آنالیز سموم دفع آفات با حذف کافئین از چای سبز با روش GC

اخیرا نگرانی های زیادی در مورد ایمنی مواد غذایی در میان مردم سراسر جهان افزایش یافته، بنابراین پیشرفت های زیادی در روش های تجزیه و تحلیل برای شناسایی و آنالیز کمی بقایای سموم دفع آفات انجام گرفته و هر ساله بازرسی از محصولات برای بررسی وجود یا عدم وجود باقیمانده سموم دفع آفات انجام می گیرد.

بنابراین از دستگاه های طیف سنج جرمی (GCMS) برای انجام تجزیه و تحلیل همزمان با هدف قرار دادن بقایای سموم مختلف استفاده می شود. آنالیز آفت کش ها به دنبال افزایش تعداد سموم دفع آفات هر ساله اندازه گیری و ثبت می شوند، انجام می شود. تجزیه و تحلیل بقایای سموم دفع آفت در چای ها هر ساله انجام می شود و امری رایج است؛ اما به دلیل وجود کافئین که به مقدار زیاد در چای وجود دارد، در شناسایی و آنالیز کمی سموم دفع آفت اختلال ایجاد کرده و همینطور در اندازه گیری سایر ترکیبات هم همین نقش را ایفا می کند و یکی از عوامل آلودگی و اختلال در ابزارهای تحلیلی است. با استفاده از کروماتوگرافی گازی و دستگاه های طیف سنج جرمی (GCMS) روش جدیدی برای از بین بردن آسان کافئین برای کاهش و جلوگیری از ایجاد اختلال و برای تجزیه و تحلیل بهتر بقایای سموم دفع آفات در چای سبز توسعه یافته است.

چای سبز

چای سبز گونه ای از چای می باشد که از برگ کاملیا بدست می آید و برخلاف چای معمولی واکنش های اکسیدان شدن را نمیگذراند و فرایند حرارت دادن و خشک کردن برگ چای قبل از اکسیداسیون، کلروفیلی که در برگ وجود دارد را تازه نگه میدارد. به دلیل فوایدی که چای سبز برای سلامتی دارد قرن هاست مورد استفاده مردم سراسر جهان قرار می گیرد. از این چای امروزه استفاده های زیادی برای کاهش فشار خون، لاغری و غیره می شود.

این روز ها چای سبز در حال تبدیل شدن به یک نوشیدنی محبوب در سراسر جهان است. در میان کشور های تولید کننده چای سبز چین با تولید 4 میلیون تن چای سبز، تقریبا نیمی از میزان تولید دانه های قهوه، عنوان کشور پیشگام بیشترین میزان تولید چای سبز را داشته و پس از آن کشور های هند و کنیا و سریلانکا قرار دارند.

آنالیز مقدار حذفی کافئین قبل از شناسایی بقایای سموم در چای سبز توسط دستگاه GCMS

کافئین موجود در چای سبز به مقدار زیاد، نه تنها در آنالیز و شناسایی سموم دفع آفات توسط دستگاه های طیف سنج جرمی (GCMS) اختلال ایجاد می کند، بلکه باعث آلودگی آستر پورت تزریق و ستون GC می شود. علاوه بر این، گاهی میتواند باعث اختلال در نتیجه آنالیز شود و همچنین باعث تغییر زمان ماند سموم دفع آفات در همان منطقه کروماتوگرافی با کافئین گردد. اگر از یک کارتریج فاز جامد برای حذف کافئین استفاده کنیم، هم زمان خیلی زیادی نیاز دارد و هم تعداد تجزیه و تحلیل ها را افزایش می دهد.

ساختار کافئین

آنالیز چای سبز با استفاده از دستگاه GCMS

آنالیز چای سبز با استفاده از روش لیست مثبت ژاپن انجام شد، و آنالیز آن توسط دستگاه GCMS نشان داد که هیچ کدام از 250 نوع سموم دفع آفت در دنیای واقعی همه با هم در یک ماده غذایی شناسایی نشده اند، که برای انجام آزمایش و آنالیز باید نمونه ای وجود داشته باشد که تمام این سموم دفع آفت در آن وجود داشته باشد. محلول استاندارد برای انجام این آزمایش که شامل سموم دفع آفات در مرحله همگن سازی بود، با غلظت مشخص به چای سبز اضافه شد. تداخل های آنالیزی مانند پروتئین ها، رنگدانه ها، موم ها، و سایر مواد با وزن مولکولی بالا به همراه آفت کش ها از نمونه آنالیزی جدا می شوند. از آنجایی که کافئین به مقدار زیاد در قهوه و چای های مختلف مثل چای سبز یا چای سیاه وجود دارد، در هنگام استخراج رفتاری کاملا شبیه به ترکیبات آفت کش دارد و به همین دلیل حذف آن دشوار است.

با توجه به نوع کارتریج فاز جامد که به عنوان مرحله پاکسازی عصاره استفاده می شود، می توان کافئین را حذف کرد اما با توجه به شباهت کافئین با سموم دفع آفات، همه در کارتریج باقی می مانند. بنابراین، به یک مرحله جداگانه برای شستن سموم دفع آفات از کارتریج نیاز است. که باعث افزایش زمان آنالیز می شود و ممکن است مقداری کافئین هم با آن شسته شود.

بنابراین یافتن یک روش ساده تر برای حذف کافئین با توجه به تجزیه و تحلیل بقایای سموم دفع آفات در چای، اولویت اصلی می باشد.

مطالعه حذف کافئین از چای سبز با استفاده از دستگاه GCMS

همانطور که در بالا گفته شد وجود کافئین هم باعث تاثیر سو بر نتیجه نهایی آزمایش شده و هم باعث آلودگی و ایجاد خطا در ستون کروماتوگرافی می شود. باید با روشی این کافئین را حذف کرد تا بتوانیم از مزاحمت آن جلوگیری کنیم. چون حلالیت کافئین در حلال های قطبی بالاست باعث می شود، کافئین بیشتری در یک حلال استخراج حل می شود مثلا استون. علاوه براین اگر دمای محلول را افزایش دهیم، کافئین بیشتری حل می شود. روش آزمایشی که ژاپنی ها پیاده کردند به نام روش آزمایش لیست مثبت برای آنالیز GCMS سموم دفع آفات به این گونه است که یک حلال استخراج با نسبت 1:1 استون و هگزان برای این پژوهش تهیه می شود. با توجه به ویژگی فیزیکی قطبیت، استون را یک حلال قطبی و هگزان را حلال غیر قطبی در نظر گرفتیم. به دلیل اینکه حلال قطبی نیمی از نسبت محلول را تشکیل می دهد، ترکیب این حلال به راحتی اجازه حل شدن کافئین را می دهد. بنابراین تصمیم گرفته شد از هگزان به تنهایی به عنوان حلال استفاده شود و استون حذف شود.چون اگر کافئین در حلال قطبی که استون است، حل شود باعث افزایش خطا و آلودگی سیستم کروماتوگرافی می شود.

از این رو از خاصیت حذف کافئین در دمای بالا به صورت عکس استفاده کردند. به این صورت که دمای محلول را پایین آوردند و عصاره ای از محلول گرفته شد و در دمای پایین نگه داشته شد و محلول نمونه فریز شد و رسوبات در محلول معلق ماندند. با استفاده از سانتریفیوژ، رسوباتی ایجاد شد که مایع بالای آن به عنوان نمونه ای که دارای کمترین مقدار کافئین است تحت آنالیز قرار می گیرد.

عملیات سانتریفیوژ برای جداسازی و رسوب کافئین

برای تایید تاثیر بر روی بازیافت سموم دفع آفات با استفاده از هگزان به عنوان حلال استخراج با استفاده از فرایند انجماد، سموم دفع آفات به محلول نمونه چای سبز که از قبل کافئین آن را حذف کرده ایم، اضافه شد و سپس حلال هگزان را اضافه کردیم. هیچ اثری مغایر بر بهبودی حاصل نشد.

در این میان باید به دو نکته باید توجه کرد:

1. هیچ گونه افزایش دما در حین سانتریفیوژ رخ ندهد چون باعث اثری عکس فرایند یخ زدن می شود.
2. توجه به زمانی که نمونه در سانتریفیوژ قرار میگیرد بسیار مهم است و باید 1 دقیقه باشد تا بهترین نتیجه حاصل شود و اگر بیشتر از این زمان باشد مقدار کافئین در نمونه دوباره افزایش می یابد و با عمل انجماد هم نتیجه عکس می شود.

آنالیز یک نمونه چای بازار توسط روش تست لیست مثبت ژاپنی

نمونه چای را در ابتدا با اضافه کردن حلال هگزان آماده می کنیم سپس آن را تا دمای 20- تا 24- درجه سانتیگراد منجمد می کنیم و بعد از آن در سانتریفیوژ و تحت نیروی گریز از مرکز به مدت 1 دقیقه و نه بیشتر قرار می دهیم. بعد از آن مایعی که روی نمونه قرار گرفته برداشته و در GCMS آنالیز می کنیم.

تاثیر عمل انجماد بر روی حذف کافئین

روش آنالیز بالا با دستگاه GCMS کاربرد های زیادی دارد از جمله زمان هایی که صنایع غذایی قصد تولید چای یا قهوه بدون کافئین را دارند.

اگر قصد خرید دستگاه های GCMS برای انجام آنالیز را دارید، متخصصان شرکت ری نور آزما آماده ارائه مشاوره رایگان برای خرید دستگاه و خدمات پس از فروش و خدمات فنی می باشند.