قابل تشخیص نمی‌باشند. به طور معمول، فرکانس مورد استفاده بین 20 کیلو هرتز تا 10 مگاهرتز می‌باشد. ارتباط مرسوم دانشمندان با امواج فراصوتی به عنوان یک وسیله‌ شناسایی بدون تأثیر بر محیط یا بافت (فرکانس بالا و قدرت پایین به عنوان مثال آزمون‌های غیر تخریبی) و همچنین تغییرات فیزیکی و شیمیایی در یک بافت (فرکانس پایین، قدرت بالا به عنوان مثال سونوشیمی) می‌باشد.(شکل2-20)

شکل2-20-دامنه امواج صوتی مختلف
قدیمی‌ترین کاربرد استفاده از فراصوت تشخیصی ‌(به منظور تشخیص بیماری) به اوایل قرن بیستم بر می‌گردد ولی کاربرد فراصوت در صنعت مربوط به دهه‌های اخیر می‌باشد. تا دهه‌ 1960 از فراصوت قوی تنها در زمینه تمیز کردن سطوح و جوشکاری پلاستیک در صنایع استفاده می‌شد. اما امروزه از امواج فراصوتی در زمینه‌های مختلفی همچون الکتروشیمی،ساخت شیمیایی و استخراج مواد استفاده می‌شود. امروزه روش امواج فراصوتی به عنوان یک روش استخراجی کارا در حال گسترش است و این به دلیل کاهش زمان استخراج و همچنین افزایش راندمان استخراج می‌باشد. در استفاده از امواج صوتی هنگامی که موج صدا به محیط مایع برخورد می‌کند امواج طولی تولید شده و بنابراین نواحی متغیر فشرده شونده و منبسط شونده حاصل می‌شوند. در این نواحی به دلیل تغییرات فشار، حباب‌های گاز در محیط ایجاد می‌شوند. این حباب‌ها در طی دوره‌ منبسط شدن دارای سطح زیادی هستند که در این حالت انتشار گاز زیاد می‌شود، در مرحله بعد در اثر فشرده شدن حباب‌ها یک میعان سریع در داخل حباب رخ می‌دهد. مولکول‌های میعان شده به شدت به هم می‌خورند و امواج لرزشی ایجاد می‌شود. این امواج لرزشی نواحی با دما و فشار بالا ایجاد می‌کنند. در شکل (2-21) پدیده‌ حفر‌گی به صورت شمایی نشان داده شده است. این تغییرات ناگهانی در فشار و دماباعث تجزیه بافت، ایجاد حباب‌های هوا در مایع، نازک کردن غشاء سلولی و تولید رادیکال‌های آزاد می‌شود. عمل تجزیه بافت و متلاشی کردن آن و همچنین نازک کردن غشاء سلولی باعث شده تا از این امواج در استخراج نیز بهره‌ گرفته شود(59)

شکل 2-21-شمای تشکیل پدیده حفرگی

آستانه ایجاد حفرگی در یک محیط (‌حداقل نوسان فشار مورد نیاز برای ایجاد حفرگی ) به وسیله‌ چند عامل تعیین می‌شود. این عوامل شامل مقدار گاز نامحلول، فشار هیدرواستاتیک، گرمای ویژه مایع و گاز درون حباب و نیروی کششی مایع می‌باشد. عامل بسیار مهم دیگر دما می‌باشد که با آستانه ایجاد حفرگیرابطه معکوس دارد. بسامد فراصوت استفاده شده باید زیر 5/2 مگا هرتز باشد،زیرا این پدیده در بسامد بالاتر از این حد ایجاد نمی‌شود.

2-6-1-2-1-مکانیسم تاثیر‌گذاری امواج فراصوت با شدت بالا
2-6-2-1-2-1-کاویتاسیون
مهمترین دلیل تاثیر امواج فراصوت با شدت بالا، پدیدهای به نام کاویتاسیون میباشد. طبق تعریف کاویتاسیون عبارتست از تشکیل ، رشد و متلاشی شدن حبابهای کوچک در مایع در اثر ایجاد فشار منفی بزرگ. امواج فراصوت، نظیر همه امواج متشکل از چرخههای انقباض و انبساط هستند. چرخههای انقباض فشار مثبتی را بر مایع اعمال میکنند که باعث نزدیک شدن مولکولها به یکدیگر میشود، اما چرخههای انبساط فشار منفی را ایجاد مینمایند که سبب دورشدن مولکولها از یکدیگر میگردد. در امواج فراصوت، افزایش شدت موج سبب افزایش تغییر مکان یا جابجایی ذرات میگردد، بنابراین در حین نوسان مولکول در نتیجه کاربرد امواج، فاصله مولکولها بیشتر از فاصله بحرانی خواهد بود که برای نگهداشتن مولکولهای مایع در کنار یکدیگر ضروری است. به این ترتیب زمانی خواهد رسید که فاصله مولکولها جابجایی در حدی میباشد که باعث خارج شدن یک مولکول از دایره ارتباطی مولکول مجاورش و ایجاد حبابمیگردد که به این پدیده اصطلاحا˝ کاویتاسیون گفته میشود که در واقع معادل جوشیدن سرد است. از لحاظ تئوری عنوان میشود که حباب هنگامی به وجود میآید که فاصله مولکولها از یکدیگربه دو برابر شعاع واندوالسی برسد. هنگامییک مایع ایجاد حباب میکند که فشار مایع(PL )120 کمتر از فشار بخار مایع(PV ) باشد.همچنین با توجه به معادلات ریاضی میزان فشار منفی لازم جهت ایجاد چنین حالتی در آب خالص 10000 اتمسفر است. اما به دلیل وجود گاز یا ذرات جامد، این میزان در عمل به مراتب کمتر میباشد. مراحل کاویتاسیون شامل: تشکیل حباب اولیه، رشد حباب و متلاشی شدن آن می باشد.
کاویتاسیون به دونوع ناپایدار و پایدار طبقهبندی میگردد که ویژگیهای آنها بدین شرح است:
کاویتاسیون ناپایدار: حبابهای کاویتاسیون تهییا حاوی بخار بوده و در شدتهای بیشتر از 10 بوجود میآیند. آنها در طییک یا چندین چرخه صوتی وجود دارند. قبل از متلاشی شدن در فاز تراکم ، به حبابهای کوچک تجزیه میشوند. اگر شعاع حبابها به اندازه کافی کوچک باشد، تحت تاثیر نیروهای بزرگ ناشی از کشش سطحی در محلول حل میشوند. در مورد حبابهای ناپایدار فرض بر این است که زمان لازم برای انتقال جرم بوسیله انتشار گاز به داخل یا خارج حباب وجود ندارد.
کاویتاسیون پایدار: حبابهای پایه حاوی گاز و مقداری بخار میباشند و در شدتهای پایین تشکیل میشوند. نوسان آنها غیرخطی است و محدوده زمانی کافی برای انتشار گاز به داخل حباب وجود دارد. مکانیسم رشد میکروحبابها بر حسب پدیده انتشار توجیه میشود. متلاشی شدن حباب منجر به ایجاد شرایط حادی جهت انجام واکنشهای شیمیایی مختلف میشود.

مطلب مرتبط :   منبع پایان نامه ارشد درموردشبکه عصبی، شبکه عصبی مصنوعی، مدل سازی، دینامیکی

2-6-1-2-2- تاریخچه اس
تفاده از اولتراسوند
کاربردهای استخراج توسط اولتراسوند (UAE121) در پیشرفت صنایع غذایی و صنایع مرتبط با آن شامل مواد گیاهی، روغن، پروتئین و مواد فعال بیولوژیکی است که از گیاه بدست میآید و همچنین مواد حیوانی مانند پلیفنولیکها، آنتوسیانین، ترکیبات معطر، پلیساکاریدها و مواد مؤثر دیگر که با استفاده از UAE، افزایش مقدار مواد استخراج شده، افزایش سرعت استخراج، کاهش زمان استخراج و بهبود نتایج بدست آمده، مشاهده میشود. اولتراسوند باعث بهبود فرآیندهای رایج استخراج شده و فرصتهای جدیدی برای استخراج اقتصادی این ترکیبات ایجاد میکند. رویکردهای جدیدی برای استخراج با UAE پیشنهاد شده است از قبیل:
الف) پتانسیل بالای این روش برای تغییر مواد موجود در سلولهای گیاهی طوری که باعث دسترسی بیشتری به میکرونوترینیتها (مواد ریزمغذی) شده و در عین حال کیفیت این مواد نیز حفظ میشود
ب) استخراج و ریزپوشانی122 همزمان
پ) جلوگیری از واکنشهای سوند شیمیایی- رادیکالی مخصوصاً در سیستمهای آبی جهت جلوگیری از نابودی مواد فعال بیولوژیک
ت)استفاده بالقوه از سوند شیمی رادیکالی برای هیدروکسیداسیون هدفمند پلیفنولیکها و کاروتنوئیدها تا بدین ترتیب فعالیت زیستی آنها افزایش یابد.
گلی و همکاران در سال 2005، اثر آنتی‌اکسیدانی عصاره استخراجی پوست سبز پسته را در روغن سویا بررسی کردند.این عصاره‌ها در سه سطح ppm600،400،200 و آنتی‌اکسیدانهای سنتزی BHT و BHA در دو سطح ppm200 و 100 به روغن سویا اضافه گردید و اثرات آنتی‌اکسیدانی آن‌ها در مدت معینی محاسبه و عدد پراکسید و اسید تیوباربیتوریک اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که غلظت 600 ppm از عصاره به همراه غلظت 200 ppm آنتی‌اکسیدان های سنتزی بیشترین اثر آنتی‌اکسیدانی را داشت. بدین ترتیب پوست سبز پسته به عنوان منبعی که دارای اثر آنتی‌اکسیدانی است، معرفی شد (30).
سحری و همکاران در سال 2004، به منظور بررسی خاصیت آنتی‌اکسیدانی روغن بذر چای، این روغن را در 2 سطح 5 و 10 درصد به روغن آفتاب‌گردان و روغن زیتون اضافه کردند و نمونه‌ها را در دمای 63 درجه سانتیگراد نگهداری نموده و در فواصل زمانی معین عدد پراکسید آنها اندازه گیری شد. آنها دریافتند که این روغن دارای خاصیت آنتی‌اکسیدانی قوی بوده و در سطح 5 درصد موجب نگهداری بهتر روغن آفتاب‌گردان می‌شود.(65)
تپه و همکاران در سال 2005 ترکیبات اسانس Cyclotrichium& Schenge. Origanifolium را با GC/MS شناسایی و فعالیت آنتی‌اکسیدانی اسانس و عصاره آن را با استفاده از دو روش DPPH و بی‌رنگ شدن بتاکاروتن بررسی کردند و دریافتند عصاره دارای فعالیت بالاتری نسبت به اسانس است.(81)
سوسی و همکاران (2002) خواص ضدسرطانی و آنتی‌اکسیدانی عصاره برگ حنا را مورد مطالعه قرار دادند و نشان دادند که عصاره برگ حنا دارای اثر سمیت قوی روی سلول‌های سرطانی کبد انسان می‌باشد. همچنین دارای فعالیت آنتی‌اکسیدانی در حدود ویتامین E است (78).
تاکنون مقالات زیادی در رابطه با اولتراسوند به عنوان یک روش آزمایشگاهی جهت کمک به فرآیندهای استخراج مواد مؤثر گیاهی، گزارش شده است. پیش از این مقالههایی راجع به استخراج متابولیتهای گیاهی، استخراج فلاوونوئیدها از مواد غذایی توسط حلالهای مختلف و همچنین استخراج مواد فعال زیستی از گیاهان، منتشر شده است. با این حال مقدار اندکی مقاله راجع به توسعه مستمر فرآیند اولتراسونیک و کاربردهای اولیه (راهگشای) این تکنیک گزارش شده است.
مقالات منتشر شده راجع به استخراج مواد گیاهی، روغن، پروتئین و مواد فعال زیستی از گیاهان مختلف است که به صورت خلاصه در جدول 2-3 نشان داده شده و جزئیات بیشتر در مباحث بعدی مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
جیووانی توبروسو و همکاران (2009) عصاره اتانولیک حاصل از قسمتهای گلدهنده Achillealigustica All. مورد ارزیابی قرار دادند. از HPLC-MS (LC-MS) برای شناخت و کمیتسنجی ترکیبات فنولیک استفاده شد.6_Hydroxykaempferol-3,6,4´-trimethyl etherapigenin-6-Cglucoside-8-C-arabinoside، Luteolin وApigeninبیشترین فراوانی را در میان ترکیبات فنولیک داشتند. برای اولین بار C-glycosylflavones در A. ligustica کشف شدند که باapigenin-6-C-glucoside-8-C-arabinoside بیشترین حضور را داشتند(83).

مطلب مرتبط :   منبع پایان نامه ارشد با موضوعرادیکال، تولید، سوپراکسید، سلولی

جدول2-3-لیست مطالعاتی که از التراسوند به عنوان تکمیل کننده روش استخراج ترکیبات غذایی مختلف استفاده شده است:
Author
Performance
Solvent
Ultrasound rocess
Product
Riera et al. (2004)
30درصد increased yield or extractiontime eduction
Supercritical carbon
dioxide
Batch, 20 kHz
Almond oils
Vinatoru (2001)
Up to 34درصد increased yield over stirred
Water and ethanol
Stirred batch,
20 to 2400 kHz
Herbal extracts (fennel, hops,
marigold, mint)
Wu et al. (2001)
3-fold increase of extraction rate
Water, methanol
and n-butanol
Batch, 38.5 kHz
Ginseng saponins
Balachandran et al. (2006)
30درصد increased yield or extractiontime eduction
Supercritical carbon
dioxide
Batch, 20 kHz
Ginger
Moulton and Wang (1982)
53درصد and 23درصد yield increase overequivalent ultrasonic batch conditions
Water and alkali
(sodium hydroxide)
Continuous, 20 kHz,
3 W per gram
Soy protein
Rostagno et al. (2003)
Up to 15درصد increase in extraction fficiency
Water and solvent
Batch, 24 kHz
Soy isoflavones
Paniwynk et al. (2001)
Up to 20درصد increase in 30 min
Water and methanol
Batch, 20 kHz
Rutin from Chinese cholar Trees
Albu et al. (2004)
Reduction in extraction time
Butanone and ethyl
acetate
Batch, 20 and
40 kHz
Carnosic acid from rosemary
Xia et al. (2006)
Increased yield at 65 °C, compared with 85 °C
Batch, 40 kH
z
Batch, 40 kHz
Polyphenols, amino acid and
caffeine from green tea
Romdhane and Gourdan
(2002)
Increased yield at 40 °C, compared with 66 °C
Hexane
Batch, 20 and
40 kHz
Pyrethrinesfrom lowers
کوکیک و همکاران در سال 2008 میلادی فعالیت آنتی‌اکسیدانی و آنتی‌میکروبیالی عصاره‌های اتانولی، متانولی، کلروفرمی، اتیل استاتی، بوتانلی و آبی Cynara cardunculus را مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از فعالیت توتال آنتی‌اکسیدانی (TAA) به میزان 0.38، 0.36، 0.35، 0.34 و 0.12 میکرومول آهن دوبار مثبت بر میلی‌گرم وزن خشک برای عصاره های اتیل استاتی و –nبوتانولی و اتانولی و آبی و کلروفرمی به ترتیب گزارش کردند. و فعالیت آنتی رادیکالی DPPH برای این عصاره‌ها را به صورت SC50برای عصاره اتیل استاتی به میزان 21.5 mg/mol گزارش کردند که قویترین عصاره شناخته شد در حالی که عصاره‌های –nبوتانولی و اتانولی و آبی به ترتیب فعالیت آنتی‌رادیکالی کمتری داشتند(42).
ساریکورکو و همکاران در سال 2007 فعالیت آنتی‌اکسیدانی اسانس و عصاره متانولی Marrubium globosum subsp را با استفاده از دو روش DPPH و بی‌رنگ شدن بتا کاروتن بررسی کردند و ترکیب‌های آنها با دستگاه GC/MS تجزیه شد و در مجموع 84 ترکیب که حدود 88.2 درصد اسانس را تشکیل می‌داد، شناسایی شد. ترکیب عمده آن اسپاتولنول بود. عصاره متانولی بالاترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی را نشان داد، که معادل فعالیت آنتی‌اکسیدانی سنتزی BHT بود(67).
اوزکان و همکاران در سال 2007 فعالیت آنتی‌اکسیدانی اسانس Satureja cilicica را در کره بررسی کردند. نتایج فعالیت بالای آنتی‌رادیکالی اسانس را نشان‌دار بود. این محققین گزارش کردند که فعالیت آنتی‌اکسیدانی اسانس Satureja cilicica می‌تواند به ترکیب های فنولیک آن به خصوص تیمول و کارواکرول نسبت داده شود.(56)
در مطالعه‌ایزانگ و همکاران در سال 2006 فعالیت آنتی‌اکسیدانی و ترکیب‌های اسانس جعفری (Petroselinum crispum) را بررسی کردند. شناسایی ترکیبات با دستگاه GC/MS صورت گرفت. ترکیب عمده تشکیل دهنده اسانس میریستین1231 بود، که فعالیت آنتی‌اکسیدانی متوسطی نشان داد. فعالیت آنتی‌اکسیدانی با استفاده از دو روش DPPH و بی‌رنگ شدن کاروتن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، که این اسانس دارای فعالیت آنتی‌اکسیدانی متوسطی است.(90)
شریفی‌فر و همکاران در سال 2007 اثرات ضد میکروبی و آنتی‌اکسیدانی اسانس و عصاره آویشن شیرازی را در برون تن2 بررسی کردند. اسانس گیاه قادر به مهار رادیکال پایدار DPPH بود. ترکیب های شیمیایی اسانس با دستگاه GC/MS تجزیه گردید و مجموع


دیدگاهتان را بنویسید