دانشگاه کاشان
پژوهشکده اسانسهای طبیعی
پایان‌نامه جهت اخذ درجه کارشناسیارشد
در رشته شیمی و فناوری اسانس
عنوان:
ابداع دستگاه جدید اسانس گیری از گیاه با بخار سرد ایجاد شده از طریق کاویتاسیون و مقایسه آن با روش های معمول برروی دو گونه گیاه بومی از خانواده Compositae و بررسی خواص فیتوشیمیایی و بیولوژیکی این دو گیاه
استاد راهنما:
سرکار خانم دکتر مریم اخباری
استاد مشاور:
جناب آقای دکتر حسین بتولی
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب:
1- فصل اول………………………………………………. 2
مقدمه……………………………………………………. 2
1-1- گیاهشناسی………………………………………. 3
1-1-1- خصوصیات گیاه شناسی………………………. 3
1-2- استخراج مواد موثرگیاهان………………………… 5
1-2-1- روشهای استخراج…………………………….. 5
1-2-2- تهیه نمونه گیاه مورد آزمایش…………………. 5
1-3- طبقه بندی مواد موثر گیاهان…………………….. 5
1-3-1- آلکالوئیدها ………………………………………..6
1-3-2- گلیکوزیدها………………………………………. 6
-3-3-1 اسانسها……………………………………….. 6
1-3-4- مواد تلخ…………………………………………. 6
1-3-5- فلاون‌ها و فلاونوئیدها…………………………… 7
1-3-6- موسیلاژها………………………………………. 7
1-3-7- ساپونین ها……………………………………… 8
1-3-8- تاننها…………………………………………….. 8
1-3-9- ویتامینها………………………………………… 8
1-4- معرفی تفصیلی آلکالوئیدها………………………. 8
1-4-1- تعریف آلکالوئیدها……………………………….. 8
1-4-2- پراکندگی آلکالوئیدها در گیاهان………………. 9
1-4-3- نقش آلکالوئیدها در گیاهان…………………… 9
1-4-4- مکان بیوسنتز و ذخیره آلکالوئیدها در گیاهان…10
1-4-5- ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آلکالوئیدها….11
1-4-6- طبقه بندی آلکالوئیدها …………………………11
1-5- معرفی تفصیلی فلاونوئیدها……………………… 12
1-5-1- مقدمه…………………………………………….. 12
1-5-2- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فلاونوئیدها……13
1-5-3- آثار و نقش فلاونوئید ها در گیاهان…………….. 13
1-5-4- طبقه بندی فلاونوئید ها…………………………. 13
1-5-4-1- فلاونوئیدهای -Oگلیکوزیده …………………..14
1-5-4-2- فلاونوئیدهای – C گلیکوزیده………………….. 14
1-5-4-3- فلاونوئیدها (بر اساس ساختار مولکولی…….14
1-5-5- استخراج و جداسازی فلاونوئیدها……………….16
1-5-6- روشهای شناسایی فلاونوئیدها……………… 17
1-6- معرفی تفصیلی تاننها…………………………… 17
1-6-1- مقدمه……………………………………………. 17
1-6-2- نقش تانن ها در گیاهان……………………….. 18
1-6-3- ماهیت شیمیایی تانن ها……………………… 18
1-6-4- خواص دارویی تانن ها………………………….. 18
1-6-5- کاربرد تانن ها……………………………………. 19
1-6-6- طبقه بندی تاننها براساس خواص ساختاری….19
1-6-6-1- تانن‌های متراکم ( Condensed tannins]……..
1-6-6-2- تانن‌های کمپلکس شونده (Complex Tanins]……..
1-6-6-3- تانن‌های دروغین ( Pseudotannins]………..
1-6-6-4- تانن‌های هیدرولیزشونده (Hydrolysable tannins]……..
1-6-7- استخراج تاننها…………………………………… 22
1-6-8- اندازه گیری تاننها……………………………….. 22
1-7- معرفی تفصیلی روغنهای اسانسی……………… 23
1-7-1- مقدمه………………………………………………. 23
1-7-2- نقش روغنهای اسانسی در گیاه……………… 23
1-7-3- خواص مشترک روغنهای اسانسی……………. 23
1-7-4- دسته بندی تركیبات اسانسی………………….. 24
1-7-4-1- طبقه‌بندی اسانسها بر اساس تركیبات شیمیایی…..25
1-7-4-2- طبقه‌بندی اسانسها بر اساس مبدأ بیوسنتز…….25
1-7-5- روشهای استخراج روغنهای اسانسی………….25
1-7-6- روشهای تجزیه و شناسایی اسانسها………….25
1-8- خواص بیولوژیک……………………………………….. 27
1-8-1- خواص آنتی اکسیدانی……………………………. 27
1-8-2- خواص ضدسرطانی………………………………… 28
1-8-3- خواص ضد میکروبی………………………………… 29
1-8-3-1- منابع طبیعی آنتی بیوتیک ها…………………. 30
1-8-3-2- ساز و کار عمل داروهای ضد میکروبی………… 30
1-9- مبانی علمی دستگاه اسانس گیری با بخار سرد….30
1-9-1- تاریخچه امواج فراصوت……………………………… 30
1-9-2- تعریف صوت…………………………………………. 31
1-9-3- اصول عملی مبدل فراصوت…………………………. 31
1-9-4- تعریف کاویتاسیون………………………………….. 32
1-9-5- انواع کاویتاسیون……………………………………. 35
1-9-6- روشهای تولید امواج فراصوت…………………….. 36
1-9-6-1- روش پیزو الكتریسیته…………………………… 37
1-9-6-2- روش مگنتو استریكسیون ( Magnetostrictive ]………
2- فصل دوم………………………………………………….. 40
1-2- شرح کلی……………………………………………… 40
2-2- وسایل، مواد و دستگاه‌های مورد استفاده………… 41
2-2-1- وسایل آزمایشگاهی………………………………. 41
2-2-2- مواد شیمیایی………………………………………..41
2-2-3- دستگاه‌های مورد استفاده………………………… 42
2-3- طراحی دستگاه اسانس گیری با بخار سرد………… 43
2-3-1- استخراج اسانس از نمونه‌های گیاهی…………… 44
2-3-2- جداسازی و شناسایی ترکیبهای اسانسی……. 44
2-4- شناسایی متابولیت‌های ثانویه غیرفرار موجود در گیاه….45
2-4-1- آزمون شناسایی آلکالوئیدها…………………….. 45
2-4-2- آزمون سیانیدین برای تعیین آنتوسیانین ها و فلاونوئیدها….45
2-4-3- آزمون حضور تانن ها……………………………… 46
2-5- عصاره گیری از نمونه‌های گیاهی…………………. 47
2-6- ارزیابی اثرات بیولوژیكی……………………………. 48
2-6-1- بررسی اثر آنتی اکسیدانی…………………….. 48
2-6-1-1– بررسی خاصیت آنتی اکسیدانی به روش DPPH…….
2-6-1-2- بررسی محتوای تركیبات فنلی به روش فولین سیکالتو….. 51
2-6-1-3- آزمون بی رنگ شدن بتاکاروتن در حضور لینولئیک اسید… 54
2-6-1-4- آزمون های میکروبی……………………………. 57
2-6-1-5- آزمون تعیین سمیّت سلولی………………….. 58
3- فصل سوم……………………………………………….. 60
3-1- آماده سازی نمونه گیاهی………………………….. 60
3-2- معرفی اجزای درونی دستگاه اسانس گیری با بخار سرد…..61
3-2-1- شرح وظایف هر قسمت از دستگاه اسانس گیری به کمک مبدل امواج فراصوت…..62
3-3- استخراج و شناسایی اجزای اسانس…………….. 64
3-3-1- استخراج اسانس………………………………….. 64
3-3-1-1- اجزای تشکیل دهنده اسانس گیاه بومادران…..65
3-3-1-2- اجزای تشکیل دهنده اسانس گیاه مینای دماوندی…..69
3-3-1-3- مقایسه روش اسانس گیری فراصوت و تقطیر با بخار آب……72
3-4- آزمونهای فیتوشیمیایی………………………………… 77
3-4-1- بررسی آزمونهای فیتوشیمیایی در گیاه بومادران……77
3-4-2- بررسی آزمونهای فیتوشیمیایی در گیاه مینای دماوندی….78
3-5- بررسی اثرات بیولوژیکی………………………………….. 79
3-5-1- بررسی فعالیت های آنتی اکسیدانی………………… 79
3-5-1-1- نتایج ارزیابی اثر آنتی اکسیدانی به روش DPPH……..
3-5-1-2- ارزیابی میزان فعالیت عصاره متانولی برگ گیاه بومادران….80
3-5-1-3- عصاره متانولی سرشاخه گیاه مینای دماوندی………..82
3-5-2- بررسی تركیبات فنولی به روش Folin-Ciocalteus…………
3-5-2-1- بررسی تركیبات فنولی نمونه استاندارد گالیک اسید…….. 84
3-5-2-2- بررسی تركیبات فنلی عصاره گیاه بومادران………. 85
3-5-2-3- بررسی تركیبات فنلی عصاره گیاه Tanacetum pinnatum…….
3-5-3- آزمون بی رنگ شدن β- کاروتن در حضور لینولئیک اسید………. 86
3-5-3-1- آزمون بی رنگ شدن β- کاروتن در حضور BHT…………..
3-5-3-1- آزمون بی رنگ شدن β– کاروتن در حضور عصاره متانولی گیاه بومادران…..87
3-5-3-1- آزمون بی رنگ شدن β- کاروتن در حضور عصاره متانولی گیاه Tanacetum pinnatum…..
3-6- بررسی فعالیت ضدمیکروبی اسانس و عصاره ………………89
3-6-1- گیاه مینای دماوندی………………………………………… 92
3-7- ارزیابی میزان سمیت سلولی عصاره ها…………………… 94
3-8- نتیجه گیری……………………………………………………. 95
4- منابع……………………………………………………………… 96
پیوست‌ها………………………………………………………….101
چکیده:
ترکیبات فعال بیولوژیکی استخراج شده از پیکرهی گیاهان برای مصارف دارویی گوناگون، از جمله حذف میکروارگانیسمهای پاتوژن و جلوگیری از اثرات سمی اکسیدانها کاربرد دارند. یکی از موارد مهم و حیاتی در استخراج مواد از گیاهان، حفظ ساختار شیمیایی اولیه و جلوگیری از تخریب مولکول های آنها می باشد. بنابراین، ابداع روش و استفاده از تكنیكی كه به وسیله آن بتوان استخراج ترکیبات حساس اسانس از گیاهان را بدون استفاده از حرارت و در دمای پایین انجام داد می تواند در میل به این هدف اثر بسزایی داشته با شد.
در این پژوهش برای اولین بار دستگاه اسانس گیری از طریق مولد امواج فراصوت، طراحی و ساخته شد؛ به منظور ارزیابی كارایی دستگاه و روش مورد نظر، اسانسهای حاصل از دو گیاه بومی Tanacetum pinnatum و Achillea wilhelhemsii، استخراج شده با دستگاه مولد امواج فراصوت و تقطیر با بخار آب تقطیر با آب مورد مقایسه قرار گرفتند.
همچنین با توجه به عدم وجود گزارش در مورد دو گونه گیاهی مورد استفاده از نظر تحقیقات فیتوشیمیایی و بیولوژیكی، دو گیاه نام برده علاوه بر آنالیز اجزاء اسانس با استفاده از دستگاه GC–MSو غربالگری فیتوشیمیایی عصاره ها از نظر تعیین انواع مواد موثر موجود، با انجام آزمون های آنتی اکسیدانی، ضد میکروبی و بررسی سمیت سلولی نیز مورد ارزیابی قرار گرفتند.
نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد كه از نظر مقایسه روش اسانس گیری به کمک دستگاه فراصوت با دیگر روشهای موجود تفاوتهای قابل تأملی در میزان و نوع ترکیبات اسانسی استخراج شده وجود دارد. از نظر خواص بیولوژیکی، خاصیت آنتی اکسیدانی قابل توجهی در هیچ یک از گیاهان مشاهده نشد و این موضوع, در تطابق نسبی با نتایج حاصل از بررسیهای فیتوشیمیایی از نظر میزان وجود ترکیبات تاننی، فلاونوئیدی و آنتوسیانینی موجود در عصاره می باشد. در مورد آزمونهای ضدمیکروبی نیز، اسانس این دو گیاه اثرات بارزتری نسبت به عصاره ها از خود نشان داده اند.
فصل اول: مباحث نظری
مقدمه:
گیاهان را میتوان شالودهی طب سنتی، اساس فیتوشیمی و داروسازی، پایه طعم دهندههای کم نظیر در صنایع غذایی و عامل منحصر بهفرد خوشبوکنندگی در صنایع بهداشتی دانست. استفاده قابل توجه از مواد موثری گیاهان در صنایع غذایی مثل صنایع کنسروسازی، سسها و چاشنیها، صنایع بهداشتی، شیرینی سازی، نوشابه سازی و غیره . به منظور ایجاد طعم، رنگ و بو برای هیچ کس پوشیده نیست (1-3]. قدمت استفاده از گیاهان دارویی به قدمت عمر بشر است، چون امراض باپیدایش بشر متولد شدهاند و اسناد و مدارک چند هزار ساله موجود در تاریخ طب و داروسازی حاوی تجربیات و اطلاعات ارزشمند گیاه درمانی است (2و4]. تا چند دهه گذشته آنچه بهعنوان دارو مورد استفاده بشر قرار میگرفت از رستنیهای مستقر در عرصههای منابع طبیعی بهدست میآمد. با پیشرفت سریع علوم از یک سو و مسایل اقتصادی از سوی دیگر، از مصرف گیاهان دارویی به تدریج کاسته شده و داروهای صناعی در بسیاری از موارد جایگزین داروهای گیاهی شدهاند. تجربههای چند دهه اخیر نشان میدهد که داروهای شیمیایی علیرغم کارآئی چشمگیر، اثرات نامطلوب بسیاری نیز همراه دارند. استفاده از گیاهان دارویی جهت موارد مختلف در قرن بیست و یکم سرنوشت ساز تلقی شده است. بنابراین در سالهای اخیر، توجه کشورها علاوه بر گیاهان بومی به نوع گیاه، خواص و مواد ارزشمند درون آن به روش استخراج ترکیبات مورد نظر برای دست یابی به بهترین راندمان کیفی و کمی نیز معطوف شده است. به همین دلیل استفاده از تکنیکهای مدرن و به خصوص به کارگیری امواج به جای منابع انرژی گرمایی به منظور بهبود روشهای استحصال ترکیبات گیاهی امروزه بسیار مورد توجه است.
گیاهان Achillea wilhelmsii C. Koch و Boiss. Tanacetum pinnatum از گونه های ارزشمند بومی ایران هستند که تا کنون گزارش کاملی در خصوص خواص آنتی میکروبی ، ضد سرطانی، آنتی اکسیدانی و .. در منابع علمی ثبت نشده است. بنابراین در این پایان نامه سعی شده است تا با بررسی های فیتوشیمیایی و بیولوژیکی تحقیق کاملی در مورد این دو گونه گیاهی نزدیک به هم انجام شود.
1-1- گیاه شناسی
1-1-1- خصوصیات گیاه شناسی
Achillea wilhelmsii C. Koch از خانواده کمپوزیته است و گیاهی علفی و چند ساله، دارای ریزوم سخت، ضخیم و گل آذین دیهیم-کپه ای است (3]. نام محلی این گیاه بومادران است. این گیاه در گل های بومادران حالت مجتمع دارند و گلچه های فوقانی نر- ماده هرمافرودیت می باشد (- 64]. گلچه های کناری نهنج از نوع زبانه ای و گلچه های میانی از نوع لوله ای می باشد که اغلب دارای پرز جمع کننده دانه های بساک میباشد. با برگهای عاری از دمبر گ و پوشیده از کرک و منقسم، با گلهای سفید یا سفید مایل به زرد می باشد (10-7].
تا کنون 85 گونه از این گیاه در ایران شناسایی شده است که 7 گونه آن منحصرا در ایران یافت می شود.گونه های بومی گیاه بومادران با پراکندگی نسبتا وسیعی در استان های مختلف ایران مانند گلستان، مازندران، اصفهان و کرمان می روید و به صورت خودرو در دشت ها، کنار جاده ها و نواحی کوهستانی رشد می کند. موطن اصلی این گیاه اروپا، آسیا و نیز شمال آمریکا است (9]. شکل هرباریوم گیاه بومادران در شکل 1-1 نشان داده شده است.
Boiss. Tanacetum pinnatum از خانواده کمپوزیته و گیاهی علفی و چند ساله است که 26 گونه از این گیاه در ایران رشد می کند. نام محلی این گیاه مینای دماوندی میباشد. رویشگاه 12 نوع آن ایران است که مینای دماوندی یکی از این ها است. گونه های بومی گیاه بابونه با پراکندگی نسبتا وسیعی در استان های مختلف ایران می روید (11-14 ].
2-1- استخراج مواد موثرگیاهان
1-2-1- روش های استخراج
انتخاب روش مناسب برای استخراج به نوع بافتهای گیاهی و نوع ماده جداشدنی بستگی دارد. قبل از اینکه ماده موثر با این روشها استخراج شود، بهتر است بافتهای پودر شده گیاهی بهوسیله دستگاه سوکسله و با حلالهای پترولیوم اتر و کلروفرم و یا سایر حلالهای مناسب، از چربی و ترپنوئیدها عاری گردد. از روش های قدیمی استخراج عصاره میتوان به روش خیساندن، پرکولاتور، هضم، دم کردن، جوشاندن و سوکسیله اشاره کرد. هم اکنون از روشهای کارآمدتری مانند استخراج با کمک امواج فراصوت استفاده می شود.
2-2-1- تهیه نمونه گیاه مورد آزمایش
قبل از پژوهش روی گیاه مورد آزمایش باید گیاه از نظر گونه، جنس و خانواده مشخص گردد. نگهداری یک نمونه از گیاه کامل مورد پژوهش در موزه گیاهشناسی آزمایشگاه، امری ضروری است.
باید توجه داشت كه شرایط اقلیمی از قبیل آب و هوا، ارتفاع از سطح دریا، عرض و طول جغرافیایی، میزان رطوبت، میزان آفتاب، نوع خاک و بذر اصلاح شده در کیفیت و کمیت مواد متشکلهی گیاه کشت شده حائز اهمیت بوده و باید دقیقاً مورد توجه شخص پژوهشگر قرار گیرد. همچنین میزان مواد موثر در گیاه به هیچ وجه ثابت نبوده و متناسب با میزان رشد گیاه تغییر مینماید. عوامل مهمی در میزان مواد موثری گیاهان دارویی موثر بوده که میتوان به زمان جمع آوری، اندامهای مختلف گیاه ،سن گیاه و غیره . اشاره نمود.
3-1- طبقه بندی مواد موثر گیاهان
تقسیم بندی مواد موثر گیاهان که امروزه مورد تأیید است، بهصورت چهار گروه اصلی آلکالوئیدها[1]، گلیکوزیدها[2]، روغنهای فرار[3] و سایر مواد موثر میباشد. منظور از سایر مواد موثر، ترکیباتی چون: مواد تلخ[4]، فلاوُنها[5]، فلاوُنوئیدها[6]، موسیلاژها[7] (و کربوهیدراتهای خاص مشابه آن)، ویتامینها[8]، تاننها[9]، اسید سیلیسیک[10] (و اسیدهای خاص مشابه آن) و بالاخره ترکیبهای دیگر که به‌دلیل ناهماهنگی و گستردگی ساختمانهای شیمیایی، در سه گروه قبلی جای نمیگیرند.
1-3-1- آلکالوئیدها
آلکالوئیدها ترکیبهای قلیایی هستند که در ساختمان خود یک یا چند اتم نیتروژن دارند و معمولا نیتروژنها در ناجور حلقهها وجود دارند. به باتوجه به اهمیت و ارزش این دسته از متابولیتها از نظر دارویی و صنعتی، توضیحات مفصلی در خصوص این دسته از ترکیبات در ادامه آمده است (قسمت 1-4).
2-3-1- گلیکوزیدها
گلیکوزیدها (همچون آلکالوئیدها) گروه بزرگی از مواد موثر ارزشمند را تشکیل میدهند که در عین حال در میان آنها برخی از خطرناکترین و سمی ترین مواد موجود در طبیعت یافت میگردد. این مواد در گروه زیادی از گیاهان گلدار وجود دارند. گلیکوزیدها در مسیرهای مختلف متابولیکی به شکلهای گوناگونی ساخته میشوند. این مواد پس از هیدرولیز (توسط اسیدها، برخی آنزیمها وغیره) به ترکیبات قندی (گلیکون) و غیر قندی (آگلیکون) تبدیل می شوند. ترکیبات اخیر (آگلیکونها) مصارف فراوانی در داروسازی دارند.
3-3-1- اسانس ها
اسانسها از نظر ترکیب شیمیایی همگن نیستند، بلکه بهصورت ترکیبات مختلفی مشاهده میشوند ولی، بهطور کلی از گروه شیمیایی موسوم به ترپنها هستند و یا منشأ ترپنی دارند. باتوجه به اهمیت و ارزش این دسته از متابولیتها از نظر دارویی و کاربرد فراوان در صنعت عطر سازی توضیحات مفصلی در خصوص این دسته از ترکیبات در ادامه آمده است (قسمت 1-7).
[1] Alkaloid
[2] Glycoside
[3] Volatile oil
[4] Bitter materials
[5] Flavones
[6] Flavonoides
[7] Mucilage
[8] Vitamins
[9] Tannins
[10] Silicic acid
تعداد صفحه : 120
قیمت : 14700تومان