تغييرات ميزان گليکوآلکالوييد کل و آلفاسولانين
در سيب زميني در طول نگهداري و فرايند حرارتي
چکيده
نتايج نشان دادکه براي رقم مارفوناي بهاره طي مدت 30 روز انبارداري بيشترين مقدار سولانين در پايان انبارداري در انبار سرد12 درجه با نور فلورسنت بوده، و سه انبار ديگر از نظر مقدار ايجاد سولانين با يکديگر تفاوتي ندارند. هم چنين، براي ارقام پاييزه (کوزيما و مارفونا) بيشترين مقدار سولانين طي 90 روز نگهداري مربوط به انبار سرد 12 درجه و نور فلورسنت بوده، پس از آن انبار با دماي اتاق و نور روز بيشترين مقدار سولانين را طي مدت نگهداري ايجاد کرد، و انبار با سرما و تاريکي کمترين مقدار افزايش سولانين را طي 90 روز براي دو رقم مذکور داشت. در مورد انبار با دماي اتاق و تاريکي، به علت جوانه زدن غده ها در نيمه دوم انبارداري، مقدار سولانين در هر دو رقم کاهش يافت. بر خلاف اين که پوست گيري، پيش از سرخ کردن و پس از پخت باعث کاهش مقدار سولانين در سيب زمينی در هر دو رقم شد، فرايند سرخ کردن براي تهيه چيپس و پختن در آب جوش هيچ تأثيري در مقدار سولانين نمونه ها نداشت. بنابراين، بهترين روش انبارداري سيب زميني از نظر کمترين افزايش در ميزان آلفاسولانين، انبار سرد 4 درجه سانتي گراد و تاريکي است.
واژه هاي کليدي: آلفا سولانين، انبارداري سيب زميني، کروماتوگرافي با کارايي زياد، گليکوآلکالوييد، سولانوم توبروزوم .
مقدمه
مقدار آلکالوييد در سيب زميني به سه عامل بستگي دارد: عامل اول که از اهميت بسيار برخوردار است. عامل ژنيتکي مي باشد به نحوي که واريته هاي خودرو داراي مقادير بسيار زيادي آلکالوييد هستند. عامل دوم شرايط کاشت و داشت، مانند نوع خاک، محل کشت و پرورش گياه، آب و هوا و سن غده است. سومين عامل در تغيير ميزان گليکو آلکالوييدها و سيب زميني عمليات پس از برداشت است. تنش هاي مکانيکي و شيميايي، شرايط انبارداري و در معرض نور قرار گرفتن تاثير شديدي بر مقدار آنها دارد. پس از هر گونه صدمه اي به گياه يا غده ميزان آلکالوييدها افزايش مي يابد. در مورد شرايط انبارداري سيب زميني، عبدالجواد و همکاران گزارش کردند که مقدار آلکالوييدها در انبار خانگي، که بدون کنترل دما و رطوبت است، حدود دو برابر بيشتر از نگهداري در يخچال هفت درجه سانتي گراد و رطوبت نسبي 90 درصد و در مدت 90 روز نگهداري بوده است. در مورد اثر شدنور، پاتيل و همکاران دريافتند که قرار گرفتن غده هاي سيب زمیني در برابر نورسفيد فلورسنت با شدت 100 فوت کندل (foot candles) حساسيت به افزايش گليکو آلکالوييدها و تجمع کلروفيل را نسبت به قرار گرفتن در شدت نورهاي 50،150،200 فوت کندل بيشتر مي کند. برپايه پژوهش سالونخه و همکاران روي اثر هم زمان نور و دما طي 48 ساعت نگهداري برش هاي سيب زميني در تاريکي و دماهاي کمتر از صفر تا هشت درجه سانتي گراد، افزايش گليکوآلکالوييدها به آرامي صورت مي گيرد، و در دماهاي بين 15و 24 درجه سانتي گراد مقدار آن به هفت برابر مقدار اوليه مي رسد ولي در شدت200 فوت کندل نور فلورسنت و دماي بيش از 24 درجه سانتي گراد مقدار آنها 3-4 برابر نسبت به نگهداري در تاريکي افزايش پيدا مي کند.
در مورد تأثير فرايندهاي حرارتي بر مقدار گليکو آلکالوييدها در سيب زميني اطلاعات زيادي در دسترس نيست. ولي آنچه تاکنون مشخص شده اين است که آلفاسولانين و آلفاچاکونين به دماي خيلي زياد در مدت کوتاه مقاوم اند. برابر گزارش پورتر، گليکو آلکالوييدها در دماي 260-270 درجه سانتي گراد، که حدود70-80 درجه سانتي گراد بالاتر از دماي سرخ کردن سيب زميني است، از بين مي روند. در سال 1980 سايزر و همکاران، گزارش کردند که سرخ کردن سيب زميني براي چيپس در مقدار گليکو آلکالوييدها اثري ندارد، و آنچه موجب کاهش گليکو آلکالوييدها در محصولات سرخ شده مي شود پوست گيري از غده هاي سيب زميني پيش از فرآيند است. در سال 1988 موندي و گاسلين، اثر پوست گيري در گليکو آلکالوييدها را در سه روش پخت جوشاندن در آب مقطر، جوشاندن در آب نمک 16 درصد و بخاردادن سيب زميني بررسي، و گزارش کردند که مقدار گليکو آلکالوييدهای سيب زميني ها ي پخته شده با پوست، در هر سه روش پخت بيشتر از سيب زميني ها ي پخته شده بدون پوست بوده است.
ابتدايي ترين روشي که براي اندازه گيري گليکو آلکالوييدها به وسيله فيتزپاتريک و عثمان به کار گرفته شد روش تيتريمتريک بود. پس از آن روش هاي کروماتوگرافي لايه نازک (thin layer chromatography)، کروماتوگرافي گازي و اسپکتروفتومتري براي اين کار استفاده شدکه هريک نواقصي به همراه داشت و در سال 1986 بوشوي و پرکينز، براي نخستين با ر از روشن کروماتوگرافي مايع با کارآيي زياد High performance liquid chromatography, HPLC) استفاده کردنده نسبت به روش هاي قبلي از مزيت هايي همچون جداسازي کامل گليکو آلکالوييدها از يکديگر و انجام سريع تر آزمايش برخوردار بود. ولي بهترين روشي که تاکنون ارائه شده، روش ايميونواسي (immunossay) است، که دقيق، حساس و ساده بوده و به خاطر اختصاصي بودنش مي توان مشکلات استخراج و خالص سازي را که در روش هاي ديگر منبع خطاست، محدود کند. در پژوهش حاضر تغييرات ميزان گليکو آلکالوييد کل، و در ميان آنها مقدار دقيق آلفاسولانين، با روش کروماتوگرافي با کارايي زياد، در دو رقم پاييزه و يک رقم بهاره سيب زميني در شرايط مختلف انبارداري از نظر حرارتي و نور، به ترتيب براي ارقام پاييزه 90 روز و رقم بهاره 30 روز اندازه گيري شد. اثر فرايند حرارتي بر اين ارقام نيز بررسي گرديد.
مواد وروش ها
مواد و دستگاه ها:
الف) 4 درجه سانتي گراد وتاريکي،
ب) 12 درجه سانتي گراد و نور فلورسنت به طور شبانه روزي،
ج) دماي اتاق و تاريکي،
د) دماي اتاق و نور روز.
در هر چهار انبار رطوبت نسبي حدود 85تا90 درصد تأمين گرديد. دماي اتاق در انبارداري ارقام پاييزه به طور متوسط بين 20تا23 درجه سانتي گراد و براي رقم بهاره بين 25تا 28 درجه سانتي گراد بود. مارفوناي بهاره پس از 30 روز انبارداري در دماي اتاق دچار فساد شد و غير قابل مصرف گرديد. فرايندهاي حرارتي روي ارقام پاييزه در ماه آخر انبارداري و روي نمونه اي که بيشترين مقدار سولانين را ايجاد کرده بود انجام گرفت. اين فرايندها شامل تهيه چيپس در روغن داغ (160تا180درجه سانتي گراد به مدت 4-6 دقيقه) و پختن در آب جوش (به مدت 25دقيقه) بود.
مواد شيميايي به کار رفته عبارت بود از: استيک اسيد گلاسيال، سديم بي سولفيت، استونيتريل، دي هيدروژن آمونيوم فسفات، پتروليوم بنزن، متانل، کلروفرم، آمونياک، اتانل، فسفريک اسيد و فرمالدييد، که همگي با خلوص بيش از 99 درصد و ساخت کمپاني مرک آلمان بود. هم چنين، از آلفاسولانين با خلوص 95 درصد از شرکت سيگما آمريکا، و الکل اتانل 96 درجه از شرکت بيدستان قزوين استفاده مي شد. روغن مايع آفتاب گردان غنچه نيز در تهيه چيپس به کار رفت.
دستگاه هاي مورد استفاده در اين آزمايش عبارت بود از: ترازوي حساس مدل متلر پي ال1200(Metter PL 1200) ساخت سوئيس، آون مدل ممرت (Memmert) ساخت آلمان، آون خلامدل هرايوس (Heraeus) ساخت سوئد، ترازوي اندازه گيري رطوبت (Moisture balance) مدل اهايوس (Ohaus) ساخت آمريکا و سانتريفوژ 6000 دور در دقيقه مدل هتيچ (Hettich) ساخت آلمان، دستگاه تبخير گردشي بوخي (Buchi) ساخت سوئد، سيستم کروماتوگرافي مايع با کارايي زياد شيمادزو ساخت ژاپن، دستگاه پوست گيري سايش اگاواسيکي (Ogawaseiki) ساخت ژاپن و دستگاه اسپکتروفتومتر کام اسپک (Camspac) دوفام ساخت انگلستان.
روش ها:
براي اندازه گيري ماده خشک نمونه ها، پنج گرم از هر نمونه در آون 105 درجه سانتي گراد تا رسيدن به وزن ثابت خشک شد. براي تأييد نتايج اين روش، اندازه گيري رطوبت به روش تقطير با تولوئن نيز به کار رفت.
وزن مخصوص غده ها ي سيب زميني به صورت تکي از طريق غوطه وري در آب اندازه گيري شد.
به منظور تعيين ميزان خلوص استاندارد سولانين از روش کروماتوگرافي لايه نازک استفاده شد. در این آزمايش صفحه شيشه اي سيليکاژل و حلال متانل و لامپ ماوراي بنفش براي بررسي لکه حرکت کرده روي صفحه به کار رفت.
براي اندازه گيري مقدار سولانين در نمونه ها، نخست سولانين به وسيله محلول سديم بي سولفيت در استيک اسيد گلايسال استخراج و عصاره حاصل پس از سانتريفوژ کردن از صافي هاي ميلي پور 45% ميکرون عبور داده شد. محلول حاصل در دستگاه تبخير گردشي خشک و در متانل و فاز متحرک سيستم کروماتوگرافي با کارايي زياد حل شد. فاز متحرک شامل استونيتريل بود که با افزودن دي هيدروژن آمونيوم فسفات بافري شده بود.
از سيستم کروماتوگرافي مايع ايزوکراتيک (Isocratic) با سرعت عبور يک ميلي ليتر در دقيقه استفاده شد. نوع ستون CLS-C8 به ابعاد 6×150 ميلي متر بود. با استفاده از محلول هاي استاندارد سولانين در غلظت هاي معين، ضمن تعيين زمان ماندگاري ( Retention time)، براساس سطح زير نقطه فراز، منحني واسنجي براي تعيين مقادير کمي سولانين در نمونه ها رسم شد، و شناساگر اسپکتروفتومتر در طول موج 210 نانومتر به کار رفت و آزمايش تعيين درصد بازيابي (Recovery) سولانين از غده هاي سيب زمينی بدين صورت انجام شد که دو نمونه يکسان از يک سيب زميني تهيه و به يکي از نمونه ها مقدار دقيق و معين سولانين استاندارد افزوده شد. سپس مقدار سولانين در هر دو نمونه تعيين گرديد.
به منظور اندازه گيري ميزان گليکو آلکالوييد کل، نخست مقدار معيني سيب زميني انبار شده با اتانل ضدعفوني شد، و سپس به صورت ورقه هايي بين دو کاغذ مرطوب در پتری ديش هايي در دماي اتاق به مدت چهار روز نگهداري گرديد. پوست اين ورقه ها جدا شد. پس از خشک کردن در آون تحت خلا به صورت پودر خشک تهيه گرديد. با استفاده از محلول کلروفرم - استيک اسید- متانل (9:1:10)، گليکو آلکالوييد کل از اين پودر استخراج شد. به منظور خالص سازي عصاره حاصل، با استفاده از يک قيف جداکننده، مقادير بيشتري کلروفرم و استيک اسيد به محصول اضافه و فاز حلال آلي جدا سازي شد. محلول به دست آمده تحت خلاء در دستگاه تبخير گردشي تغليظ، و پس از سانتريفوژ کردن، ph محلول صاف شده با استفاده از آمونياک کاملا قليايي شد. رسوب حاصل با استفاده از سانتريفوژ جدا سازي، شست و شو و خشک گرديد. ترکيب به دست آمده در محلول کلروفرم - اتانل - آمونيوم هيدروکسيد(1:2:2) حل، و مجددا حلال آن تبخير شد. سپس در مخلوط استيک اسيد، فسفريک اسيد و پارافرمالدييد حل گرديد. محلول همان گونه که در جدول 1مشخص است، درصد ماده خشک رقم مارفوناي بهاره از رقم مارفوناي پاييزه کمتر است، زيرا رقم مارفوناي بهاره زودتر از موعد برداشت شده بود. با توجه به پژوهش ليزينسکا و لژينسکي، سولانين استاندارد نيز به همين روش تهيه شد و سپس با استفاده از پارافرمالدييد به عنوان شاهد، مقدار جذب عصاره و محلول استاندارد در طول موج 600 نانومتر اندازه گيري گرديد.
در تمام آزمون ها از تجزيه واريانس با در نظر گرفتن اثر متقابل تيمارها، آزمون دانکن براي مقايسه ميانگين ها، طرح فاکتوريل در چارچوب طرح کاملا تصادفي، و نرم افزار SAS براي تجزيه و تحليل آماري داده ها استفاده شد.
جدول 1. تغییرات درصد ماده خشک سیب زمینی تحت شرایط مختلف انبارداری
شرایط انبار داری |
مارفونای بهاره کوزیمای پاییزه مارفونای پاییزه |
||||||||
0 |
15 |
30 |
0 |
45 |
90 |
0 |
45 |
90 |
|
4درجه سانتی گراد و تاریک |
5/16 |
5/16 |
6/16 |
22/5 |
7/22 |
7/22 |
18/3 |
6/8 |
18/7 |
5/16 |
16/6 |
17/2 |
22/5 |
22/8 |
22/9 |
18/3 |
18/6 |
18/8 |
|
5/16 |
17/0 |
17/2 |
22/5 |
22/9 |
23/2 |
18/3 |
18/7 |
19/0 |
|
5/16 |
17/1 |
18/1 |
22/5 |
23/0 |
24/1 |
18/3 |
19/1 |
20/0 |
نتايج و بحث:
برداشت زود هنگام سيب زميني باعث کمتر شدن ماده خشک آن مي شود و نتايج اندازه گيري وزن مخصوص براي ارقام سيب زميني مورد آزمايش در جدول 2 آمده است. برابر نتايح جداول 1و2 تغييرات ماده خشک و وزن مخصوص رابطه مستقيم دارند. برپايه نتايج پژوهش ليزينسکا و لژينسکي، افزايش در ماده خشک باعث افزايش وزن مخصوص مي گردد.
نتايج کروماتوگرافي لايه نازک (TLC) نشان دادکه (RF (Retenrion factor روي فاز ثابت سيليکاژل و فاز متحرک متانل براي استاندارد سولانين برابر 5% بود. با استفاده از RF به دست آمده، مي توان وجود سولانين را در عصاره يک نمونه، که تحت شرايط يکسان تجزيه شده با شد، تعيين کرد.
براي تعيين منحني استاندارد سولانين روش استاندارد داخلي (Internal standard) به کار برده شد، که با تطبيق سطح زير نقطه فراز به دست آمده از نمونه ها با منحني استاندارد، ميزان غلظت سولانين در نمونه ها به دست آمد. ضريب هم بستگي منحني مزبور 99% بود. در شکل 1 کروماتوگرام مربوط به استاندارد سولانين و متانل نشان داده شده است. چنان که ديده مي شود افزون بر نقطه فراز سولانين که در دقيقه 2/3 مشخص شده است، نقاط ديگري هم در دقايق 1/2، 4/2 و 8/2 ديده مي شود، که مربوط به حلال مورد استفاده يعني متانل مي باشد. اين موضوع در مقايسه کروماتوگرام متانل با استاندارد سولانين آشکار است. در شکل 1 گروماتوگرام هاي آلفاسولانین استاندارد، حلال متانل و آلفاسولانين مربوط به ارقام مارفونا و کوزیما، پس از 45 روز در شرايط انبارداري با نور فلورسنت و طبيعي نشان داده است. نقطه فراز مربوط به آلفاسولانين در اين ارقام منطبق بر پيک استاندارد است، که در واقع داراي زمان ماندگاري يکسان هستند.
با توجه به شکل 2، سولانين در رقم مارفوناي بهاره طي 30 روز انبارداري در انبار 12 سانتي گراد و نور فلورسنت، با ديگر انبارها در سطوح 1و5 درصد اختلاف معني دار دارد. انبارهاي ديگر از نظر مقدار افزايش سولانين اختلاف معني داري با يکديگر ندارند. همان گونه که ديده مي شود، وجود منبع نوري فلورسنت در تمام مدت انبارداري باعث افزاش مقدار سولانين در نمونه ها شده است، که با گزارش هاي پاتيل و همکاران، و سالونخه و همکاران، هم خواني دارد. با توجه به شکل هاي 3و4 با در نظر گرفتن ماده خشک در جدول 2، مقدار سولانين ارقام پاييزه کوزيما و مارفونا در انبار سرد 12 درجه و نور فلورسنت بيشتر از انبارهاي ديگر است. پس از آن، نگهداری در دمای اتاق و نور روز دارای بیشترین میانگین مقدار سولانین نسبت به دو انبار دیگر مي باشد. از نظر آماري، انبار با دماي اتاق و تاريکي حد واسط دو انبار با دماي اتاق و نور روز و انبار سرد چهار درجه سانتي گراد و تاريکي است. در اين جا اثر نور، و پس از آن دما در افزايش ميزان سولانين چشم گير است. در مورد دو انبار با دماي اتاق، پس از 45 مقدار سولانين کاهش پيدا کرده است. اين کاهش در مورد انبار با نور روز از نظر آماري معني دار نيست، ولي براي انبار با دماي اتاق و تاريکي در سطح پنج درصد معني دار است. علت آن است که در 90 روز، جوانه ها در سطح غده ها رشد کرده بودند، و برابر گزارش ساتون و همکاران، از آن جا که مقدار سولانين در جوانه روي سطح غده بسيار زياد است، با افزايش رشد جوانه ها مقدار سولانين در لايه بيروني غده کاهش پيدا مي کند.
جدول 2. تغییرات وزن مخصوص سیب زمینی تحت شرایط مختلف انبارداری
شرایط انبار داری |
مارفونای بهاره کوزیمای پاییزه مارفونای پاییزه |
|||||||||
0 |
15 |
30 |
0 |
45 |
90 |
0 |
45 |
90 |
||
4 درجه سانتی گراد و تاریکی |
050/1 |
051/1 |
051/1 |
078/1 |
080/1 |
080/1 |
058/1 |
058/1 |
059/1 |
|
12 درجه سانتی گراد و نور فلورسنت |
050/1 |
052/1 |
053/1 |
078/1 |
080/1 |
082/1 |
058/1 |
059/1 |
062/1 |
|
دمای اتاق و تاریکی |
050/1 |
054/1 |
055/1 |
078/1 |
084/1 |
085/1 |
058/1 |
059/1 |
064/1 |
|
دمای اتاق و نور روز |
050/1 |
054/1 |
057/1 |
078/1 |
085/1 |
088/1 |
058/1 |
060/1 |
066/1 |
از مقايسه نتايج مقدار سولانين به دست آمده در دو رقم مارفوناي بهاره و پاييزه، مشخص مي شود که مقدار سولانين رقم پاييزه در آغاز انبارداري بيش از دو برابر رقم بهاره است. علت اين اختلاف، علاوه بر تفاوت محل کشت اين دو رقم می تواند اختلاف در فصل رشد آنها نيز باشد، به طوري که رقم مارفوناي بهاره فصل رشد کوتاه تري نسبت به رقم پاييزه داشته است. فصل رشد رقم بهاره از اواسط بهمن ماه سال 1377 تا اواخر خرداد ماه سال 1378 بوده، در حالي که رقم پاييزه فصل رشد خود را در تابستان طي کرده (اواسط ارديبهشت تا اواخر مهرماه)، که هوا کاملاً، آفتابي و گرم بوده است. اين يافته با گزارش هليوکا و همکاران، که زمان کشت غده هاي سيب زميني را در ايجاد اختلاف سولانين موثرتر از تفاوت ارقام مي دانند، هم خواني دارد.
جدول 3. تجزیه واریانس اثر رقم، زمان و شرایط انبار داری بر میزان سولانین موجود در ارقام پاییزه سیب زمینی کوزیما و بهاره مارفونا
رقم و شرایط |
منابع تغییر |
درجه آزادی |
مجموع آزادی |
مجموع مربعات میانگین |
f |
انبار 4درجه سانتی گراد و تاریکی |
مدل |
5 |
6/311 |
3/602 |
***64/10 |
انبار 12 درجه سانتی گراد و نور فلورسنت |
مدل |
5 |
2/16938 |
6/3386 |
***43/27 |
انبار با دمای اتاق و تاریکی |
مدل |
5 |
6/5639 |
9/1127 |
***05/12 |
انبار با دمای اتاق و نور روز |
مدل |
5 |
6/5639 |
9/1127 |
***05/12 |
مارفونای بهاره و طی 30روز انبار داری |
مدل |
11 |
7/4959 |
9/450 |
***78/11 |
کوزیمای پاییزه در طی 90روز انبارداری |
مدل |
11 |
2/10393 |
8/944 |
***89/13 |
مارفونای پاییزه در طی 90 روز انبار داری |
مدل |
11 |
6/16695 |
8/1517 |
***58/17 |
***در سطوح 1و5 درصد معنی دار است. nc: در سطوح 1و5 درصد معنی دار نیست.
جدول 4- اندازه گیری آلکالویید کل برای ارقام پاییزه سیب زمینی در انبار 12 درجه و نور فلورسنت
رقم مقدار نمونه (گرم ) مقدار جذب خوانده شده گلیکوآلکالویید(میلی گرم در100 گرم وزن خشک سیب زمینی |
کوزیما 4/27 325% 7/84 |
مارفونا 0/28 465% 6/118 |
شکل 6 ميزان تغييرات سولانين را در اثر فرايند حرارتي پخت براي ارقام پاييزه نشان مي دهد با توجه به اين شکل، در سطوح 1و5 درصد بين مراحل فرايند پخت اختلاف معني داري براي هر دو رقم وجود دارد به طوري که پس از پوست گيري مقدار سولانين کاهش نشان مي دهد، ولي پيش و پس از پخت مقدار آن اختلاف معني داري ندارد. اين يافته ها با گزارش موندي و گاسلين، هم خواني دارد، به نحوي که مقدار سولانين در روز خشک پيش و پس از پخت سيب زميني به صورت جوشاندن در آب به مدت 15 دقيقه تفاوت معني داري نداشته است.
جدول 3 تجزيه واريانس نتايج اثر ارقام پاييزه و بهاره سيب زميني را در شرايط مختلف انبار داري بر ميزان سولانين نشان مي دهد.
نتايج اندازه گيري گليکو آلکالوييد کل براي ارقام پاييزه در جدول4 آورده شده است و از آن جا که روش اندازه گيري گليکو آلکالوييد کل و درصد بازيابي آنها فاقد استانداردهاي لازم بود، در مقايسه با روش کروماتوگرافي مايع با کارايي زياد از حساسيت بسيار کمتری برخوردار است. مقدار گليکو آلکالوييد به دست آمده از اين روش برابر با مقدار سولانين به دست آمده از روش کروماتوگرافي مايع با کارايي زياد مي باشد.
منبع:فصلنامه علمی/ تخصصی چاشنی- ش 1
/ن