آموزش شیمی مواد غذایی (نکات کنکوری) - کتاب دکتر حسن فاطمی

[Mahdi Eng 22940]

خواص شیمیایی تری گلیسریدها

- تری گلیسرید تحت شرایط مناسب در حضور اب به اسید چرب و گلیسرول تبدیل میشود.

 

- در صنعت از هیدرولیز تری گلیسرید جهت تولید اسید چرب برای تهیه صابون و دترژنتها استفاده میگردد.

 

- د صورتی که شکسته شدن تری گلیسرید توسط یک ماده قلیایی صورت گیرد ،نمک یا صابون فلز قلیایی تولید می گردد.به این واکنش صابونی شدن گویند.

 

3RCOONa+3(OH)C3H5

 

-از ویژگی صابونی شدن یک چربی – تحت عنوان عدد صابونی شدن – برای پی بردن به وزن ملکول متوسط چربی استفاده میشود.

[Mahdi Eng 22940]

فسفو لیپید ها

- فسفو لیپید ها یا فسفاتید ها گلیسرید های هستند که در ساختمان انها اسید فسفریک و یک الکل بکار رفته است.

 

- برای نامیدن انه پس از نام فسفاتیدیل نام الکل بکار رفته ذکر میشود.

 

چند فسفو لیپید ها مهم عبارتند از :

فسفاتیدیل اتانول امین ( سفالین )pe

فسفاتیدیل کولین (لسیتین ) pc

فسفاتیدیل سرین ps

فسفاتیدیل اینوزیتول pi

 

- در این فسفو لیپید ها قسمت اسید فسفریک و الکل قطبی هستند در حالی که قسمت در بر گیرنده اسید های چرب غیر قطبی میباشند.از این نظر این ترکیبات آمفی پاتیک نامیده میشوند.

 

- فسفو لیپید ها در فرایند تولید روغن تحت حرارت بالا سبب تیرگی روغن میشوند و نیز باعث میشوند مقداری روغن با اب امولسیون شود و از دست برود.

 

- وجود خاصیت قطبی و غیر قطبی بودن در فسفو لیپید ها باعث کاهش کشش سطحی فاز اب و روغن میشود و باعث تشکیل امولسیون وپایداری ان میشود.

 

- روغن سویا منبع خوب فسفو لیپید ها است و فسفو لیپید ها جدا شده از ان تحت نام لسیتین به بازار عرضه میشود.

 

- در ph 7 فسفاتیدیل کولین و فسفاتیدیل اتانول امین به صورت یونهای دو جنسی هستند یعنی تعداد بارهای منفی اسید فسفریک وبا تعداد بارهای مثبت نیتروژن مساوی میباشد.

 

- حلال مناسب فسفولیپید ها کلروفرم همراه با متانول است.

 

در فسفو لیپید ها معمولاً تعداد اسید های چرب غیر اشباع نسبت به تری گلیسرید ها بیشتر است.

[Mahdi Eng 22940]

اسفنگو لیپید ها

 

اینها در ملکول خود بجای گلیسرول دارای الکل آمینه اسفنگوزین (یا مشتقات ان)می باشد.

 

اسفنگوزین :

 

Ch3 – (ch2)12 –ch=ch-choh-ch-ch2oh

/

nh2

 

اسفنگو میلین :

 

فراوان ترین اسفنگو لیپید است که در سلولهای مغز و اعصاب وجود دارد.

 

سربروزیدها :

 

گروهی دیگر از اسفنگو لیپیدها هستند که در ساختمان خود دارای قند (معمولاً گالاکتوز)هستند و از این نظر گلیکو لیپید محسوب می شوند. این ترکیبات در سلول های مغز،اعصاب،کبد و کلیه وجود دارند.

[Mahdi Eng 22940]

واکسها

 

 

لیپید های هستند که درانها به جای گلیسرول یک الکل با زنجیره کربنی طویل و دارای یک گروه هیدروکسیل یا یک اسید چرب با زنجیره طویل استری شده است.

 

- این مواد بیشتر در سطح برگها و میوه ها و دانه ها وجود دارند و نقش حفاظتی را دارند.

 

- واکسها از تبخیر اب و از نفوذ اب به داخل بافت جلوگیری میکنند.

 

- روغن استخراج شده از دانه افتابگردان و سویا و بذرک مقادیری واکس دارند که منشاء ان پوسته دانه است.

 

- با استفاده از فرایند زمستانه کردن یا وینتره کردن که طی ان روغن تا حرارت پایین سرد و سپس صاف می گردد می توان تمام واکس را از روغن جدا کرد.

 

- واکس یا موم تولید شده توسط زنبور عسل عمدتاً شامل استر اسید پالمتیک با الکلهای دارای 26-34 کربن می باشد.

 

- بطور کلی واکسها جامد و نقطه ذوب انه 60 – 80 درجه سانتیگراد است.اینه در مقابل اکسیداسیون مقاومترند

[Mahdi Eng 22940]

[h=2]اکسیداسیون [/h]

باعث ایجاد بد طعمی در مواد غذایی می شود.ماده تولید شده در اثر اکسیداسیون هیدروپراکسید است.مکانیزم فرایند اکسیداسیون بر پایه تشکیل رادیکال ازاد است.

 

مراحل اکسیداسیون :

 

 

 

[Mahdi Eng 22940]

[h=2]اکسیداسیون با اکسیژن یگانه [/h]

اصولاً اکسیژن به سختی با اسیدهای چرب وارد واکنش میشود اما ممکن است اکسیژن دستخوش یکسری تغییرات شود و به دنبال ان با اسید چرب وارد واکنش شود.

 

اکسیژن معمولی که به ان حالت پایه گویند یا اکسیژن سه گانه به صورت زیر است.

 

(الف) شکل اخری (تکی با اسپین هم سو )

اکسیژن در این حالت یکسو است و در نتیجه یک میدان قوی مغناطیسی بوجود می اورد که دریافت الکترون را از مادهای نظیر اسید چرب را مشکل میسازد.

 

اکسیژن یگانه به دو صورت زیر است .

اگراکسیژن معمولی در اثر انرزی دریافتی زیاد به اکسیژن یگانه با اشکال زیر تبدیل میشود.

 

شکل (ب) و (ج)

 

حالت (ج)با کسب انرزی زیادتری نسبت به حالت (ب) است در فساد شرکت نمی کند چون عمر کوتاهی دارد.وجود یک مدار خالی در حالت (ب) باعث می شود که بسیار الکترون دوست باشد.

 

- نور میتواند اکسیزن معمولی را به اکسیژن یگانه تبدیل کند.در این مورد وجود موادی که حساس کننده نامیده میشوند ضروری است.

- کلروفیل،ریبوفلاوین،ترکیبا ت دارای هم یا همین،رنگهای سنتزی از جمله مواد حساس کننده اند.

- نقش حساس کنندها جذب انرزی از نور و انتقال ان به اکسیژن است.

- مواد حساس کننده ممکن است مستقیماً خود به اسید چرب حمله کنند وسبب انجام اکسیداسیون شوند که این نوع اکسیداسیون را فتواکسیداسیون نوع یک می نامند.

- اکسیداسیون از طریق اکسیژن یگانه (که توسط انرژی نورانی بوجود می اید)را فتواکسیداسیون نوع دو می نامند.اکسیژن یگانه مستقیماًکربن متصل به پیوند دوگانه را مورد حمله قرار میدهد.در اکسیداسیون توسط اکسیژن یگانه دوره اکسیداسیون کند وجود ندارد.

- انتی اکسیدانها در جلوگیری از اثر اکسیژن یگانه موثر نیستند ولی کاراتینوئیدها مانع ان میشوند.

 

 

 

 

[Mahdi Eng 22940]

[h=2]تجزیه هیدروپراکسید [/h]

از تجزیه هیدروپراکسید دو رادیکال ازاد به نام آلوکسی و رادیکال هیدروکسید ºoh بوجود میاید.

 

- از ترکیب رادیکال الوکسی با اسید چرب الکل تولید میشود.

- از ترکیب رادیکال آلوکسی با رادیکال الکیل °r کتون بوجود می اید.

- بطور کلی مهمترین و فراوان ترین ماده تولید شده در اثر شکسته شدن هیدروپراکسید الدهید ها هستند.

- چنانچه در اثر تجزیه هیدروپراکسید الدهید تولید شده به قسمت گلیسریدی روغن بچسبد به دلیل وزن زیاد فرار نبوده بنابرین در ماده روغنی تولید بوی بد نمیکند.

- الدهید بوجود امده ممکن است باگروه آمین پروتئینها نیز وارد واکنش شود و رنگدانه های قهوه ای تولید کند (واکنش میلارد).

[Mahdi Eng 22940]

عوامل موثر در اکسیداسیون چربیها

 

1.ترکیب اسید چرب :

 

- در صورت عدم وجود پیوند دوگانه در اسید چرب ،اکسیداسیون ان بسیار به کندی صورت میگیرد.

- اسید های چرب سیس بسیار سریعتر از نوع ترانس اکسید میگردند.

- سیستم پیوند های کنزوگه نسبت به غیر کنژوگه به اکسیداسیون حساستر است.

- اسید های چرب در حالت استر شده با گلیسرول نسبت به حالت ازاد خود دیرتر اکسید میشوند.

- هنگامی که اسید های چرب در موقعیت 2 گلیسرید قرار گرفته باشند نسبت به موقعیت 1 و 3 ممکن است دیرتر اکسید شوند.

 

2.حرارت :

- حرارت باعث تسریع اکسیداسیون میشود.

 

3.اکسیژن :

- وجود ان و تماس ان نقش اساسی ایفا میکند.

 

4.رطوبت

 

5.فلزات سنگین :

- فلز اهن در حالت دو ظرفیتی نسبت به حالت اکسیده یا سه ظرفیتی ده بار سریعتر عمل تجزیه هیدروپراکسید را انجام میدهد.

 

6.ترکیبات دارای هم و همین :

- این ترکیبات مثل هموگلوبین و میوگلوبین دارای هسته هم و پروتئین گلوبین هستند(موقع ای که اهن دو ظرفیتی باسد هم و اگر اهن سه ظرفیتی باشد همین یا هماتین گفته میشود)از طریق شکستن هیدروپراکسید فاکسیداسیون را تسریع میبخشند.

 

7.نور :

- نور در ناحیه ماوراءبنفش به دلیل انرژی زیاد اثر قوی روی اکسیداسیون دارد.

 

8.انزیم ها :

- در میان انزیم ها لیپوکسیژناز ها یک عامل قوی در اکسیداسیون است.

 

9.آنتی اکسیدانها :

باعث کاهش سرعت اکسیداسیون میشوند.مکانیزم اثر انها به این صورت است که با دادن یک هیدروژن به رادیکال ازاد تشکیل شده از گسترش ان جلوگیری میکند.

- کارایی یک انتی اکسیدان به سهولت جدا شدن اتم هیدروزن از ان است.

- انتی اکسیدانهای که امرزه بکار میرود دارای ساختمان فنلی با یک یا چند عامل هیدروکسیل است.

- بطور کلی انتی اکسیدانها زمانی موثر هستند که قبل از اکسیداسیون در روغن باشند.

- مهمترین انتی اکسیدان طبیعی توکوفرول است.

- چربیهای حیوانی نسبت به چربیهای گیاهی به دلیل کمبود توکوفرول (در حالتی که میزان غیر اشباعی هر دو یکسان است )سریعتر اکسید میشوند.

-اثر برخی از ادویه ها به عنوان انتی اکسیدان به دلیل ترکیبات فلاونوئیدی است که دارای ساختمان فنلی هستند.

- در چای نیز ترکیبات انتی اکسیدانی با ساختمان پلی فنلی مثل میریستین و کوئرستین و کاتکین نیز وجود دارد.

- اسید فرولیک و اسید کافئیک و نیز اسید کلروژنیک نیز دارای خواص انتی اکسیدانی هستند.

- در کنجد نیز سزامولین و سزانول وجود دارد که سبب پایداری این روغن و مرغوبیت ان میشوند.

- لسیتین نیز دارای خاصیت انتی اکسیدانی است.

- اسید اسکوربیک نیز در غلظت بالا ذارای خاصیت انتی اکسیدانی است ولی گفته میشود در غلظت پایین باعث تسریع اکسیداسیون میشود.

- از دیگر انتی اکسیدانها tbhq است که دارای پایداری حرارتی خوبی در مقابل عملیلتی چون سرخ کردن است.bha نیز از پایداری حرارتی خوبی برخوردار است اما در حرارت های بالا یک بوی فنلی ایجاد میکند.bht نیز در مقابل حرارت ناپایدار است.

- فاکتور حفاظت pf : کارایی یک انتی اکسیدان تحت عنوان فاکتور حفاظت مشخص میشود که عبارت است از نسبت مدت دوره اکسیداسیون کند یک روغن در حضور یک انتی اکسیدان به مدت دوره اکسیداسیون کند همین روغن بدون وجود انتی اکسیدان .

 

10.سینرژیستها :

سینرزیسم به حالتی گفته میشود که عمل یک انتی اکسیدان در یک سیستم تقویت شود.اما در عمل نام سینرژیست به ماده ای اطلاق میگردد که میتواند فلزات سنگین را به خود بگیرد و انها را از زنجیره اکسیداسیون خارج گردد.مثل اسید سیتریک و اسید فسفریک.

[Mahdi Eng 22940]

اثر اکسیداسیون بر طعم روغنها

- بطور کلی بد طعمی روغن ها باید از میزان پراکسید انها باشد.در بعضی از روغنها مانند کلزا و سویا و بذرک با وجود تصفیه و کاهش پراکسید یک بد طعمی مشاهده میشود که به ان برگشت طعم گویند.علت این برگشت طعم این است که طعم اوذلیه روغن خام قبل از تصفیه دوباره در روغن بوجود میاید.

 

- در پدیده برگشت طعم هم اسید لینولنیک و هم اسید لینولئیک دخالت دارند.

 

- در بعضی از روغنهای هیدروژنه شده مثا روغن سویا یک بد طعمی بوجود می اید که به ان طعم سخت شدن گویند.

[Mahdi Eng 22940]

اثر فرایند حرارتی روی روغن ها

 

روغنهای اشباع :

در حرارت های بالا اکسیداسیون اسید های چرب اشباع با سرعت قابل توجهی صورت میگیرد.

 

روغنهای غیر اشباع :

- در اثر حرارت دادن روغنهای غیر اشباع در غیاب اکسیژن ترکیبات دیمر تولید میشود.

 

- در حضور اکسیژن عمل اکسیداسیون بسیار سریع صورت میگیرد.در اینجا رادیکالهای آلوکسی و پراکسی تولید میشود.

 

- پلیمر ها در جریان سرخ کردن باعث ایجاد کف میشوند.

 

- در طول سرخ کردن روغن هیدرولیز میشود و اسید چرب تولید میشود وباعث میشود نقطه دود روغن پایین اید.

 

- برای پی بردن به کیفیت روغن های حرارت دیده میتوان مواد نامحلول در اتر نفتی ،در روغن هست را برسی کرد.در صورتی که میزان این مواد برابر یا بیش از یک درصد باشند روغن غیر قابل مصرف است.

[Mahdi Eng 22940]

هیدروژناسیون

در طی هیدروژناسیون هیدروژن به کربنهای پیوند دوگانه اضافه میشود.با هیدروژناسیون میتوان روغنهای مایع رابه جامد یا نیمه جامد تبدیل کرد. هیدروژناسیون همچنین باعث مقاومت روغن در برابر اکسیداسیون میشود.

 

- عمل هیدروژناسیون در اثر حرارت و در حضور گاز هیدروژن و کاتالیزور فلزی انجام میشود.

 

- در اثر هیدروژناسیون اسید های چرب ترانس ایجاد شده بخش مهمی از سفت شدن روغن را باعث میشوند به دلیل نقطه ذوب بالای خود.

 

- برای هیدروژناسیون روغنها بیشتر از نیکل برای کاتالیزور استفاده میشود.

 

- موادی چون صابون ،ترکیبات گوگرد دار ،فسفاتبد ها ،پراکسید ها و اسید های چرب در سطح کاتالیزور جذب شده و باعث اختلال در کار هیدروژناسیون میشود.

 

- هیدروژناسیون انتخابی یا سلکتیو : در هیدروژناسیون روغنها سعی میشود این عمل روی روغنهای باتعداد پیوند دوگانه بیشتر انجام شود زیرا هم در مقابل فساد مقاومتر اند هم ارزش تغذیه ای انه بهتر حفظ میشود.

 

- وضعیت تغییر و تبدیل اسید های چرب در طول هیدروژناسیون :

 

لینولنیک….. K1 ….لینولئیک …. K2 …..اولئیک …… K3 …. .استئاریک

 

,K1,K2k3 سرعت یا میزان تبدیل یک اسید به اسید دیگر است.بنابر اهمیتی که میزان تبدیل اولئییک به استئاریک دارد نسبت K2 به K3میزان انتخابی بودن یا سلکتیویته(SR) گویند.یعنی هر اندازه این مقدار بیشتر باشد هیدروژناسیون انتخابی تر است.

 

- کاتالیزورهای موجود در بازار میزان سلکتیویته بین 30 تا 90 را دارند.

 

- میزان هیدروژناسیون با افزایش درجه حرارت و شدت بهم زدن و فشار هیدروژن افزایش میابد.

 

- افزایش درجه حرارت باعث افزایش انتخابی بودن و میزان ایزومرهای ترانس میشود.

 

- افزایش فشار هیدروزن و بهم زدن باعث کاهش انتخابی بودن و ایزومرهای ترانس میشود.

[Mahdi Eng 22940]

استر کردن داخلی

 

- تری گلیسرید ها تحت شرایط خاصی قادرند گروه اسیل خود را از دست بدهند و گروه اسیل جدیدی را دریافت کنند.این عمل جابجا شدن گروه اسیل را استر کردن داخلی نامند.که ممکن است میان یک ملکول تریگلیسرید یا ملکول های مختلف صورت گیرد.

 

- این عمل در حضور کاتالیزور انجام میشود و نقش کاتالیزور کاهش درجه حرارت انجام واکنش و مدت زمان ان است.

 

- کاتالیزور مورد استفاده متوکسید سدیمو اتوکسید سدیم و فلز سدیم است.

 

- روغن های استر شده داخلی فاقد ایزومرهای ترانس هستند.

[Mahdi Eng 22940]

مواد غیر صابونی شونده

 

مواد غیر صابونی شونده:

- این مواد با قلیاها تولید صابون نمی کنند.

- مقدار انها در روغن ها به طور متوسط حدود 5/1 تا 8/0 درصد است.

- دراکثر روغنها بخش عمده مواد غیر صابونی شونده را استرولها تشکیل میدهند.استرولها دارای نقطه ذوب بالا و همگی از اسکوالن تولید میشوند.

- فراوانترین استرول حیوانی کلسترول است.

-فراوانترین استرولهای گیاهی (فیتوسترول) بتا سیتوسترول است.

- استات فستواسترولها نسبت به استات کلسترول دارای نقطه ذوب بیشتری هستند که از این ویژگی میتوان برای تشخیص روغنهای گیاهی از حیوانی پی برد.

- گروه دیگری از مواد غیر صابونی هیدروکربنها با تعداد کربن 11 تا 36 هستند.

- مهمترین هیدروکربنها اسکوالن (است.میزان ان در روغن زیتون 4/0 است.

[Mahdi Eng 22940]

فرهنگ لغات شیمی مواد غذایی

 

 

Amino acids (آمینو اسید ها): ترکیباتی که شامل کربن، هیدروژن، نیتروژن و گاهآ گوگردند و مونومر برای تشکیل پپتید ها و پروتئین ها هستند. آمینو اسید ها ساختار پایه ای دارند که دارای

 

گروه آمین (NH2) و گروه کربوکسیل (COOH) متصل به یک اتم کربن هستند. در بدن ۲۰ نوع آمینو اسید وجود دارد.

 

Amylase (آمیلاز): نوعی آنزیم پروتئین در بزاق دهان است که نشاسته را تجزیه میکند.

 

Antioxidant (آنتی اکسیدان): ماده ای که مانع اکسیداسیون میشود و یا آن را کندتر میکند. بازدارنده ی واکنشهایی که اکسیژن عامل اصلی آنهاست. غالبآ به عنوان نگه دارنده مواد غذایی استفاده میشود.

 

Carbohydrate (کربوهیدرات): ترکیبات شامل کربن و آب. بیشترین شمار ترکیبات حاوی کربن را کربوهیدراتها تشکیل میدهند. تقریبآ سه چهارم وزن خشک گیاهان را تشکیل میدهند. محصولات فتوسنتز هستند. برای مثال: گلوکز، ساکارز = قند سفره (Table Sugar) نشاسته و سلولز.

 

Casein (کازئین): پروتئینی در شیر.

 

Coagulation (کواگولاسیون): تبدیل مایع به یک توده عسلی یا جامد (لخته شدن).

 

Denatured (دناتوره): خارج شده از حالت طبیعی. در یک پروتئین دناتوره ویژگی ها و خواص آن از طریق های مختلف تغییر میکند نظیر: حرارت، مواد شیمیایی، واکنشهای آنزیمی که باعث از بین رفتن فعالیتهای زیستی پروتئین میشوِد.

 

Digestion (هضم): تجزیه ی شیمیایی ترکیبات بزرگ مواد غذایی به ملکولهای کوچکتری که قابلیت جذب توسط روده در انسان و جانوران دارد. ملکولهای کوچکتر غذا به خون میروند و توسط سلولها برای ساختن سایر ترکیبات یا تولید انرژی مورد نیاز بدن استفاده میشوند. عمل هضم از دهان آغاز میشود. آمیلاز موجود در بزاق نشاسته را به قند های ساده تبدیل میکند. هضم همچنین شامل هیدرولیز پروتئین به آمینو اسیدها است.

 

Emulsion (امولسیون): حالتی که دو مایع کنار هم قرار میگیرند ولی در هم حل نمیشوند. روغن و آب معمولترین مثال برای امولسین هستند و شیر نیز یک امولسیون سرشیر در آب است. امولسیون ها در مواد غذایی که آب و روغن دارند بسیار مهمند. مثل مایونز یا مارگارین. این محصولات برای پایدار ماندن امولسیون ها نیاز به امولسیفایر (امولسیون کننده) دارند.

 

Enzymatic browning (قهوه ای شدن آنزیمی): فرآیندی شیمیایی در بافتهای میوه ها و سبزیجاتی که در معرض اکسیژن قرار میگیرند و منجر به قهوه ای شدن آنها میشود. این فرآیند توسط آنزیم پلی فنل اکسیداز کاتالیز میشود.

 

Enzymes (آنزیم): کاتالیستهای پروتئینی که فرآیندهای شیمیایی مخصوص را در سیستمهای زنده (گیاهان و جانوران) کنترل میکنند آنزیم ها در غلظتهای محدود فعالند.

 

Ester bonds (پیوندهای استری): پیوندهای بین اسیدهای چرب و ملکولهای گلیسرول.

 

Fatty acid (اسید چرب): واحدهای ساختاری چربی ها که اتمهای هیدروژن متصل به زنجیره ی کربنی دارد و یک اکسیژن شامل گروه کربونیل(C=O-) اسیدهای چرب. در تمام سلولهای بدن انسان وجود دارند.

 

Glycerol (گلیسرول): استقامت ملکولهای اسید چرب.

 

Glucose (گلوکز): یک قند منفرد (C6H12O6) و منبع اولیه ی انرژی برای تمام پستانداران و بسیاری از گیاهان. گلوکز همچنین با نامهای دکستروز و Grape Sugar و Corn Sugar نیز خوانده میشود. گلوکز تقریبا نصف قند سفره (ساکارز) شیرینی دارد.

 

Hormones (هورمون): موادی که میتوانند روی عمل آنزیم، متابولیسم و فیزیولوژی بدن تاثیرگذار باشند.

 

Insoluble (غیر محلول): ماده ای که توانایی حل شدن ندارد.. چربی ها در آب غیر محلول اند از طرفی قند در آب محلول است مگر اینکه بیشتر از مقداری که حجم مشخصی از آب توانایی حل کردن آن را داشته باشد به آن اضافه شود. که در این حالت حلال اشباع شده است.

 

Lecithin (لسیتین): ماده ی امولسیون کننده ای که در تخم مرغ و سویا وجود دارد.

 

Lipids (لیپید): ترکیباتی معمول از اسید های چرب و گلیسرول. لیپید ها موثرترین منبع سوخت در موجودات زنده هستند. لیپید های غذا به دو دسته تقسیم میشوند ۱) چربی ها: که معمولا از منابع حیوانی به دست می آیند و در دمای اتاق جامدند و ۲) روغن ها: که معمولا از منابع گیاهی به دست می آیند و در دمای اتاق مایع اند. نوع دیگری از لیپید ها کلسترول است. کلسترول ترکیب استرولی است که توسط حیوانات ساخته میشود و برای ساختن هورمونهای استروئیدی مشخصی در بدن به کار میرود. کلسترول در گیاهان یافت نمیشود.

 

Melanin (ملانین): گروهی از رنگدانه های قهوه ای یا سیاه که در گیاهان و حیوانات وجود دارد.

 

Organic (آلی): مربوط به شاخه ای از شیمی که با ترکیبات کربنی سرو کار دارد. از آنجاییکه تمام موجودات زنده کربن دارند بنابراین آلی محسوب میشوند ترکیبات کربن دار غیر آلی در آزمایشگاه ساخته میشوند.

 

Peptide bonds (پیوند های پپتیدی): پیوندهایی که بین دو ملکول آمینو اسید تشکیل میشوند.

 

Photosynthesis (فتوسنتز): روندی که طی آن گیاه آب و دی اکسید کربن را برای تولید یک قند ساده (گلوکز) و اکسیژن استفاده میکند. گیاهان قند اضافی را به صورت نشاسته ذخیره میکنند.

 

Polymers (پلیمر): شامل ده مونومر یا بیشتر. نشاسته پلیمری است که از مونومرهای گلوکز تشکیل شده است. یک پروتئین پلیمری از آمینو اسید ها است.

 

Polyphenol oxidase (پلی فنل اکسیداز): آنزیمی دارای مس که فنلاز هم نامیده میشود. و اکسیداسیون ترکیبات فنلی را که در بافتهای گیاهی وجود دارند کاتالیز میکند. برای مثال این آنزیم فرآیند قهوه ای شدن قاچ بریده شده ی سیب را سرعت میبخشد.

 

Polyunsaturated : اسید چربهایی که دارای چندین باند دوگانه اند.

 

Proteins (پروتئین): پلیمر های پیچیده ای که از مونومرهای آمینو اسید تشکیل شده اند. چند مثال برای پروتئین: ماهیچه، مو، پوست، هورمون ها و آنزیم ها.

 

Rennin (رنین): آنزیمی که برای تولید پنیر استفاده میشود.

 

Shortening (شورتنینگ): حالت متبلور چربی جامد.

 

Soluble (محلول): ماده ای که توانایی حل شدن دارد. گاز ها یا جامداتی که حل میشوند ماده ی حل شونده نامیده میشوند و مایعی که آنها را در خود حل میکند حلال نامیده میشود. مواد مشابه عموما در حلال مشابه حل میشوند.

 

Starch (نشاسته): پلیمری از گلوکز نشاسته یک کربوهیدرات پیچیده ای است که در گیاهان سبز یافت میشود و منبع مهم انرژِی برای انسان و جانوران است. در طول روز گیاهان سبز انرژی را از طریق برگرداندن گلوکز به نشاسته ذخیره میکنند و در شب گیاهان با برگرداندن نشاسته به گلوکز باعث رشد میشوند.

 

Triacylglycerol (تری آسیل گلیسرول): ترکیبی لیپیدی که شامل سه اسید چرب متصل به یک ملکول گلیسرول است. این ترکیب یک منبع مهم انرژی برای بدن انسان است.

 

Vegetable oils (روغن گیاهی): از گیاهانی نظیر ذرت یا سویا به دست می آید و منبع مهم چربی های غیر اشباع است.

[Mahdi Eng 22940]

بررسی گروههای مهم غذایی

 

 

گروههای مهم غذایی شامل مواد قندی و نشاسته‌ای (کربوهیدراتها) ، شیر و لبنیات ، روغن‌ها و مواد چرب خوراکی ، گوشت و فرآورده‌های گوشتی می‌باشد.

مواد قندی و نشاسته‌ای

شیرابه‌ای قندی ، مایعات غلیظی هستند که که حاوی ساکارز ، قند احیا کننده دکسترین ، اسیدهای آلی و مواد ازته هستند. مهمترین شیرابه قندی که در صنعت قندسازی استفاده می‌شود، ملاس یا شیرابه چغندرقند و نیشکر است. شیرابه قندی دیگر ، گلوکز مایع است که در صنعت تهیه محصولات قندی اهمیت زیادی داشته و از هیدرولیز نشاسته و بخصوص نشاسته ذرت بوسیله اسید کلریدریک تهیه می‌شود.

 

محصول اسیدی هیدرولیز نشاسته ، سپس بوسیله کربنات سدیم خنثی شده و پس از بی‌رنگ کردن بوسیله زغال حیوانی به صورت گلوکز مایع عرضه می‌شود.

 

قند و شکر

قند و شکر از شیرابه نیشکر و یا چغندرقند پس از مراحل مختلف تصفیه ، تهیه و به اشکال مختلف عرضه می‌شود. مواد اولیه‌ای که در تهیه محصولات قندی به اسامی آب نبات ، تافی ، انواع ژله ها و غیره بکار می‌روند، عبارتند از: قند ، گلوکز مایع ، اسیدهای آلی ، اسانس و رنگهای خوراکی که در انواع تافی ، شیر و چربی و در ژله ‌ها ، ژلاتین و صمغ نیز بکار می‌رود.

 

 

 

عسل

عسل عبارت از تراوشات و شیرابه گیاهان است که بوسیله زنبور عسل جمع‌آوری شده و تغییر و تبدیلاتی در آن به عمل آمده و در کندو ذخیره می‌شود. برای تبدیل شیرابه گیاه یا Nector به عسل ، ساکارز که قسمت عمده قند گیاهی را تشکیل می‌دهد، در اثر عمل آنزیمهای مترشحه بوسیله زنبور عسل به قندهای ساده گلوکز و لولز تبدیل می‌شود. بنابراین قندهای عمده آن گلوکز و لولز هستند و مقدار ساکارز آن نبایستی از 8 درصد متجاوز باشد. علاوه بر این قندهای دیگری از قبیل ایزومالتوز ، رافینوز ، ملزیتوز و غیره نیز به مقادیر کم در آن موجود است.

 

PH عسل ، اسیدی است و اسید عمده آن اسید فرمیک می‌باشد، ولی اسیدهای آلی دیگر از قبیل اسید استیک ، اسید سیتریک ، اسید مالیک ، اسید تانیک ، اسید اگزالیک و غیره در آن یافت می‌شوند.

 

عسلهای مختلف در طول مدت نگاهداری ایجاد کریستال می‌نمایند. سرعت شکرک زدن به نسبت بین گلوکز و لولز بستگی دارد. مقدار لولز عسل معمولا بیشتر از میزان گلوکز است و هر قدر مقدار لولز کمتر باشد، شکرک زدن زودتر و سریعتر انجام می‌شود.

غلات و مواد نشاسته‌ای

قسمت عمده ساختمان غلات و حبوبات را نشاسته تشکیل می‌دهد. فرمول عمومی نشاسته است. تعداد n غالبا بیشتر از هزار است. نشاسته در محیط مرطوب ، آب جذب می‌کند و در حرارت 70 درجه گرانول نشاسته باز شده و ایجاد حالت ژله ‌ای در آب می‌نماید. هرگاه به محلول نشاسته ، ید اضافه شود، رنگ آبی ایجاد می‌شود. این رنگ در اثر حرارت از بین می‌رود، ولی پس از سرد شدن مجددا ایجاد می‌گردد.

 

 

* آرد گندم: دانه گندم عبارتست از: قسمت نشاسته‌ای 85 درصد ، سبوس (که حاوی مقدار زیادی سلولز و املاح معدنی می‌باشد) 12.5 درصد ، جوانه (شامل مقدار قابل توجهی پروتئین و چربی) 2.5 درصد. هرچه درجه سبوس گیری بیشتر باشد، رنگ آرد روشن‌تر می‌باشد و نسبت مواد پروتئینی و چربی نیز در آن کاهش می‌یابد. از آرد گندم و در پاره‌ای نقاط از آرد ذرت و نیز آردهای دیگر به منظور تهیه نان استفاده می‌شود.

 

 

 

 

شیر و لبنیات

شیر

شیر غذای بسیار کامل و باارزشی است. ترکیب عمده شیر از سه قسمت مختلف تشکل شده است: آب ، چربی و مواد جامد غیرچرب که شامل پروتئینهای شیر (کازئین ، آلبومین و گلوبولین) ، لاکتوز ، اسید لاکتیک ، اسید سیتریک و مواد معدنی می‌باشد.

 

افزودن آب به شیر و یا رقیق کردن آن با اندازه گیری وزن مخصوص شیر امکان‌پذیر است. بدین معنی که چون وزن مخصوص آب کمتر از شیر است، اضافه نمودن حجم معینی آب به شیر ، باعث کم شدن وزن مخصوص شیر می‌شود. از طرفی هرگاه قسمتی از چربی شیر گرفته شود، وزن مخصوص شیر افزایش می‌یابد و هرگاه در حین عمل گرفتن چربی ، افزودن آب به شیر انجام شود، ممکن است تفاوت قابل ملاحظه‌ای در وزن مخصوص شیر بوجود نیاید. ولی نتیجه آزمایشات دیگر از قبیل ماده خشک و مقدار چربی شیر ، وجود تقلب در شیر را در اختیار آزمایش کننده قرار می‌دهد.

خامه

خامه عبارتست از قسمتی از شیر که از نظر چربی غنی می‌باشد و معمولا با عمل خامه زنی از شیر جدا می‌شود. هرگاه خامه زنی به طریق مکانیکی انجام شود، محصول تهیه شده ممکن است تا 65 درصد حاوی چربی باشد.

شیر خشک

شیر خشک محصولی است که از تبخیر شیر حاصل می‌شود. رطوبت این محصول در درجه اول اهمیت قرار دارد، چون بالا بودن رطوبت یکی از عوامل تسریع فساد محصول می‌باشد. رطوبت شیر خشک نباید از 5.0 درصد تجاوز نماید و مقدار چربی آن برحسب اینکه شیر خشک تمام چربی و یا نیم چربی و بدون چربی باشد، متفاوت می‌باشد.

پنیر

پنیر محصولی است که از لخته شدن کازئین شیر در محیط اسیدی در اثر آنزیم مخصوص رنین که از معده چهارم یا شیردان گوساله حاصل می‌شود، تولید می‌گردد و بطور کلی انواع پنیر را به سه گروه پنیرهای نرم ، نیمه سخت و سخت تقسیم می‌کنند. در مرحله رساندن انواع پنیرها از تخمیرات مختلفی که در اثر فعالیت میکروارگانیسم و یا قارچ بخصوصی انجام می‌شود، استفاده می‌گردد.

 

پنیر یکی از محصولات با ارزش شیر بوده و دارای ارزش غذایی بسیار خوبی است. اسیدهای آمینه کازئین که در پنیر موجود می‌باشند، از نظر تنوع بسیار کامل بوده و حاوی کلیه اسیدهای آمینه ضروری می‌باشند.

کره

کره محصولی است که از زدن خامه بدست می‌آید. چربی خامه را جدا کرده و پس از خارج ساختن آب زیادی آن را به صورت یکنواخت در می‌آورند و گاهی مقداری رنگ و یا نمک به آن می‌افزایند. از نظر ساختمانی کره عبارتست از پخش ذرات آب در بین ذرات چربی که بطور ثابت قرار دارند و ترکیب کره عبارت است از: آب 15 - 15.3 درصد و 80 - 84 درصد مواد جامد غیر چرب شیر 1 درصد که شامل کازئین ، لاکتوز و املاح است.

 

عامل موثر در طعم و عطر کره ، دی استیل و به مقدار کمتر اسید بوتیریک ، اسید استیک ، اسید فرمیک و اسید پروپیونیک و آلدئید استیک است. جهت تهیه کره با طعم و عطر بهتر آنرا از خامه ترش‌شده تهیه می‌نمایند.

روغنها و چربی‌های خوراکی

روغنها و چربی‌های خوراکی از نظر شیمیایی جزء لیپیدها تقسیم بندی شده‌اند. لیپیدها گروهی از ترکیبات آلی هستند که در حلال های آلی ( اتر ، کلروفرم ، بنزن و کربورهای هیدروژن از قبیل هپتان و هگزان و غیره) محلول بوده و در آب ، غیر محلول هستند. قسمت اعظم ساختمان روغن‌ها و چربی‌های خوراکی را تری گلیسریدها تشکیل می‌دهند.

 

تفاوت بین چربی و روغن از نظر حالت فیزیکی آنها در حرارت معمولی است، بدین معنی که چربی‌ها دارای ظاهری سفت هستند، در حالی که روغن‌ها در حرارت معمولی ، سیال و مایع می‌باشند. هرچه تعداد بند دوگانه در اسیدهای چرب تشکیل دهنده گلیسریدها کمتر باشد و یا ماده چرب از اسیدهای چرب با وزن مولکولی زیاد تشکیل شده باشد، از نظر فیزیکی سفت‌تر بوده و نقطه ذوب آن بالاتر است و برعکس زیاد بودن عوامل بند دوگانه و یا کم بودن وزن مولکولی اسیدهای چرب عللی هستند که باعث می‌شوند روغن از نظر ظاهری ، سیال و مایع باشد.

 

موقعی که چربی و یا روغن مدتی بماند، طعم و بوی آن تغییر می‌کند و در اصطلاح می‌گویند: روغن تند شده است . در حقیقت تند شدن روغن و یا مواد غذایی چرب ، فساد آنها را نشان می‌دهد. عواملی که فساد مواد چرب را تسریع می‌کنند، عبارتند از: گرما ، نور ، اشعه ماوراء بنفش ، رطوبت هوا و فلزات. هرقدر میزان غیر اشباع روغنها بیشتر باشد، اکسیداسیون سریعتر انجام می‌شود، به همین جهت روغن‌های مایع را در صنعت هیدروژنه می‌کنند.

 

همچنین مقادیر کم فلزات به عنوان تسریع کننده اکسیداسیون ، عمل اکسید شدن مواد چرب را تسریع می‌نمایند. به عنوان مثال مقدار 0.2ppm مس در کره ، اکسیداسیون آن را سریعا پیش می‌برد.

گوشت و فرآورده‌های گوشتی

گوشتهای مختلف ، منبع مهم پروتئین غذایی روزانه انسان را تشکیل می‌دهند. ترکیبات گوشت در حیوانات مختلف ، متفاوت بوده و در یک دام برحسب قطعات و قسمتهای بدن تغییر می‌کند. مقدار چربی در برخی از قطعات و قسمتهای بدن دام زیاد است و نسبت چربی و پروتئین از تا تغییر می‌کند. قسمت غیر چرب گوشت شامل نیتروژن ، پروتئین و آب و برخی املاح معدنی می‌باشد.

فساد گوشت

اثر آنزیمهای پروتئولیتیک سبب تجزیه و شکسته شدن ساختمان گوشت می‌شود و باعث آزاد شدن مقادیری مواد فرار و آمونیاک فرار در گوشت می‌شود و فعالیت آنزیمهای لیپولیتیک نیز سبب تجزیه و شکسته شدن مولکول چربی‌ها و گلیسریدهای موجود شده و دگرگونی آنها را سبب می‌شود. بالا رفتن اسیدهای چرب آزاد و نیز بوجود آمدن پراکسید و سایر عوامل فساد چربی‌ها ، موید فساد گوشت می‌باشد.

فرآورده‌های گوشتی نیمه آماده (سوسیس)

برای تهیه این فرآورده‌های خمیری از گوشت ، آرد ، انواع ادویه مختلف و در برخی مواقع شیر خشک استفاده کرده و برای بهبود تولید از پلی فسفاتها و نیز به عنوان نگاهدارنده از انیدرید سولفورو و سولفیت‌ها استفاده می‌شود. این خمیر در پوششهای طبیعی و یا مصنوعی نگاهداری شده و به صورت خام یا پخته و محصول دودی و شور و غیره تهیه و عرضه می‌شود.

برخی از فلزات موجود در مواد غذایی

سرب

سرب یکی از فلزات سنگین است که بطرق مختلف ، سبب آلودگی محیط و در نتیجه ایجاد عوارض مسمومیت حاد و یا مزمن در انسان می‌شود. تماس دراز مدت با این فلز سبب تجمع آن در بدن شده و یکی از مواد سرطانزا به حساب می‌آید. آلودگی مزارع و گیاهان به واسطه راه یابی فضولات کارخانجات که با ترکیبات سرب سروکار دارند، باعث افزایش میزان سرب در شیر و گوشت دامهائی که در مراتع چرا می‌کنند، شده و بطور مستقیم یا غیرمستقیم آلودگی غذای انسان را سبب می‌شود.

 

حداکثر میزان سرب برحسب استانداردهای موجود در کشورهای مختلف در آب آشامیدنی 50 میکروگرم در لیتر (ppb) و در مواد غذایی ، 2 میلیگرم در کیلوگرم (ppm) می‌باشد. همچنین لحیم قوطیهای کنسرو و در برخی موارد ، حاوی سرب است و نگاهداری غذا در این قوطی‌ها بخصوص در مورد اغذیه اسیدی سبب پیدایش سرب در ماده غذایی می‌شود.

مس

مس یکی از عناصر لازم در تغذیه انسان و دام است و به مقادیر کم در تولید هموگلوبین خون موثر است. به مقدار زیاد در اغذیه ایجاد عوارض و مسمومیت می‌نماید. استاندارد مس در بیشتر کشورها ، 20ppm در اکثر مواد غذایی است و در نوشابه‌ها و آب میوه این مقدار 2ppm می‌باشد. وجود مس در شیر به عنوان کاتالیزور در تسریع اکسیداسیون چربی و تغییر طعم شیر موثر است و میزان 2ppm مس در شیر و یا کره ، مدت نگاهداری این مواد را کاهش می‌دهد. همچنین وجود مس در میوه‌ها و سبزی‌های قوطی شده ، میزان ویتامین C موجود را کاهش می‌دهد.

قلع

مواد غذایی حاوی قلع در انسان ایجاد مسمومیت می‌نماید. گزارشهای متعددی مبنی بر مسمومیت افراد ناشی از مصرف آب‌میوه و یا مشروبات نگاهداری شده در قوطی ، در دست است. در صنایع غذایی ، قوطی‌های فلزی که به منظور نگاهداری اغذیه بکار می‌روند، اغلب بوسیله یک ورقه قلع پوشیده می‌شوند. اغذیه مختلف بخصوص اغذیه اسیدی و همچنین اغذیه گوگرددار مانند ماهی و گوشت در مدت نگاهداری با سطح فلز قوطی ایجاد واکنش نموده و قسمتی از فلز در آن حل می‌شود. حداکثر مجاز قلع در اغذیه در بیشتر کشورها 250ppm است.

 

 

 

افزودنیهای مواد غذایی

محافظها

نگهدارنده‌ها ، موادی شیمیایی هستند که با جلوگیری از رشد میکروارگانیسمها و اکسیداسیون مواد اکسید شونده و کنترل فعالیت آنزیمها ، فساد مواد غذایی را به تاخیر انداخته و مدت نگهداری آنها را طولانی می‌نمایند.

تثبیت‌کننده‌ها و استحکام دهنده‌ها

شامل موادی مانند صمغ‌ها ، نشاسته و دکسترین و ژلاتین و بعضی ترکیبات پروتئینی و غیره می‌باشد که در اثر ترکیب آنها با آب مواد غذایی ، خاصیت چسبندگی به ماده غذایی داده و حالت ژله ‌ای‌ شکل تولید می‌کنند و در بیشتر پودینگها ، سسهای سالاد ، انواع ژله و غیره استفاده می‌شود.

مکملهای غذایی

مکملهای غذایی ، موادی هستند که به عنوان تکمیل کننده و تقویت کننده به مواد غذایی اضافه می‌شوند. مثلا ویتامین D به شیر ، ویتامینهای گروه B به محصولات غلات ، ویتامین A یا بتاکاروتن به مارگارین و روغن‌های گیاهی ، ویتامین C به آبمیوه‌جات کنسرو شده و مصنوعی که از اسانس ، شکر و رنگ تهیه می‌شوند، افزوده می‌گردند.

امولسیون کننده‌ها

امولسیون کننده‌ها موادی هستند که به عنوان استحکام دهنده و ایجاد امولسیون برای روغن در آب ، آب در روغن ، گاز در مایعات و گاز در جامدات بکار می‌روند که یا از امولسیون کننده‌های طبیعی مانند لیستین و یا از امولسیون کننده‌های مصنوعی مانند مونو یا دی گلیسریدها و اسیدهای چرب و مشتقات آنها استفاده می‌کنند.

بی رنگ و سفید کننده ، اصلاح کننده و تعدیل کننده نشاسته

مواد اکسیدانی مانند پراکسید هیدروژن جهت سفید کردن شیری که جهت تهیه نوع خاصی از پنیر است، استفاده می‌شود. همچنین برای تغییر رنگ آرد تازه آسیاب شده و کیفیت عمل آوری نان ، از مواد اکسیداسیون استفاده می‌شود.

عوامل اسید کننده

این عوامل موادی هستند که جهت پایین آوردن PH به مواد غذایی افزوده می‌شوند که ضمن اصلاح طعم ، بطور غیرمستقیم از رشد باکتری‌ها جلوگیری نموده و مدت زمان استریل محصولات کنسرو را کمتر می‌نمایند. همچنین باعث جلوگیری از شکرک زدن مرباجات در غلظتهای زیاد می‌گردند. این مواد عبارتند از: اسید سیتریک ، اسید استیک ، اسید مالیک و ... .

 

 

طعم دهنده‌ها

برای تغییر طعم و اصلاح طعم مواد غذایی از طعم دهنده‌های طبیعی مانند ادویه‌جات و اسانسهای طبیعی و یا از طعم دهنده‌های مصنوعی مانند اسانسها استفاده می‌شود. اسانسهای طبیعی را از میوه ، گل ، برگ و غیره گیاهان توسط تقطیر در خلاء بدست می‌آورند. بعضی از اسانسهای مصنوعی عبارتند از: بنزآلدئید با طعم گیلاس ، اتیل بوتیرات با طعم آناناس و متیل آنترانیلات با طعم انگور و ...

رنگها

رنگها مواد رنگی مختلفی می‌باشند که به صورت طبیعی و یا مصنوعی تهیه شده و جهت خوش‌منظر کردن و یا متحدالشکل کردن و گاهی هم برای مخفی کردن و نامحسوس جلوه دادن عیوب و تقلب در فراورده‌های غذایی بکار می‌روند.

[Mahdi Eng 22940]

استخراج کافئین از چای:

 

روش انجام آزمایش:

 

1 – یک بشر 500 یا 1000 میلی لیتری را بردارید

 

2 – حدود 15 گرم چای خشک راوزن کرده و در بشر بریزید. وزن دقیق چای را یادداشت کنید

 

3- مقدار 300 میلی لیتر آب مقطر را به بشر اضافه کنید

 

4 - محتویات بشر را حدود 15 الی 20 دقیقه بجوشانید و چند بار هم بزنید

 

5 – پس از اتمام مدت زمان لازم برای جوشیدن، تفاله های چای را کاملا از محلول جدا کرده و 15دقیقه آنرا به حال خود بگذارید تا محلول سرد شود

 

6 - محلول حاصل را به داخل یک قیف دکانتور 500 میلی لیتری بریزید. سپس به آن 100 میلی لیتر کلروفرم (زیر هود) اضافه کنید و درب قیف راببندید و به آرامی قیف را سروته کنید. برای خروج گاز از داخل قیف باید شیر دکانتور رو بالا باشد و قسمت پایین دکانتور را بادست نگهدارید تا احیانا درب آن نیفتد و محلول بیرون نریزد

 

7 – اجازه دهید تا کلروفرم در ته قیف ساکن شود. وقتی محلول داخل قیف دو فازی شد، محلول پایینی که همان کلروفرم است(که البته کافئین را در خود حل کرده) را با دقت در داخل یک بشر س خالی کنید

 

برای تبخیر حلال میتوانید از دستگاه روتاری استفاده کنید. اگر چنین دستگاهی ندارید به روش زیر عمل کنید

 

8 - در زیر هود یک حمام آب جوش آماده کرده و ظرف حاوی محلول را در داخل آن قرار دهید. دمای جوش کلروفرم 61 تا 62 درجه سانتیگراد است. محلول آنقدر در حمام بماند تا حجم آن به 20 میلی لیتر برسد.

 

9 – یک ساعت شیشه تمیز را به دقت وزن کرده و عدد آنرا یادداشت کنید.

 

10 - ساعت شیشه را بالای حمام قرار داده و در داخل آن از محلول پر کنید و حلال آنرا را تبخیر کنید.این کار را ادامه دهید تا تمام کافئین از محلول جدا گردد

 

11 – ساعت شیشه را از روی حمام آب بردارید و ته آنرا خشک کنید و بگذارید تا سرد شود. سپس آنرا وزن کنید و مقدار کافئین را بدست آورید.

 

برای تعیین درصدکافئین در چای کافیست تا وزن کافئین را بر وزن چای تقسیم کرده و حاصل را در 100 ضرب کنید .

[Mahdi Eng 22940]

تيتراسيون

 

بر حسب واكنش‌هايي كه بين محلول تيتر شونده و استاندارد صورت مي‌گيرد، تجزيه‌هاي حجمي (تيتراسيون) به دو دسته تقسيم مي‌شوند:

 

انواع تيتر كردن

ا• روش‌هايي كه بر اساس تركيب يون‌ها هستند. يعني تغيير ظرفيت در فعل و انفعالات مربوط به آن صورت نمي‌گيرد. اين روش‌ها عبارت اند از:

1. واكنش‌هاي خنثي شدن يا واكنش‌هاي اسيد و باز

2. واكنش‌هاي رسوبي

3. واكنش‌هايي كه توليد تركيبات كمپلكس مي‌كنند.

• روشهايي كه بر اساس انتقال الكترون هستند؛ مانند واكنش‌هاي اكسايش و كاهش

تيتر كردن واكنش هاي اسيد و باز يا خنثي شدن

تيتر كردن ، عبارت است از تعيين مقدار اسيد يا باز موجود در يك محلول كه با افزايش تدريجي يك باز به غلظت مشخص يا بر عكس انجام مي‌گيرد. موقعي كه محلول يك باز داراي يونهاي -OH است به محلول اسيد اضافه كنيم، واكنش خنثي شدن انجام مي‌شود

OH- + H3O+ -----> 2H2O

 

محاسبات

معمولا حجم مشخص (V) از محلول اسيد با نرماليته مجهول (N) انتخاب كرده ، به‌كمك يك بورت مدرج به‌تدريج محلو ل يك باز به نرماليته مشخص (N) به آن اضافه مي‌كنند. عمل خنثي شدن وقتي كامل است كه مقدار اكي‌والان گرم هاي باز مصرفي برابر مقدار اكي‌والان گرم هاي اسيد موجود در محلول شود.

 

براي اين كه عمل تيتراسيون بدقت انجام شود، بايد عمل افزايش محلول باز درست موقعي متوقف گردد كه تساوي فوق برقرار شود. روش معمول و همگاني براي تعيين پايان تيتراسيون استفاده از شناساگرهاست. دستگاه PH متر نيز براي محاسبات دقيق در تعيين نقطه اكي والان كاربرد دارد.

 

واكنش خنثي شدن

ديد كلي

تيتراسيونهاي خنثي‌شدن بطور گسترده در تعيين غلظت آناليتهايي كاربرد دارند كه يا اسيد و يا باز هستند، يا با استفاده از روشهاي مناسب به چنين گونه‌هايي تبديل مي‌شوند. آب ، حلال معمول براي تيتراسيون خنثي‌شدن است، زيرا بسادگي در دسترس و ارزان و غيرسمي است. پايين بودن ضريب انبساط دمايي آن يك خاصيت اضافي ديگر است.

 

ولي بعضي از آناليتها در محيط آبي قابل تيتر كردن نيستند، زيرا انحلال‌پذيري آنها بسيار پايين است، يا چون قدرتهاي اسيدي يا بازي آن چندان زياد نيست كه نقاط پايان رضايت بخشي را فراهم كنند. غلظت چنين موادي را اغلب مي‌توان با تيتر كردن آنها در حلال ديگر به غير از آب تعيين كرد.

 

 

نظريه تيتراسيونهاي خنثي‌كردن

محلولهاي استاندارد اسيدها و بازهاي قوي را بطور گسترده‌اي براي تعيين آناليتهايي بكار مي‌برند كه خود اسيد يا بازند يا مي‌توانند با اعمال شيميايي به چنين گونه‌هايي تبديل شوند.

واكنشگرها براي واكنشهاي خنثي‌شدن

محلولهاي استاندارد براي تيتراسيونهاي خنثي شدن همواره از اسيدها يا بازهاي قوي تهيه مي‌شوند، زيرا اين نوع واكنشگرها تيزترين نقطه پاياني را ارائه مي‌كنند.

محلولهاي استاندارد

محلولهاي استاندارد بكار گرفته شده در تيتراسيونهاي خنثي شده ، اسيدهاي قوي يا بازهاي قوي هستند. زيرا اين اجسام در مقايسه با اسيدهاي ضعيف و بازهاي ضعيف بطور كاملتر با آناليت واكنش مي‌دهند. اسيدهاي استاندارد از اسيد هيدرو كلرويك ، اسيد پركلريك و اسيد سولفوريك تهيه مي‌شوند. اسيد نيتريك بندرت بكار برده مي‌شود، زيرا خاصيت آن بعنوان يك اكسنده ، عامل بالقوه‌اي براي واكنشهاي جانبي ناخواسته است.

 

بايد بخاطر داشت كه محلولهاي گرم و غليظ اسيد سولفوريك و اسيد پركلريك نيز عوامل اكسنده مستعدي هستند و بنابراين پرخطرند.

 

بنابرين ، خوشبختانه ، محلولهاي رقيق اين واكنشگرها نسبتا بي‌خطرند و مي‌توانند بدون احتياطهاي خاص بجز محافظت چشم ، در آزمايشهاي شيمي تجزيه‌اي بكار برده شوند. محلولهاي استاندارد بازي معمولا از هيدروكسيد سديم ، هيدروكسيد پتاسيم و گهگاه از هيدروكسيد باريم تهيه مي‌شوند. مجددا ، هنگام كار با اين واكنشگرها و محلولهاي آنها بايد هميشه چشمها محافظت شوند.

 

نظريه رفتار شناساگر

بسياري از اجسام طبيعي و سنتزي ، رنگهايي از خود نشان مي‌دهند كه به PH محلولي كه اين اجسام در آن حل شده‌اند، بستگي دارند. برخي از اين اجسام كه طي قرنها براي نشان دادن خاصيت قليايي يا اسيدي آب بكار برده شده‌اند، در سالهاي اخير بعنوان شناساگر اسيد و باز بكار گرفته مي‌شوند. بطور كلي ، شناساگرهاي اسيد و باز ، اسيدها و بازهاي ضعيف آلي هستند كه بسته به تفكيك يا تجمع ، متحمل تغييرات ساختاري دروني مي‌شوند كه به تغيير در رنگ منجر مي‌شود.

كاربردهاي نوعي تيتراسيونهاي خنثي‌شدن

تيتراسيونهاي خنثي‌شدن در اندازه گيري آن دسته از گونه‌هاي بي‌شمار معدني ، آلي و زيستي كه خواص اسيدي يا بازي ذاتي دارند بكار برده مي‌شوند. ولي كاربردهاي بسياري به همان اندازه اهميت وجود دارند كه در آنها تركيب مورد تجزيه با يك واكنشگر مناسب به يك اسيد يا باز تبديل و سپس با يك باز يا اسيد قوي استاندارد تيتر مي‌شود.

 

دو نوع عمده از نقاط پاياني بطور گسترده در تيتراسيونهاي خنثي‌شدن بكار برده مي‌شود. نوع اول يك نقطه پاياني بصري است و بر پايه تغيير رنگ شناساگر قرار دارد. نوع دوم يك نقطه پاياني پتانسيومتري است كه در آن پتانسيل يك سيستم الكترود شيشه - كامومل با يك وسيله اندازه گيري ولتاژ تعيين مي‌شود. پتانسيل اندازه گيري شده مستقيما متناسب با PH است.

 

 

 

تجزيه عنصري

تعدادي از عناصر مهم را كه در سيستمهاي آلي و زيستي دخالت مي‌كنند، مي‌توان به سهولت با روشهايي كه در مرحله پاياني به يك تيتراسيون اسيد و باز ختم مي‌شوند، اندازه گيري كرد. عموما عناصري كه قابليت اين نوع تجزيه را دارند، غير فلزند و شامل كربن ، نيتروژن ، گوگرد ، كلر ، برم ، فلوئور و چند گونه نامتداول ديگرند. در هر مورد ، عنصر به يك اسيد يا باز معدني تبديل و متعاقبا تيتر مي شود.

 

بعنوان مثال ، نيتروژن در بسياري از مواد با اهميت در پژوهش ، صنعت ، كشاورزي يافت مي‌شود. مثلا نيتروژن در اسيدهاي آمينه ، پروتئينها ، داروهاي سنتزي ، كودهاي شيميايي ، مواد منفجره ، خاك ، آبهاي آشاميدني و رنگها وجود دارد. پس روشهاي تجزيه‌اي براي تعيين نيتروژن بويژه در مواد آلي از اهميت بسياري برخوردارند.

اندازه گيري مواد معدني

تعداد زيادي از گونه‌هاي معدني را مي‌توان توسط تيتراسيون با اسيدها يا بازهاي قوي اندازه گيري كرد. بعنوان مثال ، نمكهاي آمونيوم را مي‌توان بسادگي با تبديل به آمونياك توسط باز قوي و سپس تقطير در دستگاه كلدال اندازه گيري كرد. آمونياك طبق روش كلدال جمع آوري و تيتر مي‌شود. روشي را كه براي نمكهاي آمونيوم بيان شد، مي‌توان براي اندازه گيري نيترات و نيتريت معدني تعميم داد.

تعيين گروههاي عاملي آلي

تيتراسيونهاي خنثي‌شدن براي سنجش مستقيم و غير مستقيم انواع گروههاي عاملي آلي روشهاي ساده‌اي را فراهم مي‌كنند.

كاربرد واكنشهاي خنثي شدن در محيط غير آبي

دو نوع از تركيباتي را كه در محيط آبي قابل تيتر كردن نيستند، مي‌توان با تيتراسيون خنثي‌شدن در حلال هاي غير آبي مناسب اندازه گيري كرد. دسته اول ، اسيدها و بازهاي آلي با وزن مولكولي زيادند كه انحلال‌پذيري محدودي در آب دارند. نوع دوم تركيبات معدني يا آلي هستند كه از نظر اسيد و باز آنقدر ضعيف هستند ( يا كوچكتر از ) كه نقاط پاياني رضايتبخشي در محيط آبي ارائه نمي‌دهند.

 

مثالهايي از اين دسته عبارتند از آمينهاي آروماتيك ، فنلها و نمكهاي مختلفي از اسيدهاي معدني و كربوكسيليك. اغلب تركيباتي كه نقاط پاياني رضايت بخشي در آب ندارند، در حلال هايي كه خاصيت اسيدي يا بازي آنها را افزايش مي‌دهند نقاط پاياني تيزي را ارائه مي‌دهند.

 

هر چند تيتراسيونهاي غير آبي ، اندازه گيري گونه‌اي را كه در آب قابل تيتراسيون نيست، امكان پذير مي‌سازند، معايب چندي نيز در استفاده از آنها وجود دارد. معمولا حلال ها ، گران و اغلب فرار و سمي‌اند. همچنين اكثر آنها ضرايب انبساط كاملا بزرگي دارند و كنترل بيشتري دماي واكنشگر براي جلوگيري از بروز خطاهاي نامعين در اندازه گيري حجم لازم است.

 

معرفهاي PH يا شناساگرهاي شيميايي اسيد و باز ، تركيبات رنگي يا غير رنگي آلي با وزن مولكولي بالا هستند كه در آب يا حلال ‌هاي ديگر به دو صورت اسيدي و بازي وجود دارند.

نگاه اجمالي

بهترين شناساگرهاي اسيد - باز ، اسيدهاي آلي ضعيف مي‌باشند. شكل اسيدي شناساگر رنگ مشخصي دارد و در صورت از دست دادن پروتون ، به تركيب بازي كه داراي رنگ ديگري مي‌باشد، تبديل مي‌شود. يعني تغيير رنگ اغلب شناساگرها از محلول بستگي به تغيير شكل آنها دارد. با استفاده از شناساگرها مي‌توان PH يك محلول را تعين كرد شناساگرهاي مختلفي براي تعيين PH شناخته شده‌اند كه هر يك در محدوده خاصي از PH تغيير رنگ مي‌دهند.

چگونگي تغيير رنگ يك شناساگر

شناساگرها ، اسيدها يا بازهاي ضعيفي هستند و چون اكثر آنها شديدا رنگي هستند، در هر اندازه گيري PH چند قطره از محلول رقيق شناساگر كافي مي‌باشد. شناساگرهاي اسيد - باز را معمولا به صورت HIn نشان مي‌دهند.

 

 

فرم اسيدي HIn ↔ H+ + -In فرم بازي

 

(Ka = (H+)x(In-)/(HIn)

 

 

 

اگر محلولي شامل دو جزء رنگي A و B باشد، معمولا رنگ A در مخلوط وقتي توسط چشم انسان تشخيص داده مي‌شود كه شدت آن ، ده برابر بيشتر از شدت رنگ B باشد، چون شدت آن تابع غلظت است. بنابراين رنگ تركيب اسيدي شناساگر زماني قابل رويت است كه :

 

 

(10In-) = (HIn)

 

و رنگ و تركيب بازي شناساگر زماني قابل مشاهده است كه:

 

 

(In-) = 10(HIn)

 

انتظار مي‌رود وقتي كه (In-) = (HIn) مي‌باشد، رنگ شناساگر حد واسط بين دو رنگ باشد. در آن نقطه ويژه :

Ka شناساگر برابر غلظت +H و PKa = PH است. در نتيجه PH اي كه در آن يك شناساگر كه PKa آن نزديك PH نقطه هم‌ارزي تيتراسيون است، تغيير رنگ شناساگر در نزديك نقطه تعادل ، امكان‌پذير مي‌باشد.

اهميت استفاده از شناساگر مناسب در تيتراسيون

با استفاده از انواع شناساگر ، مي‌توان PH يك محلول را تعيين كرد. براي اين كار لازم است محدوده PH تغيير رنگ شناساگر را بدانيم. در تيتراسيونهاي اسيد و باز هم لازم است كه PKa شناساگر مورد استفاده به PH محلول مورد نظر نزديك باشد، در غير اينصورت آزمايش همراه با خطا خواهد بود. اگر شناساگر قبل از نقطه هم‌ارزي تغيير رنگ دهد، حجم نقطه پايان كمتر از نقطه هم‌ارزي (خنثي شدن اسيد يا باز) است و اگر شناساگر بعد از نقطه هم ارزي تغيير رنگ دهد، حجم نقطه پايان بيشتر از نقطه هم ارزي است.

 

در برخي از موارد مخلوطي از دو يا چند شناساگر در يك تيتراسيون مصرف مي‌شود تا تغيير رنگ مشخصي در نقطه پايان رخ دهد. بعنوان مثال مي‌توان متيلن آبي را با متيلن قرمز مخلوط كرده و يك شناساگر مخلوط بوجود آورد كه در PH حدود 5.4 از بنفش به سبز تغيير رنگ مي‌دهد. در اين مورد ، متيلن آبي حين تيتراسيون بدون تغيير رنگ مي‌ماند. اما متيلن قرمز در PHهاي ‌كمتر از حدود 5.4 قرمز و در PHهاي بيشتر از حدود 5.4 زرد مي‌باشد.

 

در PHهاي ‌كمتر ، قرمز و آبي تركيب شده و رنگ بنفش ايجاد مي‌كنند و در PHهاي بيشتر ، زرد و آبي تركيب شده و رنگ سبز ايجاد مي‌كنند. ديدن تغيير رنگ بنفش به سبز ، آسانتر از تشخيص تغيير رنگ قرمز به زرد در شناساگر متيلن سرخ تنهاشت.

 

 

 

 

معرفهاي معروف PH

 

شناساگر

رنگ اسيدي دامنه PH براي تغيير رنگ رنگ قليايي

آبي تيمول قرمز 1.2 - 2.8 زرد

متيل اورانژ قرمز 3.1 - 4.5 زرد

سبز برموكروزول زرد 3.8 - 5.5 آبي

سرخ متيل قرمز 4.2 - 6.3 زرد

ليتموس قرمز 5 - 8 آبي

آبي برم‌تيمول زرد 6 - 7.6 آبي

آبي تيمول زرد 8 9.6 آبي

فنل فتالين بي‌رنگ 8.3 - 10 قرمز

زرد آليزارين زرد 10 - 12.1 ارغواني كم رنگ

تيمول فتالئين بي‌رنگ 9.3 - 10.5 آبي

ايندوفنول قرمز 7.1 - 9.1 آبي

برموفنول آبي زرد 3 - 4.6 ارغواني

آزو بنفش زرد 13 – 11 بنفش

متيل بنفش زرد 0.15 - 3.2 بنفش