بخشی از مقاله
چکیده
صمغها و یا هیدروکلوئیدها پلیمرهای محلول در آب هستند که توانایی غلیظ کنندگی و تشکیل ژل را دارند و به عنوان اجزاء عملگر در فرمولاسیون های غذایی جهت کنترل ریزساختار، بافت، عطر و طعم استفاده می شوند. پلی ساکاریدهای استخراج شده از گیاهان در صنایع غذایی بیشتر مورد توجه قرار می گیرند. این پلیمرها به دلیل طبیعی بودن برای بسیاری از مصرف کنندگان از مطلوبیت بیشتری برخوردار هستند.
اخیرا تقاضا برای هیدروکلوئیدها با خواص کارکردی ویژه افزایش یافته است، بنابراین یافتن منابع جدید صمغ های گیاهی با خواص مناسب جهت استفاده در صنعت اهمیت ویژه ای دارد و محققان صنعت غذا همواره به دنبال یافتن منابع جدیدپلی ساکاریدی می باشند.از این رو عصاره هیدروکلوئیدی دانه شاهی بعنوان یک منبع جدید انتخاب و ترکیبات شیمیایی، پارامترهای وزن ملکولی آن اندازه گیری شد.
نتایج نشان داد که قسمت اعظم صمغ دانه شاهی،کربوهیدرات با مقدار قند حدود 77% درصد، به علاوه حاوی مقدار اندکی پروتئین و چربی میباشد. کلسیم مهمترین یون موجود در صمغ با مقدار 0/17% میباشد. قندهای اصلی تشکیل دهنده صمغ مانوز، آرابینوز، گالاکتورونیک اسید، فروکتوز، گلوکورونیک اسید، گالاکتوز، رامنوز و گلوکز می باشد. کل صمغ دانه شاهی حاوی متوسط وزن مولکولی معادل 540 کیلو دالتون است و مقدار شعاع چرخش 75 نانومتر میباشد. مقدار جرم بازیافتی 91/4% تعیین شد. همچنین مشخص شد که عصاره دانه شاهی می تواند بعنوان یک هیدروکلوئید بومی در فرآورده های غذایی مورد استفاده قرار بگیرد.
-1 مقدمه
صمغها یا هیدروکلوئیدها پلیمرهای محلول در آب با وزن مولکولی بالا و آبدوست هستند که توانایی غلیظ کنندگی و تشکیل ژل را دارند و به عنوان اجزاء عملگر یا کارکردی1 در فرمولاسیون های غذایی جهت کنترل ریزساختار، بافت، عطر و طعم و زمان نگهداری استفاده می شوند .[1] اهمیت هیدروکلوئیدها به واسطه خواص کارکردی آن ها است که این خواص شامل قابلیت افزایش قوام - ویسکوزیته - ، ژل دهی، امولسیون کنندگی، پایدارکنندگی، تشکیل فیلم، جلوگیری از تشکیل کریستال و.... می باشد. از آنجایی که اکثر هیدروکلوئیدها پلی ساکارید هستند فهم دقیق ازعملکرد هیدروکلوئیدها نیاز به فهم شیمی پلی ساکاریدها دارد.
دانه شاهی2 با نام علمی لپیدیوم ساتیوم3 از خانواده کروسیفرا4 بوده و در انگلیسی عموماً تحت عنوان "شاهی باغی"5 و در هندوستان به زبان بومی تحت عنوان هالیو6 یا چندراشور7 نامیده میشود. دانه شاهی یک گیاه کوچک، علفی، بدون کرک یک ساله وبه ارتفاع 50cm است. یک گیاه بومی کشورهای جنوب و جنوب غربی آسیا میباشد. در هندوستان به عنوان یک گیاه جهت سالاد کاشته میشود.
گزارش شده است که ایرانیها حتی قبل از آنکه نان تهیه کنند از این گیاه به عنوان خوراکی استفاده میکردهاند. شاهی عموماً برای مصرف برگ های آن کاشته میشود که در سالادها و ساندویچها استفاده میشوند. برگها و دانهها تند و تیز هستند. دانه حاوی رطوبت، پروتئین، چربی ، خاکستر و آلکالوئید، سیناپین - استرکولین اسید سیناپیک - ، اسید سیناپیک، اسید ارونیک و مواد موسیلاژی است. جزئی که برای ایجاد ویسکوزیته و تشکیل ژل ضروری است، پوسته میباشد که عمدتاً حاوی پلی ساکارید است.
چربیها و آلکالوئیدهای موجود در دانه ممکن است دارای اثرات درمانی باشند. دانههای شاهی قهوهای رنگ مایل به قرمز، طول حدود - 300 Pمیکرومتر - و پهنای حدود 100 P - میکرومتر - و بیضی شکل هستند . 100 دانه دارای وزنی حدود 0/2g گرم دارند. هنگامی که دانهها در آب خیسانده میشوند به سرعت آب جذب میکنند و یک مایع چسبناک و بیمزهای را تولید میکنند . مشخص شده است که دانهها حاوی یک مقدار بسیار زیاد ترکیبات موسیلاژی هستند
اخیرا تقاضا برای هیدروکلوئیدها با خواص کارکردی ویژه افزایش یافته است، بنابراین یافتن منابع جدید صمغ های گیاهی با خواص مناسب جهت استفاده در صنعت اهمیت ویژه ای دارد و محققان صنعت غذا همواره به دنبال یافتن منابع جدیدپلی ساکاریدی می باشند. صمغ های حاصل از دانه ها افزودنی های غذایی مهمی در صنایع غذایی به شمار می روند
موسیلاژهای دانه ای و پلی ساکاریدهای گیاهی به آسانی در دسترس می باشند و به دلیل قیمت مناسب اهمیت ویژه ای دارند و اکثر آن ها در فرمولاسیون های غذایی قابل استفاده هستند. از این رو برای عصاره هیدروکلوئیدی دانه شاهی می توان یک بازار مناسب جهت جایگزینی برای بعضی از هیدروکلوئیدهای موجود فراهم نمود.از آنجایی که آگاهی بسیار خوبی از موارد کاربرد دارویی این دانه ایجاد شده است ، بدیهی است مواد غذایی فرموله شده با صمغ دانه شاهی هم بخوبی توسط مصرف کنندگان مورد پذیرش قرار می گیرند.
-2 مواد و روشها
-1-2 مواد
دانه شاهی از یک داروخانه گیاهی - عطاری - در شهر مشهد تهیه شد و فرآیند استخراج طبق روش کاراژیان و همکاران 2011 صورت گرفت.
-2-2 آزمونهای فیزیکو شیمیایی صمغ هیدروکلوئیدی دانه شاهی -1-2-2 آنالیزهای شیمیایی
میزان رطوبت عصاره در فرم پودر خشک از طریق میزان افت وزنی در اثر حرارت دهی در آون - مدل هرائوس، کندرولب، آلمان - در دمای cْ105 بمدت 3 ساعت بدست آمد. میزان خاکستر با وزن نمونه 1 - گرم - در کروزه با وزن مشخص و سپس حرارت دهی در کوره - آتبین، آلمان - در دمای cْ550 بمدت 3 ساعت تعیین شد. میزان چربی توسط روش سوکسله و میزان پروتئین با استفاده از روش کلدال بدست آمد. قندهای اصلی تشکیل دهنده عصاره با استفاده از فرآیند ترکیبی اسید و پکتیناز توسط یک سیستم کروماتوگرافی تعویض آنیون با کارآیی بالا8 مجهز به آشکارساز آمپرومتریک موجی9 آنالیز شدند
این سیستم به اختصار HPAEC- PAD نامیده میشود. میزان یونهای فلزات کلسیم، سدیم، منیزیم و پتاسیم توسط اسپکتروسکوپی جذب اتمی 10 - مدل آنالیست 100، پرکین المر، آمریکا - تعیین شدند. طول موجهای 422/7، 285/5، 766/6 و 589 نانومتر به ترتیب برای کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سدیم مورد استفاده قرار گرفت. میزان فلزات از منحنیهای کالیبراسیون که برای هر یون مشخص شده است قرائت شد.
-2-2-2 اندازه گیری وزن مولکولی
-1-2-2-2 آماده سازی نمونه
200 میلیلیتر محلول 0/4 درصدکه حاوی 0/005% درصد سدیم آزاید - NaN3 - بود تهیه شد و یک شب با دور ثابت به هم زده شد. محلول در 2500rpm - دور در دقیقه - بمدت 5 دقیقه سانتریفوژ شده - مدل مگافوگا 1.0 R هرائوس، کندرولب، آلمان - و سپس محلول به دقت از فیلترهای 100 میکرون، 1/2 میکرون - کاغذ میکروفیبر، قطر 90 میلیمتر، فیشر - ، 0/8 میکرون - قطر 25 میلیمتر، واتمن - GmbH و 0/45 میکرون - فیلتر سرنگ، قطر 17 میلیمتر، نایلون - عبور داده شد. محلول نهایی در یک آون - هرائوس، کندرولب، آلمان - در دمای cْ70 طی مدت 7 ساعت خشک شد و ماده خشک شده جمعآوری و جهت آزمونهای اندازهگیری وزن ملکولی مورد استفاده قرار گرفت.
-2-2-2-2اندازهگیری نمو ضریب شکست ویژه
سیستمی که جهت تعیین dn/dc مورد استفاده قرار گرفت متشکل از یک پمپ HPLC Knauer pump - مدل k-501، آمریکا - و یک دستگاه گاززدایی تحت خلاء - ERC, EC -3215، آمریکا - میباشد که به مخزن حلال 0/2 - مولار نمک طعام حاوی 0/005% سدیم آزاید که قبلا این محلول از کاغذ صافی 0/2 میکرون فیلتر نیترات سلولز فیلتر شده است - متصل شده است. محلولهایی از نمونه با غلظت هایی در محدوده 0/2-1 mg/ml - میلیگرم بر میلیلیتر - تهیه شده و پس از عبور از فیلتر واتمن نایلون 0/2 میکرون توسط یک سرنگ 1 میلیلیتری به ستون RI 2000A - شامبک SFD ، آلمان - دستگاه در طول موج 690 نانومتر تزریق شدند. نمو - نرخ - ضریب شکست ویژه - dn/dc - صمغ دانه شاهی 0/110 ml/g میلیلیتر بر گرم به دست آمد و این مقدار جهت تعیین وزن مولکولی در محاسبات بعدی لحاظ شد.
-3-2-2-2 کروماتوگرافی پخش ژل پراکنش نور لیزر چند زاویه ای
دستگاه GPC- MALLS دارای پمپ حلال گاززدایی مشابه با بخش dn/dc دارد. یک نمونه با غلظت 1mg/ml - میلی گرم بر میلی لیتر - ابتدا قبل از تزریق به دستگاه از فیلتر واتمن نایلون 0/2 میکرون فیلتر شد و سپس به ستونهای دستگاه از طریق سرنگ مجهز به لوپ 100 l - میکرولیتر - مدل Rheodyne 7125 تزریق شد. ستونهای دستگاه شامل 3 ستون شودکس SB-G گارد و شودکس SB-806 MHQو شودکس SB- 803 HQ میباشد. ستونها مجهز به دتکتور ماورای بنفش مدل شیما دزو SPD-6 در طول موج 280 نانومتر، دتکتور پراکنش نور چند زاویهای DAWN DSP همراه با یک لیزر He- Ne در طول موج 632/8 نانومتر - تکنولوژی ویات، آمریکا - و دتکتور RI 2000A در طول موج 690 نانومتر میباشند. دادهها با استفاده از نرم افزار آسترا13 - نسخه 4.90.08 ، تکنولوژی ویات، آمریکا - تجزیه و تحلیل شدند و وزن ملکولی و توزیع ملکولی با استفاده از روش بری14 بدست آمدند.
-3 نتایج و بحث
-1-3 ترکیبات شیمیایی
ترکیب اجزای شیمیایی اصلی موجود در دانه و پودر هیدروکلوئید دانه شاهی در جدول 1 نشان داده شده است.
قسمت اعظم صمغ دانه شاهی،کربوهیدرات با مقدار قند حدود 77% درصد، به علاوه مقدار اندکی پروتئین و چربی میباشد - به ترتیب 2/45% و 1/85% درصد - .
آنالیز میزان یونهای موجود در پودر صمغ دانه شاهی در جدول 2 آورده شده است. نتایج نشان میدهد که کلسیم مهمترین یون موجود در صمغ با مقدار 0/17% میباشد و همچنین مقادیر اندکی از پتاسیم، سدیم و منیزیم نیز در صمغ وجود دارد.
جدول 1 ترکیب شیمایی دانه و صمغ هیدروکلوئیدی دانه شاهی
جدول-2 مقادیر یونهای فلزی موجود در پودر هیدروکلوئیدی دانه شاهی
مقدار کل قند تعیین شده توسط دستگاه HPAEC-PAD مقدار 87/4% درصد قند را در صمغ نشان می دهد که بیشتر از مقدار 77% درصد به دست آمده از جدول1 میباشد. این اختلاف میتواند به کامل نبودن خاکسترگذاری در دمای Cْ550 به مدت 3 ساعت ارتباط داده شود.
قندهای اصلی تشکیل دهنده صمغ در جدول 3 آورده شدهاند که عبارتند از مانوز، آرابینوز، گالاکتورونیک اسید، فروکتوز، گلوکورونیک اسید، گالاکتوز، رامنوز و گلوکز. حضور دو اسید ارونیک - مجموعاً گالاکتورونیک و گلوکورونیک - 15% درصمغ بیانگر طبیعت پلی الکترولیت صمغ میباشد. مقدار ارونیک اسید با میزان مشاهده شده در صمغ عربی - % - 16 قابل مقایسه است. مقدار مانوز بالا ممکن است حلالیت نسبتاً پایین صمغ را توجیه کند، ضمن اینکه مدت زمان هیدراسیون طولانی مورد نیاز و میزان هیدروژل به دست آمده قابل ملاحظه این ادعا را تایید می کند.
