کاربرد کروماتوگرافی در صنایع غذایی

کاربرد کروماتوگرافی در صنایع غذایی چیست؟ روش‌های کروماتوگرافی از روش های جداسازی ترکیبات، آنالیز و شناسایی مواد می‌باشد. این روش ازجمله روش‌های نوین آزمایشگاهی است که در صنایع غذایی هم کاربردهای فراوانی دارد. در این مطلب قصد داریم به تعریف کروماتوگرافی، انواع، روش ها و کاربرد کروماتوگرافی در صنایع غذایی بپردازیم. تا پایان این مطلب با علم فود همرا باشید?.

 

کروماتوگرافی چیست؟

کروماتوگرافی در صنایع غذایی، یک تکنیک جداسازی است. این جداسازی بر اساس برهمکنش‌های مختلف ترکیبات با دوفاز متحرک و ساکن در طول حرکت آنها از درون یک محیط پشتیبان می‌باشد.
به‌طورکلی کاربردهای این روش شامل :

• آنالیز یک مخلوط
• تعیین ماهیت ترکیبات
• خالص‌سازی ترکیبات
• تعیین کمی اجزای یک مخلوط

در ابتدا لازم است مفاهیم زیر را باهم بررسی کنیم :

• محیط پشتیبان : سطح جامدی است که فاز متحرک بر روی آن پیوند یا پوشش داده می‌شود.
• فازمتحرک: حلالی است که از درون محیط پشتیبان عبور می‌کند.
• فاز ساکن: لایه یا پوششی بر روی محیط پشتیبان است که با آنالیت‌ها برهمکنش می‌کند.
• آنالیت: ترکیب یا نمونه مورد نظر برای اندازه‌گیری است.

 

انواع کروماتوگرافی در صنایع غذایی

تقسیم بندی اولیه بر اساس نوع فاز متحرک است، که به‌صورت تقسیم‌بندی زیر آن را بیان می‌کنیم :

1. اگر فاز متحرک یا همان حلال در کروماتوگرافی، مایع باشد به این نوع کروماتوگرافی مایع(LC) گفته می‌شود.
2.  اگر فاز متحرک از جنس گاز باشد، به آن کروماتوگرافی گازی(GC) گفته می‌شود.
3. اگر فاز متحرک از جنس سیال فوق بحرانی باشد، به آن کروماتوگرافی سیال بحرانی(SFC) گفته می‌شود.

همچنین انواع کروماتوگرافی گازی و مایع نیز براساس فاز ساکن سازنده آنها تقسیم‌بندی می‌شوند :

1. کروماتوگرافی گازی :

• • گاز-جامد
  • گاز-مایع
  • گازی فاز پیوندی

2.کروماتوگرافی مایع:

• • جذب سطحی
  • توزیعی
  • تبادل یونی
  • طرد اندازه
  • تمایلی

انواع  Chromatography را میتوان بر اساس ماده پشتیبان نیز طبقه بندی کرد:

1. بستر(ستون) پرشده
2. لوله‌ای (مویرگی)
3. بسترباز(صفحه‌ای)

روش‌های کلاسیک

کروماتوگرافی لایه نازک(Thin layer chromatography):

• تکنیک TLC روشی برای شناسایی مواد و آزمایش خلوص آنها می‌باشد.
• روشی نسبتا سریع است که به‌مقدار کمی نمونه نیاز دازد.
• در این روش، فاز ساکن به صورت لایه نازکی بر روی صفحه شیشه، پلاستیک یا آلومینیوم(به‌عنوان محیط پشتیبان) پوشش داده شده است.
• جداسازی در TLC شامل توزیع آنالیت‌ها بین فاز ساکن و متحرک می‌باشد.
• اینکه نمونه‌ای زودتر جداسازی شود بستگی به‌این دارد که نمونه بیشتر جذب فاز ساکن شود یا اینکه بیشتر در حلال درحال حرکت حل گردد. در اینجا هرچه نمونه در حلال حل شود و با حلال حرکت کتد جداسازی ان ترکیب سریعتر صورت می‌گیرد.

برای دانستن اطلاعات بیشتر در این مورد مقاله کروماتوگرافی لایه نازک را در علم فود مطالعه کنید.

 

 

کروماتوگرافی کاغذی(Paper chromatography):

• انواع جداسازی‌های مختلف و ساده بر روی کاغذ به عنوان Paper Chromatography توصیف شده‌اند.
• در این روش، فازساکن به صورت فیلم لایه نازکی از یک مایع بر روی یک پشتیبان بی‌اثر مانند کاغذ قرار گرفته است. برای مثال، فاز ساکن آب است و به وسیله جذب سطحی بر روی مولکول‌های سلولز قرار می‌گیرد. مولکول‌های سلولز نیز به نوبه خود به وسیله ساختار الیافی کاغذ در وضعیت‌های ثابت نگه داشته می‌شود.
• منابع علمی مربوط به روش‌های تجزیه‌ای و بررسی ترکیبات طبیعی نشان می‌دهد که PC در هر رشته‌ای کاربرد دارد که از جمله شاهد این نوع کاربرد کروماتوگرافی در صنایع غذایی هستیم. با این همه، این روش هنوز هم در جداسازی ترکیبات با ماهیت زیستی وسیعترین کاربرد دارد.

 

 

کروماتوگرافی ستونی(Column chromatography) :

• در این روش، فاز ساکن درون یک ستون شیشه‌ای پر شده است.
• برای جدا کردن یک مخلوط با Column Chromatography، ستون را با جسم جامد فعالی (فاز ساکن) مانند آلومینا یا سیلیکاژل پر میکنند و کمی از نمونه مایع را روی آن میگذارند.
• نمونه ابتدا در بالای ستون جذب میشود. سپس حلال استخراج کننده ای را در داخل ستون جریان میدهند.
• این فاز مایع متحرک، اجزای مخلوط را با خود میبرد. ولی به علت نیروی جاذبه انتخابی فاز جامد، اجزای مربوط میتوانند با سرعت‌های مختلفی به طرف پایین ستون حرکت کنند.
• ترکیبی که با نیروی کمتری جذب فاز ساکن شود سریعتر خارج میشود زیرا که درصد مولکولی آن در فاز متحرک از ترکیبی که با نیروی زیادتری جذب فاز ساکن میشود بیشتر است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد مقاله کروماتوگرافی ستونی را در علم فود مطالعه کنید.

 

 

دوره آموزشی متخصص آزمایشگاه مواد غذایی 

مجموعه علم فود با همکاری یکی از آزمایشگاه های همکار غذا و دارو و سازمان دامپزشکی، دوره آزمایشگاه میکروبی مواد غذایی و آزمایشگاه شیمی مواد غذایی را به صورت کاملا عملی و تحلیلی تهیه کرده است. در این دوره آزمایش های مهم شیمی مواد غذایی از جمله جدول تغذیه ای مواد غذایی که جزء آزمایشات مهم هستند به صورت کاملا عملی آموزش داده شده است. از مواردی که در دوره عملی آزمایشگاه شیمی آموزش داده شده میتوان به اندازه گیری پروتئین، چربی، قند، نمک، اسیدیته، خاکستر، دانسیته، رطوبت و آزمایشات مهم دیگر اشاره کرد.

همچنین در دوره آزمایشگاه میکروبیولوژی مواد غذایی سعی شده چالش های احتمالی در آزمایشگاه میکروبی مواد غذایی بررسی و راه حل هایی برای آن ارائه گردد. نحوه رقت سازی، ساخت محیط کشت، بررسی استاندارد، نحوه افزودن مکمل ها و نحوه کشت و شمارش میکروارگانیسم های مهم و مشترک بین مواد غذایی در این دوره آموزش داده شده است. برای آشنایی با این دوره ها بر روی ثبت نام و شروع یادگیری دوره های شیمی و میکروب کلیک کنید.

کاربرد کروماتوگرافی در صنایع غذایی:

تشخیص فساد در مواد غذایی

از جمله موارد کاربرد کروماتوگرافی در صنایع غذایی، مطالعه بر روی عطر و طعم و تشخیص فساد مواد غذایی است. تعیین میزان اسیدهای آلی در غذاها، اطلاعات کلیدی در مورد کیفیت غذاها را فراهم می کند. از کروماتوگرافی ستونی برای شناسایی و کمی سازی شاخص های فساد مانند اسید پیرویک در شیر استفاده می شود. اندازه گیری محتوای اسید پیروویک با روش کروماتوگرافی ستونی، نشان دهنده میزان باکتری های سرمازا موجود در شیر است.

برای ارزیابی مشخصات اسید آلی کل شیر و اندازه گیری لاکتوز، از همین روش جداسازی استفاده می شود که سطح شیرینی را نشان می دهد. کروماتوگرافی در صورت مقایسه با تکنیک هایی قدیمی، تجزیه و تحلیل سریع را امکان پذیر می کند، که ممکن است چندین روز طول بکشد تا نتیجه دهد. تجزیه و تحلیل سریع در صنایع غذایی برای جلوگیری از شیوع فساد و به حداقل رساندن خطرات احتمالی سلامتی بسیار مهم است.

تشخیص افزودنی‌های مواد غذایی

مواد افزودنی برای افزایش طعم و مزه یا جذابیت بصری به غذاها اضافه می شوند. به عنوان مثال، تشخیص وجود اسید مالیک اضافه شده در آب سیب دشوارتر است زیرا آب سیب به طور طبیعی حاوی اسید مالیک است. با این حال، اسید مالیک مصنوعی حاوی اسید فوماریک به عنوان یک آلاینده است و از این رو میزان آن در یک نمونه آب سیب شاخص اسید مالیک تجاری است. از کروماتوگرافی برای شناسایی و تعیین کمیت اسید فوماریک در آب سیب با موفقیت استفاده شده است که از موارد کاربرد کروماتوگرافی در صنایع غذایی است.

تعیین کیفیت تغذیه ای

کاهش ویتامین C در غذاها می تواند شاخصی برای کاهش سایر مواد مغذی باشد و بنابراین محتوای ویتامین C غذاها و نوشیدنی ها در تمام مراحل فرایند مواد غذایی با استفاده از کروماتوگرافی ستونی از نزدیک کنترل می شود. این تجزیه و تحلیل را می توان به سرعت با استفاده از ستون هایکروماتوگرافی حتی در نمونه های پیچیده انجام داد. از این روش برای کمی سازی ویتامین C در آب میوه ها، نوشیدنی های پودر شده ، و هر دو سبزیجات و میوه های تازه و منجمد استفاده می شود.

از دیگر انواع کاربرد کروماتوگرافی در صنایع غذایی:

• شناسایی ترکیبات پروتئینی، پپتیدها و اسیدهای‌آمینه
• شناسایی و اندازه گیری رنگدانه‌های طبیعی و مصنوعی
• اندازه‌گیری میزان کاتیون و آنیون
• جداسازی و شناسایی توکسین ها
• اندازه‌گیری ترکیبات کافئینی در محصولاتی مثل چای و قهوه
• استخراج و خالص‌سازی اسیدهای چرب مانند اسیدهای چرب امگا-3

 

دوست عزیز علم فودی شما میتونید، علم فود رو در اینستاگرام هم دنبال کنید?.

برای ورود به صفحه اینستاگرام علم فود، بر روی عکس زیر کلیک کنید:

منابع:

 Life Science Applications of Chromatography

علم فود