1-2-3-4- سایر بیماریها…………………………………………………………………………………………………………………..7
1-3- انواع روش های استخراج…………………………………………………………………………………………………………8
1-3-1- روش سوکسله…………………………………………………………………………………………………………………….9
1-3-2- سوکستک…………………………………………………………………………………………………………………………11
1-3-3- استخراج به کمک مایکروویو(MAF)……………………………………………………………………………………13
1-3-4- استخراج با امواج فراصوت………………………………………………………………………………………………….14
1-3-5- استخراج با مایع تحت فشار (PLE)……………………………………………………………………………………..14
1-3-6- استخراج با سیال فوق بحرانی……………………………………………………………………………………………..17
1-3-6-1- خواص فیزیکی سیالات فوق بحرانی…………………………………………………………………………………18
1-3-6-1-1-دانسیته………………………………………………………………………………………………………………………18
1-3-6-1-2گرانروی(ویسکوزیته)…………………………………………………………………………………………………….19
1-3-6-1-3- ضریب نفوذ……………………………………………………………………………………………………………..21
1-3-6-1-4-حلالیت……………………………………………………………………………………………………………………22
1-3-6-2- مقایسه دی اکسید کربن با سایر مواد به عنوان سیال فوق بحرانی…………………………………………..22
1-3-7- استخراج با کمک آنزیم ها………………………………………………………………………………………………….26
1-3-7-1- پکتین ها و پکتینازها………………………………………………………………………………………………………27
1-3-7-2- همی سلولز و همی سلولاز………………………………………………………………………………………………28
1-3-7-3- سلولز و سلولاز…………………………………………………………………………………………………………….29
فصل دوم: مروری بر مقالات انجام شده
2-1- مروری بر چند نمونه از کاربرد آنزیم ها در استخراج لیکوپن………………………………………………………31

فصل سوم: مواد- روش ها و تجهیزات
3-1- مواد مورد استفاده………………………………………………………………………………………………………………….34
3-2- تجهیزات مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………35
3-3- دستورالعمل ها………………………………………………………………………………………………………………………35
3-3-1- تهیه محلول بافری جهت محلول سازی آنزیم ها……………………………………………………………………..35
3-3-2- تهیه محلول های آنزیمی……………………………………………………………………………………………………..35
3-4- روش کار…………………………………………………………………………………………………………………………….36
3-5-طراحی آزمایشات…………………………………………………………………………………………………………………..37
3-5-1- طراحی مرکزی ترکیبی(CCD)…………………………………………………………………………………………….39
3-5-2- محاسبه تعداد آزمایشات لازم……………………………………………………………………………………………..40
3-5-3- مدل های تجربی……………………………………………………………………………………………………………….41
3-5-3-1- قدرت پیشگویی مدل……………………………………………………………………………………………………..42
3-5-3-2- آنالیز مدل با استفاده از جدول ANOVA…………………………………………………………………………..44
3-5-3-3- بدست آوردن نقاط بهینه متغیرها……………………………………………………………………………………….47

فصل چهارم: بحث ونتیجه گیری
4-1- بررسی تجربی آزمایشات………………………………………………………………………………………………………..53
4-1-1- بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر استخراج لیکوپن در اولتراسونیک…………………………………………53
4-1-1-1- بررسی تاثیر PH بر میزان استخراج…………………………………………………………………………………..54
4-1-1-2- بررسی تاثیر غلظت نمونه بر میزان استخراج……………………………………………………………………….56
4-1-1-3- بررسی تاثیرتوان و زمان های مختلف بر میزان استخراج……………………………………………………….58
4-1-1-3-1- بررسی توان 30درصد…………………………………………………………………………………………………58
4-1-1-3-2-بررسی توان 50درصد………………………………………………………………………………………………….59
4-1-1-3-3- بررسی توان 70درصد…………………………………………………………………………………………………60
4-1-1-3-4- بررسی توان 90درصد…………………………………………………………………………………………………61
4-1-2- بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر استخراج لیکوپن با استفاده از آنزیم……………………………………….62
4-1-2-1- بررسی تاثیر فعالیت های مختلف آنزیم سلولاز……………………………………………………………………63
4-1-2-2- بررسی تاثیر غلظت های مختلف نمونه در آنزیم سلولاز……………………………………………………….64
4-1-2-3- بررسی تاثیر زمان در استخراج آنزیمی………………………………………………………………………………65
4-1-3- بررسی تاثیر ادغام روش اولتراسونیک-آنزیمی در استخراج لیکوپن……………………………………………66
4-1-3-1- بررسی تاثیر زمان در روش اولتراسونیک-آنزیمی………………………………………………………………..66
4-2- ارزیابی داده ها با استفاده از طراحی آزمایشات و نرم افزارMODDE……………………………………………67
4-2-1- سلولاز……………………………………………………………………………………………………………………………..67
4-2-1-1- شرح آنالیز رگرسیون………………………………………………………………………………………………………68
4-2-1-2- تاثیر تغییر زمان اولتراسونیک و مقدار نمونه بر درصد بازدهی لیکوپن استخراجی………………………73
4-2-1-3- تاثیر تغییر فعالیت آنزیم و مقدار نمونه بر بازدهی استخراج لیکوپن…………………………………………74
4-2-1-4- تاثیر تغییر زمان اولتراسونیک و فعالیت آنزیم بر بازدهی استخراج لیکوپن………………………………..75
4-1-2-5- تاثیر سه پارامتر موثربر بازدهی استخراج لیکوپن………………………………………………………………….77

فصل پنجم: نتیجه گیری
5-3- نتیجه گیری نهایی…………………………………………………………………………………………………………………..80
5-3-1- برسی تجربی تاثیر پارامترهای مختلف روی بازدهی لیکوپن………………………………………………………80
5-3-1-1- تاثیر pH……………………………………………………………………………………………………………………..80
5-3-1-2- تاثیر زمان……………………………………………………………………………………………………………………..80
5-3-1-3- غلظت نمونه…………………………………………………………………………………………………………………81
5-4- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………82
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………83

فهرست اشکال
شکل1-1- مسیر سنتز کاروتنوئیدها……………………………………………………………………………………………………..3
شکل1-2- ساختار شیمیایی لیکوپن…………………………………………………………………………………………………….4
شکل1-3- ساختار کاروتنوئیدها…………………………………………………………………………………………………………6
شکل1-4- شماتیک دستگاه سوکسله…………………………………………………………………………………………………10
شکل1-5- شماتیک دستگاه سوکستک……………………………………………………………………………………………….12

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل1-6- شماتیک دستگاه PLE ……………………………………………………………………………………………………16
شکل1-7- شمایی از نمودار فازی یک جسم خالص…………………………………………………………………………….17
شکل1-8- رفتار گرانروی دی اکسید کربن در دماها و فشارهای مختلف…………………………………………………20
شکل3-1- طراحی 3 فاکتوری روش CCF (سمت چپ) و روش CCC ( سمت راست )………………………….40
شکل3-2- شکل حداقل دار پاسخ سطحی (سمت چپ) و Contour plot مربوطه (سمت راست)…………48
شکل3-3- شکل حداقل دار پاسخ سطحی (سمت چپ) و Contour plot مربوطه (سمت راست)…………48
شکل3-4- شکل صعودی پاسخ سطحی (سمت چپ) و Contour plot مربوطه (سمت راست)…………….49
شکل4-1-استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک در pH=4.70 (توان 90 درصد)…………………………..53
شکل4-2- استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک در pH=5.50 (توان 90 درصد)…………………………..54
شکل4-3- استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک در pH=3.50 (توان 90درصد)……………………………55
شکل 4-4 بازدهی استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک (1گرم نمونه، pH=4.70)…………………………56
شکل 4-5- بازدهی استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک (نمونه 2گرمی، pH=4.70)…………………….57
شکل4-6 بازدهی استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک (نمونه 3گرمی، pH=4.70)………………………..58
شکل 4-7 بازدهی استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک (1گرم نمونه، pH=4.70، توان 30درصد)……59
شکل 4-8 بازدهی استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک (1گرم نمونه، pH=4.70، توان 50درصد)……60
شکل 4-9 بازدهی استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک (1گرم نمونه، pH=4.70، توان 70درصد)……61
شکل 4-10 بازدهی استخراج لیکوپن با استفاده از اولتراسونیک (1گرم نمونه، pH=4.70، توان 90درصد)….62
شکل4 -11 تاثیر زمان واکنش بر بازدهی استخراج لیکوپن……………………………………………………………………63
شکل 4-12 بررسی تاثیر واحد فعالیت های مختلف آنزیم سلولاز دراستخراج لیکوپن………………………………..64
شکل 4-13 بررسی تاثیر واحد غلظت های مختلف نمونه در فعالیت 40 واحد فعالیت آنزیم سلولاز دراستخراج لیکوپن ………………………………………………………………………………………………………………………………65
شکل 4-14 بازدهی استخراج لیکوپن در3 زمان مختلف در فعالیت 50 واحد فعالیت آنزیم سلولاز……………….66
شکل4-15 بررسی تاثیر زمان 20، 30 و40 دقیقه با استفاده از روش اولتراسونیک-آنزیمی …………………………67
شکل4-16. نمودار میزان تطابق داده های آزمایشگاهی و داده های پیش بینی شده با نرم افزار…………………….72
شکل4-17نمودار سه بعدی تاثیر زمان اولتراسونیک و مقدار نمونه بر درصد بازدهی استخراج لیکوپن………….73
شکل4-18نمودار سه بعدی تاثیر محتوی فعالیت آنزیم و مقدار نمونه بر درصد بازدهی استخراج لیکوپن………74
شکل4-19نمودار سه بعدی تاثیر زمان اولتراسونیک ومحتوی فعالیت آنزیم بر درصد بازدهی استخراج لیکوپن……………………………………………………………………………………………………………………………………………………76
شکل4-20نمودار دو بعدی تاثیرمقدار نمونه ، زمان اولتراسونیک ومحتوی فعالیت آنزیم بر درصد بازدهی استخراج لیکوپن ………………………………………………………………………………………………………………………………..77

فهرست جداول
جدول 1-1- مقایسه قدرت آنتی اکسیدانی کاروتنوئیدها بر اساس توانایی جذب اکسیژن آزاد………………………5
جدول 1-2- تغییرات دانسیته دی اکسید کربن بر حسب فشار (بار) و دما (درجه سانتیگراد)……………………….18
جدول 1-3- مقایسه داده های فیزیکی برای گاز ها، سیالات فوق بحرانی و مایعات…………………………………..22
جدول 1-4- پارامترهای بحرانی برخی سیالات فوق بحرانی………………………………………………………………….25
جدول 3-1- تعداد آزمایشات لازم برای طراحی فشرده از 2 تا 5 فاکتور…………………………………………………41
جدول3-2- مقادیر کد شده متغیرهای مستقل در سطوح مختلف…………………………………………………………….50
جدول 4-1- داده های بدست آمده در آزمایشات برای آنزیم سلولاز………………………………………………………68
جدول 4-2- مقادیر ضریب رگرسیون و احتمال مربوطه………………………………………………………………………..69
جدول4-3- جدول تحلیل ANOVA، محاسبه شده توسط نرم افزار DESIGN-EXPERT………………….70

چکیده:
روش های متداول تجاری در استخراج عمتدتاٌ بر سه اصل استوار می باشد: فیزیکی، شیمیایی و ترکیبی از این دو. مکانیسم اصلی عبارت است از شکستن ساختمان دیواره سلولی گیاهان. با توجه به فوائد بسیار زیاد لیکوپن به عنوان یک آنتی اکسیدان قوی و یک ترکیب بالقوه با ارزش در سالهای اخیر توجه زیادی در استخراج آن معطوف شده است. تمایل برای کاهش استفاده از حلال های آلی خطرناک در استخراج روغن در سال های اخیر موجب توسعه روش های جدید استخراج با مصرف کم حلال نسبت به روش های کلاسیک شده است. در این میان روش های استخراج به کمک آنزیم ها و استخراج با سیال فوق بحرانی و استخراج با مایکروویو و استخراج با اولتراسونیک مورد استفاده قرار گرفته است و از محبوبیت خوبی برخوردار بوده است. دراین میان روش آنزیمی برای استخراج بیشتر مورد توجه است اما یکی از مشکلات این روش هزینه ی بالای این روش است اما راه های مختلفی برای بهینه سازی استخراج لیکوپن وجود دارد یکی از این راه ها استفاده از روش ترکیبی می باشد. در مطالعه حاضر از روش استخراج با کمک آنزیم- اولتراسونیک از ضایعات گوجه فرنگی استفاده شده است. برای این کار از آنزیم سلولاز ( Cellulase ) استفاده شده است. جهت تعیین شرایط بهینه جهت استخراج لیکوپن از ضایعات گوجه فرنگی تاثیر شرایطی همچون میزان pH ، زمان واکنش ، مقدار نمونه ، فعالیت آنزیم و توان های مختلف اولتراسونیک مورد بررسی قرار گرفتند و تاثیر هر کدام از این پارامترها را یکبار به صورت تجربی و بار دیگر با استفاده از انجام طراحی آزمایشات بوسیله نرم افزار Design-Expert بررسی شده است . میزان بازدهی بهینه استخراج 93 درصد در pH=4/70 و سرعت چرخش 200 دور در دقیقه با توان 50 و زمان اولتراسونیک 30 دقیقه بدست آمد.
کلید واژگان: دیواره سلولی، لیکوپن ، آنتی اکسیدان، اولتراسونیک.

فصل اول

مقدمه

1-1- مقدمه:
گوجه فرنگی یکی از مهمترین محصولات تولید باغی در جهان است که با یک تخمین جهانی تولید آن بیش از 120 میلیون تن برآورد شده است واز نظراقتصادی در مقام دوم جهان قرار دارد موطن اصلی گوجه فرنگی آمریکای جنوبی ومرکزی بود که تا سده 1800 اروپائیان آن را سمی می دانستند و تنها آن را به عنوان زینتی می کاشتند. اجداد گوجه فرنگی گیاهان علفی خودرویی بوده اند که این گیاهان گونه مختلفی از سرده پیشین Lycopersicon بودند. یکی از این گونه ها با نام علمی Solanum Lycopersium به مکزیک منتقل شد واز آنجا توسط بومیان پرورش یافت( 2،1، 3، 4). میزان تولیدگوجه فرنگی سالانه در ایران 8/5 میلیون تن و در جهان سالانه حدود 130ملیون تن است که طبق برآوردهای شورای جهانی فرآوری گوجه فرنگی(WPTC)1 حدود 3 الی5 درصد وزن کل گوجه فرنگی ضایعات آن است که برآورد شده است(9،5). شواهداپیدمولوژیکی نشان می دهد که مصرف محصولات گوجه فرنگی تازه و فرآوری شده باعث کاهش خطر ابتلا به انواع سرطان(6) و کاهش شیوع بیماری ایسمیک قلبی می شود(7). این اثرات مفید در درجه اول به فعالیت آنتی اکسیدانی گوجه فرنگی نسبت داده شده است.گوجه فرنگی حاوی طیف گسترده ایی از آنتی اکسیدانها شامل ویتامینE، اسید آسکوربیک، کارتنوئیدها، فلاونوئیدها و فنولیک ها است که در میان آن لیکوپن کاروتنوئید مسئول رنگ قرمز گوجه فرنگی رسیده است که در سالهای اخیر توجه زیاد به عنوان امکان جذب آن در پیشگیری از بیماریها شده است(10، 11، 12).

2-1- لیکوپن
1-2-1- تاریخچه لیکوپن:
لیکوپن یک آنتی اکسیدان قوی است که در مسیر سنتز کاروتنوئیدها ساخته میشود(13). ساختار لیکوپن در سال 1930 توسط کرر2 و همکارانش تعیین شد(14،15).

شکل?-? مسیرسنتز کاروتنوئیدها

1-2-2- ساختار شیمیایی لیکوپن:
لیکوپن یک کاروتنوئید (C40H56) با 11پیوند مزدوج و2 پیوند غیر مزدوج با وزن مولکولی 85/536 دالتون وغالب در پلاسمای انسان است که این رنگدانه طبیعی توسط گیاهان و یا میکروارگانیسم ها سنتز می شود(17،16، 18). همچنین یک ترکیب لیپوفیلیک ونامحلول در آب است، از آنجا که لیکوپن فاقد حلقه P-ionone درساختار خود می باشد بنابراین فاقد فعالیت ویتامین A است(19).

شکل?-? ساختار شیمیایی لیکوپن

لیکوپن در حالت طبیعی به طور طبیعی به شکل ایزومری ترانس می باشد ولی در اثر نور، حرارت، واکنش های شیمیایی وفرآوری های مختلف غذایی و جذب در بدن انسان وجانوران مختلف به اشکال ایزومری مختلف سیس تغییر پیدا می کند. متداول ترین فرم لیکوپن ایزومرهای ترانس، 5-سیس، 9-سیس، 13-سیس و 15-سیس است که دربین آنها ایزومر 5-سیس به علت کمترین انرژی پایدارتر است(20، 21،16،22،23).
لیکوپن مستعد تخریب اکسداتیو است( 25، 27، 24) بنابراین استخراج، ذخیره سازی، فرآوری، تجزیه وتحلیل از لیکوپن باید تحت شرایط محیطی کنترل شده انجام شود(25) حضور زنجیره طولانی پیوند دوگانه مزدوج کربن-کربن باعث می شو که به محض قرار گرفتن لیکوپن در معرض نور دچار تغییرات شیمیایی می گردد (23، 24).

1-2-3- نقش لیکوپن در سلامت انسان:
تخریب اکسیداسیون در حال حاضر به عنوان یک علل مهم در بیماری های مزمن از جمله سرطان، بیماری های قلبی و عروقی، پوکی استخوان و دیابت شناخته شده است. آنتی اکسیدان ها نقش مهمی را در کاهش اثرات مخرب اکسیداسیون در سلول را دارند(26). لیکوپن به دلیل تعداد بیشتر باندهای دوگانه مزدج خواص آنتی اکسیدانی بیشتری دارند و یکی از قویترین آنتی اکسیدانها است(28، 31، 33). لیکوپن به دلیل داشتن خواص آنتی اکسیدانی بیشتر نسبت به بتا کاروتن( جدول1) در درمان بسیاری از بیماری ها استفاده می شود( 29).

جدول ?-? مقایسه قدرت آنتی اکسیدانی کاروتنوئیدها بر اساس توانایی جذب اکسیژن آزاد
نوع کاروتنوئید قدرت آنتی اکسیدانی
لیکوپن 31
گاماکاروتن 25
آستازانتین 24
کانتاگزانتین 21
آلفاکاروتن 19
بتاکاوتن 14
زیزانتین 10
لوتئین 9

1-2-3-1- ساختار کاروتنوئیدها:

شکل?-? ساختار کاروتنوئید

1-2-3-2- سرطان پروستات:
سرطان پروستات یک بیماری است که به نظر می رسد در چند دهه اخیر گسترش یافته است از آنجایی که جز ضایعات پیش سرطانی هستند معمولا از دهه سوم زندگی در مردان مشاهده می شود. اولین بار جیووانسی3 وهمکاران(1995) گزارشی که نقش کاروتنوئیدها در کاهش سرطان پروستات را بیان می کرد منتشر کردند(30، 32). به تازگی جیووانسی مطالعاتی را در ارتباط با مصرف گوجه فرنگی، لیکوپن وخطر ابتلا به سرطان پروستات را مورد بررسی قرار داد طبق مطالعات اپیدمیولوژیکی از10 موردی را که ارزیابی کرد8 مورد از آنها کاهش خطر ابتلا مشاهده شد(38) . محتمل ترین مکانیسم را که می توان برای نقش لیکوپن در نظر گرفت نقش آن در خنثی کردن رادیکال های آزاد است(35).
1-2-3-3- بیماری های استخوانی:
اگر چه شیمی کاروتنوئیدها به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است، در حال حاضر جذب، متابولیسم و توابع بیولوژیکی بررسی شود. واکنش های مخرب اکسیداسیونی از مهمترین عوامل مهم در بیماری پوکی استخوان می باشد که آنتی اکسیدان های طبیعی نظیر لیکوپن می تواند نقش جلوگیری کنندگی را داشته باشد(34). لیکوپن موجب تحریک ساخت سلول های استخوانی شده واز ناهنجاری های شکلی و کجی استخوان جلوگیری می کند(37).
1-2-3-4- سایر بیماری ها:
خاصیت آنتی اکسیدانی لیکوپن توجه تحقیقات علمی را به نقش محافظتی آن در فشار خون بالا به خود جلب کرده است. مطالعه اخیر مصرف مکمل لیکوپن به مدت 8 هفته به میزان 15 میلی گرم در روز کاهش فشار خون مشاهده شد. کسانی که به صورت مداوم از لیکوپن استفاده می کنند 30تا 60 درصد کمتر به بیماری های گوارشی مبتلا می شوند( 34، 36). همچنین مطالعات اپیدمیولوژیکی در سال های اخیر نشان می دهد که مصرف گوجه فرنگی ومحصولات غذایی گوجه فرنگی خطر ابتلا به سرطان حفره دهان، حلق، مری، معده، روده بزرگ، مثانه را در انسان کاهش می دهد.این اثر محافظتی به خواص آنتی اکسیدانی و پروویتامینی ترکیبات مغذی در بدن است(50).

1-3- انواع روشهای استخراج:
هدف از استخراج، جدا کردن و بازیابی ترکیبات مورد نظر از بافت نمونه است که اکثراً شامل تغییر و انتقال از فاز جامد به فاز مایع می باشد. سادگی، سرعت عمل و بازیابی کمی ترکیبات مورد نظر از بافت نمونه، بدون کاهش و یا تجزیه شدن انها و اقتصادی بودن روش از خصوصیات یک روش خوب است(45). یکی از روش های معروف و مورد استفاده در صنایع و آزمایشگاه ها روش استخراج با حلال 4است که به کمک دستگاه سوکسله انجام می شود. این روش ها مستلزم مصرف حجم زیاذی از حلال های آلی خطرناک در استخراج های تجربی در سال های اخیر موجب توسعه روش های جدید استخراج با مصرف کم حلال نسبت به روش های کلاسیک شده است. در میان این روش ها، روش های استخراج به کمک آنزیم ها5، استخراج با سیال فوق بحرانی 6، استخراج با کمک مایکروویو 7 و استخراج با مایع تحت فشار8 (41،40) از محبوبیت بسیار برخوردار است و در بسیاری از فرآیندهای زیست محیطی استفاده شده است(41،39). در این پروژه از ادغام روش استخراج فراصوت و آنزیمی برای استخراج لیکوپن از ضایعات گوجه فرنگی استفاده شده است. لذا لازم است به طور مختصر مفهوم استخراج و روش های مختلف آن معرفی شود.
تعریف استخراج:
انتقال یک ترکیب از مایع به مایع دیگر ویا از فاز جامد به مایع را استخراج می گویند. استخراج برچند نوع است:
1ـ استخراج مایع ـ مایع 9: که به استخراج از یک مایع به مایع غیر قابل امتزاج دیگر گفته می شود.
2ـ استخراج فاز جامد10 : که به استخراج از یک مایع توسط یک بستر جامد اطلاق می شود.
3ـ استخراج مایع ـ جامد 11:که به استخراج از جامد توسط مایع گفته می شود(45).
روش های عملی استخراج عبارتند از:
1 ـ سوکسله
2 ـ سوکستک12
3 ـ استخراج با کمک مایکروویو
4 ـ استخراج با کمک امواج مافوق صوت13
5 ـ استخراج با حلال تسریع شده یا استخراج با مایع تحت فشار14
6 ـ استخراج با سیال فوق بحرانی
7 ـ استخراج به کمک آنزیم ها

1-3-1- روش سوکسله
روش سوکسله اولین بار در سال 1848 توسط یک شیمیدان آلمانی به نام فرنس ون ساکسله15 معرفی شد. این روش برای استخراج مایع ـ جامد استفاده می شود.شماتیک دستگاه سوکسله در شکل1 ـ1 ارائه شده است. هر سیستم شامل یک وسیله گرم کننده{1}، بالن حاوی حلال {2}، محفظه استخراج {3} که نمونه بعد از قرار گرفتن در کاغذ صافی که به صورت انگشتانه16 درآمده {4} در داخل محفظه استخراج جاگذاری می شود و مبرد {5} که حلال در آن سرد شده و به داخل محفظه استخراج برگردانده می شود. مقداری پشم شیشه یا گلوله شیشه ای روی نمونه قرار داده می شود تا بر اثر چکیدن حلال از مبرد به داخل نمونه کانال ایجاد نشود و یا از پخش شدن نمونه جلوگیری شود (49).

شکل?ـ? شماتیک دستگاه سوکسله(49)

روند کار به این ترتیب است که نمونه وزن شده داخل انگشتانه ریخته می شود ودر محفظه استخراج جایگذاری می شود. حلال گرم می شود واز لوله جانبی دستگاه سوکسله بالا می رود. حلال بعد از سرد شدن در مبرد به داخل محفظه استخراج می چکد. هنگامی که سطح حلال در محفظه به نقطه {6} رسید حلال که حاوی مواد استخراج شده است به داخل بالن حلال تخلیه می شود. این سیکل چندین بار انجام می شود تا استخراج کامل شود. لذا همواره حلال تازه با نمونه در تماس است به این ترتیب بازده استخراج افزایش پیدا می کند. این روش به زمان طولانی و مقدار زیادی حلال نیاز دارد(49).

1-3-2- سوکستک
یک روش استخراج اصلاح شده است که مبنای آن روش سوکسله می باشد این روش در سال 1970 معرفی شد ودر سال 1982 تجاری سازی شده است(42) هر دستگاه سوکسله شامل اجزای زیر است:
{1}ظرف حاوی حلال
{2}انگشتانه که نمونه در آن قرار داده می شود.
{3}سیستم بازیابی حلال که مجهز به شیر است که در مرحله بازیابی حلال بسته می شود.
{4}مبرد

شکل?ـ? شماتیک دستگاه سوکستک(42)
استخراج توسط دستگاه سوکستک شامل 3 مرحله است:
1ـ مرحله جوشیدن17
2ـ مرحله شستشو18

3ـ مرحله بازیابی حلال19
که 3 مرحله در شکل 1ـ2 نشان داده شده است.
روند کار به این ترتیب است که نمونه وزن شده داخل انگشتانه ریخته می شود و به طور مستقیم در حلال در حال جوش قرار داده می شود. حلال تبخیر شده بعد از رسیدن به مبرد سرد شده و وارد محفظه بازیابی حلال می شود. در مرحله جوشش شیر متصل به لوله جانبی باز است و لذا حلال دوباره به ظرف حلال بر می گردد.
در مرحله شستشو انگشتانه حاوی نمونه از داخل محلول خارج و توسط حلال خارج شده از لوله جانبی شسته می شود. در مرحله بازیابی حلال شیر متصل به لوله جانبی بسته می شود و حلال در محفظه بازیابی جمع می شود و نمونه در ته ظرف تغلیظ می شود. روش استخراج با سوکستک نسبت به سوکسله روش سریعتری است و جداسازی حلال از نمونه سریعتر انجام می شود. همچنین مشخص شده که بازیابی و دقت این روش از سوکسله بیشتر می باشد.

1-3-3- استخراج به کمک مایکروویو (MAE):
به جهت کاهش زمان استخراج و میزان مصرف حلال روشهای جدید در سه دهه اخیر توسعه پیدا کرده اند. یکی از این روشها روش استخراج به کمک مایکروویو (MAE) است. در این روش از انرژی مایکروویو برای گرم کردن حلال که به طور مستقیم در تماس با نمونه است،استفاده می شود. مهمترین عامل در موفقیت این روش ها در کاهش زمان وکاهش مصرف حلال و کار در دمای بالاتر از نقطه جوش حلال است) 42،43( . از فرکانس های MHZ 300000 -300 استفاده می شود. در این روش وجود یک حلال با دو قطبی ذاتی ضروری است که در اثر میدان اعمال شده شروع به چرخش کند و انرژی لازم برای استخراج را تولید کند. در روش گرمایی هدایتی در اثر جریان همرفتی یک گرادیان گرمایی تولید می شود و فقط یک قسمت کوچک از مایع که در تماس با ظرف است، دارای دمای مورد نظر است یعنی حلال به طور یکنواخت گرم نمی شود ولی در روش مایکروویو همه نمونه به طور همزمان گرم می شود بدون اینکه ظرف گرم شود. لذا حلال سریعتر به نقطه جوش خود می رسد و از طرف دیگر چون فشار در داخل محفظه بالاست دمای جوش حلال از دمای جوش حلال در اتمسفر بیشتر خواهد شد. به همین دلیل است که بازده استخراج بالاست و زمان استخراج نیز کاهش می یابد(49).
1-3-4-استخراج با امواج فرا صوت:
در این روش امواج فرا صوتی به عنوان یک انرژی کمکی و شتاب دهنده برای استخراج استفاده می شود. این امواج به فرایندهایی مثل انحلال واختلاط سرعت می بخشند (42،48). به همین دلیل به عنوان روش سریع و موثر برای استخراج مواد معدنی و آلی استفاده می شود. از این روش برای استخراج ترکیبات PCB20 در خاک استفاده شده و نتایج قابل قبولی حاصل شده است (53،44) قریشی 21 جداسازی ترکیب ذکر شده را از خاک های آلوده را با دی اکسید کربن فوق بحرانی (46) را بررسی کرده و نتایج بهتری را به دست آورده است. همچنین از این روش برای استخراج مواد فعال طبیعی مانند ویتامین E استفاده شد و نتایج قابل ملاحظه ای نسبت به روش سنتی سوکسله بدست آمد (52). در کار دیگر از این روش برای استخراج آلومینیوم در آب میوه ها و نوشیدنی های بدون الکل استفاده شد. بازیابی و دقت بالایی حاصل شد ضمن اینکه زمان استخراج نیز کاهش یافت (48).

1-3-5-استخراج با مایع تحت فشار22 :(PLE)
این روش، روشی جدید برای استخراج از ترکیبات جامد و نیمه جامد در فشار و دماهای بالاست. از این روش در برخی موارد تحت عنوان استخراج تسریع شده با حلال 23(ASE) نام برده می شود (51،47،54،41،39).
اولین گزارش از استفاده PLE در سال 1995 بود که برای اندازه گیری مواد زاید و آفت کش ها در خاک و در اندازه گیری ترکیبات آروماتیک چند هسته ای 24استفاده شد (55،58،42). قبل از آن یک گروه در آژانس حفاظت از محیط زیست25 (EPA) در آمریکا یک روش جدید برای استخراج از مواد جامد و نیمه جامد ارایه کرد. این روش تحت عنوان ASE در سال 1994 پذیرفته شد. بررسیهای بعدی موجب ایجاد یک روش جدید شده که امروزه برای استخراج دسته متنوعی از ترکیبات مورد استفاده قرار می گیرد(55). مزیت های نسبی این روش نسبت به روشهای سنتی استخراج عبارتند از :
ـ در کسری از زمان (در دقیقه) انجام می شود.
ـ هزینه پایین است و مصرف حلال تا 90./. کاهش می یابد.
ـ برای دسته زیادی از ترکیبات استفاده می شود.
ـ روشی خودکار بوده و می تواند به طور همزمان تعداد زیادی استخراج را انجام دهد(61،51،59،55).
در این روش از حلالهای معمولی که در استخراج های سنتی به کار می رود، استفاده می شود. نمونه در داخل سل های از جنس استیل با تحمل فشارهای بالا قرار داده می شود. حلال تحت فشار با دمای بالا وارد سل می شود. مدت زمانی ثابت در تماس با نمونه قرار داده می شود واستخراج به صورت استاتیک انجام می شود 26. سپس نمونه استخراج شده با جریانی از حلال از داخل سل استخراج در ظرف نمونه برداری جمع آوری می شود (56 ،59 ،55 ،42) که این مرحله را استخراج پیوسته27 می نامند.
روش PLE یک روش کاملا خودکار است و در کسری از زمان (در چند دقیقه) انجام می شود و میزان مصرف حلال آن پایین است(47). موثر بودن این روش بر مبنای افزایش حلالیت در دمای بالاتر قرار دارد (61،62). در دماهای بالاتر سرعت واجذب مواد از داخل بافت نمونه نسبت به استخراج در دمای محیط شتاب پیدا می کند. لذا میزان مصرف حلال کاهش می یابد که این نتیجه ای از افزایش حلالیت براثر افزایش دما است. فشار بالا موجب افزایش نقطه ی جوش حلال شده و در حالت مایع نگه داشته می شود. به عبارت دیگر فرایند های سرعتی برای خارج شدن آنالیت از بافت نمونه شتاب داده می شود(62،51،56).
شماتیک دستگاه PLE را در شکل1ـ3 ارایه شده است. (62):
شکل?ـ? شماتیک دستگاه PLE

هر سیستم PLE شامل مخزن حلال {1}، پمپ برای ایجاد فشار و پمپ کردن حلال، گرمخانه جهت رساندن دمای حلال به دمای مورد نظر {3} سل حاوی نمونه {4} و ظرف مخصوص جمع آوری نمونه {5} است. در این روش استخراج شامل مراحل زیر می باشد:
1ـ پر کردن نمونه در داخل سل وقرار دادن در داخل گرمخانه.
2ـ پر کردن سل به وسیله حلال.
3ـ گرم کردن و رساندن فشار به فشار مورد نظر.

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید