پایان نامه ارشد درباره:اندازه گیری بیس فنول آ در محصولات غذایی با حسگرهای الکتروشیمیایی اصلاح … |
2-5-1- روش استخراج حلال……………………………………………………………………………………… 14
2-6- آماده سازی نمونه……………………………………………………………………………………………….. 15
2-7- مروری بر روش های اندازه گیری بیس فنول آ تا کنون………………………………………………… 15
2-7-1- اندازهگیری بیس فنول آ در نمونههای غذایی……………………………………………………… 15
2-7-2- اندازه گیری BPA در نمونه های غذایی و بیولوژیک به روش های دیگر: 19
2-7-3 اندازه گیری بیس فنول آ در نمونه های بیولوژیک به روش ECD.. 20
2-8- روش های مرسوم در آنالیز مواد غذایی……………………………………………………………………. 20
2-8-1- GC……………………………………………………………………………………………………………. 21
2-8-2- روشهای اسپکتروسکوپی………………………………………………………………………………….. 22
2-8-2-1- طیف سنج مرئی- فرابنفش……………………………………………………………………………. 22
2-8-3- روش الکتروشیمی………………………………………………………………………………………….. 25
2-8-3-1- اضافه ولتاژ و انواع آن……………………………………………………………………………………………26
2-8-3-1-الف- اضافه ولتاژ انتقال جرم…………………………………………………………………………. 27
2-8-3-1-ب- اضافه ولتاژ واكنش………………………………………………………………………………… 27
2-8-3-1-ج- اضافه ولتاژ فعال سازی…………………………………………………………………………… 27
2-8-3-2- ولتامتری چرخهای……………………………………………………………………………………… 28
2-8-3-3- ولتامتری موج مربعی…………………………………………………………………………………… 29
2-9- سلول های الکتروشیمیایی…………………………………………………………………………………….. 31
2-9-1- اجزای سازنده سلول……………………………………………………………………………………….. 32
2-9-2- رسانش در سلول الکتروشیمیایی ……………………………………………………………………….. 32
2-9-3- آند و کاتد:…………………………………………………………………………………………………… 32
2-9-3-1- واکنش در کاتد:…………………………………………………………………………………………. 32
2-9-3-2- واکنش در آند: …………………………………………………………………………………………. 33
2-9-4- انواع جریان در سلول……………………………………………………………………………………… 33
2-9-4-1- جریان مستقیم در سلول الکتروشیمیایی:…………………………………………………………… 33
2-9-4-2- جریان متناوب در سلول: …………………………………………………………………………….. 34
2-9-4-3- جریان نافارادهای: ……………………………………………………………………………………… 34
2-9-5- سلولهای برگشتپذیر و برگشت ناپذیر: ……………………………………………………………. 34
فصل سوم: روش تحقیق……………………………………………………………………………………………… 36
3-1- مواد شیمیایی…………………………………………………………………………………………………….. 37
3-2- وسایل و تجهیزات……………………………………………………………………………………………… 37
3-3- محلولهای مورد نیاز…………………………………………………………………………………………… 38
3-3-1- تهیه محلولهای بافر ………………………………………………………………………………………. 39
3-4- الکترودها…………………………………………………………………………………………………………. 39
3-5- روش تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی و نانوکامپوزیت نانو لوله کربنی/اکسید روی 39
3-6- بررسی توانایی الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی و نانوکامپوزیت نانولوله های کربنی/اکسید روی برای اندازهگیری بیس فنول آ……………………………………………………………………………………………………………….. 40
3-6-1- بهینهسازی درصد نانوکامپوزیت نانولوله های کربنی /اکسید روی………………………………… 40
3-6-2- بهینهسازی درصد مایع یونی……………………………………………………………………………… 40
3-6-3- تعیین pH بهینه……………………………………………………………………………………………… 40
3-6-4- بررسی اثر سرعت روبش پتانسیل بر رفتار کاتالیزوری بیس فنول آ با استفاده از روش ولتامتری چرخهای 42
3-6-5- بررسیهای کرونوآمپرومتری پله پتانسیل دوگانه………………………………………………… 42
3-6-6- تعیین محدوده رنج خطی بیس فنول آ با استفاده از روش ولتامتری موج مربعی…………. 42
3-6-7- مطالعه اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی………………………………………………….. 42
3-6-8- بررسی اثر گونههای مزاحم بر فرایند کاتالیزوری بیس فنول آ………………………………… 43
3-6-9- تصویر برداری میکروسکوپی الکترونی و پراش پرتوی X……………………………………………………….43
3-7- بررسی امکان بکارگیری روش پیشنهادی برای اندازهگیری بیس فنول آ در نمونههای واقعی 43
3-7-1- آماده نمونه سازی ……………………………………………………………………………………… 44
3-7-1-1- کنسرو قوطی رب گوجه فرنگی ……………………………………………………………….. 44
3-7-1-1-1- روش استخراج قوطی رب گوجه فرنگی…………………………………………………. 44
3-7-1-1-2- برررسی ولتامتری چرخه ای نمونه شاهد بیس فنول آ…………………………………. 45
3-7-1-1-3- برررسی ولتامتری چرخه ای نمونه استخراج شده از قوطی رب گوجه فرنگی: ….. 45
3-7-1-1-4- برررسی ولتامتری چرخه ای نمونه استخراج شده از قوطی رب گوجه فرنگی به همراه محلول استاندارد 45
3-7-1-1-5- برررسی ولتامتری چرخه ای نمونه استخراج شده از شیشه رب گوجه فرنگی: …………..46
3-7-1-2- کنسرو تن ماهی……………………………………………………………………………………. 46
3-7-1-2-1- روش استخراج کنسرو تن ماهی …………………………………………………………… 46
3-7-1-2-2- بررسی ولتامتری چرخه ای نمونه شاهد بیس فنول آ………………………………………………47
3-7-1-2-3- برررسی ولتامتری چرخه ای نمونه استخراج شده از قوطی کنسرو تن ماهی قبل از حرارت 48
3-7-1-2-4- برررسی ولتامتری چرخه ای نمونه استخراج شده از قوطی کنسرو تن ماهی بعد از حرارت 48
3-7-1-2-5- برررسی ولتامتری چرخه ای نمونه استخراج شده از قوطی کنسرو تن ماهی به همراه محلول استاندارد بیس فنول آ………………………………………………………………………………………………………………………….. 48
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل دادهها…………………………………………………………………………………. 49
4-1- بهینهسازی ساخت الکترود در الکتروکاتالیز بیس فنول آ……………………………………………….. 50
4-2- بررسی صحت سنتز نانوکامپوزیت سنتزی و مورفولوژی آن…………………………………………… 52
4-3- تعیین سطح فعال الکترود……………………………………………………………………………………… 54
4-4- بررسی تاثیر نانوکامپوزیت اکسید روی/نانولوله کربنی و مایع یونی در اکسایش بیس فنول آ….. 54
4-5- بررسیهای ولتامتری الکترود اصلاح شده برای کاتالیز بیس فنول آ در pH های مختلف………. 55
4-6- بررسی اثر سرعت روبش…………………………………………………………………………………….. 57
4-7 – تعیین ضریب انتقال(a)………………………………………………………………………………………. 58
4-8- مطالعه کرنوآمپرومتری…………………………………………………………………………………………. 59
4-9- مطالعه امپدانس الکتروشیمیایی………………………………………………………………………………. 61
4-10- تعیین محدوده خطی و حد تشخیص بیس فنول آ با استفاده از الکترود اصلاح شده………….. 62
4-11- بررسی اثر مزاحمت………………………………………………………………………………………….. 63
4-12- نتایج حاصل از رب گوجه فرنگی وکنسرو تن ماهی 63
4-12-1- ولتاموگرام مربوط به نمونه شاهد………………………………………………………………….. 63
. 4-12-2- ولتاموگرام های نمونه رب گوجه فرنگی……………………………………………………… 64
4-12-2-1- ولتاموگرام مربوط به نمونه استخراج شده و تغلیظ شده از قوطی رب گوجه فرنگی: 64
4-12-2-2- ولتاموگرام مربوط به نمونه ای که به 5 سی سی محلول تغلیظ شده حاصل از استخراج به ترتیب 300،400 و600 میکرومولار بیس فنول آ اضافه شده است به همراه 5 سی سی بافر 9…………………………………… 65
4-12-2-3- ولتاموگرام مربوط به نمونه استخراج شده از شیشه………………………………………… 66
4-12-3- ولتاموگرام های نمونه کنسرو تن ماهی که از بازار مصرف شهر ساری تهیه گردیده و به روش شرح داده شده در فصل 3 استخراج و تغلیظ شده است…………………………………………………………………………………… 67
4-12-3-1- ولتاموگرام نمونه تن ماهی قبل از حرارت دهی…………………………………………… 67
4-12-3-2- ولتاموگرام نمونه تن ماهی بعد از عملیات حرارت دهی………………………………… 68
4-12-3-3- مقایسه ولتاموگرام های مربوط به نمونه تن ماهی قبل و بعد از عملیات حرارت دهی 69
4-13- مقایسه آنالیز نمونه های حقیقی با روش HPLC………… 70
فصل پنجم: بحث و نتیجهگیری……………………………………………………………………………………… 73
5-1- اهمیت بهینهسازی ساخت الکترود در کاتالیز بیس فنول آ 74
5-2- بررسی تاثیر مورفولوژی سطح الکترود…………………………………………………………………….. 74
5-3- بررسی اثر تعیین سطح فعال الکترود……………………………………………………………………….. 74
5-4- بررسی تاثیر نانوکامپوزیت و مایع یونی در اکسایش بیس فنول آ…………………………………….. 75
5-5- بررسیهای ولتامتری الکترود اصلاح شده برای کاتالیز بیس فنول آ در pH های مختلف 75
5-6- بررسی اثر سرعت روبش…………………………………………………………………………………….. 75
5-7- تعیین ضریب نفوذ……………………………………………………………………………………………… 76
5-8- نتایج امپدانس الکتروشیمیایی…………………………………………………………………………………. 76
5-9- تعیین رنج خطی و حد تشخیص……………………………………………………………………………. 77
5-10- بررسی اثر مزاحمت………………………………………………….. 77
5-11- آنالیز نمونههای حقیقی………………………………………………………………………………………. 77
5-12- نتیجه گیری کلی………………………………………………………………………………………………. 77
5-13- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………… 78
منابع………………………………………………………………………………………………………………………… 80
چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………….. 84
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (2-1): خواص فیزیکوشیمیایی بیس فنول آ……………………………………………………………… 13
جدول (3-1): مشخصات مواد شیمیایی……………………………………………………………………………. 37
جدول (4-1): بررسی مزاحمت گونههای خارجی در اندازهگیری 0/5 میکرمولار از بیس فنول آ…….. 63
جدول (4-2): جدول 4-2: آنالیز بیس فنول آ در نمونه های حقیقی………………………………….. 70
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل (1-1): مکانیزیم سنتز بیس فنول آ…………………………………………………………………………. 4
شکل (1-2): نمونه ای از کاربرد بیس فنول آ در ظروف یکبار مصرف…………………………………… 6
شکل (1-3): نمونه ای از کاربرد بیس فنول آ در بطری های نوشیدنی ها………………………………… 7
شکل (2-1): پودر بیس فنول آ 12
شکل (2-2): شمای کلی از مقایسه کروماتوگرافی مایع و کروماتوگرافی گازی در آنالیز مواد غذایی 22
شکل (2-3): مدل مرز مشترك الكترود-محلول……………………………………………………………… 26
شکل( 2-4): مسیر كلی مراحل یك واكنش الكترودی…………………………………………………………. 27
شکل (2-5): نمودار تغییر پتانسیل –زمان در ولتامتری چرخهای]20[……………………………………… 28
شکل (2-6): ولتاموگرام چرخهای نمونهای یك سیستم برگشت پذیر]20[………………………………… 29
شکل (2-7): پروفیل پتانسیل زمان و پتانسیل غلظت به روش ولتامتری موج مربعی……………………. 30
شکل (3-1): شمایی از دستگاه اتو لب………………………………………………………………………… 38
شکل (3-2): شمای یک ظرف آزمایش (سل) برای اندازهگیریهای الکتروشیمیایی…………………. 38
شکل (3-3): شمایی از یک الکترود خمیر کربن…………………………………………………………… 40
شکل (3-4): تصویری از رب در مرحله عبور از صافی ………………………………………………….. 44
شکل (3-5): تصویری از مرحله تغلیظ بر روی هیتر محلول رب گوجه فرنگی صاف شده ……… 45
شکل (3-6): تصویری ازدستگاه اتولب در حین آنالیز بیس فنول آ از نمونه درون سل حاوی 5 سی سی نمونه استخراج شده از رب گوجه فرنگی و 5 سی سی بافر فسفات 1/0 مولار ………………………………………………………… 46
شکل (3-7): تصویری از مرحله تغلیظ محلول تن ماهی استخراج شده بر روی هیتر……………….. 47
شکل (3-8): تصویری ازدستگاه اتولب در حین آنالیز بیس فنول آ از نمونه درون سل حاوی 5 سی سی نمونه استخراج شده از تن ماهی و 5 سی سی بافر فسفات 1/0 مولار ………………………………………………………………….. 48
شکل (4-1): منحنی تغییرات جریان خالص آندی بر حسب درصد مایع یونی اضافه شده به الکترود 50
شکل (4-2): منحنی تغییرات جریان خالص آندی بیس فنول آ بر حسب درصد نانوکامپوزیت سنتزی اضافه شده به الکترود 52
شکل (4-3): تصاویر پراش پرتوی x برای نانوکامپوزیت نانولوله کربنی/نانوذره اکسید روی …….. 53
شکل (4-4): تصاویر TEM مربوط به نانوکامپوزیت سنتزی ……………………………………………… 53
شکل (4-5): ولتاموگرامهای چرخهایa) الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید روی/نانولوله کربنی و مایع یونی در غلظت 300 میکرو مولار بیس فنول آ b) الکترود اصلاح شده با مایع یونی در غلظت 300 میکرو مولار بیس فنول آ c) الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید روی/نانولوله کربنی در غلظت 300 میکرو مولار بیس فنول آ و (d الکترود خمیر کربن ساده الکترود در غلظت 300 میکرو مولار بیس فنول آ در0/7 pH=، شکل داخلی منحنی تغییرات دانسیته جریان بر حسب نوع الکترود………………………………………………………………………………………………………………………… 55
شکل(4-6): ولتاموگرامهای چرخهای بیس فنول آ در سطح الکترود اصلاح شده pH ها مختلف .. 56
شکل(4-7): منحنی تغییرات جریان بر حسب pH برای 250 میکرومولار بیس فنول آ …………… 56
شکل(4-8): منحنی تغییرات پتانسیل اکسایش بیس فنول آ جریان بر حسب pH برای 250 میکرومولار بیس فنول آ نشان داده شده در شکل (4-6)…………………………………………………………………………………………………….. 57
شکل(4-9): نمودار تغییرات جریان بر حسب جذر سرعت روبش برای اکسیداسیون بیس فنول آ در سطح الکترود اصلاح شده است. در محلول بافر فسفات 1/0 مولار، 0/7 pH= ، شکل داخلی: ولتاموگرامهای چرخهای بیس فنول آ در سرعت اسکنهای مختلف 50، 60، 80، ، 140، 110،160 و 200 میلیولت بر ثانیه در محلول بافر فسفات 1/0 مولار، 0/7 pH= 58
شکل(4-10): نمودار تافل برای الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید روی/نانولوله کربنی و مایع یونی در بافر فسفات0/1 مولار(0/7pH= …………………………………………………………………………………………………….. 59
شکل(4-11): کرونوآمپروگرام به دست آمده برای الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوکامپوزیت و مایع یونی در حضور غلظتهای(a 200 (b ;300 (c ; 400 میکرومولار بیس فنول آ در محلول بافر فسفات 0/7pH= . نمودار داخلی: منحنیهای کاترل به دست آمده از کرونوآمپروگرام……………………………………………………………………………………. 60
شکل(4-12): منحنی نایکوئیست a) الکترود خمیرکربنb ) الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید روی/نانولوله کربنی c) الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی d) الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید روی/نانولوله کربنی و مایع یونی در حضور 300 میکرومولار بیس فنول آ در شرایط بهینه………………………………….. 62
شکل(4-13): ولتاموگرامهای موج مربعی الکترود اصلاح شده در سطح الکترود اصلاح شده در غلظتهای در محلول بافر فسفات 1/0 مولار، 0/7 .pH=از پایین به بالا ولتاموگرام ها مربوط به غلظت های 2/0، 0/2، 0/20، 0/50، 0/70، 0/100، 0/120، 0/140، 0/160، 0/200، 0/250، 0/350، 0/450، 0/600 و 0/800 میکرومولار از بیس فنول آ 63
چکیده
در این کار، یک روش ساده و سریع برای اندازهگیری بیس فنول آ در نمونههای غذایی با استفاده از روش ولتامتری موج مربعی در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی و نانوکامپوزیت اکسید روی/نانولوله کربنی توضیح داده شده است. برای این منظور، پارامترهای مختلفی مانند نسبت مایع یونی، درصد نانوکامپوزیت و pH محیط مورد مطالعه قرار گرفت. ولتاموگرام چرخهای یک پیک اکسیداسیون برگشت ناپذیر در پتانسیل 455 میلی ولت که مربوط به اکسایش بیس فنول آ میباشد را نشان میدهد. در مقایسه با الکترود خمیر کربن ساده پاسخ الکتروشیمیایی بیس فنول آ به شدت افزایش مییابد. تحت شرایط بهینه، جریان پیک اکسایش بیس فنول آ یک محدوده خطی در گستره 20 نانومولار تا 700 میکرومولار با حد تشخیص 9 نانومولار را نشان میدهد. حسگر پیشنهادی با موفقیت برای اندازهگیری بیس فنول آ در نمونههای غذایی از مورد آنالیز قرار گرفته و داده ها با یک روش استاندار مورد ارزیابی قرار گرفت.
کلمات کلیدی: آنالیز نمونههای غذایی، بیس فنول آ، ولتامتری، مایع یونی، نانوکامپوزیت اکسید روی/نانولوله کربنی
- مقدمه:
توجه به سلامت غذایی یکی از مهمترین موضوعاتی است که در صنایع غذایی بدان توجه شده است. وابستگی مستقیم تغذیه و سلامت آن به مسائلی مانند بهداشت و طول عمر انسان ها و کاهش هزینههای درمان باعث شده است که کیفیت محصولات مورد استفاده و آنالیز مواد مضر و مفید آن در دستور کار انجمنهای وابسته به صنایع غذایی قرار گیرد. یکی از مهمترین موضوعات در این راستا توجه به موضوع بستهبندی مواد غذایی است. زیرا استفاده از مواد غذایی بستهبندی شده برای مصرف دستورات مخصوص به خود را داشته و احتمال آلوده شدن نمونههای غذایی به مواد تولید کننده بستهها وجود دارد. از طرفی وجود مواد مضر در بستهبندیهای غذایی باعث آلودگیهای زیست محیطی شده و اثرات زیانباری برای جامعه به ارمغان خواهد آورد.
برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد «مواد زاید خطرناک» را به صورت زیر تعریف نمود:
مواد زیاد خطرناک به مواد زاید اعم از جامد، لجن، مایع وگاز موجود درمخزن، به جز مواد رادیواکتیو و عفونی اطلاق می شود که دارای فعالیت شیمیایی، سمیت، خاصیت انفجاری، خورندگی و یا سایر ویژگی هایی است که برای سلامتی انسان یا محیط زیست، چه به صورت تنها و یا هنگامی که با سایر مواد زاید مخلوط گردند، ایجاد خطرنماید ]1[. میزان تولید مواد زاید خطرناک درطی چند دهه اخیر، رشد بسیار فزاینده ای داشته است به طوری که طی دو دهه گذشته در حدود 50% از بازار مربوط به کل مسائل زیست محیطی را به خود اختصاص داده است. در این بین بیس فنول آ ماده ای شیمیایی است که در پلاستیک های سبک اما سخت و سفت که به نام پلی کربنات نامیده می شود، یافت شده و بروی عملکرد غدد درون ریز انسان و هورمون ها اختلال ایجاد میکند. شاخصترین تاثیر این مواد بر هورمون استروژن (هورمون جنسی زنانه) است که میتواند بر عملکرد جنسی و تولید مثل زنان تاثیر منفی بگذارد. یافته های پژوهشی نشان داده است، جنینهایی که درمعرض بیس فنول آ حتی با مقدار کم قرار میگیرند، سالها بعد با احتمال بیشتر به سرطان سینه مبتلا میشوند. لذا توجه به این ماده در سالهای اخیردر ظرفهای پلاستیکی مورد توجه قرارگرفته است. لذا در این کار ما با توجه به اهمیت این ترکیب به پیشنهاد یک راهکار سریع برای آنالیز بیس فنول آ با استفاده از تکنیکهای الکتروشیمیایی پرداخته شد. بدین منظور از یک الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانومواد و مایع یونی استفاده شده است.
- معرفی ماده مورد آنالیز:
1-2-1- بیس فنول آ
بیس فنول آ محصول واكنش تراكمی (كندنزاسیون) دو مول فنول و یك مول استون در مجاورت سولفوریك اسید غلیظ میباشد (شکل 1-1). توضیحاً اینكه حرف آ از استن ناشی میشود. بیس فنول آ ماده شیمیائی بسیار پر مصرفی است که در ساخت اكثر رزینهای اپوكسی، مواد مصنوعی پلی كربنات و …… كاربردهای فراوانی داشته و میزان تولید و مصرف سالیانه آن در ابعاد میلیون تن میباشد.
شکل (1-1): مکانیزم سنتز بیس فنول آ ]2[
ماده شیمیائی بیس فنول آ با ویژگیهای شبه هورمونی که دارد تعادل هورمونی را (قبل ازتولد) دچار اختلال میکند. یکی ازآثار احتمالی این اختلال، افزایش طول انگشتان جنس مذکرمیباشد، خصلتی که بیش از این که مردانه باشد، زنانه است! مهمتر اینکه این اختلال هورمونی در نسلهای بعدی موجود تحت تأثیر قرار گرفته نیز مشاهده میگردد. محققان فرانسوی به موش های آزمایشگاهی باردار بیس فنول آ در دوزهای اندک وارد کرده و در نوزاد نر این موش ها انگشتانی بلندتر ازمعمول برای نرها-و متناسب با طول انگشت ماده ها مشاهده کردند. مشخص گردیده است که ترکیبات شبه هورمونی مانند بیس فنول آ از محیط خارج از بدن مادر نیز قادر به اثرگذاری روی جنین میباشد. به این ترتیب می توان گفت که بررسی عدم آلاینده بودن مواد و بخصوص مواد غذایی به این نوع ترکیب سمی و سرطانزا یک مبحث مهم و حیاتی است. لذا طراحی روشهای سریع و ارزان برای بررسی عدم آلودگی گونههای غذایی به این نوع ماده که در دیواره برخی از کنسروها استفاده میشود میتواند مورد توجه قرار گیرد.
- بیان مسئله تحقیق:
فرم در حال بارگذاری ...
[دوشنبه 1399-10-08] [ 12:53:00 ب.ظ ]
|