دانلود پایان نامه
یک گروه مهم ترکیبات شیمی گیاهی در مواد غذایی ترکیبات فنولیک هستند. که شامل فلاونوئیدها(مثل کورکومین موجود در زرد چوبه، کاری و خردل) و فنولیک اسیدها میباشند. فنولیک اسیدها به مقدار زیاد در غلات حضور دارند به طوریکه گاهی مقدار آنها به 500 میلی گرم در کیلوگرم میرسد این اسیدهای فنولیک که از اثر آنتیاکسیدانی دارند، به طور عمده در سبوس غلات یافت میشوند.
ترکیبات فنولیک در غذاهای گیاهی شامل محدوده وسیعی از ترکیبات و طیف گستردهای از فعالیتهای عملکردی هستند، از نظر تجاری اهمیت این ترکیبات به علت نقش طعم زایی آنها در فرآوردههای غذایی(بویژه طی قهوهای شدن آنزیمی) است. اما امروزه توجه زیادی به اهمیت آنها از نظر سلامتی میشود. همچنین اثر آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی آنها مورد توجه است. در سادهترین اصطلاحات شیمیایی، ترکیبات فنولیک شامل یک حلقه آروماتیک هیدروکسیله شده مثل فنول، پاراکروزول و 3- اتیل فنول است. فنولیک اسیدها مثل کافئیک، کوماریک و فرولیک، به طور گستردهای در مسیر شیکیمیک اسید بافتهای گیاهی حضور دارند که این مسیر با اتصال فسفوانول پیرووات واریترز 4- فسفات آغاز میشود.
ترکیبات فنولیک شامل ویتامینها، رنگدانهها و فلاونوئیدها هستند و ویژگی ضدجهشی و در نتیجه ضدسرطانی را بر عهده دارند. فعالیتهای آنتیاکسیدانی فنولیک به طرق مختلف صورت میگیرد که از جمله آنها میتوان به جمع آوری رادیکالهای آزاد، دادن هیدروژن، جمع آوری اکسیژن منفرد، کلاته نمودن یونها و غیره اشاره نمود.
ترکیبات فنولیک گروه بزرگی از متابولیتهای ثانویه گیاهی بوده و حدود 8000 ترکیب مختلف در این گروه قرار میگیرند. نقش اساسی این ترکیبات در گیاهان، حفاظت از گیاهان در برابر استرسهای رادیکال آزاد ایجاد شده تحت شرایط فتوسنتز و اشعه ماورابنفش میباشد. ترکیبات فنولیک شامل فنولیکهایی با ساختار ساد ه تر( فلاونوئیدها و فنولیک اسیدها) و فنولیکهایی با وزن بالا مانند تاننها هستند. در ساختار تاننها گروههای فنولیک زیادی وجود دارند که این ترکیبات قادرند پروتئین ها را رسوب دهند. تاننها در دانه غلات، بقولات، میوهها و نوشیدنیهایی مانند چای و قهوه حضور دارند. ترکیبات فنولیک مسئول برخی ویژگیهای حسی مرتبط با کیفیت مواد غذایی گیاهی میباشند که از آن جمله به تأثیر آنها در ایجاد طعم تلخ و گس، رنگ تیره، بو و پایداری اکسیداتیو میتوان اشاره نمود. از آنجا که فنولها مولکولهای فعالی میباشند، به سرعت با سایر فنولها و یا دیگر ترکیبات موجود در مواد غذایی واکنش میدهند و رنگدانههای پلیمری ایجاد میکنند. گیاهان زیادی از نظر فعالیت آنتیاکسیدانی برای استفاده در صنعت مورد مطالعه قرار گرفتهاند و ترکیبات پلی فنول از آنها خالص سازی شده است. تعداد زیادی از پلی فنولهای گیاهی دارای ویژگی آنتیاکسیدانی، مورد بررسی قرار گرفتهاند و استفاده از آنها برای محافظت در برابر اکسیداسیون لیپیدها پیشنهاد شده است. توکوفرول ها ترکیبات مونوفنولی هستند که در روغن خوب حل میشوند. این ترکیبات در تمام قسمتهای گیاه یافت میشوند و رادیکالهای آزاد را با پتانسیل بالا از بین میبرند.
فلاونوئیدها فراوان ترین گروه آنتیاکسیدانهای طبیعی را شامل میشوند که قادرند در محدودهی گستردهای از سیستمها، فعالیت آنتیاکسیدانی داشته باشند. فلاونوئیدها مشتقات دیفنیل پروپان بوده و یک حلقه هیتروسیکلیک 6 عضوی همراه با اکسیژن دارند. فلاونوئیدها شامل فلاونولها، فلاونونها، فلاونها و لوکوآنتیسیانینها هستند. فلاونوئیدها قادرند رادیکالهای پراکسیل، آلکیل پراکسیل، سوپراکسید، هیدروکسیل، اسیدنیتریک و پراکسینیتریت، را در محیطهای آلی غیرفعال نماید. با گلیکولیزه شدن فلاونوئیدها، فعالیت آنتیاکسیدانی کاهش مییابد.
کاروتنوئیدها پلی فنولهای ترپنوئیدی هستند که دارای باند دوگانه مزدوج هستند. این ترکیبات شامل کاروتنها که هیدروکربنهای پلی اون بوده و زانتوفیلها که در ساختمان خود اکسیژن را به اشکال مختلف گروههای هیدروکسی، اکسو یا اپوکسی دارند. کارتنوئیدها محلول در چربی بوده و نقش مهمی در کاهش اکسیداسیون چربیها دارا میباشند.
1-10-1- خواص بیولوژیک فنولهای گیاهی
نقش آنتیاکسیدانها در پیشگیری از بیماریهای مزمن را به علت توانایی آنها در ممانعت از صدمات اکسیداتیو ناشی از اکسیدانهای فعال به بیومولکولهای فعال مثل DNA، چربیها و پروتئینها میدانند. صدمات اکسیداتیو، عامل احتمالی برخی شرایط پاتولوژیک مثل آترواسکروز (تصلب شرائین)، سرطان و التهاب مزمن است. فنولهای گیاهی به علت حضور گروههای هیدروکسیل متصل به حلقه فنیل، اثر آنتیاکسیدانی دارد. ظرفیت آنتیاکسیدانی این ترکیبات، مشابه ویتامین E است به طور مثال ظرفیت آنتیاکسیدانی معادل تورولوکس در مورد فلاونول کوئرستین، 4 برابر بیشتر از ویتامین E است. این بررسی بر مبنای به دام انداختن رادیکالهای آزاد در سیستم آبی یا چربی حضور دارند. اما روشی که بیشتر به بیولوژیک نزدیک باشد، شامل تولید رادیکالهای آزادی است که از نظر پاتولوژیک اهمیت دارند مثل رادیکال پراکسیل.
1-10-2- اثرات ضد سرطانی
بررسی پتانسیل رابطه بین خواص آنتیاکسیدانی فنولهای گیاهی و ممانعت از بروز بیماریهای قلبی و رگهای خونی، با آزمایشاتی بر LDL ایزوله شده، انجام میشود. LDL اکسید شده آتروژنیک بوده و یک ماده حدو واسط در پیشرفت بیماریهای قلبی است. فلاونوئیدها از اتصال، تجمع و ترشح پلاکتهای خونی در سیستمهای زنده ممانعت به عمل میآورد. مکانیسم عمل شامل جلوگیری از انجام عمل آنزیمهای سیکلواکسیژناز و نوکلئوتید فسفودیاستراز حلقوی است. در مطالعاتی که بر روی حیوانات انجام میشود، ابتدا با استفاده از برخی مواد شیمیایی سرطانزا، سرطان را به صورت تحریک شده، در جانور ایجاد میکنند و آنگاه اثر ضدسرطانی مواد مختلف را آزمایش میکنند. فنولهای گیاهی نقش مؤثری در جلوگیری از سرطان دارند. ترکیبات ضدسرطان را بر اساس نقش ممانعتشان در یکی از مراحل بروز سرطان، طبقه بندی میکنند.
فنولهای گیاهی میتوانند در هر یک از این مراحل مداخله کرده و باعث کاهش خطر بروز سرطان شوند. در مرحله آغازین، صدمات DNA توسط مواد کارسینوژن تشدید میشود. فنولها با به دام انداختن کارسینوژنها، به طور مستقیم مانع از ایجاد این صدمات میشوند. چون فنولها آنتیاکسیدان هستند، توانایی به دام انداختن رادیکالهای آزاد را نیز دارند. راه دیگر جلوگیری، القای دفع کارسینوژنها با فعال ساختن سیستمهای آنزیمی فاز1 و فاز2 است که در حذف ترکیبات از بدن نقش دارند. اما تحریک و فعال سازی آنزیمهای فاز 1 زیانبار است چون تبدیل ترکیبات پروکارسینوژنهای حقیقی را تشدید میکند. تعدادی از فنولهای گیاهی از عمل آنزیمهای فاز 1 ممانعت کرده و بدین ترتیب اثر کارسینوژنی اعمال میکنند.
1-10-3-اثر ضدمیکروبی
فنولهای گیاهی حتی میتوانند اثر ضدباکتریایی نیز داشته باشند.که از آن جمله میتوان به فعالیت ضدمیکروبی ترخون و آویشن اشاره نمود. اثر ضدمیکروبی فنولهای گیاهی بستگی به تعداد گروههای هیدروکسیل روی حلقه فنولی دارد. همبستگی مستقیمی بین تعداد گروههای هیدروکسیل و سمیت آنها بر روی میکروارگانیسمها وجود دارد و فنولهای اکسید شده اثر شدیدتری را اعمال میکنند. مکانیزم این ترکیبات احتمالاً به دلیل مهار آنزیمی از طریق واکنش آنزیمی با سولفیدریل یا واکنشهای غیراختصاصی با پروتئینهای میکروبی است]51 و 82[.
1-11-استخراج ترکیبات فنولیک
الف)استخراج با حلال
استخراج سوکسله، شامل استخراج یک ترکیب مشخص از بافت ماده غذایی، با استفاده از یک حلال میباشد که این حلال بایستی ماده مورد نظر را در خود حل نماید. در این روش، ماده غذایی با حلال ترکیب شده و برای مدت مشخصی در تماس با یکدیگر قرار میگیرند و در نهایت پس از عمل استخراج، حلال جداسازی میشود. مدت زمانی که ماده غذایی با حلال در تماس میباشد، انتقال جرم ترکیب مورد نظر از ماده غذایی به حلال صورت میگیرد. روش استخراج با حلال، روش معمول برای استخراج ترکیبات فنولیک میباشد، که راندمان آن به نوع حلال نیز بستگی دارد ولی عمدتاً از آب، متانول، دیاتیلاتر و اتیلاستات برای استخراج پلی فنولها استفاده شده است. در اکثر تحقیقاتی که بر روی استخراج ترکیبات فنولیک صورت گرفته است، از این روش با استفاده از حلالهای مختلف انجام شده است. در استخراج از پوست و دانه انار، از حلالهایی مانند آب، اتیلاستات و متانول استفاده شده است. همچنین استخراج ترکیبات فنولیک از قارچ خوراکی، توسط چهار نوع حلال( آب، اتیل استات، متانول و پترولیوماتر) انجام شده است.
ب) استخراج توسط امواج اولتراسونیک
امواج اولتراسونیک یا مافوق صوت، امواج صوتی با فرکانسهای بالاتر ازKHz16 میباشند که توسط گوش انسان قابل تشخیص نیستند. در فرآیندهای غذایی، با استفاده از این امواج با سرعت کم(wcm-21 >)، ترکیبات و ساختار غذا مشخص می شود و امواج با شدت بالا (wcm-2100-10) در فرکانس زیاد(بیش ازMHz 5/2) برای تشکیل امولسیون، تجزیه بافتها و تمیز کردن سطوح استفاده میشوند. هنگام برخورد این امواج با یک ماده، این امواج نیرویی را اعمال میکنند، اگر این نیرو بر سطح عمود باشد به عنوان موج فشاری از درون غذا عبور میکند و در صورتی که موج موازی سطح باشد باعث موج برشی میشود، هر دو موج، در هنگام عبور از غذا ضعیف میشوند. امواج اولتراسونیک باعث تجزیه بافت، نازک کردن غشای سلولی، ایجاد حبابهای هوا در غذاهای مایع و تولید رادیکالهای آزاد ( که این عمل اثر کشنده بر روی میکروارگانیسمها دارد) میشوند. عمل تجزیه بافت و متلاشی کردن آن و همچنین نازک کردن غشای سلولی باعث شده است تا از این امواج در استخراج استفاده کنند. با استفاده از این روش، میتوان با کاهش چشمگیر زمان، به راندمانی مشابه با استخراج با حلال دست یافت. در استخراج ترکیبات فنولیک از رزماری، از این روش استفاده شده است.
ج) استخراج با کلونجر
دستگاه کلونجر ابعاد کوچکی دارد که جهت استخراج مواد موثر طراحی شده است. حجم خاصی از گیاه را داخل بالن ریخته، مبرد به دستگاه وصل شده و محلول در بالن حرارت داده میشود تا شروع به جوشیدن نماید. سپس، بخارات جمعآوری شده، در قسمت سرد کننده مایع شده و اسانس مورد نظر را در قسمت سهراهی شیر جمعآوری میگردد.
1-12-آنتیاکسیدانها و اهمیت آنها
در بدن به منظور مقابله با آسیب ناشی از رادیکالهای آزاد سیستمی به نام سیستم دفاع آنتیاکسیدانی وجود دارد]98[. در صنعت مواد غذایی هر ترکیبی که گسترش تندی ناشی از اکسیداسیون را به تأخیر انداخته یا ممانعت کند، آنتیاکسیدان نامیده میشود که شامل دو نوع سیستم آنزیمی و غیرآنزیمی است]19، 61 و 100[. آنزیمهایی چون سوپر اکسیددیسموتاز ، گلوتاتیونپراکسیداز و کاتالاز اجزای تشکیل دهنده سیستم دفاعی آنزیمی به عنوان مهمترین سیستم آنتیاکسیدانی سلولی هستند. در مقابل، ترکیباتی مانند ویتامین E (آلفاتوکوفرول)، کارتنوئیدها، اسید آسکوربیک، بیلیروبین، بتاکاروتن، اسید اوریک، گلوتاتیون، ترکیبات فنولی و برخی هورمونها مانند استروژن و آنژیوتانسین سیستم دفاعی غیرآنزیمی را تشکیل میدهند و با جلوگیری از رادیکالهای آزاد، ترمیم صدمات وارده، افزایش دفع مولکولهای صدمه دیده و به حداقل رساندن جهشهای سلولی، آسیب ناشی از فعالیت رادیکالهای آزاد را به حداقل میرسانند]62، 81 و 101[.
استفاده از یک ماده برای افزایش کیفیت غذایی، به معنای تأخیر انداختن اکسیداسیون چربیها، برای قرنها مورد توجه بوده است. با این حال این عمل از دیدگاه شیمی شناخته نشده بود. در سال 1797، برتولت و بعد از آن دیوی، نخستین مشاهده علمی با استفاده از بازدارندههای اکسیداسیونی را به ثبت رساندند. نخستین گزارش استفاده از آنتیاکسیدانها برای غذاهای چرب، در مورد استفاده از آنتی اکسیدانهای طبیعی بوده است. در سال 1926 برای نخستین بار امکان استفاده از مواد شیمیایی سنتزی به ویژه ترکیبات فنولیک گزارش شد. سپس، تحقیقات سیستماتیک در مورد فعالیت آنتیاکسیدانها آغاز شد و بعد از این مرحله بود که اثر سینرژیسم آنتیاکسیدانها گزارش شد. از اوایل دهه 1960 به دلیل استفاده از روشهای دقیق دستگاهی، اتواکسیداسیون لیپیدهای غیراشباع و مکانیسم آنتیاکسیدانی، به طور دقیق مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت]115[.
در سیستمهای بیولوژیک، خواص فیزیکی ترکیبات، تعیین کننده محیطی است که در آن آنتیاکسیدان حضور دارد. گلوتاتیونها محلول در آب هستند و میتوانند در خارج سلول یا درون سیتوپلاسم باشند. کاروتنوئیدها که به شدت هیدروفوب هستند، درون غشاهای بیولوژیک حضور دارند و به مولکولهایی که بخشهای بسیار هیدروفوبیک دارند مثل لیپو پروتئینها متصل میشوند. قرار گرفتن استخلاف بر کارتنوئیدها، جهتگیری آنها را درون غشاء به شدت تغییر میدهد]91[.
1-12-1- طبقه بندی آنتی اکسیدان ها
آنتیاکسیدان را در دو گروه مجزا قرار میدهند. آنتیاکسیدانهای اولیه که به آنها زنجیره شکن هم میگویند، با رادیکالها واکنش میدهند و محصولات پایداری تولید میکنند. توکوفرولهای طبیعی و سنتزی، فنولیکها و هیدروکسی فنولیکها، آلکیلگالاتها، بوتیلات هیدروکسی تولوئن(BHT) ، THBQو غیره در این گروه قرار میگیرند]99[. عمل آنتیاکسیدانهای نوع اول به این صورت است که از اکسیداسیون نوری و یا تشکیل اکسیژن منفرد جلوگیری میکنند. آنتیاکسیدانهای نوع اول به رادیکالهای آزاد میپیوندند و در بیشتر موارد با رادیکالهای پروکسی واکنش میدهند]101[. با اضافه نمودن یک اتم هیدروژن به رادیکالپراکسی، این رادیکال به پراکسید تبدیل می شود. رادیکالهای حاصل از آنتیاکسیدان، باید انرژی پایینی داشته باشند تا احتمال کاتالیز کردن واکنشهای اکسیداسیون کاهش یابد. این رادیکال تولید شده به وسیله یک هیبرید رزونانسی پایدار به سطح پایین انرژی میرسند]80[.