تاثیر فلز سنگین آهن بر کاهش مقاومت حرارتی روغن سرخ کردنی بیرنگ نشده

 محمد فتحی ¹ _، مرضیه لطفی²

¹ کارشناس ارشد مهندسی شیمی دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقات تهران

 ² عضو هیئت علمی مهندسی شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران

روغن خوراکی جز گروه بزرگی از مواد غذایی است، که انسان در طی روز استفاده میکند. غلظت فلزات سنگین از جمله فلز آهن یک معیار مهم برای ارزیابی کیفیت روغن سرخ کردنی میباشد .حضور این فلز پایداری اکسیداتیوی را تحت تاثیر قرار میدهدکه باعث تشکیل ترکیبات نامطلوب در روغن خوراکی شده که این موضوع سلامت افراد جامعه را تهدید میکند. همچنین تصفیه صحیح روغن خوراکی امری ضروری برای به حداقل رساندن غلظت فلزات سنگین میباشد. در این مطالعه روغن سرخ کردنی بیرنگ نشده با فرمول مشخص با اضافه کردن فلز سنگین آهن از 2 تا 10 پی پی ام ، مقدار کاهش مقاومت حرارتی آن با استفاده از دستگاه مقاومت سنج حرارتی پیشرفته ساخت کشور سوئیس سنجیده شد. از این رو با استفاده از خاک رنگبر و شرایط عملیاتی مناسب باید مقدار فلزات سنگین از جمله فلز سنگین آهن را به حداقل ترین مقدار ممکن رساند تا آسیب کمتری به پایداری اکسیداتیوی روغن خوراکی اعمال شود.

کلمات کلیدی: فلز سنگین آهن، مقاومت حرارتی، مرحله بیرنگ، روغن سرخ کردنی بیرنگ نشده

مقدمه:

روغن ها و چربی ها همراه با کربوهیدرات ها و پروتئین ها اجزای اصلی رژیم غذایی انسان میباشند. آنها منبع انرژی هستند که در دستیابی به یک سطح لازم از کالری مفید هستند. چربی ها و روغن ها برای جذب ویتامین های محلول در چربA,E,D,K  لازم هستند. روغن ها گیاهی به طور گسترده در پخت و پز، فرآوری، صنایع آرایشی، دارویی و شیمیایی استفاده میشوند. یک عامل تصمیم گیری مهم در ارزیابی کیفیت در روغن های خوراکی ترکیب فلزات سنگین است. مشخص شده است که فلزات سنگین سرعت اکسیداسیون روغن ها، ارزش غذایی، خواص نگهداری و پایداری را تحت تاثیر قرار میدهند. به این ترتیب تعین فلزات سنگین در روغن های گیاهی بسیار مهم است   (Farzin Moassesi,2014).

روغن خوراکی جز گروه بزرگی از مواد غذایی است که انسان در طی روز از آن استفاده میکند و حدود 80 درصد از مقدار روزانه که فلزات سنگین باید جذب بدن انسان شود از طریق مواد غذایی بوده و توجه به سمی بودن این عناصر سلامت افراد را تحت تاثیر قرار میدهند. آهن و مس که بطور طبیعی در روغن خوراکی وجود دارند در طی استخراج دانه های روغن های خوراکی تقریبا بین 1 تا 10 پی پی ام موجود میباشد. اکثر این فلزات در طی مرحله تصفیه خنثی گرفته میشود اما کمینه کردن آن در مرحله بحرانی بیرنگ میباشد. Frankowski Marcin 2016))

حضور فلزات سنگین به عوامل مختلفی بستگی دارد. ممکن است از خاک، کود، آب و هوای منطقه و… نشات بگیرند و در روغن حضور پیدا کنند. همچنین ممکن است در طی فرآیند تصفیه سازی روغن خوراکی که امکان آلودگی تجهیزات فرآوری فلزی ایجاد شوند که حتی در غلظت های بالا رنگ روغن بصورت “رنگ زنگ زدگی” شود  (Mohammad Waqar).

مکانسیم اتواکسیداسیون، مکانسیمی است حتی در نبود نور اتفاق می افتد شامل مراحل آغازین، اتواکسیداسیون، گسترش و پایان، دسته بندی میشود. در مرحله آغازین یون های فلزی آغازگر واکنش هستند که رادیکال های آزاد را از اسیدهای چرب غیر اشباع بوجود می آورند. فلزات سنگین ترکیباتی نا مطلوب در روغن های خام گیاهی هستند که میتوانند آغازگر اکسیداسیون روغن در حین تصفیه باشد. بیشتر فلزات سنگین موجود در روغن خام شامل، آهن، کلسیم، منیزیم و برخی اوقات مقدار بسیار اندک مس و فلزات سنگین سمی که ممکن است با غلظت بسیار اندک در روغن خام وجود داشته باشد. این فلزات توسط خاک رنگبر و سیتریک اسید در مرحله رنگبری میتوانند بصورت کامل حذف شوند.(Monoj Gupta 2017)

مقادیر بسیار اندک از یونهای فلزات سنگین، اثرات کاملا معکوس بر رنگ و بوی دارند که باعث تشدید ترشیدگی روغن خوراکی میشوند. حضور فلزات سنگین در روغن خوراکی نهایی بسیار نامطلوب بوده زیرا کاهش پایداری اکسیداتیو روغن را سبب میشود. مواردی که سرعت اکسیداسیون را بیشتر تحت تاثیر قرار میدهند شامل: درجه غیر اشباعیت، مقدار اکسیژن، حرارت،نور و فلزات سنگین از جمله آهن که با افزایش تولید رادیکال های آزاد از اسیدهای چرب و یا هیدرو پراکسیدها افزایش میدهند. (Matthaus &Rubber,2010)

نتایج نشان میدهد گه مقادیر بسیار کم آهن به پراکسیداسیون لیپیدها کمک میکند. مشخص شده است که برخی از موجودات زنده توانایی گرفتن و تجمع عناصر خاص در ساختار خود به خصوص فلزات در غلظت های بالا را دارند. حضور فلزات کمیاب یک فاکتور مهم میباشد تا آنجا که به کیفیت روغن خوراکی مربوط میشود. (Pehlivan et al,2004)

رنگبری یک مرحله بحرانی بوده زیرا این مرحله آخرین مرحله ای است که در آن میتوان فسفاتیدهای باقیمانده، صابون ها، فلزات سنگین، پراکسید ها، آلدهید ها و کتون ها را قبل از بی بو کردن جدا نمود. زیرا این ترکیبات روی خواص حسی و مقاومت پراکسیداسیونی روغن بی بو شده تاثیر بسزایی میگذارند.(Lacin o,2005)

تاثیرات منفی فلزات سنگین زمانی بصورت مشهود در بدن انسان نمایان می شود که بیش از حد مقدار مجاز مصرف شود. یک فلز خطرناک به عنوان فلزی توصیف می شود که منجر به علائم نامطلوب در بدن انسان شود زمانی که حتی به مقدار کم مصرف شود. بنابر این نیاز است مقدار فلزات سنگین در مواد غذایی تعین غلظت شود.(Marchin Frankowski2016)

تحقیقات نشان میدهد که کاهش فلزات بعد از رنگبری ناشی از خصوصیات آنالیتیکی خاک های رنگبر است و به نظر میرسد که فعال سازی خاک با اسید نقشی در کاهش این فلزات از جمله آهن ، ندارد .(Rossi et,2003)

مواد و روش ها

روغن های خام مورد استفاده برای فرمولاسیون روغن سرخ کردنی شامل آفتابگردان، کلزا و پالم که وارداتی بوده و تمام آزمایشات در کارخانه طبیعت سبز میهن انجام شده است. روش کار به این طریق بود که قبل از مرحله خنثی، روغن های خام برای روغن سرخ کردنی بصورت درصد مشخص ترکیب شده و مرحله خنثی اعمال شده است. در مرحله بیرنگ قبل از انکه رنگبری انجام شود مقاومت حرارتی روغن سرخ کردنی بیرنگ نشده توسط دستگاه رنسیمت اندازه گیری شد. محلول مادر(روغن) حاوی 500 پی پی ام از فلز سنگین آهن از مجاورت قرار دادن قلز زنگ زده در روغن خوراکی ساخته شد. سپس، مقدار 2 تا 10 پی پی ام از محلول مادر به روغن سرخ کردنی اضافه گردید و کاهش مقاومت حرارتی توسط دستگاه رنسیمت استخراج شد. مواد شیمیایی مورد استفاده در این تحقیق با درجه خلوص تجزیه ای از شرکت مرک آلمان تهیه شد. جهت تعیین میزان فلز سنگین آهن در نمونه روغن مادر، مقدار 50 گرم روغن مورد آزمایش را وزن کرده و پس از قرار دادن بر روی مادامی که روغن کامل بسوزد تا خاکستر شود. یکساعت پس از مرحله کوره گذاری در دمای 550 درجه سانتی گراد مقدار 5 میلی لیتر اسید کلرئیدریک )50+50 )با آب مقطر اضافه میگردد. نمونه را با حرارت مالیم تا دما جوشیدن حرارت داده و بوسیله کاغذ صافی واتمن و آب مقطر نمونه را در بالن ژوژه 50 میلی لیتری شستشو داده میشود. بعد از به حجم رساندن نمونه، مقدار 10 میلی لیتر از محلول را برداشته و با اضافه کردن مقدار 2 میلی لیتر از محلول هیدروکینون نمونه را بخوبی هم زده ، سپس مقدار 5 میلی لیتر محلول فنانترولین و 5 میلی لیتر محلول استات سدیم اضاف گردید. با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر، بر روی طول موج 503 نانو متر اعداد خوانده میشود.

تجزیه و تحلیل داده ها

بمنظور بررسی کاهش مقاومت حرارتی روغن سرخ کردنی بیرنگ نشده از طریق افزایش میزان فلز آهن از 2 تا 10 پی پی ام توسط دستگاه مقاومت سنج حرارتی در درمای 140 درجه سانتی گراد انجام شد. لازم به ذکر است دمای 110 درجه سانتی گراد مرجع استاندارد ملی ایران برای تعیین مقاومت حرارتی روغن خوراکی است که با ضرب عدد 8 بر عدد خروجی در دمای 140 درجه سانتی گراد مقدار در 110 درجه سانتی گراد گزارش میشود.

یافته ها

نمونه روغن سرخ کردنی خنثی شده با درصد ترکیب مشخص از روغن های پالم، آفتابگردان و کانوال تهیه گردید و نتایج آزمون های شیمایی در جدول 1 آورده شده است.

                                                                           جدول 1 آنالیز شیمیایی روغن سرخ کردنی خنثی شده

نمودارهای2 الی 5 کاهش مقاومت حرارتی روغن سرخ کردنی بی رنگ نشده با افزودن فلز آهن با مقدار 2 الی 10 پی پی ام در دمای 140 درجه سانتی گراد و دمیدن هوا به مقدار 20 لیتر بر ساعت به نمونه روغن نشان میدهد. همچنین نمودار شماره 1 مقاومت حرارتی بدون افزودن فلز آهن نشان داده شده است که نمودار 6 بصورت کامل کاهش مقاومت حرارتی را در دمای 110 درجه سانتی گراد نشان میدهد. میتوان نتیجه گرفت مقاومت حرارتی از 2 الی 10 پی پی ام به ترتیب کاهش 8 درصد، 8.30 درصد،5.53 درصد و 3.59 درصد کاهش را نشان میدهد که اهمیت حضور فلز سنگین آهن را نشان میدهد که باعث آغاز فرآیند اکسیداسیون روغن سرخ کردنی میشود.

مراجع:

1.محمد مهدی ناجی، 1388،تاثیر خاک های رنگبر مختلف بر روی کیفیت برخی روغنهای گیاهی،مجله علوم غذایی و تغذیه، سال هفتم، شماره چهار، صفحات 16-1.

2.لیلا صداقت بروجني ، محمد حجت الاسلامي ، مريم قراچورلو تأثیر فرايند تصفیه بر میزان فلزات سنگین در روغن سويا علوم غذايي و تغذيه/ زمستان 1396 / سال پانزدهم / شماره

3.Farzin, L. & Moassesi, M. E. (2014). Determination of metal contents in edible vegetable oils produced in Iran using microwave-assisted acid digestion. Journal of Applied Chemical Research, 8(3), 35-43

4.Muhammad Waqar Ashraf Levels of Selected Heavy Metals in Varieties of Vegetable oils Consumed in Kingdom of Saudi Arabia and Health Risk Assessment of Local Population Department of Natural Sciences & Mathematics, Prince Mohammad Bin Fahd University.

6. Monoj k.Gupta.(2017).Practical guide to vegetable oil processing.AOC Press.Published by Elsevier Inc.

7.M.Kirali, E. G. & Lacin, O. (2005). Statistical modelling of acid activation of cotton oil bleaching by turkish bentonite. J. Food Eng., 75, 137-141.

8.Matthaus, Max Rubner-Institute.(2010). Oxidation of edible oils. Federal Research Institute for Nutrition and Food, Germany.chapter 6. Pehlivan, E., Arslan, G., Gode, F., Altun, T. & Musa Özcan, M. (2008). Determination of