ویژگی های فیزیکی در دمای اتاق (روغن به صورت مایع و چربی به صورت جامد)، قطبیت آنها (لیپیدهای قطبی و طبیعی) ضروری بودن آنها برای انسان (اسید های چرب ضروری و غیر ضروری) و ساختار آنها (ساده یا پیچیده) انجام می شود. لیپیدها ی طبیعی شامل اسیدهای چرب، الکل ها، گلیسریدها[6] و استرول ها[7]می باشند درحالی که لیپیدهای قطبی شامل گلیسروفسفولیپیدها[8] و گلیسروگلیکولیپیدها[9] هستند. لیپیدها بر اساس ساختار می توانند به لیپیدهای ساده، مشتق شده و پیچیده تقسیم شوند. لیپیدهای مشتق شده شامل اسیدهای چرب و الکل ها هستند که به عنوان واحد های ساختاری برای لیپیدهای ساده و مشتق شده به حساب می آیند. لیپیدهای ساده شامل اسید های چرب و الکل هایی از جمله آسیل گلیسرول ها[10]، اتر آسیل گلیسرول ها[11]، استرول ها استرهای آنها و استرهای واکس[12] هستند. به طور کلی لیپیدهای ساده می توانند به دو ترکیب مختلف که معمولاً یک الکل و یک اسید چرب است، تجزیه شوند. لیپیدهای پیچیده شامل گلیسروفسفولیپیدها (فسفولیپیدها)، گلیسروگلیکولیپیدها (گلیکولیپیدها) و اسفنگولیپیدها[13] هستند. در اثر تجزیه این ساختارها سه یا تعداد بیشتری ترکیب تولید می شود .(Sean, 2002)

 

1-1-3- اسیدهای چرب اشباع

اسیدهای چرب اشباع با اسید متانوئیک[14] ( اسید فرمیک[15]) شروع می شوند. اسیدهای متانوئیک، اتانوئیک و پروپانوئیک در چربی های طبیعی خیلی رایج نیستند. به هر حال آنها در اکثر محصولات غذایی به صورت غیر استری هستند. این اسیدهای چرب در آب به صورت محلول هستند چون زنجیره کربنی آنها بسیار کوتاه است .(Sean, 2002)

1-1-4- اسیدهای چرب غیراشباع

در حالی که بیش از صد اسید چرب غیر اشباع در طبیعت شناخته شده است ولی رایج ترین اسید چرب غیراشباع اولئیک اسید[16] می باشد. رایج ترین وضعیت باند دوگانه در این اسیدهای چرب امگا 9 می باشد، ولی با این وجود در برخی از گونه های گیاهی شکل های غیر طبیعی از اسیدهای چرب وجود دارد. اسیدهای چرب چند غیر اشباعی ([17]PUFAs) خود در یک خانواده قرار می گیرند. از سال 1920 اسیدهای چرب امگا 6 به عنوان اسیدهای چرب ضروری شناخته شدند. مطالعات اخیر ضروری بودن اسید های چرب امگا 3 را نشان نداده اند اما با این حال از سال 1970 اسید های چرب امگا 3 به عنوان اسیدهای چرب ضروری شناخته شدند. همه اسیدهای چرب چند غیر اشباع ضروری نیستند .(Sean, 2002)

1-1-5- اسیدهای چرب شاخه ای

تعداد زیادی از اسید های چرب شاخه ای شناخته شده اند. اسیدهای چرب می توانند بر اساس نقششان برای شاخه ای شدن نامگذاری شوند .(Sean, 2002)

1-1-6- اسیدهای چرب حلقه ای

تعدادی از اسید های چرب موجود در طبیعت دارای حلقه کربنی هستند. ساختار حلقه ای می تواند شامل سه (سیکلو پروپیل[18] و سیکلو پروپنیل[19])، پنج (سیکلوپنتنیل[20]) یا شش اتم کربن (سیکلوهگزنیل[21]) باشند و ممکن است اشباع و یا غیر اشباع باشند. این اسید های چرب ممکن است در اثر سرخ کردن روغن های گیاهی ایجاد شوند .(Sean., 2002)

 1-1- بنه

بنه از جمله گونه­هاي وحشی پسته می­باشد که خاستگاه اصلی آن ایران است. درختان بنه همچون حلقه­اي اطراف کویرهاي داخلی ایران را احاطه کرده­اند. وسعت درختان بنه در ایران بیش از یک میلیون و دویست هزار هکتار است .(Farhoosh et al., 2009) برای این گونه پسته چهار رقم با انتشار جغرافیایی کم و بیش متفاوت شناسایی شده است؛ مهم ترین این ارقام، موتیکا است که در نقاط مختلف ایران پراکندگی دارد )حاجی حیدري، 1376 .(میوه بنه از سه قسمت مغز (25) درصد، پوسته ي چوبی سفت (51) درصد و پوسته ي خارجی نرم (24درصد تشکیل شده است) (کلنگی، 1369) پوسته ي خارجی به رنگ سبز است، تقریباً 30 درصد روغن دارد و با فشردن بین دو انگشت به آسانی از پوسته ي چوبی جدا می شود. همچنین، روغن پوست بنه از پایداري اکسایشی بسیار بالایی برخوردار است و مقاومت سایر روغن هاي گیاهی به اکسایش لیپیدي را به طور قابل ملاحظه اي افزایش می دهد ( Farhoosh et al., 2009).

پسته با نام علمی Pistacia جزء خانواده Anacardiaceae طبقه بندی می¬شود که شامل یازده گونه می باشد. سه گونه پسته در ایران وجود دارد که شامل پسته خندان(Pistacia vera) ، خنجوک(Pistacia khinjuk) و بنه(Pistacia atlantica) است. بنه از جمله گونه ها ی وحشی پسته است که انتشار آن از جزایر قناری و کشور های ساحل دریای مدیترانه شروع می شود و تا آسیای صغیر، سوریه، قفقاز، ایران، افغانستان و پاکستان امتداد می یابد. بنه در ایران در حد فاصل استانهای فارس و کردستان به صورت انبوه و در بقیه نقاط کشور به صورت پراکنده دیده می شود (Padulosi & Hadj-Hassan, 1998).

 1-2- فرایند استخراج

دو روش كلي از جمله غوطه وري كامل[22] و يا نفوذی(تراوشی)[23] براي استخراج روغن استفاده مي شوند. فرایند استخراج یکی از مراحل اساسی فرایند در بازیافت و تولید ترکیبات لیپوفیلیک گیاهی می باشد. تحیققات مختلف و مطالعه بازار درباره امکان کاربرد تکنولوژی های نوین مانند مایکروویو و امواج فراصوت درآینده صنعت غذا، روشن می سازد که هنوز کارخانجات بسیاری نسبت به استفاده از این روش­ها میل چندانی ندارند. دلیل اصلی این موضوع فهم و دانش اندک متخصصان صنایع غذایی از این تکنیک هاست. در صنایع غذایی استفاده از امواج فراصوت به طرز فزاینده و مناسبی مورد توجه قرار گرفته است. نقایص و کاستی های تکنولوژی های استخراج موجود، مانند مصرف بالای انرژی (بیش از 70% از کل انرژی مورد نیاز فرایند)، میزان بالای تولید CO2 و مصرف بالای مواد شیمیایی مضر، صنایع غذایی و شیمیایی را ناگزیر به یافتن تکنیک های نوین کرده که میزان حلال و نمونه کمتری استفاده می کنند. این تکنیک ها به تکنیک های سبز[24] مشهور هستند. استخراج به وسیله امواج مایکروویو، سیال فوق بحرانی، امواج فراصوت، اولترافیلتراسیون[25]، تقطیر سریع[26]، فرایند افت فشار کنترل شده[27] و استخراج به وسیله آب زیر بحرانی[28] از جمله این تکنیک ها هستند که امروزه بحثی رو به گسترش در تحقیقات و صنعت تلقی می شوند. (Chemat et al., 2011).

 1-2-1- انتخاب حلال

سیستم های استخراج متدوال بر اساس استفاده از یک حلال مناسب می باشد. انتخاب یک حلال مناسب درترکیب با همزدن مکانیکی در بهبود فرایند انتقال جرم و متعاقباً کارایی فرایند استخراج مؤثر است. عمده ترین حلال مورد استفاده در استخراج روغن های خوراکی هگزان می باشد به این دلیل که هم ارزان قیمت است و هم کارایی خوبی در استخراج روغن دارد، علاوه بر این قابل بازیافت نیز می باشد. اخیراً به دلیل مسائل زیست محیطی و خطرات مربوط به سلامتی از حلال های دیگر همچون الکل ها (ایزوپروپانول و اتانول) و حلال فوق بحرانی (CO2) استفاده می شود. حلال های جایگزین کارایی کمتری دارند زیرا ارتباط بیح حلال و ماده حل شده را کاهش می دهند در ضمن هزینه حلال و تجهیزات فرایند نیز بالاتر است. تکنولوژی های مؤثر جدید ممکن است کارایی استخراج ترکیبات لیپوفیلیک از مواد گیاهی را افزایش دهندLi et al., 2004) ).

 1-2-2- روش­های استخراج

 1-2-2-1-تقطیر آبی[29]

در روش تقطیر آبی مواد گیاهی خرد شده در آب غوطه ور می شوند و در تماس مستقیم با آب جوش قرار می گیرند. ماده میعان شده که ترکیبی از آب و روغن است معمولاً در یک فلاسک یا در ظرفی ا زجنس استیل ضدزنگ که دارای یک خروجی نزدیک انتهای ظرف و یکی در نزدیکی بالای ظرف است، جدا می شوند. در این ظروف ماده تقطیر شده به صورت دو لایه آب و روغن جداسازی می شود (Hüsnü & Buchbauer, 2010).

 1-2-2-2-فرایند استخراج با روش سوکسله[30]

مکانیسم عمل دستگاه سوکسله (شکل1-1) به این صورت است که حلال موجود در فلاسک دراثر حرارت تبخیر شده و بخارات آن توسط کندانسور نصب شده بر روی سوکسله تقطیر می شود و بر روی نمونه می­ریزد و روغن را از نمونه خارج میکند زمانی که سطح حلال به قسمت شیشه سیفون دستگاه برسد حلال به همراه روغن استخراج شده به درون فلاسک سیفون می شود این عمل به مدت 8 ساعت به صورت چرخه ای انجام میشود تا اینکه روغن از نمونه خارج گردد. در نهایت حلال از طریق تقطیر از روغن جدا میگردد به این صورت که روغن در فلاسک می ماند و حلال بخار شده و توسط کندانسور تقطیر می شود و در محفظه استخراج جمع آوری می گردد .(Dnyaneshwar et al., 2009)

 [1]Tert - butylhydroquinone

[2]Propyl gallate

[3]Butylatedhydroxytoluene

[4]Butylatedhydroxyanisole

[5]Official Analytical Chemists

[6]Glycerides

[7]Sterols

[8]Glycerophospholipids

[9]Glyceroglycolipids

[10]Acylglycerols

[11]Ether acylglycerols

[12]Esters wax

[13]Sphingolipids

[14]Methanoic

[15]Formic acid

[16]Cleic acid

[17]Polyunsaturated fatty acids

[18]Cyclopropyl

[19]Cyclopropenyl

[20]Cyclopentenyl

[21]Cyclohexenyl

[22]Immersion

[23]Percolation

[24]Green techniques

[25]Ultrafilteration

[26]Flash distillation

[27]Controlled pressure drop process

[28]Subcritical Water Extraction

[29]Hydrodistillation

[30]Soxhlet extraction


خرید و دانلود استخراج روغن پسته ی کوهی(Pistacia atlantica) با کمک امواج فراصوت و بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی و آنتی اکسیدانی آن...

افزایش فالوور اینستاگرام