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

چکیده

استخراج روغن پسته­ی کوهی(Pistacia atlantica)با کمک امواج فراصوت و بررسی ویژگی­های فیزیکوشیمیایی و آنتی ­اکسیدانی آن

 

به وسیله

محمود حسینی

در این پژوهش از امواج فراصوت برای استخراج روغن پسته­ی کوهی استفاده شد. از آزمون فاکتوریل برای بهینه­سازی بازدهی استخراج به کمک امواج فراصوت استفاده شد. در این پژوهش سه فاکتور دمای استخراج (20، 40 و60 سلسیوس)، زمان استخراج (10، 25 و 40 دقیقه) و توان دستگاه (30، 65 و100وات) مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت شرایط بهینه برای استخراج روغن به کمک امواج فراصوت به دست آمد شامل: دمای استخراج، 20 درجه­ی سلسیوس، زمان استخراج، 40 دقیقه و توان دستگاه، 100 وات. تحت شرایط بهینه­ی به دست آمده بازدهی استخراج روغن5/26 درصد بود. بازدهی، ترکیب اسیدهای چرب و خصوصیات فیزیکوشیمیایی شرایط بهینه­ی بدست آمده با روش­های استخراج سوکسله، خیساندن و الکترومنتل مقایسه شد. در این پژوهش مشخص شد که ترکیب اسیدهای چرب پسته­ی کوهی حاصل از روش­های مختلف استخراج با هم تفاوت معنی­دار ندارند. همچنین مقایسه­ی عدد پراکسید ( meq O₂/kg oil97/0) و عدد آنیزیدین (6/3) روغن استخراج به کمک امواج فراصوت از بقیه­ی روش­ها کمتر بود. نتایج حاصل نشان داد که روغن پسته­ی کوهی استخراج شده به کمک امواج فراصوت دارای ویژگی­های فیزیکوشیمیایی مناسب بوده و برای استخراج روغن از پسته­ی کوهی پیشنهاد می­شود.

 

 

 

 

 

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]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