تعیین شرایط بهینه استخراج پلی ساکارید برگ گیاه ... |
۲-۲-۲-۲ رادیکال DPPH (1و۱-دی فنیل ۲-پیکریل هیدرازیل)
این ترکیب یک رادیکال پایدار با رنگ بنفش میباشد که با احیاء شدن توسط عناصر دهنده الکترون یا هیدروژن (ترکیبات آنتیاکسیدانی) به دی فنیل پیکریل هیدرازین زرد رنگ تبدیل می شود. توانایی دادن اتم هیدروژن یا الکترون توسط ترکیبات و عصارههای مختلف، به وسیله آزمونی با همین نام، با میزان بیرنگ کردن یا کاهش میزان جذب نوری محلول بنفش رنگ DPPH در متانول مورد بررسی قرار میگیرد (بیوریتس و بوکار[۳۲]، ۲۰۰۰).
۲-۲-۳ آنتی اکسیدانها
آنتیاکسیدانها موادی هستند که باعث به تاخیر انداختن اکسایش و افزایش ماندگاری و مطبوع بودن غذاهای چرب میشوند. این مواد ممکن است به طور طبیعی در ترکیبات چرب حضور داشته باشد، مانند توکوفرولها، فلاونوئیدها، ال-اسکوربیک اسید، کاروتنوئیدها، و یا به صورت صنعتی تولید و به ماده غذایی افزوده گردند. ترکیباتی چون بوتیلیتد هیدروکسیآنیزول (BHA)، بوتیلیتد هیدروکسیتولوئن (BHT)، ترشریبوتیل هیدروکینون (TBHQ) از این گروه میباشند. روغنهای گیاهی نسبت به روغنها و چربیهای حیوانی، به طور طبیعی دارای آنتیاکسیدانهای بیشتری بوده و در نتیجه پایدارترند (فاطمی، ۱۳۸۱).
۲-۲-۳-۱ سیستم آنتیاکسیدانی بدن انسان
سیستم آنتی اکسیدانی موجود در بدن انسان به دو گروه تقسیم می شود :
-
- آنزیمی
-
- غیر آنزیمی
سیستم آنتیاکسیدانی آنزیمی به دو سیستم دفاعی اولیه و ثانویه تقسیم می شود. سیستم دفاعی اولیه از سه آنزیم مهم تشکیل شده که باعث خنثی سازی و یا جلوگیری از تشکیل رادیکالهای آزاد میشوند:
۱. آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز که با اهدای ۲ الکترون، باعث احیاء پراکسیدها شده و در نتیجه پراکسید، که بستر بالقوهای برای واکنش فنتون (Fenton) میباشد را از بین میبرد.
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
۲. کاتالاز که پراکسیدهیدروژن را به آب و اکسیژن مولکولی تبدیل می کند و یکی از بزرگترین تغییر و تبدیل کنندهها در بدن انسان است به طوریکه یک مولکول کاتالاز باعث تغییر ۶ بیلیون مولکول پراکسید می شود.
۳. سوپراکسید دسموتاز که با تبدیل سوپراکسید آنیونی به پراکسیدهیدروژن، آن را به سوبسترایی برای آنزیم کاتالاز تبدیل می کند (کرکو و فریرا، ۲۰۱۳).
دومین سیستم دفاع آنزیمی شامل آنزیمهایی است که به طور مستقیم باعث خنثی سازی رادیکالهای آزاد نمیشوند اما نقش حمایت کننده برای آنتیاکسیدانهای داخلی دارند. این آنزیمها شامل موارد زیر میباشند :
۱. گلوتاتیون ردوکتاز: باعث تبدیل گلوتاتیون اکسید شده، به فرم احیاء آن میگردد و در نتیجه آن را بازیافت کرده و برای خنثی سازی رادیکالهای آزاد بیشتر، آماده میسازد.
۲. گلوکز-۶- فسفات دهیدروژناز باعث احیاء NADPH[33] که کوآنزیم مورد استفاده در واکنشهای آنابولیک میباشد، میگردد.
اما سیستم آنتیاکسیدانی داخلی غیرآنزیمی شامل موارد متعددی از جمله ویتامین A، کوفاکتورهای آنزیمی (Q10)، ترکیبات نیتروژنی (اوریک اسید) و ترکیبات پپتیدی (گلوتاتیون) میباشد:
۱. ویتامین A از شکستن بتا-کاروتن در کبد تشکیل می شود. حدود ۱۲ فرم ویتامین A ایزوله شده و میدانیم که اثرات مفیدی بر پوست، چشم و اعضای داخلی بدن ایجاد می کنند. توانایی آنتی اکسیدانی آن مربوط به قدرت بالای آن در واکنش با رادیکال پروکسیل ( ROO.(تیرا[۳۴] و همکاران، ۲۰۱۵)) و جلوگیری از گسترش پراکسیداسیون در چربیهاست.
۲. کوآنزیم Q10 در تمام سلولها و غشاها حضور داشته و نقش مهمی در زنجیره تنفسی و دیگر متابولیسمهای سلولی ایفا می کند. این کوآنزیم باعث جلوگیری از تشکیل رادیکال پروکسیل می شود و حتی در مواردی گزارش شده که پس از شکل گیری این رادیکالها، باعث خنثیسازی آنها گشته و همچنین توانایی بازسازی ویتامین E را داراست.
۳. اوریک اسید محصول نهایی متابولیسم نوکلئوتید پورینی در بدن انسان است، غلظت آن به تدریج افزایش یافته و پس از فیلتراسیون کلیوی، ۹۰ درصد اوریک اسید باز جذب می شود که نشان دهنده نقش مهم آن در بدن است. اسید اوریک از تولید بی رویه اکسیدانهای Oxo-hem که محصول واکنش هموگلوبین با پراکسیدها هستند جلوگیری می کند. همچنین مانع تحلیل رفتن گلبولهای قرمز توسط پراکسیدانها گشته و قدرت مهار کنندگی بالایی نسبت به اکسیژن یگانه و رادیکال هیدروکسیل دارد.
۴. گلوتاتیون یک تریپپتید داخلی است که از سلولها در برابر رادیکالهای آزاد محافظت می کند و این کار را با دادن یک اتم هیدروژن یا یک الکترون انجام میدهد و در نتیجه نقش مهمی در بازسازی سایر آنتیاکسیدانها از جمله آسکوربات دارد.
با وجود این سیستم آنتیاکسیدانی درونی، بدن انسان به انواع مختلف آنتیاکسیدانهای خارجی نیاز دارد و این نیاز را از طریق رژیم غذایی مرتفع میسازد تا بتواند غلظت رادیکالهای آزاد را در سطح پایینی نگه دارد (کرکو و فریرا، ۲۰۱۳).
۲-۲-۳-۲ آنتیاکسیدانهای طبیعی
ویتامین C نامی عمومی است که برای اسید آسکوربیک استفاده می شود. اسید آسکوربیک دارای ۲ فرم است که دارای خاصیت آنتیاکسیدانی هستند: L- اسکوربیک اسید و L- دهیدرواسکوربیک اسید، که هر دو از طریق دستگاه گوارش جذب میشوند. اسید آسکوربیک در مهار آنیون رادیکال سوپراکسید، پراکسیدهیدروژن، رادیکال هیدروکسیل، اکسیژن یگانه و اکسید نیتروژن فعال مؤثر است (باروس[۳۵] و همکاران، ۲۰۱۱).
ویتامین E دارای ۸ ایزوفرم است که ۴ تای آنها توکوفرول و ۴ فرم دیگر آن توکوتریانول میباشند. در بین آنها آلفا-توکوفرول بیشترین فراوانی را داراست. ویتامین E پراکسیداسیون لیپیدی را با اهدای هیدروژن فنولی به رادیکال پروکسیل و تبدیل شدن به رادیکال توکوفروکسیل، متوقف می کند. رادیکال توکوفروکسیل با وجود داشتن ساختار رادیکالی، غیر فعال بوده و نمیتواند به واکنش زنجیرهای اکسیداتیو ادامه بدهد. ویتامینهای C و E دارای رفتار هم افزایی هستند به طوریکه ویتامین C می تواند ویتامین E را از فرم رادیکال توکوفروکسیل به یک فرم حد واسط تبدیل کند که تا حدودی خاصیت ضداکسیدانی خود را باز یابد.
ویتامین K یک ترکیب محلول در چربی است که ساختار ۱و۴-نفتوکوئینون (۱,۴-naphtoquinone) آن به این ویتامین خاصیت ضداکسیدانی بخشیده است. ۲ ایزوفرم طبیعی این ویتامین K1 و K2 هستند (وروورت[۳۶] و همکاران، ۱۹۹۷).
فلاوونوئیدها یک گروه آنتیاکسیدانی متشکل از فلاونولها، فلاوانولها، آنتوسیانینها، ایزوفلاونوئیدها، فلاوانونها و فلاونها هستند. همه این ترکیبات از ساختار مشابهی به نام دیفنیل پروپان (diphenylpropane) مشتق شده اند. فلاوانون و فلاون معمولاً در میوههای مشابهی یافت میشوند و توسط آنزیم خاصی ارتباط برقرار می کنند. این در حالیست که فلاون و فلاونول از این پدیده مستثنی بوده و به ندرت در کنار هم یافت میشوند. همچنین آنتوسیانینها در گیاهان غنی از فلاوانون یافت نمیشوند. خاصیت آنتیاکسیدانی فلاونوئیدها مربوط به گروه های هیدروکسیل فنولیک متصل به ساختار حلقوی است که آنها را قادر میسازد به عنوان عامل احیاء کننده، دهنده هیدروژن، خاموش کننده اکسیژن یگانه، مهار کننده رادیکال سوپراکسید و شلات کننده فلزات فعالیت کنند. همچنین میتوانند باعث فعالسازی آنزیم های آنتیاکسیدانی و احیاء رادیکالهای توکوفرول (توکوفروکسیل) گردند.
اسیدهای فنولیک از هیدروکسی سینامیک و هیدروکسی بنزوئیک اسید تشکیل شده اند و دارای خاصیت ضداکسیدانی بوده و به عنوان شلاته کننده و مهار کننده رادیکالهای آزاد عمل می کنند. یکی از ترکیبات این گروه که بسیار مؤثر بوده و مطالعات زیادی بر روی آن صورت گرفته، گالیک اسید است که پیشساز بسیاری از تاننهاست (ترپینک[۳۷] و همکاران،۲۰۱۱).
کاروتنوئیدها گروهی از رنگدانههای طبیعی هستند که بوسیله گیاهان و میکروارگانیسمها سنتز میشوند و حیوانات قادر به سنتز آن نیستند. بتاکاروتن یک کاروتنوئید مهم بوده و یکی از رنگدانههای طبیعی با خاصیت آنتی اکسیدانی قوی است (اج[۳۸] و همکاران، ۱۹۹۷). و به دلیل خاصیت آنتی اکسیدانی و ضدسرطانی این رنگدانه
از آن در تهیه مکملهای غذایی و مواد دارویی استفاد می شود (تیم[۳۹] و همکاران، ۲۰۰۷).
مواد معدنی در مقادیر بسیار کم در بدن حیوانات یافت شده، بخش کوچکی از آنتیاکسیدانها در رژیم غذایی انسان را تشکیل می دهند و نقش بسیار مهمی در سوخت و ساز بدن ایفا می کنند. در بین مواد معدنی سلنیوم و روی بیشترین خاصیت آنتیاکسیدانی را دارا هستند.
عنصر سلنیوم را میتوان در هر دو فرم آلی (سلنوسیستئین و سلنومتیونین) و معدنی (سلنیت) در بدن انسان یافت. سلنیوم به طور مستقیم بر رادیکالهای آزاد اثر نمیگذارد ولی بخش مهمی از آنزیم های آنتیاکسیدانی نظیر گلوتاتیونپراکسیداز را تشکیل می دهند (تبیسوم[۴۰] و همکاران، ۲۰۱۰).
عنصر روی یک ماده معدنی است که در مسیرهای مختلف متابولیسم شرکت می کند. این فلز نیز مانند سلنیوم رادیکالهای آزاد را مستقیماً مورد حمله قرار نمیدهد اما از تشکیل آنها کاملاً جلوگیری می کند. روی همچنین از عمل NADPH-اکسیداز ممانعت به عمل آورده و از نقش کاتالیزوری آن در استفاده از NADPH به عنوان دهنده الکترون برای تبدیل اکسیژن به اکسیژن یگانه جلوگیری می کند. علاوه بر آن روی در ساختار آنزیم سوپراکسید دسموتاز شرکت دارد. سوپراکسید دسموتاز یک آنزیم آنتیاکسیدانی مهم است که باعث تبدیل رادیکال اکسیژن یگانه به پراکسید هیدروژن می شود و در نهایت روی با مس در اتصال به دیواره سلولی رقابت می کند که این عمل کاهش تولید رادیکال هیدروکسیل را در پی خواهد داشت (پراساد[۴۱] و همکاران، ۲۰۰۴).
۲-۲-۳-۳ آنتی اکسیدانهای سنتزی
با افزایش مصرف روغنهای گیاهی چند غیراشباع بسیار حساس به اکسایش، در فرآوری غذا و رژیم غذایی انسان، نیاز به آنتیاکسیدانهای با پتانسیل بیشتر احساس شد. در نتیجه تولید ترکیباتی با خاصیت آنتیاکسیدانی بالا، بسیار مورد توجه قرار گرفت. از آنتیاکسیدانهای سنتزی رایج میتوان به TBHQ، BHA، BHT و گالاتها اشاره نمود.
TBHQ در سال ۱۹۷۰ معرفی شد. این ترکیب گرد متبلور سفید یا قهوهای مایل به زردی است که در چربیها و روغنها حل پذیری متوسطی دارد. در آب اندکی محلول است و با آهن و مس کمپلکس تشکیل نمیدهد. به عنوان بهترین آنتیاکسیدان برای محافظت روغنهای سرخ کردنی و فراوردههای سرخ شده در نظر گرفته می شود و هیچ تغییری در طعم و رنگ محصول ایجاد نمیکند (کراکو و فریرا، ۲۰۱۳).
بوتیلیتد هیدروکسی آنیزول (BHA) ماده جامد پرکی سفید مومی بسیار محلول در لیپیدها و نامحلول در آب است. از پایداری حرارتی بالایی برخوردار است اما در حرارتهای بالا یک بوی فنولی ایجاد می کند. این موضوع باعث شده از آن به میزان کم و همراه با سایر آنتیاکسیدانها استفاده گردد (کراکو و فریرا، ۲۰۱۳).
بوتیلیتد هیدروکسی تولوئن (BHT) یکی از پرمصرفترین آنتیاکسیدانها در صنعت غذاست که در سال ۱۹۵۴ در آمریکا، بر اساس نتایج آزمایشهای زهر شناختی، مصرف آن در روغنهای خوراکی بیزیان شناخته شد. این ماده، پودر جامد متبلور سفید رنگی است که در چربیها و روغنها به آسانی حل می شود ولی در آب نامحلول است. همراه بخار آب تبخیر می شود و طی فرآوری در معرض اتلاف قرار میگیرد. BHT و BHA با توجه به شباهت ساختار مولکولی آنها، در عمل وجه تشابه دارند، از آن جمله ضعف نسبی آنها به عنوان آنتیاکسیدان در روغنهای گیاهی است. BHT در فراوردههای غذایی کم چرب، فرآورده های ماهی، مواد بسته بندی، پارافین و روغنهای معدنی به کار میرود. همچنین به همراه آنتیاکسیدانهای دیگری چون BHA، پروپیل گالات و سیتریک اسید در پایدار سازی روغنها و غذاهای پرچرب کاربرد گستردهای دارد (کراکو و فریرا، ۲۰۱۳) .
گالاتها (Galates) دارای ساختاری سه هیدروکسیلی هستند که انتظار میرود قدرت آنتیاکسیدانی بالایی داشته باشند. استفاده از گالاتهای بالاتر، مانند اکتیلگالات (OG) و دودسیلگالات (DG)، دشواری حل پذیری (بیشتر در آب و کمتر در روغن)، که استرهای بوتیل و پروپیل ممکن است دارا باشند را برطرف میسازد ولی گرایش شدید همه استرهای گالاتها به کمپلکس شدن با مقادیر ناچیز آهن و تغییر رنگ آبی-سیاه، مصرف این آنتیاکسیدانهای نسبتاً نیرومند را به حداقل میرساند. گالاتها تا اندازهای به گرما حساس هستند، به ویژه در شرایط قلیایی و در دماهای بالای روغنهای پخت و پز، به ویژه روغنهایی که برای فرپزی و سرخ کردن عمیق استفاده میشوند، نسبتا به سرعت از دست میروند. پروپیل گالات (PG) به صورت گرد بلوری سفید در دسترس است و در آب بسیار کم حل می شود. در جلوگیری از اکسایش روغنها، چربیهای جانوری و فرآورده های گوشتی سودمند است. در فرایندهای سرخ کردن که از دمای بالاتر از ۱۹۰ درجه سانتی گراد استفاده می شود، نامناسب بوده و اثر محافظت کننده آن به غذای سرخ شده منتقل نمی شود (کراکو و فریرا، ۲۰۱۳).
اگرچه آنتیاکسیدانهای سنتزی مثل BHA و BHT کاربرد گستردهای دارند اما در بین سالهای ۲۰۱۱ و ۲۰۱۲، سازمان کنترل سلامت غذای اروپا (EFSA[42]) اطلاعات موجود در مورد این دو آنتیاکسیدان را مورد ارزیابی مجدد قرار داد. این داده ها شامل مطالب چاپ شدهای است که اطلاعات متناقضی را گزارش دادهاند (کراکو و فریرا، ۲۰۱۳). خاصیت سرطانزایی بعضی از این افزودنیها (نیتو و همکاران، ۲۰۱۰)، و آسیبهای کبدی ناشی از مصرف BHT و BHA(کریشنایا و همکاران، ۲۰۰۷) و یا در موردی دیگر NDGA[43]، که گرچه به عنوان آنتیاکسیدان در مواد غذایی شناخته شده است اما علائمی از بروز بیماری کیستیک کلیوی در جوندگان، پس از مصرف آن دیده شده است (کراکو و فریرا، ۲۰۱۳) افزودن آنها به موادغذایی را محدود و بعضاً ممنوع کرده است (نیتو و همکاران، ۲۰۱۰).
۲-۲-۴ شرایط آنتیاکسیدانهای غذایی
ماده آنتی اکسیدانی مورد استفاده در صنعت غذا باید:
۱. در چربی محلول باشد.
۲. پس از نگهداری طولانی، نباید تغییری در رنگ، بو و مزه چربی ایجاد کند.
۳. حداقل یک سال در دمای Cº ۳۰-۲۵ مؤثر باشد.
۴. در برابر گرما پایدار باشد.
۵. بی زیان بودن آن به اثبات رسیده باشد.
بیزیان بودن آنتیاکسیدان را تحقق دو شرط تأمین می کند، اول اینکه LD50 ماده مورد استفاده نباید از mg/kg 100 وزن بدن کمتر باشد (متوسط دوز کشنده[۴۴] که به صورت LD50 نشان داده می شود، عبارت است از مقدار معینی از یک سم که اگر روی یک عده از حیوانات آزمایشگاهی مورد مصرف قرار گیرد به طور متوسط ۵۰ درصد آنان را از بین میبرد). هرچه مقدار الدی ۵۰ بزرگتر باشد سمیت ماده کمتر است. الدی ۵۰ بر حسب میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن حیوان استفاده شده برای تعیین درجه سمیت بیان میشود. مثلاً الدی ۵۰ مالاتیون، ۳۰۰۰ میلیگرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن است (حامدی، ۱۳۸۷). دوم اینکه، آنتیاکسیدان در میزان ۱۰۰ برابر مقداری که برای مصرف انسان منظور می شود نباید بر رشد جانور مورد آزمایش در مطالعههای بلند مدت اثر مهمی داشته باشد، از این رو از میان صدها ماده آنتیاکسیدانی موجود، شمار بسیار اندکی از آنها را میتوان در مواد غذایی به کار برد (حامدی، ۱۳۸۷).
۲-۲-۵ مکانیزم عمل آنتیاکسیدانها
به طور ساده میتوان گفت، آنتیاکسیدان با دادن یک اتم هیدروژن به رادیکال آزاد، از گسترش واکنشهای زنجیرهای اکسیداسیون جلوگیری می کند (فاطمی، ۱۳۸۱). توانایی آنها در انجام این کار بر مبنای ساختار فنولی آنها استوار است. آنتیاکسیدانهای اصلی یا مواد فنولی با تأمین اتمهای هیدروژن یا الکترون برای بنیانهای آزاد و تشکیل فرآورده های پایدارتر، اکسایش را در مرحله آغاز و گسترش، پایان داده و جریان خوداکسایشی را مختل میسازند. آنتیاکسیدانها به دو شیوه عمل می کنند، میتوانند به بنیان آزاد چربی، اتم هیدروژن بدهند تا مولکول چربی دوباره تشکیل شده و اکسایش در نخستین مرحله قطع شود (این واکنش تا تمام شدن آنتیاکسیدان ادامه مییابد)، همچنین با دادن اتم هیدروژن به بنیان آزاد پروکسی برای تشکیل هیدروپروکسید، اکسایش را پایان میدهد. این بنیان آزاد آنتیاکسیدانی، بسیار پایدارتر از رادیکال آزاد و واکنش پذیر اسید چرب است (فاطمی، ۱۳۸۱) .
برداشته شدن H از OH و تشکیل R˙، به انرژی زیادی نیاز داشته و در نتیجه این مرحله از اکسایش به کندی انجام می شود. چنانچه پیش از آنکه مقادیر بالایی رادیکال آزاد تولید شود، آنتیاکسیدان حضور داشته باشد، مقادیر کم آنتیاکسیدان می تواند به سادگی نقش بازدارندهای در پیشرفت اکسایش بازی کند، اما اگر دوره القاء سپری شده و اکسیداسیون سریع آغاز شود، آنتیاکسیدان بیاثر خواهد شد به طوریکه سرعت اکسایش در چربی حاوی آنتیاکسیدان و چربی فاقد آنتیاکسیدان برابر خواهد بود. بنابراین روغنهای تند شده را نمی توان با افزودن آنتیاکسیدان تازه کرد.
بدیهی است رادیکال آزاد به جا مانده از آنتیاکسیدان پس از دادن هیدروژن، نباید باعث تولید رادیکالهای آزاد اسید چرب و آغاز اکسیداسیون شود و در ضمن نباید سریعاً توسط اکسیژن اکسید گردد. این ویژگی آنتیاکسیدان به دلیل وجود رزونانس در رادیکالهای آزاد ایجاد شده از آن میباشد (فاطمی، ۱۳۸۱).
بنیانهای آزاد آنتیاکسیدان با اکسید شدن به کینونهای غیرفعال تبدیل میشوند. ترکیبات فنولی که میتوانند به آسانی به کینون تبدیل شوند، آنتیاکسیدانهای فعالی هستند (حامدی، ۱۳۸۷). در اثر ترکیب یک آنتیاکسیدان فنولی مثل هیدروکینون با رادیکال پروکسی، هیدروپرکسید و سمیکینون تولید میشوند. سمیکینونهای تولید شده ممکن است با یکدیگر ترکیب شده و هیدروکینون تولید کنند که به این ترتیب بخشی از آنتیاکسیدان مصرف شده مجدداً تشکیل میگردد.
۲-۲-۶ عوامل تبدیل آنتیاکسیدان به پراکسیدان
رادیکالهای آزاد را به عنوان پراکسیدان میشناسیم اما در کمال تعجب گاهی آنتیاکسیدانها نیز رفتار پراکسیدانی از خود بروز می دهند. مثلاً ویتامین C یک آنتیاکسیدان بسیار قوی است که در بسیاری از واکنشهای فیزیولوژیک شرکت دارد اما گاهی می تواند در نقش یک پراکسیدان ظاهر شود و این اتفاق زمانی رخ میدهد که با آهن و مس سه ظرفیتی واکنش داده و آنها را به آهن و مس دو ظرفیتی تبدیل کند و این ترکیبات جدید باعث تبدیل پراکسیدهیدروژن به رادیکال هیدروکسیل میگردند.
فرم در حال بارگذاری ...
[پنجشنبه 1400-09-25] [ 12:37:00 ق.ظ ]
|