استخراج لیکوپن از ضایعات گوجه فرنگی : پایان نامه ارشد صنایع غذایی

استفاده حداکثری از ظرفیت های موجود در تولیدات غذایی ،امری بسیار حیاتی و ضروری برای هر جامعه ای میباشد و این امر لزوم تربیت کارشناسان نخبه در صنایع غذایی را بیان مینماید. گرایش علوم و صنایع غذایی از مهمترین شاخه های فنی مهندسی میباشد که اتفاقا علاقه مندان بسیاری در کشورمان دارد . دیجی لود با معرفی پایان نامه های بسیار جدیدی از رشته مهندسی صنایع غذایی در مقطع کارشناسی ارشد در خدمت کاربران گرامی خود می باشد. پایان نامه حاضر با عنوان ” استخراج لیکوپن از ضایعات گوجه فرنگی ” با فرمت WORD (قابل ویرایش) به حضور شما عزیزان معرفی میگردد.

چکیده استخراج لیکوپن از ضایعات گوجه فرنگی :

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.

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).

لیکوپن

 تاریخچه لیکوپن:

لیکوپن یک آنتی اکسیدان قوی است که در مسیر سنتز کاروتنوئیدها ساخته میشود(13).  ساختار لیکوپن در سال 1930 توسط کرر[2] و همکارانش تعیین شد(14،15).

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).

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).

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).

فهرست مطالب

چکیده

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه 2

1-2- لیکوپن 3

1-2-1- تاریخچه لیکوپن 3

1-2-2- ساختار شیمیایی لیکوپن 4

1-2-3- نقش لیکوپن در سلامت انسان 5

1-2-3-1- ساختار کاوتنوئیدها 6

1-2-3-2- سرطان پروستات 7

1-2-3-3- بیماریهای استخوانی 7

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

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

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.