1-2-3-4- ساير بيماريها…………………………………………………………………………………………………………………..7
1-3- انواع روش هاي استخراج…………………………………………………………………………………………………………8
1-3-1- روش سوکسله…………………………………………………………………………………………………………………….9
1-3-2- سوکستک…………………………………………………………………………………………………………………………11
1-3-3- استخراج به کمک مايکروويو(MAF)……………………………………………………………………………………13
1-3-4- استخراج با امواج فراصوت………………………………………………………………………………………………….14
1-3-5- استخراج با مايع تحت فشار (PLE)……………………………………………………………………………………..14
1-3-6- استخراج با سيال فوق بحراني……………………………………………………………………………………………..17
1-3-6-1- خواص فيزيکي سيالات فوق بحراني…………………………………………………………………………………18
1-3-6-1-1-دانسيته………………………………………………………………………………………………………………………18
1-3-6-1-2گرانروي(ويسکوزيته)…………………………………………………………………………………………………….19
1-3-6-1-3- ضريب نفوذ……………………………………………………………………………………………………………..21
1-3-6-1-4-حلاليت……………………………………………………………………………………………………………………22
1-3-6-2- مقايسه دي اکسيد کربن با ساير مواد به عنوان سيال فوق بحراني…………………………………………..22
1-3-7- استخراج با کمک آنزيم ها………………………………………………………………………………………………….26
1-3-7-1- پکتين ها و پکتينازها………………………………………………………………………………………………………27
1-3-7-2- همي سلولز و همي سلولاز………………………………………………………………………………………………28
1-3-7-3- سلولز و سلولاز…………………………………………………………………………………………………………….29
فصل دوم: مروري بر مقالات انجام شده
2-1- مروري بر چند نمونه از کاربرد آنزيم ها در استخراج ليکوپن………………………………………………………31

فصل سوم: مواد- روش ها و تجهيزات
3-1- مواد مورد استفاده………………………………………………………………………………………………………………….34
3-2- تجهيزات مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………35
3-3- دستورالعمل ها………………………………………………………………………………………………………………………35
3-3-1- تهيه محلول بافري جهت محلول سازي آنزيم ها……………………………………………………………………..35
3-3-2- تهيه محلول هاي آنزيمي……………………………………………………………………………………………………..35
3-4- روش کار…………………………………………………………………………………………………………………………….36
3-5-طراحي آزمايشات…………………………………………………………………………………………………………………..37
3-5-1- طراحي مرکزي ترکيبي(CCD)…………………………………………………………………………………………….39
3-5-2- محاسبه تعداد آزمايشات لازم……………………………………………………………………………………………..40
3-5-3- مدل هاي تجربي……………………………………………………………………………………………………………….41
3-5-3-1- قدرت پيشگويي مدل……………………………………………………………………………………………………..42
3-5-3-2- آناليز مدل با استفاده از جدول ANOVA…………………………………………………………………………..44

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

3-5-3-3- بدست آوردن نقاط بهينه متغيرها……………………………………………………………………………………….47

فصل چهارم: بحث ونتيجه گيري
4-1- بررسي تجربي آزمايشات………………………………………………………………………………………………………..53
4-1-1- بررسي تاثير پارامترهاي مختلف بر استخراج ليکوپن در اولتراسونيک…………………………………………53
4-1-1-1- بررسي تاثير PH بر ميزان استخراج…………………………………………………………………………………..54
4-1-1-2- بررسي تاثير غلظت نمونه بر ميزان استخراج……………………………………………………………………….56
4-1-1-3- بررسي تاثيرتوان و زمان هاي مختلف بر ميزان استخراج……………………………………………………….58
4-1-1-3-1- بررسي توان 30درصد…………………………………………………………………………………………………58
4-1-1-3-2-بررسي توان 50درصد………………………………………………………………………………………………….59
4-1-1-3-3- بررسي توان 70درصد…………………………………………………………………………………………………60
4-1-1-3-4- بررسي توان 90درصد…………………………………………………………………………………………………61
4-1-2- بررسي تاثير پارامترهاي مختلف بر استخراج ليکوپن با استفاده از آنزيم……………………………………….62
4-1-2-1- بررسي تاثير فعاليت هاي مختلف آنزيم سلولاز……………………………………………………………………63
4-1-2-2- بررسي تاثير غلظت هاي مختلف نمونه در آنزيم سلولاز……………………………………………………….64
4-1-2-3- بررسي تاثير زمان در استخراج آنزيمي………………………………………………………………………………65
4-1-3- بررسي تاثير ادغام روش اولتراسونيک-آنزيمي در استخراج ليکوپن……………………………………………66
4-1-3-1- بررسي تاثير زمان در روش اولتراسونيک-آنزيمي………………………………………………………………..66
4-2- ارزيابي داده ها با استفاده از طراحي آزمايشات و نرم افزارMODDE……………………………………………67
4-2-1- سلولاز……………………………………………………………………………………………………………………………..67
4-2-1-1- شرح آناليز رگرسيون………………………………………………………………………………………………………68
4-2-1-2- تاثير تغيير زمان اولتراسونيک و مقدار نمونه بر درصد بازدهي ليکوپن استخراجي………………………73
4-2-1-3- تاثير تغيير فعاليت آنزيم و مقدار نمونه بر بازدهي استخراج ليکوپن…………………………………………74
4-2-1-4- تاثير تغيير زمان اولتراسونيک و فعاليت آنزيم بر بازدهي استخراج ليکوپن………………………………..75
4-1-2-5- تاثير سه پارامتر موثربر بازدهي استخراج ليکوپن………………………………………………………………….77

فصل پنجم: نتيجه گيري
5-3- نتيجه گيري نهايي…………………………………………………………………………………………………………………..80
5-3-1- برسي تجربي تاثير پارامترهاي مختلف روي بازدهي ليکوپن………………………………………………………80
5-3-1-1- تاثير pH……………………………………………………………………………………………………………………..80
5-3-1-2- تاثير زمان……………………………………………………………………………………………………………………..80
5-3-1-3- غلظت نمونه…………………………………………………………………………………………………………………81
5-4- پيشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………82
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………83

فهرست اشکال
شکل1-1- مسير سنتز کاروتنوئيدها……………………………………………………………………………………………………..3
شکل1-2- ساختار شيميايي ليکوپن…………………………………………………………………………………………………….4
شکل1-3- ساختار کاروتنوئيدها…………………………………………………………………………………………………………6
شکل1-4- شماتيک دستگاه سوکسله…………………………………………………………………………………………………10
شکل1-5- شماتيک دستگاه سوکستک……………………………………………………………………………………………….12
شکل1-6- شماتيک دستگاه PLE ……………………………………………………………………………………………………16
شکل1-7- شمايي از نمودار فازي يک جسم خالص…………………………………………………………………………….17
شکل1-8- رفتار گرانروي دي اکسيد کربن در دماها و فشارهاي مختلف…………………………………………………20
شکل3-1- طراحي 3 فاکتوري روش CCF (سمت چپ) و روش CCC ( سمت راست )………………………….40
شکل3-2- شکل حداقل دار پاسخ سطحي (سمت چپ) و Contour plot مربوطه (سمت راست)…………48
شکل3-3- شکل حداقل دار پاسخ سطحي (سمت چپ) و Contour plot مربوطه (سمت راست)…………48
شکل3-4- شکل صعودي پاسخ سطحي (سمت چپ) و Contour plot مربوطه (سمت راست)…………….49
شکل4-1-استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک در pH=4.70 (توان 90 درصد)…………………………..53
شکل4-2- استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک در pH=5.50 (توان 90 درصد)…………………………..54
شکل4-3- استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک در pH=3.50 (توان 90درصد)……………………………55
شکل 4-4 بازدهي استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک (1گرم نمونه، pH=4.70)…………………………56
شکل 4-5- بازدهي استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک (نمونه 2گرمي، pH=4.70)…………………….57
شکل4-6 بازدهي استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک (نمونه 3گرمي، pH=4.70)………………………..58
شکل 4-7 بازدهي استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک (1گرم نمونه، pH=4.70، توان 30درصد)……59
شکل 4-8 بازدهي استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک (1گرم نمونه، pH=4.70، توان 50درصد)……60
شکل 4-9 بازدهي استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک (1گرم نمونه، pH=4.70، توان 70درصد)……61
شکل 4-10 بازدهي استخراج ليکوپن با استفاده از اولتراسونيک (1گرم نمونه، pH=4.70، توان 90درصد)….62
شکل4 -11 تاثير زمان واکنش بر بازدهي استخراج ليکوپن……………………………………………………………………63
شکل 4-12 بررسي تاثير واحد فعاليت هاي مختلف آنزيم سلولاز دراستخراج ليکوپن………………………………..64
شکل 4-13 بررسي تاثير واحد غلظت هاي مختلف نمونه در فعاليت 40 واحد فعاليت آنزيم سلولاز دراستخراج ليکوپن ………………………………………………………………………………………………………………………………65
شکل 4-14 بازدهي استخراج ليکوپن در3 زمان مختلف در فعاليت 50 واحد فعاليت آنزيم سلولاز……………….66
شکل4-15 بررسي تاثير زمان 20، 30 و40 دقيقه با استفاده از روش اولتراسونيک-آنزيمي …………………………67
شکل4-16. نمودار ميزان تطابق داده هاي آزمايشگاهي و داده هاي پيش بيني شده با نرم افزار…………………….72
شکل4-17نمودار سه بعدي تاثير زمان اولتراسونيک و مقدار نمونه بر درصد بازدهي استخراج ليکوپن………….73
شکل4-18نمودار سه بعدي تاثير محتوي فعاليت آنزيم و مقدار نمونه بر درصد بازدهي استخراج ليکوپن………74
شکل4-19نمودار سه بعدي تاثير زمان اولتراسونيک ومحتوي فعاليت آنزيم بر درصد بازدهي استخراج ليکوپن……………………………………………………………………………………………………………………………………………………76
شکل4-20نمودار دو بعدي تاثيرمقدار نمونه ، زمان اولتراسونيک ومحتوي فعاليت آنزيم بر درصد بازدهي استخراج ليکوپن ………………………………………………………………………………………………………………………………..77

فهرست جداول
جدول 1-1- مقايسه قدرت آنتي اکسيداني کاروتنوئيدها بر اساس توانايي جذب اکسيژن آزاد………………………5
جدول 1-2- تغييرات دانسيته دي اکسيد کربن بر حسب فشار (بار) و دما (درجه سانتيگراد)……………………….18
جدول 1-3- مقايسه داده هاي فيزيکي براي گاز ها، سيالات فوق بحراني و مايعات…………………………………..22
جدول 1-4- پارامترهاي بحراني برخي سيالات فوق بحراني………………………………………………………………….25
جدول 3-1- تعداد آزمايشات لازم براي طراحي فشرده از 2 تا 5 فاکتور…………………………………………………41
جدول3-2- مقادير کد شده متغيرهاي مستقل در سطوح مختلف…………………………………………………………….50
جدول 4-1- داده هاي بدست آمده در آزمايشات براي آنزيم سلولاز………………………………………………………68
جدول 4-2- مقادير ضريب رگرسيون و احتمال مربوطه………………………………………………………………………..69
جدول4-3- جدول تحليل ANOVA، محاسبه شده توسط نرم افزار DESIGN-EXPERT………………….70

چکيده:
روش هاي متداول تجاري در استخراج عمتدتاٌ بر سه اصل استوار مي باشد: فيزيکي، شيميايي و ترکيبي از اين دو. مکانيسم اصلي عبارت است از شکستن ساختمان ديواره سلولي گياهان. با توجه به فوائد بسيار زياد ليکوپن به عنوان يک آنتي اکسيدان قوي و يک ترکيب بالقوه با ارزش در سالهاي اخير توجه زيادي در استخراج آن معطوف شده است. تمايل براي کاهش استفاده از حلال هاي آلي خطرناک در استخراج روغن در سال هاي اخير موجب توسعه روش هاي جديد استخراج با مصرف کم حلال نسبت به روش هاي کلاسيک شده است. در اين ميان روش هاي استخراج به کمک آنزيم ها و استخراج با سيال فوق بحراني و استخراج با مايکروويو و استخراج با اولتراسونيک مورد استفاده قرار گرفته است و از محبوبيت خوبي برخوردار بوده است. دراين ميان روش آنزيمي براي استخراج بيشتر مورد توجه است اما يکي از مشکلات اين روش هزينه ي بالاي اين روش است اما راه هاي مختلفي براي بهينه سازي استخراج ليکوپن وجود دارد يکي از اين راه ها استفاده از روش ترکيبي مي باشد. در مطالعه حاضر از روش استخراج با کمک آنزيم- اولتراسونيک از ضايعات گوجه فرنگي استفاده شده است. براي اين کار از آنزيم سلولاز ( Cellulase ) استفاده شده است. جهت تعيين شرايط بهينه جهت استخراج ليکوپن از ضايعات گوجه فرنگي تاثير شرايطي همچون ميزان pH ، زمان واکنش ، مقدار نمونه ، فعاليت آنزيم و توان هاي مختلف اولتراسونيک مورد بررسي قرار گرفتند و تاثير هر کدام از اين پارامترها را يکبار به صورت تجربي و بار ديگر با استفاده از انجام طراحي آزمايشات بوسيله نرم افزار Design-Expert بررسي شده است . ميزان بازدهي بهينه استخراج 93 درصد در pH=4/70 و سرعت چرخش 200 دور در دقيقه با توان 50 و زمان اولتراسونيک 30 دقيقه بدست آمد.
کليد واژگان: ديواره سلولي، ليکوپن ، آنتي اکسيدان، اولتراسونيک.

فصل اول

مقدمه

1-1- مقدمه:
گوجه فرنگي يکي از مهمترين محصولات توليد باغي در جهان است که با يک تخمين جهاني توليد آن بيش از 120 ميليون تن برآورد شده است واز نظراقتصادي در مقام دوم جهان قرار دارد موطن اصلي گوجه فرنگي آمريکاي جنوبي ومرکزي بود که تا سده 1800 اروپائيان آن را سمي مي دانستند و تنها آن را به عنوان زينتي مي کاشتند. اجداد گوجه فرنگي گياهان علفي خودرويي بوده اند که اين گياهان گونه مختلفي از سرده پيشين Lycopersicon بودند. يکي از اين گونه ها با نام علمي Solanum Lycopersium به مکزيک منتقل شد واز آنجا توسط بوميان پرورش يافت( 2،1، 3، 4). ميزان توليدگوجه فرنگي سالانه در ايران 8/5 ميليون تن و در جهان سالانه حدود 130مليون تن است که طبق برآوردهاي شوراي جهاني فرآوري گوجه فرنگي(WPTC)1 حدود 3 الي5 درصد وزن کل گوجه فرنگي ضايعات آن است که برآورد شده است(9،5). شواهداپيدمولوژيکي نشان مي دهد که مصرف محصولات گوجه فرنگي تازه و فرآوري شده باعث کاهش خطر ابتلا به انواع سرطان(6) و کاهش شيوع بيماري ايسميک قلبي مي شود(7). اين اثرات مفيد در درجه اول به فعاليت آنتي اکسيداني گوجه فرنگي نسبت داده شده است.گوجه فرنگي حاوي طيف گسترده ايي از آنتي اکسيدانها شامل ويتامينE، اسيد آسکوربيک، کارتنوئيدها، فلاونوئيدها و فنوليک ها است که در ميان آن ليکوپن کاروتنوئيد مسئول رنگ قرمز گوجه فرنگي رسيده است که در سالهاي اخير توجه زياد به عنوان امکان جذب آن در پيشگيري از بيماريها شده است(10، 11، 12).

2-1- ليکوپن
1-2-1- تاريخچه ليکوپن:
ليکوپن يک آنتي اکسيدان قوي است که در مسير سنتز کاروتنوئيدها ساخته ميشود(13). ساختار ليکوپن در سال 1930 توسط کرر2 و همکارانش تعيين شد(14،15).

شکل?-? مسيرسنتز کاروتنوئيدها

1-2-2- ساختار شيميايي ليکوپن:
ليکوپن يک کاروتنوئيد (C40H56) با 11پيوند مزدوج و2 پيوند غير مزدوج با وزن مولکولي 85/536 دالتون وغالب در پلاسماي انسان است که اين رنگدانه طبيعي توسط گياهان و يا ميکروارگانيسم ها سنتز مي شود(17،16، 18). همچنين يک ترکيب ليپوفيليک ونامحلول در آب است، از آنجا که ليکوپن فاقد حلقه P-ionone درساختار خود مي باشد بنابراين فاقد فعاليت ويتامين A است(19).

شکل?-? ساختار شيميايي ليکوپن

ليکوپن در حالت طبيعي به طور طبيعي به شکل ايزومري ترانس مي باشد ولي در اثر نور، حرارت، واکنش هاي شيميايي وفرآوري هاي مختلف غذايي و جذب در بدن انسان وجانوران مختلف به اشکال ايزومري مختلف سيس تغيير پيدا مي کند. متداول ترين فرم ليکوپن ايزومرهاي ترانس، 5-سيس، 9-سيس، 13-سيس و 15-سيس است که دربين آنها ايزومر 5-سيس به علت کمترين انرژي پايدارتر است(20، 21،16،22،23).
ليکوپن مستعد تخريب اکسداتيو است( 25، 27، 24) بنابراين استخراج، ذخيره سازي، فرآوري، تجزيه وتحليل از ليکوپن بايد تحت شرايط محيطي کنترل شده انجام شود(25) حضور زنجيره طولاني پيوند دوگانه مزدوج کربن-کربن باعث مي شو که به محض قرار گرفتن ليکوپن در معرض نور دچار تغييرات شيميايي مي گردد (23، 24).

1-2-3- نقش ليکوپن در سلامت انسان:
تخريب اکسيداسيون در حال حاضر به عنوان يک علل مهم در بيماري هاي مزمن از جمله سرطان، بيماري هاي قلبي و عروقي، پوکي استخوان و ديابت شناخته شده است. آنتي اکسيدان ها نقش مهمي را در کاهش اثرات مخرب اکسيداسيون در سلول را دارند(26). ليکوپن به دليل تعداد بيشتر باندهاي دوگانه مزدج خواص آنتي اکسيداني بيشتري دارند و يکي از قويترين آنتي اکسيدانها است(28، 31، 33). ليکوپن به دليل داشتن خواص آنتي اکسيداني بيشتر نسبت به بتا کاروتن( جدول1) در درمان بسياري از بيماري ها استفاده مي شود( 29).

جدول ?-? مقايسه قدرت آنتي اکسيداني کاروتنوئيدها بر اساس توانايي جذب اکسيژن آزاد
نوع کاروتنوئيد قدرت آنتي اکسيداني
ليکوپن 31
گاماکاروتن 25
آستازانتين 24
کانتاگزانتين 21
آلفاکاروتن 19
بتاکاوتن 14
زيزانتين 10
لوتئين 9

1-2-3-1- ساختار کاروتنوئيدها:

شکل?-? ساختار کاروتنوئيد

1-2-3-2- سرطان پروستات:
سرطان پروستات يک بيماري است که به نظر مي رسد در چند دهه اخير گسترش يافته است از آنجايي که جز ضايعات پيش سرطاني هستند معمولا از دهه سوم زندگي در مردان مشاهده مي شود. اولين بار جيووانسي3 وهمکاران(1995) گزارشي که نقش کاروتنوئيدها در کاهش سرطان پروستات را بيان مي کرد منتشر کردند(30، 32). به تازگي جيووانسي مطالعاتي را در ارتباط با مصرف گوجه فرنگي، ليکوپن وخطر ابتلا به سرطان پروستات را مورد بررسي قرار داد طبق مطالعات اپيدميولوژيکي از10 موردي را که ارزيابي کرد8 مورد از آنها کاهش خطر ابتلا مشاهده شد(38) . محتمل ترين مکانيسم را که مي توان براي نقش ليکوپن در نظر گرفت نقش آن در خنثي کردن راديکال هاي آزاد است(35).
1-2-3-3- بيماري هاي استخواني:
اگر چه شيمي کاروتنوئيدها به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است، در حال حاضر جذب، متابوليسم و توابع بيولوژيکي بررسي شود. واکنش هاي مخرب اکسيداسيوني از مهمترين عوامل مهم در بيماري پوکي استخوان مي باشد که آنتي اکسيدان هاي طبيعي نظير ليکوپن مي تواند نقش جلوگيري کنندگي را داشته باشد(34). ليکوپن موجب تحريک ساخت سلول هاي استخواني شده واز ناهنجاري هاي شکلي و کجي استخوان جلوگيري مي کند(37).
1-2-3-4- ساير بيماري ها:
خاصيت آنتي اکسيداني ليکوپن توجه تحقيقات علمي را به نقش محافظتي آن در فشار خون بالا به خود جلب کرده است. مطالعه اخير مصرف مکمل ليکوپن به مدت 8 هفته به ميزان 15 ميلي گرم در روز کاهش فشار خون مشاهده شد. کساني که به صورت مداوم از ليکوپن استفاده مي کنند 30تا 60 درصد کمتر به بيماري هاي گوارشي مبتلا مي شوند( 34، 36). همچنين مطالعات اپيدميولوژيکي در سال هاي اخير نشان مي دهد که مصرف گوجه فرنگي ومحصولات غذايي گوجه فرنگي خطر ابتلا به سرطان حفره دهان، حلق، مري، معده، روده بزرگ، مثانه را در انسان کاهش مي دهد.اين اثر محافظتي به خواص آنتي اکسيداني و پروويتاميني ترکيبات مغذي در بدن است(50).

1-3- انواع روشهاي استخراج:
هدف از استخراج، جدا کردن و بازيابي ترکيبات مورد نظر از بافت نمونه است که اکثراً شامل تغيير و انتقال از فاز جامد به فاز مايع مي باشد. سادگي، سرعت عمل و بازيابي کمي ترکيبات مورد نظر از بافت نمونه، بدون کاهش و يا تجزيه شدن انها و اقتصادي بودن روش از خصوصيات يک روش خوب است(45). يکي از روش هاي معروف و مورد استفاده در صنايع و آزمايشگاه ها روش استخراج با حلال 4است که به کمک دستگاه سوکسله انجام مي شود. اين روش ها مستلزم مصرف حجم زياذي از حلال هاي آلي خطرناک در استخراج هاي تجربي در سال هاي اخير موجب توسعه روش هاي جديد استخراج با مصرف کم حلال نسبت به روش هاي کلاسيک شده است. در ميان اين روش ها، روش هاي استخراج به کمک آنزيم ها5، استخراج با سيال فوق بحراني 6، استخراج با کمک مايکروويو 7 و استخراج با مايع تحت فشار8 (41،40) از محبوبيت بسيار برخوردار است و در بسياري از فرآيندهاي زيست محيطي استفاده شده است(41،39). در اين پروژه از ادغام روش استخراج فراصوت و آنزيمي براي استخراج ليکوپن از ضايعات گوجه فرنگي استفاده شده است. لذا لازم است به طور مختصر مفهوم استخراج و روش هاي مختلف آن معرفي شود.
تعريف استخراج:
انتقال يک ترکيب از مايع به مايع ديگر ويا از فاز جامد به مايع را استخراج مي گويند. استخراج برچند نوع است:
1ـ استخراج مايع ـ مايع 9: که به استخراج از يک مايع به مايع غير قابل امتزاج ديگر گفته مي شود.
2ـ استخراج فاز جامد10 : که به استخراج از يک مايع توسط يک بستر جامد اطلاق مي شود.
3ـ استخراج مايع ـ جامد 11:که به استخراج از جامد توسط مايع گفته مي شود(45).
روش هاي عملي استخراج عبارتند از:
1 ـ سوکسله
2 ـ سوکستک12
3 ـ استخراج با کمک مايکروويو
4 ـ استخراج با کمک امواج مافوق صوت13
5 ـ استخراج با حلال تسريع شده يا استخراج با مايع تحت فشار14
6 ـ استخراج با سيال فوق بحراني
7 ـ استخراج به کمک آنزيم ها

1-3-1- روش سوکسله
روش سوکسله اولين بار در سال 1848 توسط يک شيميدان آلماني به نام فرنس ون ساکسله15 معرفي شد. اين روش براي استخراج مايع ـ جامد استفاده مي شود.شماتيک دستگاه سوکسله در شکل1 ـ1 ارائه شده است. هر سيستم شامل يک وسيله گرم کننده{1}، بالن حاوي حلال {2}، محفظه استخراج {3} که نمونه بعد از قرار گرفتن در کاغذ صافي که به صورت انگشتانه16 درآمده {4} در داخل محفظه استخراج جاگذاري مي شود و مبرد {5} که حلال در آن سرد شده و به داخل محفظه استخراج برگردانده مي شود. مقداري پشم شيشه يا گلوله شيشه اي روي نمونه قرار داده مي شود تا بر اثر چکيدن حلال از مبرد به داخل نمونه کانال ايجاد نشود و يا از پخش شدن نمونه جلوگيري شود (49).

شکل?ـ? شماتيک دستگاه سوکسله(49)

روند کار به اين ترتيب است که نمونه وزن شده داخل انگشتانه ريخته مي شود ودر محفظه استخراج جايگذاري مي شود. حلال گرم مي شود واز لوله جانبي دستگاه سوکسله بالا مي رود. حلال بعد از سرد شدن در مبرد به داخل محفظه استخراج مي چکد. هنگامي که سطح حلال در محفظه به نقطه {6} رسيد حلال که حاوي مواد استخراج شده است به داخل بالن حلال تخليه مي شود. اين سيکل چندين بار انجام مي شود تا استخراج کامل شود. لذا همواره حلال تازه با نمونه در تماس است به اين ترتيب بازده استخراج افزايش پيدا مي کند. اين روش به زمان طولاني و مقدار زيادي حلال نياز دارد(49).

1-3-2- سوکستک
يک روش استخراج اصلاح شده است که مبناي آن روش سوکسله مي باشد اين روش در سال 1970 معرفي شد ودر سال 1982 تجاري سازي شده است(42) هر دستگاه سوکسله شامل اجزاي زير است:
{1}ظرف حاوي حلال
{2}انگشتانه که نمونه در آن قرار داده مي شود.
{3}سيستم بازيابي حلال که مجهز به شير است که در مرحله بازيابي حلال بسته مي شود.
{4}مبرد

شکل?ـ? شماتيک دستگاه سوکستک(42)
استخراج توسط دستگاه سوکستک شامل 3 مرحله است:
1ـ مرحله جوشيدن17
2ـ مرحله شستشو18

3ـ مرحله بازيابي حلال19
که 3 مرحله در شکل 1ـ2 نشان داده شده است.

روند کار به اين ترتيب است که نمونه وزن شده داخل انگشتانه ريخته مي شود و به طور مستقيم در حلال در حال جوش قرار داده مي شود. حلال تبخير شده بعد از رسيدن به مبرد سرد شده و وارد محفظه بازيابي حلال مي شود. در مرحله جوشش شير متصل به لوله جانبي باز است و لذا حلال دوباره به ظرف حلال بر مي گردد.
در مرحله شستشو انگشتانه حاوي نمونه از داخل محلول خارج و توسط حلال خارج شده از لوله جانبي شسته مي شود. در مرحله بازيابي حلال شير متصل به لوله جانبي بسته مي شود و حلال در محفظه بازيابي جمع مي شود و نمونه در ته ظرف تغليظ مي شود. روش استخراج با سوکستک نسبت به سوکسله روش سريعتري است و جداسازي حلال از نمونه سريعتر انجام مي شود. همچنين مشخص شده که بازيابي و دقت اين روش از سوکسله بيشتر مي باشد.

1-3-3- استخراج به کمک مايکروويو (MAE):
به جهت کاهش زمان استخراج و ميزان مصرف حلال روشهاي جديد در سه دهه اخير توسعه پيدا کرده اند. يکي از اين روشها روش استخراج به کمک مايکروويو (MAE) است. در اين روش از انرژي مايکروويو براي گرم کردن حلال که به طور مستقيم در تماس با نمونه است،استفاده مي شود. مهمترين عامل در موفقيت اين روش ها در کاهش زمان وکاهش مصرف حلال و کار در دماي بالاتر از نقطه جوش حلال است) 42،43( . از فرکانس هاي MHZ 300000 -300 استفاده مي شود. در اين روش وجود يک حلال با دو قطبي ذاتي ضروري است که در اثر ميدان اعمال شده شروع به چرخش کند و انرژي لازم براي استخراج را توليد کند. در روش گرمايي هدايتي در اثر جريان همرفتي يک گراديان گرمايي توليد مي شود و فقط يک قسمت کوچک از مايع که در تماس با ظرف است، داراي دماي مورد نظر است يعني حلال به طور يکنواخت گرم نمي شود ولي در روش مايکروويو همه نمونه به طور همزمان گرم مي شود بدون اينکه ظرف گرم شود. لذا حلال سريعتر به نقطه جوش خود مي رسد و از طرف ديگر چون فشار در داخل محفظه بالاست دماي جوش حلال از دماي جوش حلال در اتمسفر بيشتر خواهد شد. به همين دليل است که بازده استخراج بالاست و زمان استخراج نيز کاهش مي يابد(49).
1-3-4-استخراج با امواج فرا صوت:
در اين روش امواج فرا صوتي به عنوان يک انرژي کمکي و شتاب دهنده براي استخراج استفاده مي شود. اين امواج به فرايندهايي مثل انحلال واختلاط سرعت مي بخشند (42،48). به همين دليل به عنوان روش سريع و موثر براي استخراج مواد معدني و آلي استفاده مي شود. از اين روش براي استخراج ترکيبات PCB20 در خاک استفاده شده و نتايج قابل قبولي حاصل شده است (53،44) قريشي 21 جداسازي ترکيب ذکر شده را از خاک هاي آلوده را با دي اکسيد کربن فوق بحراني (46) را بررسي کرده و نتايج بهتري را به دست آورده است. همچنين از اين روش براي استخراج مواد فعال طبيعي مانند ويتامين E استفاده شد و نتايج قابل ملاحظه اي نسبت به روش سنتي سوکسله بدست آمد (52). در کار ديگر از اين روش براي استخراج آلومينيوم در آب ميوه ها و نوشيدني هاي بدون الکل استفاده شد. بازيابي و دقت بالايي حاصل شد ضمن اينکه زمان استخراج نيز کاهش يافت (48).

1-3-5-استخراج با مايع تحت فشار22 :(PLE)
اين روش، روشي جديد براي استخراج از ترکيبات جامد و نيمه جامد در فشار و دماهاي بالاست. از اين روش در برخي موارد تحت عنوان استخراج تسريع شده با حلال 23(ASE) نام برده مي شود (51،47،54،41،39).
اولين گزارش از استفاده PLE در سال 1995 بود که براي اندازه گيري مواد زايد و آفت کش ها در خاک و در اندازه گيري ترکيبات آروماتيک چند هسته اي 24استفاده شد (55،58،42). قبل از آن يک گروه در آژانس حفاظت از محيط زيست25 (EPA) در آمريکا يک روش جديد براي استخراج از مواد جامد و نيمه جامد ارايه کرد. اين روش تحت عنوان ASE در سال 1994 پذيرفته شد. بررسيهاي بعدي موجب ايجاد يک روش جديد شده که امروزه براي استخراج دسته متنوعي از ترکيبات مورد استفاده قرار مي گيرد(55). مزيت هاي نسبي اين روش نسبت به روشهاي سنتي استخراج عبارتند از :
ـ در کسري از زمان (در دقيقه) انجام مي شود.
ـ هزينه پايين است و مصرف حلال تا 90./. کاهش مي يابد.
ـ براي دسته زيادي از ترکيبات استفاده مي شود.
ـ روشي خودکار بوده و مي تواند به طور همزمان تعداد زيادي استخراج را انجام دهد(61،51،59،55).
در اين روش از حلالهاي معمولي که در استخراج هاي سنتي به کار مي رود، استفاده مي شود. نمونه در داخل سل هاي از جنس استيل با تحمل فشارهاي بالا قرار داده مي شود. حلال تحت فشار با دماي بالا وارد سل مي شود. مدت زماني ثابت در تماس با نمونه قرار داده مي شود واستخراج به صورت استاتيک انجام مي شود 26. سپس نمونه استخراج شده با جرياني از حلال از داخل سل استخراج در ظرف نمونه برداري جمع آوري مي شود (56 ،59 ،55 ،42) که اين مرحله را استخراج پيوسته27 مي نامند.
روش PLE يک روش کاملا خودکار است و در کسري از زمان (در چند دقيقه) انجام مي شود و ميزان مصرف حلال آن پايين است(47). موثر بودن اين روش بر مبناي افزايش حلاليت در دماي بالاتر قرار دارد (61،62). در دماهاي بالاتر سرعت واجذب مواد از داخل بافت نمونه نسبت به استخراج در دماي محيط شتاب پيدا مي کند. لذا ميزان مصرف حلال کاهش مي يابد که اين نتيجه اي از افزايش حلاليت براثر افزايش دما است. فشار بالا موجب افزايش نقطه ي جوش حلال شده و در حالت مايع نگه داشته مي شود. به عبارت ديگر فرايند هاي سرعتي براي خارج شدن آناليت از بافت نمونه شتاب داده مي شود(62،51،56).
شماتيک دستگاه PLE را در شکل1ـ3 ارايه شده است. (62):
شکل?ـ? شماتيک دستگاه PLE

هر سيستم PLE شامل مخزن حلال {1}، پمپ براي ايجاد فشار و پمپ کردن حلال، گرمخانه جهت رساندن دماي حلال به دماي مورد نظر {3} سل حاوي نمونه {4} و ظرف مخصوص جمع آوري نمونه {5} است. در اين روش استخراج شامل مراحل زير مي باشد:
1ـ پر کردن نمونه در داخل سل وقرار دادن در داخل گرمخانه.
2ـ پر کردن سل به وسيله حلال.
3ـ گرم کردن و رساندن فشار به فشار مورد نظر.
4ـ استخراج به صورت استاتيک.
5ـ استخراج به صورت ديناميک.


پاسخ دهید