کربوهیدراتها

۱-۱ بیان مسئله
مساله طرح شده عبارت است از اینکه لعاب گیاه پنیرک (مالوا نگلکتا)۲ از چه منوساکاریدهایی تشکیل شده است.چهار منوساکارید گلوکوز، فروکتوز، مانوز و گالاکتوز در لعاب محلول در آب پنیرک جستجو می شوند. لذا در این تحقیق مساله اول چگونگی استخراج موسیلاژ محلول در آب از برگها و ساقه گیاه می باشد و مساله دوم جستجو وکاربرد روشی دقیق و مناسب برای تجزیه صمغ به منوساکاریدها و در نهایت کاربرد روشی برای جستجو و اندازهگیری حداقل ۴ منوساکارید در صمغ هیدرولیز شده به روش کروماتوگرافی صفحه نازک و یا کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا می باشد.

۱-۲ ضرورت و اهمیت موضوع
طبق مطالعات به عمل آمده ،گیاه پنیرک دارای موسیلاژ زیادی است که استخراج آن می تواند از نظر تغذیه ای و تجاری اقتصادی حایز اهمیت باشد. درضمن به علت ویسکوزیته بالای موسیلاژ پنیرک، استخراج آن از فیبر‌های نامحلول دشوار است. لذا روشی با هزینه کم و بازدهی بالا برای استخراج آزمایشگاهی این ماده ضروری است.
همچنین تعیین مقدار کربوهیدرات کل موسیلاژ، می‌تواند راهی برای تعیین ماهیت و شناسایی ساختار باشد و نیز قدم اول برای رسیدن به منوساکاریدها است؛ که در این تحقیق از روش فنل سولفوریک استفاده می شود. سرانجام از آنجا که برای اندازهگیری منوساکاریدهای صمغ‌ها معمولا در تحقیقات قبل نمونه مورد آزمون به خارج از کشور ارسال میشد؛ لذا اندازهگیری واحدهای تشکیل دهنده ساختار کربوهیدراتها، صمغها و موسیلاژها خصوصا با روش و دستگاهی که امکان دسترسی بیشتری برای محققین و کاربران داشته باشد از اهداف این پژوهش بود.

۱-۳ هدف اصلی
از آنجا که هدف علمی تحقیق اندازه گیری منوساکاریدهای لعاب گیاه مالوا نگلکتا است و نظر به اینکه مقادیر و نسبت منوساکاریدهای استخراج شده از لعاب گیاه مالوا نگلکتا هنوز بخوبی شناسایی و اندازهگیری نشده است و نیز روش مورد استفاده در این تحقیق، برای اولین بار است که در اندازه‌گیری منوساکاریدهای این لعاب بکار می رود؛ گامی در افزایش اطلاعات و معلومات در شناخت ترکیب لعاب و خواص منحصر به فرد آن خواهد بود.
از نظر کاربردی، با توجه به ارزش و اهمیت این لعاب در صنایع دارویی، آرایشی و بهداشتی و نیز مصرف خود گیاه در خوراکهای خاص و محلی نقاط مختلف کشور، شناسایی اجزای تشکیل دهنده این لعاب و افزایش دانش درباره علل اثرات مفید آن کاری ارزشمند میباشد.
نتیجه دیگر راه اندازی روش تعیین و اندازهگیری منوساکاریدها در پژوهشگاه استاندارد و نیز تدوین استاندارد ملی ایران برای اندازه گیری منوساکاریدهای ساختار صمغ های محلول در آب خواهد بود.
چون بیشتر لعابها و صمغها پایه کربوهیدراتی دارند و از انواع منوساکاریدها تشکیل شدهاند ؛ با انجام این تحقیق، روش اندازه گیری قندهای احیاکننده و نیز اجزای قندی هیدروکلوییدها تسهیل می گردد.
۱-۴ تعاریف واژه ها:
مالوا نگلکتا: یا پنیرک از تیره ختمیها، گیاهی است پایا به ارتفاع ۶۰-۲۰ سانتیمتر و پوشیده از کرکهای دراز که به حالت وحشی در جنگلها و اراضی بایر می‌روید. به علاوه به منظور استفاده‌های درمانی کم و بیش کشت میشود.
ریشه آن گوشتدار، سفید رنگ و ساقه آن راست و استوانه‌ای شکل است. برگهای متناوب بزرگ، با دمبرگ دراز، شامل ۵ تا ۷ لوب دندانه‌دار و گلهایی به رنگ سفید تا صورتی مایل به بنفش با تزییناتی از خطوط تیره دارد. قسمت مورد استفاده آن، برگ، گل و حتی گیاه کامل است. گونه مالوا نگلکتا به حالت تقریبا خوابیده است و حداکثر تا ۴۰ سانتی متر مرتفع می شود.
کربوهیدرات۳: یا گلوسید به گروهی از مواد آلی اطلاق می شود که در طبیعت به وفور یافت میشوند و شامل انواع قندها، نشاسته، سلولوز، دکسترینها و صمغها میباشد. غالب این مواد در گیاهان وجود دارند و به عنوان ماده غذایی ذخیره و اسکلت یا بافت حمایت کننده گیاه عمل می‌کنند. کربوهیدراتها قسمت عمده ای از خوراک انسان را تشکیل می دهند و بیشتر انرژی آدمی از آنها بدست می‌آید(۲).
کربوهیدرات های ساختاری۳: بخش های قابل هیدرولیز از قندهای منومری بعد از هیدرولیز اسیدی با یک اسید معدنی (مثل اسیدسولفوریک)، این بخش نیز دارای منوساکاریدهای مشتق شده از پلیساکاریدهای ذخیرهای مانند نشاسته خواهد بود. این مقدار باید از گزارش کل کربوهیدراتهای ساختاری کاسته شود(۶۰).
کربوهیدرات های ذخیره ای۴: بخشی از گلوکز منومری اندازه گیری شده پس از هیدرولیز های آنزیمی جرم جلبک با یک محلول آنزیمی از α-آمیلاز و آمیلوگلوکوزیداز. این بخش از یک کربوهیدرات ذخیرهای به نشاسته اشاره دارد اما هر بخشی از بند ۱۴-α پلیمر گلوکز را در جرم جلبکی منعکس مینماید(۶۰).
HPLC5: کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا، که ترکیبات را بر اساس اندازه و تغییرات لیگاند جدا می‌کند. جزئیات یک مقایسه بین ستون‌های کروماتوگرافی و محتوای HPLC را می‌توان در مراجع یافت(۶۰).
منوساکارید: یا قندهای ساده فقط دارای یک مولکول قند هستند و در اثر آبکافت نمیتوان آنها را به قندهای سادهتری تبدیل کرد و منوساکاریدها بر حسب تعداد کربنها و گروههای فعالشان به دستههای مختلف تقسیم می شوند(۲).
مشتقسازی: روشهای مشتق سازی آنالیزهای کروماتوگرافی را قادر میسازد که با حساسیت بسیار بالا و در دامنه غلظتی بسیار پایین ترکیبات مشتق شده را اندازهگیری نمایند. کربوهیدراتها معمولا نور ماورای بنفش را جذب نمیکنند؛ بنا
براین یک ماده رنگساز به مولکول کربوهیدرات متصل میشود که اغلب در روش جذب UV در طول موج انتخابی قابل اندازهگیری است(۲۸).
هیدروکلوییدها: صمغهای محلول درآب که هیدروکلویید هم خوانده میشوند خواص کاربردی زیادی دارند که حضور آنها را در ترکیب غذاها مفید می نماید. این ترکیبات باعث پایداری محصولات غذایی میشوند و بافت و ظاهر بهتر غذا را باعث میشوند.
هیدروکلوییدهای گیاهی، پلیمرهای بلند زنجیره و با وزن مولکولی بالا هستند که در آب حل یا پخش میشوند تا بافتدهنده باشند و یا اثر پایدارکننده یا ژلشوندگی داشتهباشند. معمولا ترکیبی از پلی ارونیدها با بیش از یک نوع واحد منوساکارید هستند. مطالعه ساختار یک روش ساده برای فهم خواص صمغ خصوصا ویژگیهای رئولوژیک، ژلشدن و برهم کنشها است که مستقیما به خواص ساختاری مربوط است(۳۸).۴

مطلب مشابه :  پایان نامه با موضوعاستان اصفهان

فصل دوم
مروری بر متون گذشته

۲-۱ کربوهیدراتها
کربوهیدرات یا گلوسید به گروهی از مواد آلی اطلاق می شود که در طبیعت به وفور یافت می شوند و شامل انواع قندها، نشاسته، سلولوز، دکسترین‌ها و صمغ‌ها می باشد. غالب این مواد در گیاهان وجود دارند و به عنوان ماده غذایی ذخیره و اسکلت یا بافت حمایت‌کننده گیاه عمل می‌کنند. کربوهیدراتها قسمت عمده‌ای از خوراک انسان را تشکیل می دهند و بیشتر انرژی آدمی از آنها بدست می‌آید(۲).
در ارگانیسمهای گیاهی انواع بسیار زیادی از منو‌ساکاریدها و الیگوساکاریدها وجود دارند و کربوهیدرات ذخیره‌ای نشاسته است. پلی‌ساکارید ساختمانی گیاهان سلولز است صمغ‌ها گروهی از پلی‌ساکاریدهای مختلف می‌باشند که از گیاهان، جلبک‌های دریایی و میکروارگانیسم‌ها بدست می‌آیند و به‌علت خواص فیزیکی مفیدشان کاربرد وسیعی در فرآیند مواد غذایی پیدا کرده‌اند(۳).
علاوه بر بافتهای گیاهی کربوهیدراتها در بافتهای جانوری و همچنین در میکروارگانیسم‌ها در اشکال و مقادیر مختلف وجود دارند. در ارگانیسمهای حیوانی قند اصلی گلوکز است و در شیر تقریبا به صورت انحصاری دی‌ساکارید لاکتوز می باشد.کربوهیدرات ذخیره‌ای حیوانی گلیکوژن است(۳).
امروزه کربوهیدرات‌ها را بعنوان پلی‌هیدروکسی‌آلدئید یا پلی‌هیدروکسی‌کتون یا موادی که در اثر شکستن به این مواد تبدیل می‌شوند می‌دانند(۲).
ساختار کربوهیدراتها از چند صد تا چندین هزار واحد منوساکارید مشابه یا مختلف متصل به همدیگر با پیوند‌های مختلف آلفا یا بتا ۱ به ۴، ۱ به ۶ و ۱به ۳ تشکیل یافته اند( ۱).
پلی‌ساکاریدها به دلایل زیر اهمیت دارند:
۱- آنها بیشترین مواد غذایی مصرفی هستند.آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل‌دهنده دانه‌های نشاسته‌ای در غلات وحبوبات هستند که همان کربوهیدرات ذخیره‌ای گیاهان است.
۲- در حیوانات گلیکوژن (نشاسته حیوانی) از منوساکاریدها تهیه و ذخیره می‌شود.
۳- کربوهیدراتها مواد اولیه فرآیند هیدرولیز آنزیمی هستند.
۴- کربوهیدراتها در فرآیندهای تکنولوژی به عنوان تغلیظ کننده و ژل شونده هستند.
۵- کربوهیدراتها دیواره سلولی گیاهان(سلولز) و اسکلت آرتروپودها(کیتین) را ساخته‌اند.
۶- گلوکوآمینو- گلوکورونو- گلیکان یا بطور ساده گلوکز آمینوگلیکان که قبلا موکوپلی‌ساکارید۵ نامیده می‌شد؛ تشکیل‌دهنده غشاء و مایعات ارگانیسم حیوانی است( ۱).
۷- پلی‌ساکارید‌ها بطور وسیع در حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها پخش شده‌اند. آنها نقش مهمی در رشد و توسعه بافت‌های زنده دارند و صاحب فعالیتهای بیولوژیک خاص از جمله ایمن‌درمانی۶، ضدتومر، فعالیت‌های هایپوگلیسمی دارند (۴۳).

۲-۱-۱ منوساکاریدها:
منوساکاریدها یا قندهای ساده فقط دارای یک مولکول قند هستند و در اثر آبکافت نمی‌توان آنها را به قندهای ساده‌تری تبدیل کرد (۲).
D-گلوکز مهمترین منوساکارید می‌باشد و از ساده‌ترین قند یعنی D-گلیسرآلدئید که به عنوان آلدوتریوز طبقه‌بندی شده‌است مشتق می‌شود (۳).
اختصاص نام آلدوز یا کتوز به یک قند مشخصات شیمیایی شکل احیاء قند را نشان می‌دهد و می‌توان آن‌را بوسیله فرمول زنجیره‌ای باز فیشر نمایش داد که در این فرمول گروه آلدئید آزاد و هیدروکسیل‌های فعال نوری مشخص هستند (۳).
قندهای طبیعی اکثرا از هگزوزها می‌باشند ولی قندهایی با تعداد کربن مختلف در بسیاری از فرآورده‌ها حضور دارند. همچنین قندهایی با گروه‌های کاری یا ترکیبات جایگزین وجود دارند که این موجب ایجاد ترکیبات مختلفی همچون آلدوزها، کتوزها، آمینوقندها، داکسی‌قندها، اسیدهای‌قندی ،الکلهای‌قندی، قندهای‌استیله یا متیله، قندهای‌آنهیدرو، الیگوساکاریدها، پلی‌ساکاریدهاو گلیکوزیدها می‌شود (۳).
فروکتوز بیشترین کتوز موجود است. فروکتوز شیرین‌ترین قند شناخته‌شده‌است و در ساکارز یا شکر به گلوکز متصل است. در بین هگزوز‌های دیگر فقط D-مانوز و D-گالاکتوز بطور وسیع وجود دارند(۳).
آلدوپنتوزها مانند آرابینوز۷ ، زایلوز۸و ریبوز۹ که جزء تکمیل کننده اسیدهای نوکلوئیک و کوآنزیمهای خاص می‌باشد که در درون تمامی سلولها به مقدار کم وجود دارد.
ریبولوز۱۰ و زایلولوز۱۱ که از کتوزهایی می‌باشند که فقط به فرم فسفریله در فرآیند بیوسنتز وجود دارند ( ۱).
آرابینوز یکی از نمونه‌های کمیاب و نادر از اشکال D و L می‌باشد که بطور گسترده وجود دارد. ساختمان حلقوی آن فورانوز است. ف
رم D عمدتا در قندهایی که یک D-آرابینوز به یک آنتراکینوز(ماده‌ای زرد‌رنگ به فرمول C14H8O2 که از یک هیدروکربن کریستالین با منشاء قیر زغال‌سنگ به فرمول C14H10 بدست می‌آید) متصل می‌شود وجود دارد.
گالاکتوز که فرم D آن در مقایسه با فرم L در طبیعت به‌وفور وجود دارد یکی از اجزای ژلوز۱۲موجود در جلبک‌ها، گیاهان تولید‌کننده فیبر و صمغ‌های چسبناک است. قند مشتق‌شده ۶-د‌اکسی آن، ‌فوکوز۱۳ است که در سری L قرار دارد. فوکوز در الیگو و پلی‌هولو قندها مثل جلبک‌های فوکوس و در گلیکوپروتئین‌ها یافت می‌شود.
بعد از گلوکز D- گالاکتوز متداولترین منوساکارید است. این قند را به حالت آزاد به مقدار زیاد مشاهده نمی‌کنیم؛ اما بطور مکرر این قند با قند‌های دیگر ترکیب می‌شود مثلا در دی‌ساکارید لاکتوز و در قندهای مرکب همچون گالاکتانها و در قند‌های ناهمگونی چون سولانین دیده می‌شود( ۱).
D-فروکتوز قند کتوزی است که با گلوکوز و مانوز شباهت دارد. نام قدیم فروکتوز لوولوز(laevulose) بوده‌است. این قند در حالت آزاد به وفور در گیاهان و میوه‌ها یافت می‌شود. در عسل زنبور می‌توان مقادیر مساوی از این قند و گلوکز را مشاهده نمود که نشان می دهد منشاء آن از ساکارز است. فروکتوز در مقادیر بسیار جزئی در سلولهای حیوانی یافت می گردد ( ۱).
۲-۱-۲ صمغ‌ها:
صمغ‌ها گروه بزرگی از پلی‌ساکاریدها و مشتقات آنها هستند که قادرند محلول‌هایی با ویسکوزیته بالا و در غلظتهای کم تولید نمایید. صمغ‌ها بطور وسیعی در صنایع غذایی برای تهیه ژل و به عنوان پایدار‌کننده و عوامل سوسپانسه کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند. صمغ‌ها از منابع مختلفی بدست می‌آیند و شامل صمغ‌های ترشحی، صمغ‌های جلبکی، صمغ‌های دانه‌ای، صمغ‌های میکروبی و مشتقات نشاسته و سلولز هستند. تمامی این مواد مولکولهای هیدروفیلیک دارند که می‌توانند با آب ترکیب شوند و محلول‌های ویسکوز یا ژل‌ها را تشکیل دهند. ماهیت مولکول‌ها تا حد زیادی بر روی خواص صمغ ها اثر می‌گذارند.
مولکولهای پلی‌ساکاریدی خطی فضای بیشتری را اشغال می‌کنند و ویسکوزتر از مولکولهای بسیار انشعابی با همان وزن مولکولی هستند. ترکیبات انشعابی چون برهمکنش وسیع در امتداد زنجیرهایشان ممکن نیست؛ لذا آسانتر ژل تشکیل می دهند و پایدارتر هستند.
پلی‌ساکاریدهای خطی خنثی به آسانی تشکیل فیلم پیوسته روی مواد خشک می دهند و عوامل پوشش دهنده خوبی هستند و محلول‌شان چسبناک نیست. محلول‌های پلی‌ساکاریدی انشعابی چون زنجیره‌های جانبی آنها شدیدا درگیر می‌شود چسبناک هستند و محلول‌های خشک‌شده آنها به آسانی فیلم تشکیل نمی‌دهد(۳).
پلی‌ساکاریدهای خنثی فقط بطور جزیی تحت تاثیر pH قرار می‌گیرند و نیز نمکها در غلظت کم اثر کمی برروی آنها دارند. غلظت بالای نمک ممکن است منجر به جداسازی آب