بخشی از مقاله
چکیده:
زعفران - Crocus sativus L. - گیاهی از خانواده زنبقیان - - lridaceae می باشد که سالیان سال در دنیا به عنوان یک ادویه گران قیمت شناخته شده است. اما همزمان بخش زیادی از این گیاه یا همان گلبرگ به صورت ضایعات بی استفاده به دور ریخته میگردد. در این پژوهش، به سنتز نانو ذرات نقره با استفاده از عصارهی آبی ضایعات زعفران پرداخته شده است.
آنالیز نانوذرات نقرهی سنتز شده با استفاده از ضایعات زعفران، تشکیل نانوذراتی با ابعاد میانگین 15 nm را نشان میدهد.. با توجه به حضور فراوان آنتوسیانین ها در ضایعات زعفران، تلاش موفقیت آمیزی در جهت استفاده از این رنگ دانه طبیعی به عنوان شناساگر به عمل آمد. نتایج نشان داد که رنگ آنتوسیانین ها به pH محیط وابسته است. لذا ازآنها میتوان به عنوان شناساگری طبیعی و موثر برای شناسایی اسید و باز استفاده نمود.
مقدمه
در طی چند دههی گذشته در بین جوامع بشری استفاده از گیاهان با کاربردهای مختلف از قبیل دارویی و صنعتی رشد روز افزونی داشته است. رویکرد درمان از طریق گیاهان و کاربردهای آنها بعد از روشن شدن مضرات داروهای شیمیایی به طور چشمگیری افزایش پیدا کرده است. زعفران - Crocus sativus L. - گیاهی چند ساله از خانواده زنبق است. این گیاه کوچک، چند ساله بوده و تا ارتفاع 10 تا 30 سانتیمتر رشد می کند.
از وسط پیاز و یا قاعده ساقه، تعدادی برگ باریک و دراز خارج میشوند. از وسط برگها، ساقه گلدار خارج شده که به یک تا سه گل منتهی میشود. گلها دارای شش گلبرگ بنفش رنگ هستند که ممکن است در بعضی واریتهها به رنگ گلی یا ارغوانی باشند.
گلها دارای سه پرچم و یک مادگی منتهی به کلاله سه شاخه به رنگ قرمز متمایل به نارنجی است. قسمت مورد استفاده این گیاه، ناحیه انتهای خامه و کلاله آن است که تحت نام زعفران وارد بازار تجارت میشود
برای تولید یک کیلوگرم زعفران خشک حدود 150000 گل لازم است، بنابراین مقدار زیادی گل زعفران برای به دست آوردن این مقدار زعفران خشک استفاده میشود که در نهایت حدود 75 کیلوگرم گلبرگ به عنوان ضایعات تولید میشود
گلپوشهای زعفران - کاسبرگ، گلبرگ - که معمولا بعد از بیرون کشیدن خامه و کلاله به دور ریخته میشوند نیز حاوی مواد رنگی هستند که میتوانند در صنایع غذایی، دارویی، شیرینیپزی و نوشابهسازی مورد مصرف قرار گیرند. و سالانه با استفاده از آن از خروج مقادیر زیادی ارز جلوگیری گردد.
زعفران گیاهی است که به طور عمده برای تولید ادویه از کلاله آن که با ارزش ترین بخش گیاه محسوب میشود استفاده میشود و بقیه قسمتهای گیاه دور ریخته میشود. حدود 90 درصد از گلبرگهای زعفران برداشت شده بدون استفاده مانده و دور ریخته میشوند. این در حالی است که ترکیب فیتوشیمیایی برگهای این گیاه به تازگی علاقه جامعه علمی را به دلیل استفاده بالقوه در حوزه سلامت و صنایع غذایی به خود جلب کرده است همچنین رها سازی این ضایعات در محیط زیست می تواند سبب آلودگی محیط زیست گردد.
در این مطالعه به بررسی سنتز نانو ذرات نقره با استفاده از ضایعات زعفران و اثر ضد میکروب آنها و از طرف دیگر ساخت شناساگر pH گیاهی از گلبرگ زعفران پرداخته است.
مواد و روش ها جمع آوری و آماده سازی گیاه: ضایعات زعفران در آبان ماه سال 1393 از مزرعه ای واقع در 75 کیلومتری جنوب بیرجند - 32 24'06,7"N 59 16'53,5"E - جمع آوری گردید. بخشی از نمونه ها در دمای -15°C نگهداری شدند. بقیه در سایه و دور از نور خورشید در اتاقی با تهویه مناسب خشک گردید. جهت انجام بررسی های فیزیکوشیمیایی، از نمونه های خشک استفاده گردید.
تهیه نانو ذرات نقره
جهت سنتز نانوذرات نقره 5 میلی لیتر عصاره تهیه شده با آب دیونیزه را به 20 میلی لیتر محلول نیترات نقره - 2mM - اضافه کرده و به مدت سه ساعت در دمای 25 درجه سانتیگراد تحت امواج مافوق صوت قرار گرفتند. با پیشرفت واکنش، مخلوط واکنش از قرمز به سیاه تغییر رنگ داد. نانوذرات نقره سنتز شده با استفاده از سانتریفوژ از مخلوط جدا شده و به مدت 6 ساعت در آون خلا - با دمای 60 درجه سانتی گراد - خشک گردیدند. نانوذرات و رفتار آنها با استفاده از طیفسنجی مرئی- فرابنفش، میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش اشعه ایکس و اسپکتروسکوپی مادون قرمز تعیین گردیدند.
نتایج حاصل از بررسیهای دستگاهی جهت اثبات تشکیل نانو ذرات در بخش نتایج شرح داده شده است. نتایج تشکیل نانو ذرات با اندازه 15 nm را نشان میدهند - . - Sadeghi et al., 2015; Vijay Kumar et al., 2014
ساخت شناساگر pH گیاهی از گلبرگ زعفران: جهت انجام این آزمایش از عصاره اتانولی گلبرگ زعفران استفاده شد. به این ترتیب که عصاره گیری به روش خیساندن و به مدت 24 ساعت در دمای محیط انجام شد. سپس عصاره ها تحت خلا خشک شدند و برای آزمایشات بعدی مورد استفاده قرار گرفتند. 2 گرم از عصاره خشک شده را درون 30 میلی لیتر آب مقطر حل کرده سپس میزان 2 میلی لیتر از محلول حاصل به 13 لوله آزمایش تمیز انتقال داده شد pH محلول هر لوله با HCl و 0/1 NaOH مولار، از 1 تا 13 با استفاده از pH متر تنظیم شد - مشخصات دستگاه استفاده شده :
سپس کاغذ صافی های را به مدت دو دقیقه درون عصاره آبی ضایعات زعفران - به منظور عصاره گیری مقدار 12 گرم از گلبرگ زعفران را به 30 میلیلیتر آب مقطر اضافه کرده و از روش خیساندن و به مدت 24 ساعت در دمای محیط استفاده شد - قرار داده شد و پس از خشک شدن، به عنوان شناساگر اسید و باز از آنها استفاده شد
بحث و نتایج تهیه نانو ذرات نقره توسط ضایعات زعفران
روشهای مختلفی برای سنتز نانوذرات با استفاده از گیاهان وجود دارد که این روشها نسبت به روشهای شیمیایی و فیزیکی مزیتهای بسیاری دارند. روشهای بیولوژیکی سنتز نانوذرات مانند استفاده از قارچها، باکتریها و گیاهان در مقایسه با روشهای شیمیایی مقرون به صرفه، غیر سمی و همچنین سازگار با محیط زیست است. سوخت و سازهای ثانویه، آنزیمها، پروتئینها و یا دیگر عوامل کاهنده در تهیهی نانوذرات فلزی به وسیله گیاهان نقش اساسی دارند.
محل انباشت زیستی نانوذرات بستگی به حضور آنزیمها و پروتئینهای درگیر در تهیهی آنها دارد. بازیابی نانوذرات از بافت گیاهی خسته کننده، گران و نیاز به آنزیمهایی برای تخریب بافت سلولزی گیاه دارد. از این رو برای تهیهی نانوذرات فلزی گوناگون استفاده از عصاره گیاهان در پردازشکم و مقیاس وسیع آسانتر است. در سالهای اخیر استفاده از عصاره گیاهان برای تهیه ی نانوذرات فلزی به عنوان یک جایگزین آسان و مناسب برای روشهای شیمیایی و فیزیکی مطرح شده است.
جهت تولید نانو ذره نقره، واکنشهای متعدد با شرایط مختلف - دما، زمان واکنش، نسبتهای متفاوت عصاره و نمک فلز و محیط انجام واکنش - انجام شد. بهینهترین حالت برای دما، دمای 25-30 درجه سانتیگراد بود. جهت سنتز نانو ذرات نقره 5 میلیلیتر عصاره تهیه شده با آب دیونیزه را به 20 میلیلیتر محلول نیترات نقره - 2mM - اضافه کرده و به مدت سه ساعت در دمای 25 درجه سانتیگراد تحت امواج مافوق صوت قرار گرفتند. با پیشرفت واکنش، مخلوط واکنش از قرمز به سیاه تغییر رنگ داد. نانوذرات نقره سنتز شده با استفاده از سانتریفوژ از مخلوط جدا شده و به مدت 6 ساعت در آون خلا - با دمای 60 درجه سانتیگراد - خشک گردیدند.
جهت تایید اندازه و رفتار این نانو ذرات از روش هایی همچون اسپکتروسکوپی Uv-Visible، FTIR، XRD و TEM استفاده کردیم. روش ها و دستگاههایی که تایید کننده سنتز نانو ذرات بودند:
-1اولین و ساده ترین راه، تغییر رنگ محلول از قرمز به قهوهای مایل به سیاه بود که این دلیلی بر اثبات تشکیل شدن نانوذرات نقره بود.
شکل-1 تغییر رنگ واکنش تشکیل نانوذرات
-2 یکی از در دسترسترین روشها، طیفسنجی مرئی- فرابنفش است. که پس از تغییر رنگ مشاهده شده از قرمز به سیاه طیف Uv-Visible محلولها گرفته شد که در محدودهی 450 نانومتر پیک داد که نشان دهندهی رزونانس سطحی نانو ذرات نقره میباشد.
شکل -2 طیف Uv-Visible مربوط به نانوذرات نقره
-3 طیف XRD
طبیعت کریستالی و ساختاری نانو ذرات با استفاده از XRD مورد بررسی قرار گرفته همانطور که در تصویر مشخص است، پراشهای براگ مربوط به نانو ذرات نقره سنتزی با مقدار 2θ برابر با: 38/16، 44/28، 64/51 و 77/45 درجه قابل رویت است. با توجه به اندیسهای میلری که در شکل مشخص است [ - 3,1,1 - , - 2,2,0 - , - 1,1,1 - , - 2,0,0 - ] شکل هندسی نانو ذرات سنتزی به صورت مکعب مراکز وجوه پر میباشد. همچنین جهت تعیین میانگین اندازه ذرات از معادله شرر استفاده شد.
با استفاده از این معادله میانگین اندازه ذرات بین 12-20 nm تعیین گردید. پیکهای اضافی غیر از این چهار پیک، مربوط به AgCl میباشد. به نظر میرسد یون کلر از آنتوسیانینها گرفته شده باشد. چرا که یکی از ترکیبات مهم در ضایعات زعفران آنتوسیانینها مییاشند که به صورت نمک هیدروکلراید میباشند و در زیر آورده شده است.
