:
گوجه فرنگی یکی از مهمترین محصولات تولید باغی در جهان است که با یک تخمین جهانی تولید آن بیش از 120 میلیون تن برآورد شده است واز نظراقتصادی در مقام دوم جهان قرار دارد موطن اصلی گوجه فرنگی آمریکای جنوبی ومرکزی بود که تا سده 1800 اروپائیان آن را سمی می دانستند و تنها آن را به عنوان زینتی می کاشتند. اجداد گوجه فرنگی گیاهان علفی خودرویی بوده اند که این گیاهان گونه مختلفی از سرده پیشین Lycopersicon بودند. یکی از این گونه ها با نام علمی Solanum Lycopersium به مکزیک منتقل شد واز آنجا توسط بومیان پرورش یافت( 2،1، 3، 4). میزان تولیدگوجه فرنگی سالانه در ایران 8/5 میلیون تن و در جهان سالانه حدود 130ملیون تن است که طبق برآوردهای شورای جهانی فرآوری گوجه فرنگی(WPTC)[1] حدود 3 الی5 درصد وزن کل گوجه فرنگی ضایعات آن است که برآورد شده است(9،5). شواهداپیدمولوژیکی نشان می دهد که مصرف محصولات گوجه فرنگی تازه و فرآوری شده باعث کاهش خطر ابتلا به انواع سرطان(6) و کاهش شیوع بیماری ایسمیک قلبی می شود(7). این اثرات مفید در درجه اول به فعالیت آنتی اکسیدانی گوجه فرنگی نسبت داده شده است.گوجه فرنگی حاوی طیف گسترده ایی از آنتی اکسیدانها شامل ویتامینE، اسید آسکوربیک، کارتنوئیدها، فلاونوئیدها و فنولیک ها است که در میان آن لیکوپن کاروتنوئید مسئول رنگ قرمز گوجه فرنگی رسیده است که در سالهای اخیر توجه زیاد به عنوان امکان جذب آن در پیشگیری از بیماریها شده است(10، 11، 12).
2-1- لیکوپن
1-2-1- تاریخچه لیکوپن:
لیکوپن یک آنتی اکسیدان قوی است که در مسیر سنتز کاروتنوئیدها ساخته میشود(13). ساختار لیکوپن در سال 1930 توسط کرر[2] و همکارانش تعیین شد(14،15).
شکل۱-۱ مسیرسنتز کاروتنوئیدها
1-2-2- ساختار شیمیایی لیکوپن:
لیکوپن یک کاروتنوئید (C40H56) با 11پیوند مزدوج و2 پیوند غیر مزدوج با وزن مولکولی 85/536 دالتون وغالب در پلاسمای انسان است که این رنگدانه طبیعی توسط گیاهان و یا میکروارگانیسم ها سنتز می شود(17،16، 18). همچنین یک ترکیب لیپوفیلیک ونامحلول در آب است، از آنجا که لیکوپن فاقد حلقه P-ionone درساختار خود می باشد بنابراین فاقد فعالیت ویتامین A است(19).
شکل۱-۲ ساختار شیمیایی لیکوپن
لیکوپن در حالت طبیعی به طور طبیعی به شکل ایزومری ترانس می باشد ولی در اثر نور، حرارت، واکنش های شیمیایی وفرآوری های مختلف غذایی و جذب در بدن انسان وجانوران مختلف به اشکال ایزومری مختلف سیس تغییر پیدا می کند. متداول ترین فرم لیکوپن ایزومرهای ترانس، 5-سیس، 9-سیس، 13-سیس و 15-سیس است که دربین آنها ایزومر 5-سیس به علت کمترین انرژی پایدارتر است(20، 21،16،22،23).
لیکوپن مستعد تخریب اکسداتیو است( 25، 27، 24) بنابراین استخراج، ذخیره سازی، فرآوری، تجزیه وتحلیل از لیکوپن باید تحت شرایط محیطی کنترل شده انجام شود(25) حضور زنجیره طولانی پیوند دوگانه مزدوج کربن-کربن باعث می شو که به محض قرار گرفتن لیکوپن در معرض نور دچار تغییرات شیمیایی می گردد (23، 24).
1-2-3- نقش لیکوپن در سلامت انسان:
تخریب اکسیداسیون در حال حاضر به عنوان یک علل مهم در بیماری های مزمن از جمله سرطان، بیماری های قلبی و عروقی، پوکی استخوان و دیابت شناخته شده است. آنتی اکسیدان ها نقش مهمی را در کاهش اثرات مخرب اکسیداسیون در سلول را دارند(26). لیکوپن به دلیل تعداد بیشتر باندهای دوگانه مزدج خواص آنتی اکسیدانی بیشتری دارند و یکی از قویترین آنتی اکسیدانها است(28، 31، 33). لیکوپن به دلیل داشتن خواص آنتی اکسیدانی بیشتر نسبت به بتا کاروتن( جدول1) در درمان بسیاری از بیماری ها استفاده می شود( 29).
جدول ۱-۱ مقایسه قدرت آنتی اکسیدانی کاروتنوئیدها بر اساس توانایی جذب اکسیژن آزاد
نوع کاروتنوئید قدرت آنتی اکسیدانی
لیکوپن 31
گاماکاروتن 25
آستازانتین 24
کانتاگزانتین 21
آلفاکاروتن 19
بتاکاوتن 14
زیزانتین 10
لوتئین 9
1-2-3-1- ساختار کاروتنوئیدها:
شکل۱-۳ ساختار کاروتنوئید
1-2-3-2- سرطان پروستات:
سرطان پروستات یک بیماری است که به نظر می رسد در چند دهه اخیر گسترش یافته است از آنجایی که جز ضایعات پیش سرطانی هستند معمولا از دهه سوم زندگی در مردان مشاهده می شود. اولین بار جیووانسی[3] وهمکاران(1995) گزارشی که نقش کاروتنوئیدها در کاهش سرطان پروستات را بیان می کرد منتشر کردند(30، 32). به تازگی جیووانسی مطالعاتی را در ارتباط با مصرف گوجه فرنگی، لیکوپن وخطر ابتلا به سرطان پروستات را مورد بررسی قرار داد طبق مطالعات اپیدمیولوژیکی از10 موردی را که ارزیابی کرد8 مورد از آنها کاهش خطر ابتلا مشاهده شد(38) . محتمل ترین مکانیسم را که می توان برای نقش لیکوپن در نظر گرفت نقش آن در خنثی کردن رادیکال های آزاد است(35).
1-2-3-3- بیماری های استخوانی:
اگر چه شیمی کاروتنوئیدها به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است، در حال حاضر جذب، متابولیسم و توابع بیولوژیکی بررسی شود. واکنش های مخرب اکسیداسیونی از مهمترین عوامل مهم در بیماری پوکی استخوان می باشد که آنتی اکسیدان های طبیعی نظیر لیکوپن می تواند نقش جلوگیری کنندگی را داشته باشد(34). لیکوپن موجب تحریک ساخت سلول های استخوانی شده واز ناهنجاری های شکلی و کجی استخوان جلوگیری می کند(37).
1-2-3-4- سایر بیماری ها:
خاصیت آنتی اکسیدانی لیکوپن توجه تحقیقات علمی را به نقش محافظتی آن در فشار خون بالا به خود جلب کرده است. مطالعه اخیر مصرف مکمل لیکوپن به مدت 8 هفته به میزان 15 میلی گرم در روز کاهش فشار خون مشاهده شد. کسانی که به صورت مداوم از لیکوپن استفاده می کنند 30تا 60 درصد کمتر به بیماری های گوارشی مبتلا می شوند( 34، 36). همچنین مطالعات اپیدمیولوژیکی در سال های اخیر نشان می دهد که مصرف گوجه فرنگی ومحصولات غذایی گوجه فرنگی خطر ابتلا به سرطان حفره دهان، حلق، مری، معده، روده بزرگ، مثانه را در انسان کاهش می دهد.این اثر محافظتی به خواص آنتی اکسیدانی و پروویتامینی ترکیبات مغذی در بدن است(50).
1-3- انواع روش های استخراج:
هدف از استخراج، جدا کردن و بازیابی ترکیبات مورد نظر از بافت نمونه است که اکثراً شامل تغییر و انتقال از فاز جامد به فاز مایع می باشد. سادگی، سرعت عمل و بازیابی کمی ترکیبات مورد نظر از بافت نمونه، بدون کاهش و یا تجزیه شدن انها و اقتصادی بودن روش از خصوصیات یک روش خوب است(45). یکی از روش های معروف و مورد استفاده در صنایع و آزمایشگاه ها روش استخراج با حلال [4]است که به کمک دستگاه سوکسله انجام می شود. این روش ها مستلزم مصرف حجم زیاذی از حلال های آلی خطرناک در استخراج های تجربی در سال های اخیر موجب توسعه روش های جدید استخراج با مصرف کم حلال نسبت به روش های کلاسیک شده است. در میان این روش ها، روش های استخراج به کمک آنزیم ها[5]، استخراج با سیال فوق بحرانی [6]، استخراج با کمک مایکروویو [7] و استخراج با مایع تحت فشار[8] (41،40) از محبوبیت بسیار برخوردار است و در بسیاری از فرایندهای زیست محیطی استفاده شده است(41،39). در این پروژه از ادغام روش استخراج فراصوت و آنزیمی برای استخراج لیکوپن از ضایعات گوجه فرنگی استفاده شده است. لذا لازم است به طور مختصر مفهوم استخراج و روش های مختلف آن معرفی شود.
تعریف استخراج:
انتقال یک ترکیب از مایع به مایع دیگر ویا از فاز جامد به مایع را استخراج می گویند. استخراج برچند نوع است:
1ـ استخراج مایع ـ مایع [9]: که به استخراج از یک مایع به مایع غیر قابل امتزاج دیگر گفته می شود.
2ـ استخراج فاز جامد[10] : که به استخراج از یک مایع توسط یک بستر جامد اطلاق می شود.
3ـ استخراج مایع ـ جامد [11]:که به استخراج از جامد توسط مایع گفته می شود(45).
روش های عملی استخراج عبارتند از:
1 ـ سوکسله
2 ـ سوکستک[12]
3 ـ استخراج با کمک مایکروویو
4 ـ استخراج با کمک امواج مافوق صوت[13]
5 ـ استخراج با حلال تسریع شده یا استخراج با مایع تحت فشار[14]
6 ـ استخراج با سیال فوق بحرانی
7 ـ استخراج به کمک آنزیم ها
1-3-1- روش سوکسله
روش سوکسله اولین بار در سال 1848 توسط یک شیمیدان آلمانی به نام فرنس ون ساکسله[15] معرفی شد. این روش برای استخراج مایع ـ جامد استفاده می شود.شماتیک دستگاه سوکسله در شکل1 ـ1 ارائه شده است. هر سیستم شامل یک وسیله گرم کننده{1}، بالن حاوی حلال {2}، محفظه استخراج {3} که نمونه بعد از قرار گرفتن در کاغذ صافی که به صورت انگشتانه[16] درآمده {4} در داخل محفظه استخراج جاگذاری می شود و مبرد {5} که حلال در آن سرد شده و به داخل محفظه استخراج برگردانده می شود. مقداری پشم شیشه یا گلوله شیشه ای روی نمونه قرار داده می شود تا بر اثر چکیدن حلال از مبرد به داخل نمونه کانال ایجاد نشود و یا از پخش شدن نمونه جلوگیری شود (49).
شکل۱ـ۴ شماتیک دستگاه سوکسله(49)
روند کار به این ترتیب است که نمونه وزن شده داخل انگشتانه ریخته می شود ودر محفظه استخراج جایگذاری می شود. حلال گرم می شود واز لوله جانبی دستگاه سوکسله بالا می رود. حلال بعد از سرد شدن در مبرد به داخل محفظه استخراج می چکد. هنگامی که سطح حلال در محفظه به نقطه {6} رسید حلال که حاوی مواد استخراج شده است به داخل بالن حلال تخلیه می شود. این سیکل چندین بار انجام می شود تا استخراج کامل شود. لذا همواره حلال تازه با نمونه در تماس است به این ترتیب بازده استخراج افزایش پیدا می کند. این روش به زمان طولانی و مقدار زیادی حلال نیاز دارد(49).
1-3-2- سوکستک
یک روش استخراج اصلاح شده است که مبنای آن روش سوکسله می باشد این روش در سال 1970 معرفی شد ودر سال 1982 تجاری سازی شده است(42) هر دستگاه سوکسله شامل اجزای زیر است:
{1}ظرف حاوی حلال
{2}انگشتانه که نمونه در آن قرار داده می شود.
{3}سیستم بازیابی حلال که مجهز به شیر است که در مرحله بازیابی حلال بسته می شود.
