«این مقاله به شرح ترکیبات تولید کننده عطر وبوی مواد غذایی و شناسایی آنها با استفاده از سنسورهای گازی در فرایندهای هنگام پخت و برشته کردن آنها می پردازد که اساس این سنسورها بر مبنای اندازه گیری گزینشی این مواد آلی با استفاده از تکنیک
( HRGC / somsa) می باشد.
جهت اندازه گیری این ترکیبات الی معطر که بر کیفیت مواد غذایی موثرند لایه ی از جنس عناصر مختلفی که در جدول شماره يک آورده شده و هر یک نسبت به مواد خاصی حساسند استفاده شده است. ایجاد بوی مواد غذایی همانطور که در شکل 2 ارائه شده است در نتیجه فرایندهای اکسیداسیونی است که بر روی ترکیبات خنثی انجام می شود. طبق شکل 1 پس از تزریق ماده غذایی که می تواند شامل چندین ترکیب مختلف باشد به ستون کروماتوگرافی این مواد فرار به ترتیب در ستون جداسازی شده و به نوعی توسط دتکتور FID و سنسور آرای شناسایی و سیگنال های مربوطه ترسیم می شود که بحث بر روی این ترکیبات توسط سنسور آرای مورد نظر طی جانشینی عناصر گزینش گر مواد فرار بوزاست و به ترتیب بر روی دیاگرام ها و نمودارها بحث می شود. در این مقاله مواد معطر اصولاً از دسته ترکیبات آلدهیدی و پیرازینها و ترکیبات هتروسیلکی می باشد.»
ترکیبات تولید کننده بوی مواد غذایی در طی فرایندهایی جهت پخت و برشته کردن آنها شناسایی شدند و انتخابگری ( گزینش پذیری نسبت به انواع بوها ) تشکیل دهنده این سنسورهای اکسیداسیون برای انواع مواد غذایی مورد بررسی قرار می گیرد . کلیه
نمونه های ازمایشی نشان میدهند که پاسخ این سنسورهای اکسیداسیون جدید ساخته شده و پاسخ بینی (شامه) انسان که نوعی آشکارساز (سنسور) طبیعی است هردو شدیداً به مراحل اکسیداسیون ملكولهای مولد وابسه اند. و اثرات مزومري (چرخش نوری) برای شناسایی این ترکیبات مطلوب و مناسب است . در این مقاله مشخصات چاشنی های خاص غذاهایی از قبیل نان و قهوه در طی بررسی واکنشهای متوالی و پی در پی از مواد بی بو خنثی شناسایی شدند. چاشنی ها (مواد معطر) غذایی از طریق توالی واکنشهای شیمیایی بدون بو تولید می گردند. زمانی که از بینی (شامه) انسان به عنوان سنسور آرای طبیعی جهت شناسایی بوی مواد غذایی استفاده شد دریافتند که مثلاً در تجزیه عصاره آروما که خود نوعی ماده معطر است برای تعدادی از غذاها از میان صدها مواد فرار تنها شمار کمی از این مواد در تولید این مواد معطر غذایی نقش دارند. این مطلب بدین معناست که بینی انسان به تعداد محدودی از ترکیبات فرار جهت احساس بو نیازمند است. بنابراین تولید بوی غذا توسط عناصر سنسوری بهینه شده جهت شناسایی مواد فرّار مرتبط با حس بویایی را بنحوی می توان کنترل کرد.
در این مقاله، توانایی عناصر تک سنسوری در شناسایی مواد فرار غذایی معطر بوسیله HRGC/sommsa یا تکنیک ارای چند سنسوری اندازه گیری گزینشی ارزیاب شد. ترکیبات تحت بررسی بوسیله کروتوماگرافی گازی با قدرت تفکیک بالا (HRGC) وسایل خروجی از ستون به نسبت یک به یک به دتکتوریونزاسیون شعله ای FID و سنسور ارای که درون محفظه برنجی کنترل شده دمایی با حجم درونی 2/1سانتی متر مکعب وارد می شود تصویر در شکل 6 ارائه شده است . پردازش سیگنال ویژه پاسخ سنسورها در قبال این مواد فرّار معطر بصورت توالی پیکهای کروماتوگرافی توسط Beling و سایر افراد شرح داده شد. سنسورهای اکسیداسیون بکار رفته توسط شرکت ust تهیه شدند ابزار
(وسایل) امواج صوتی سطحی بر روی خروجی GC سوار شد در دمای 60 درجه
سانتی گراد کلیه عناصر بکاررفته در سنسورها در جدول 1 ارائه شده است.
مواد تشکیل دهنده سنسور شامل کلاسترها (خوشه های فلزی گازهای (فلزات) نجیب و بی اثر مانند پلاتین و پالادیم و همچنین لایه حساس به دما بر پاسخ سنسورها به این مواد مؤثرند. با این وجود بر هم کنشهای نظیر جذب سطحی، فرآیندهای تفکیک و محاسبات انتقال بار برای تعدادی از گازها یعنی همان مواد فرار معطر موجود در چاشنی غذاها مورد ارزیابی و آزمایش قرار گرفت.
تفکیک sommsa با بکار بردن هفت عنصر سوری تشکیل دهنده که در جدول 1 ارائه شد جهت پاسخ به فرایندهای اکسیداسیون تولید بوی مواد غذایی بکار برده شد. کلیه ترکیباتی که به ترتیب در ادامه مقاله ذکر می شود از جمله مواد معطر موجود در مواد غذایی است که در طعم و بوی آنها موثرند هتروسیکهای تشکیل شده از طریق واکنش میلارد در طی تولید مواد غذایی مانند نان و قهوه جهت انتخاب مواد ( عناصر ) تشکیل دهنده سنسوری حساس به ترکیباتی مانند 4 پیرازین 2،3،5 تری متیل ،2 اتیل3،6 دی متیل ، 2 اتیل 3 ، 5 دی متیل و 2 استیل 2 بتازولين طی تجزیه توسط تکنیک somms بکار برده شد. فرمول ساختاری ترکیبات 2 استیل – 2 تيازولين در سمت چپ تصویر 2 و فرم اکسید یافته 2 استیل تيازولين مولد بوی اصلی گوشت بریان در سمت راست تصویر 2 ارائه شده است.
دردمای 450 درجه سانتی گراد تقریباً 2-5 ng نانوگرام از این ماده فرار نامبرده توسط سنسور تشکیل شده از عناصر Zno/pd شناسايي شده و پيکها ترسیم گردید . سنسور جایگزین شده با zno/pt روی هم رفته حساسيت به نسبت کمتری نسبت به سنسور sno2 دارا بود یعنی نسبت به دیگری قادر به شناسایی مواد فرار نبود . جهت رفع مشکل با کاهش دما تا 350 درجه سانتی گراد بر حساسيت سنسور افزود خصوصاً برای دو ماده فرار 2 استیل تيازول و 2 استیل تيازولين. در شکل 3 پیک ناشی از دتکتور FID برای این دو ترکیب موثر در بوی گوشت طبخ شده جهت شناسایی این دو و دو سیگنال به ترتیب در دمای 120 و 350 درجه سانتی گراد توسط سنسور zno/pt ترسیم شده که در دمای بهینه 350 نسبت به 120 شاهد دو سیگنال هستیم که هر یک متعلق به یکی از دو ماده 2 استیل تيازولين و2 استیل تيازول که توسط FID شناسایی شدند می باشد. در طی بررسی این دیاگرامها دریافتند: اکسیداسیون شدید 2 استیل تيازول سبب صعود اندکی در سیگنال سنسور شده اما در مخلوط نام برده شده در شکل 3 پیرازین ظاهر نشد. نتایج بدست آمده برای هر دو جفت 2 استیل تيازول و 2 استیل 2 تيازولين و پيرازين نمايانگر این بود که مللوکهای شدیداً اکسید یافته در دماهای پایین توسط zno/pt شناسایی نمی شوند. درباره این فرضیه توسط دو ملکول دیگر با نامهای 2 استيل پيرول و 2 استيل 1 پيرولين که فرمول ساختاری هریک در شکل 4 ترسیم شده اند مجدداً آزمایش شد. کنترل این فرضیه نشان داد که سنسور zno/pt در دمای 350 تنها به ترکیب 2 استيل پيرول و 2 استيل 1 پيرولين پاسخ می دهد. البته 2 استيل پيرول شدیداً اکسید یافته در سیگنالهای بسیار کوچکی ظاهر می شوند. اینبار zno ذوب شده با pd نشان داده که این سنسور به اکسیداسیون متفاوت 2 استيل پيرول و 2 استيل 1 پيرولين گزینش پذیر نیست. از جمله دو ترکیب الی معطر در تکه نان گندم و ذرت تازه بوداده شده با نام های 2 استيل پيرولين (درشکل 4 و 2 استيل تتراهيدروپيريدين می توان نام برد که آنها هم مانند بالا مورد آزمایش قرار گرفتند.
بنابراین سنسورهای ZnO/Pt نیز کاندیدهایی برای نظارت بر این واکنشها می باشند. هم 2 استيل تيازولين و هم 2 استيل 1 پيرولين شدیداً بر بوی غذا کباب شده می افزائید مقایسه این دو ترکیب نمایانگر تشکیل پیوند دوگانه بیشتر است . که نمایانگر انرژی اکسیداسیون بالاتر جهت اکسیداسیون به فرم بعدی است برای سنسور حاوی ترکیب ZnO/Pt نیاز به انرژی فعالسازی بالا منجر به تولید سیگنال کوچکتری می شود. ( به ترتیب در دماهای پایین و دماهای حد واسط) . فرایند اکسیداسیون هیدروکربنها توسط سنسورها SnO2, ZnO بوسیله کوهل مورد بررسی قرار گرفت . چون بینی ( شماه انسان) نسبت به مواد شدیداً اکسید یافته فرار که ضمن ساختار تولید طبخ مواد غذایی از حساسیت کمتری برخوردار است نیازمندیم که سنسورهایی برگزینیم که نسبت به بوی مواد فرار مشابه و موثر در بو پاسخ دهند. چون انواع ترکیبات شدیداً اکسید یافته ای هستند که اثر چندانی در حس بویایی انسان نداشته و بطور معمول قابل تشخیص نیستند بنابراین باید یک بینی الکترونیکی یعنی همان سنسورآرای با رفتار مشابه شبیه سازی شود.
علاوه برn هتروسیلکها ترکیبات فرار تشکیل شده ضمن اکسیداسیون چربی ها نیز اغلب در میان مواد فرار عصاره چاشنی های غذایی یافت می شود. از میان آنها نانوالکان ( الکان همراه با 9 اتم کربن به همراه یک گروه انتهایی و پیوند دوگانه در کربن دوم) و ( 2,4E,E دکادانیال) سنتز شده اند به عنوان مواد خوشبو اصلی در غذاهای غله ای ساخته شدند.
پلي ايزوبوتيلن بر روی سوبستراي موج سطحی به این انواع و همچنین پيرازينها پاسخ داده اما به 2 استيل 1 پيرولين مفصلاً توضیح داده شده در بالا پاسخ نمی دهد.
همچنین متالوسیانین مس، عنصر بکار رفته در جدول شماره 1 بر روی سنسور بطور گزینشی آلدهیدها و E و 2 نانو و 4,2E,E دکادانیالها که ویژه مواد غذایی غله ای هستند شناسایی می کند. در واقع به ترتیب عناصر مختلف جدول 6 بکار برده شده در ترکیب سنسور جهت شناسایی مواد آلی بوزای مختلف استفاده می شود. در ضمن متالوسیانیس مس به پيرازين پاسخ نمی دهد که در اثر افزودن n به این ترکیب این مشکل رفع می شود. اما ترکیب مذکور قادر به شناسایی 2 استيل پيرولين در شکل 4 نیست.
ترکیب 2 نانوآل بطور انتخاب پذیر و حساسی توسط سنسور ZnO فاقد ناخالصی که در دمای 150 عمل می کند شناسایی شد. به ترتیب به مخلوط 4,2E,E دکادانیال، 3 پيرازين و 2 استيل 1 پيرولين که هریک مولد بوهای مختلفی هستند مخلوط زیر را که شامل مخلوطی از نانوآل به همراه یک گروه انتهای COH فاقد پیوند دوگانه و tr، 2 نانوآل که دارای یک پیوند دوگانه در کربن 2 و 6,2,Z,E نانودیانال و 4,2tr,tr نانودانیال به مخلوط ترکیب مورد بررسی با سنسور SnO2-ZnO افزوده شد که در شکل 6 آورده شده و به نوعی به بررسی اثرات مزومري می پردازد:
در 1≠ دیاگرام 6: در دمای 270 درجه سانتی گراد اثری از نانودانیال که ترکیب مولد بوی خیار است رویت نشد اما با افزودن دمای سنسور تا 420 درجه سانتی گراد در دیاگرام بلایی ظاهر شد.
در 2≠ پایداری مزومري آلدهید ، tr2 نانوآل با یک پیوند دوگانه دی دكالايزکننده بار مثبت طی اکسیداسیون ملکول شناسایی شد که انرژی واکنش کم و افزایش هدایت نسبی را داریم توسط عامل 4,2.
در 3≠ آلدهید 6,2,Z,E نانودیانال توسط دو پیوند دوگانه غیرمجاور سبب افزایش رسانایی توسط عامل 2 و 6 می شود.
در 4≠ پیوند دوگانه همايه در آلدهید : 2,4,tr,tr نانودیانال در طول فرایند اکسیداسیون سبب تسهیل واکنش و در نهایت منجر به پیک بالاتر ( بلند تری) می شود ( عامل 3,5) در ردیف پایین نمودار 6 آورده شده است . که در بالای نمودار 6 به جهت بالا بودن دما تا 420 دره سانتی گراد انرژی بیشتری براب انجام واکنشهای سطحی انرژی بيشتری موجود است و همانطور که دیده می شود سیگنالها واضح تر نمایان می گردند.
در مجموع مقاله بر هم کنش ( تعادل) آروما ( ماده معطر) بوی خوش ناشی از ترکیبات آلی و پاسخ سنسورهاي گازی نیمه هادی ارائه شده جهت انتخاب مواد شور جهت کنترل فرایند های پختن و کباب کردن استدلالات کلی استنباط شده است . سایر کاربردها مثلاً جهت کنترل کباب کردن گوشت، مشکلات (چاشنی ها) برای آینده است. در نهایت بسته بندی کردن مواد غذایی و حمل و نقل یا رسیدن و جا افتادن در طی ذخیره مواد غذایی با استفاده از محصولات ممکن است چاشنی بو و طعم مواد غذایی را تغییر دهد که در دست بررسی است.