علوم آب و خاک

---

محدودیت مصرف رنگ‌های قرمز مصنوعی در مواد غذایی، سبب توجه بیشتر به تولید رنگ‌های طبیعی به عنوان افزودنی‌های مجاز گردیده است. یکی از منابع مهم تولید این گونه رنگ‌ها چغندر قرمز (.Beta vulgaris L) است، که رنگ حاصل از آن به صورت پودر یا کنسانتره در فراورده‌های غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تحقیق نمونه‌های چغندر قرمز پس از عملیات آماده‌سازی، آنزیم‌بری شد، عصاره آن پس از صاف کردن و تنظیم pH از ستون رزین آمبرلیت 7-XAD عبور داده شد و محلول رنگ به کمک الکل اسیدی استخراج گردید. پس از تبخیر حلال توسط دستگاه خشک‌کن تصعیدی، رنگ جامد به صورت پودر تولید شد. سپس ویژگی‌های رنگ تولیدی شامل خاکستر، قند، طول موج حداکثر جذب، میزان خلوص و پایداری رنگ تحت شرایط مختلف هم‌چون pH، دما و نور تعیین گردید. در مرحله بعد کاربرد رنگ تولیدی درمحصولات سرد مثل بستنی و شربت یخ‌زده مورد بررسی قرارگرفت. به منظور مقایسه کیفیت این رنگ با رنگ‌های مجاز مصنوعی، محصولاتی با استفاده از رنگ طبیعی حاصل، و رنگ مصنوعی کارموییزین ساخته شده در سطح آزمایشگاه، تولید شد و آزمایش‌های حسی بر روی آنها انجام گرفت.

نتایج نشان داد که رنگ تولیدی بتاسیانین خالص بوده و در دمای چهار درجه سانتی‌گراد، در تاریکی و pH برابر پنج بیشترین پایداری را دارد. هم‌چنین، محصولات تولیدی با رنگ طبیعی از مطلوبیت بیشتری برخوردار بودند. از هر کیلوگرم چغندر قرمز 7/2 گرم پودر رنگ تولید شد. سهم هزینه رنگ در مواد مصرفی تولید فراورده‌های یاد شده بسیار اندک، و هزینه رنگ در تولید بستنی کمتر از یک درصد کل هزینه‌های مواد مصرفی بود.

---

به منظور بررسی رنگ ملاس چغندرقند و امکان جای‌گزینی آن با کارامل مصرفی صنایع غذایی، به ویژه نوشابه‌سازی، مقداری از ملاس رقیق شده، پس از تنظیم pH، از یک ستون رزین آمبرلایت به عنوان رزین جاذب ترکیبات رنگی گذرانده شد، و رنگ آن به کمک الکل اسیدی جدا گردید. بیشترین درصد جداسازی (3/76%) در شرایط میزان رقت ملاس برابر با 10 درجه بریکس و مقدار رزین برابر 150 میلی‌لیتر به دست آمد. حلال جداسازی، و رنگ جامد به کمک تبخیر توسط خشک‌کن تصعیدی تولید شد. ویژگی‌های رنگ تولیدی از جمله قابلیت حل، میزان خاکستر، قند و قدرت رنگ‌دهی تعیین گردید. هم‌چنین، پایداری رنگ تولید شده در شرایط مختلف، از جمله pHهای اسیدی، دما و نور مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر آن، شاخص‌های کمی محلول رنگ به کمک دستگاه هانترلب تعیین شد. رنگ تولیدی با کارامل مورد مصرف در نوشابه سیاه زمزم مقایسه شد، و ملاحظه گردید که طول موج حداکثر جذب در آنها تقریباً یکسان است. هم‌چنین، از نظر حساسیت به تغییر pH نیز کاملاً مشابه بودند. نوشابه‌های تولید شده با رنگ تولیدی و کارامل، از نظر انبارداری در شرایط مختلف دما و نور نیز با یکدیگر مقایسه شدند، و مشخص شد که رنگ تولید شده بسیار مناسب‌تراست.

به طور کلی، نتیجه‌گیری شد که رنگ تولیدی جانشین بسیار مناسبی برای کارامل وارداتی در تولید نوشابه‌های گازدار سیاه رنگ می‌باشد. پودر رنگ تولید شده به عنوان جانشین بخشی از پودر کاکائو در تولید شیرکاکائو نیز به کار رفت. آزمایش‌های تشخیص حسی نشان داد که می‌توان به میزان تولید 20% پودر رنگ تولیدی را جانشین پودر کاکائو نمود. کارامل تولید شده از ملاس از نظر بهداشتی کاملاً سالم است.

 ارزیابی اقتصادی نیز بر اساس هزینه‌های ثابت و متغیر و قیمت فعلی ملاس انجام شد، و قیمت تولید هر گرم رنگ حدود 10 ریال برآورد گردید. بنابراین، تولید کارامل از ملاس کاملاً اقتصادی است.

---

خرما از نظر ارزش غذایی با تولید 2830 کیلوکالری انرژی از هر کیلوگرم و نیز وجود مقادیر زیادی ویتامین‌ها و املاح مختلف محصول بسیار ارزشمندی است. خرما هم‌چنین می‌تواند جانشین بسیار مناسب و اقتصادی برای شکر مورد استفاده در تغذیه زنبور عسل باشد. ولی وجود قند مانوز و پتاسیم در خرما برای زنبور بسیار مضر است. در این پژوهش، با هدف تعیین مناسب‌ترین واریته خرما در تغذیه انسان و زنبور عسل، واریته‌های غالب خرما در ایران، شامل مضافتی بم، مضافتی جیرفت، سعمران، زاهدی، خنیزی، کنگرود، خاصی، کبکاب، بهبهان، شاهاتی، شهداد و کبکاب بوشهر جمع‌آوری و تجزیه گردید. میزان رطوبت، چربی، پروتئین، خاکستر و املاح سدیم، پتاسیم و کلسیم تعیین شد. هم‌چنین، میزان قندهای موجود در واریته‌های مزبور با استفاده از روش‌های شیمیایی لین - آینون، شافر - سوموگای و روش کروماتوگرافی با کارایی زیاد اندازه‌گیری شد.

نتایج نشان داد که اختلاف معنی‌داری از نظر مقدار رطوبت و پروتئین بین واریته‌ها وجود دارد (شهدادی بیشترین و زاهدی کمترین مقدار رطوبت و کبکاب بهبهان بیشترین و شهداد کمترین مقدار پروتئین را داشتند)، ولی از نظر چربی و خاکستر اختلاف معنی‌داری میان واریته‌ها وجود نداشت. از نظر میزان املاح نیز واریته‌ها اختلاف معنی‌داری با یکدیگر داشتند. مضافتی جیرفت کمترین میزان پتاسیم را داشت و از این نظر به عنوان مناسب‌ترین واریته برای تغذیه زنبور عسل شناخته شد. هم‌چنین، از نظر میزان قندهای مختلف اختلاف معنی‌داری بین واریته‌ها وجود داشت، که سعمران با کمترین میزان مانوز مناسب‌ترین واریته در تغذیه زنبور عسل تعیین گردید. بیشترین مقدار ساکارز نیز در واریته کنگرود دیده شد، که از این نظر، نسبت به واریته‌های دیگر برای تغذیه زنبور عسل مناسب‌تر می‌باشد. بنابراین، با توجه به نتایج فوق، این سه واریته برای تغذیه زنبور عسل بهتر است، ولی با توجه به قیمت زیاد برخی از واریته‌ها، واریته سعمران مناسب‌ترین واریته در تغذیه زنبور عسل تشخیص داده شد. از نظر تغذیه انسانی، با توجه به میزان املاح و قندهای مختلف، واریته کبکاب بهبهان به عنوان ارزشمندترین واریته معرفی گردید.

---

آب‌میوه و کنسانتره مرکبات از تولیدات مهم صنعتی در کشور است. هم‌زمان با تولید این فراورده‌ها، مقدار زیادی تفاله مرکبات نیز تولید می‌شود، که حاوی مقدار بسیاری پکتین می‌باشد. پکتین را می‌توان از تفاله مرکبات به منظور استفاده در برخی محصولات غذایی به عنوان ژل کننده استخراج کرد. متأسفانه، در حال حاضر تمام پکتین مورد نیاز صنایع غذائی کشور از خارج وارد می‌‌شود. در این پژوهش بهترین شرایط استخراج پکتین از تفاله مرکبات مشخص شد. نمونه‌های تفاله پرتقال از یک کارخانه تولید کنسانتره تهیه، و پکتین آنها توسط اسیدهای سولفوریک، نیتریک و هیدروکلریک استخراج گردید. بررسی‌های کیفی و کمّی، مانند تعیین بازده و هزینه استخراج و جنبه‌های بهداشتی استفاده از اسیدهای فوق انجام، و هیدروکلریک اسید به عنوان مناسب‌ترین اسید برای استخراج پکتین انتخاب گردید. در بخش دوم پژوهش، اثر درجه حرارت (85 و 90 درجه سانتی‌گراد)، زمان (30، 50 و 60 دقیقه) و پ.هاش  (6/1، 8/1 و 2) بر بازده استخراج و توانایی تولید ژل، خلوص، درصد متوکسیلاسیون و درجه استریفیکاسیون پکتین‌های استخراج شده بررسی گردید. تجزیه آماری نتایج نشان داد که pH برابر 6/1، درجه حرارت 90 درجه سانتی‌گراد، و زمان 50 دقیقه، بهترین شرایط برای استخراج پکتین از تفاله مرکبات می‌باشد.

---

سه رقم سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L)، مارفونای بهاره، کوزیما و مارفونای پاییزه از استان اصفهان تهیه، و در شرایط مختلف انبارداری شامل انبار سرد 4 درجه سانتی‌گراد و تاریکی، انبار سرد 12 درجه سانتی‌گراد و نور فلورسنت، انبار با دمای اتاق و تاریکی و انبار با دمای اتاق و نور روز نگهداری شد. در همه شرایط نگهداری، رطوبت نسبی 85 تا 90 درصد بود. اندازه‌گیری گلیکوآلکالویید کل، آلفاسولانین، وزن مخصوص و درصد ماده خشک در طول 30 روز برای سیب‌زمینی رقم مارفونای بهاره، و 90 روز برای ارقام پاییزه انجام گرفت. در آغاز، وسط و پایان انبارداری، مقدار آلفاسولانین بر حسب میلی‌گرم در 100 گرم ماده خشک در هر یک از ارقام سیب‌زمینی، به روش کروماتوگرافی مایع با کارایی زیاد اندازه‌گیری شد. فرایند حرارتی تهیه چیپس و سیب‌زمینی پخته در سیب‌زمینی‌های ارقام پاییزه کوزیما و مارفونا در ماه دوم انبارداری، که بیشترین مقدار سولانین در آنها به وجود آمده بود، انجام شد. مقدار سولانین پیش و پس از فرایند اندازه‌گیری گردید. طرح آزمایش، فاکتوریل در چارچوب طرح کاملاً تصادفی بود و مقایسه میانگین‌ها با آزمون دانکن انجام شد. نتایج نشان داد که برای رقم مارفونای بهاره طی مدت 30 روز انبارداری بیشترین مقدار سولانین در پایان انبارداری در انبار سرد 12 درجه با نور فلورسنت بوده، و سه انبار دیگر از نظر مقدار ایجاد سولانین با یکدیگر تفاوتی ندارند. هم‌چنین، برای ارقام پاییزه (کوزیما و مارفونا) بیشترین مقدار سولانین طی 90 روز نگهداری مربوط به انبار سرد 12 درجه و نور فلورسنت بوده، پس از آن انبار با دمای اتاق و نور روز بیشترین مقدار سولانین را طی مدت نگهداری ایجاد کرد، و انبار با سرما و تاریکی کمترین مقدار افزایش سولانین را طی 90 روز برای دو رقم مذکور داشت. در مورد انبار با دمای اتاق و تاریکی، به علت جوانه زدن غده‌ها در نیمه دوم انبارداری، مقدار سولانین در هر دو رقم کاهش یافت. بر خلاف این که پوست‌گیری، پیش از سرخ کردن و پس از پخت باعث کاهش مقدار سولانین در سیب‌زمینی در هر دو رقم شد، فرایند سرخ کردن برای تهیه چیپس و پختن در آب جوش هیچ تأثیری در مقدار سولانین نمونه‌ها نداشت. بنابراین، بهترین روش انبارداری سیب‌زمینی از نظر کمترین افزایش در میزان آلفاسولانین، انبار سرد 4 درجه سانتی‌گراد و تاریکی است.

---

با توجه به اینکه سبزی ها در طول فصل رشد به طور مرتب در برابر آفات و بیماریها مورد سم پاشی قرار می گیرند و محصولاتی همچون خیار گلخانه ای مرتباً پس از سم پاشی برداشت می گردند، اندازه گیری و بررسی میزان باقی مانده آفت کش ها و مقایسه آن با حداکثر میزان مجاز آنها از اهمیت بسیاری برخوردار می باشد. در این پژوهش مقدار باقی مانده متالاکسیل ( قارچ کشی که به طور متداول در گلخانه ها مورد استفاده می باشد) در خیارهایی که در گلخانه های صنعتی و سنتی کشت شده مورد اندازه گیری قرار گرفت. بدین منظور بوته های خیار در بخشی از یک گلخانه صنعتی و یک گلخانه سنتی به طور جداگانه با محلول یک در هزار و دو در هزار قارچ کش متالاکسیل سم پاشی شد. از محصول بوته های خیار در روزهای اول، دوم، چهارم، هفتم، دهم، چهاردهم، بیست و یکم و بیست و هشتم پس از سم پاشی نمونه برداری گردید. باقی مانده قارچ کش از نمونه ها استخراج و توسط کروماتوگرافی لایه نازک تخلیص شد و محلول نهایی توسط کروماتوگرافی با کارایی بالا مورد تجزیه و اندازه گیری قرار گرفت. داده ها به طور آماری توسط آزمون مقایسه های جفت شده و مقایسه میانگین ها به روش آزمون چند دامنه ای دانکن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد میزان متالاکسیل در میوه خیار برای هر دز سم پاشی نخست روندی افزایشی دارد، به نحوی که 4 روز پس از سم پاشی به بالاترین حد خود رسید. این مقدار برای دز سم پاشی یک در هزار در خیار دارای پوست و بدون پوست بیش از ده برابر مقدار مجاز باقی مانده (5/0 میلی گرم در کیلوگرم) بود، سپس به تدریج کاهش یافت و 21 روز پس از سم پاشی به کمتر از حداکثر مجاز (5/0 میلی گرم در کیلوگرم) رسید. این آزمایش همچنین نشان داد آفت کش مذکور در غلظت پایین تر باقی مانده بیشتری در مقایسه با غلظت بالاتر در میوه بر جای گذاشت. مقدار باقی مانده متالاکسیل در خیار بدون پوست و خیار با پوست در سطح احتمال 5% تفاوت معنی داری با یکدیگر نداشت. بنابراین پوست گیری میوه خیار در مورد آفت کش فوق تأثیری در کاهش باقی مانده و میزان ورود آن به بدن نخواهد داشت. همچنین نتایج بدست آمده از نمونه هایی که در گلخانه های صنعتی و سنتی تولید شده بودند، تفاوت معنی داری در سطح احتمال 5% نداشتند. بنابراین در صورت سم پاشی با متالاکسیل، باید ابتدا کلیه خیارها برداشت و پس از سم پاشی حداقل چهارده روز از برداشت محصول خودداری شود.

---

تولید رنگ‌های خوراکی از منابع طبیعی که بتوانند جانشین مناسبی برای رنگ‌های مصنوعی باشند از نظر حفظ سلامت مصرف‌کنندگان از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این تحقیق در روش استخراج با حلال از سه حلال غیرقطبی پترولیوم اتر با نقطه جوش 55 درجه سانتی‌گراد، ان - هگزان با نقطه جوش 60 درجه سانتی‌گراد و مخلوط حلال‌های ان- هگزان، اتانول، استن، به نسبت (2:1:1) با نقطه جوش 50 درجه سانتی‌گراد در سه زمان (2، 4 و 6 ساعت) و دو دمای استخراج (دمای محیط و نقطه جوش حلال مربوطه) استفاده شد. تیمار استخراج با مخلوط حلال‌ها در دمای جوش و زمان استخراج 6 ساعت، از نظر میزان استخراج رنگ اختلاف معنی‌داری در سطح احتمال 95 درصد با سایر تیمارها داشت و به عنوان بهترین شرایط استخراج انتخاب شد. در روش استخراج با حلال چهار حجم حلال درنظر گرفته شد که حجم برابر حلال و نمونه در سطح احتمال 95 درصد بهترین حالت از نظراستخراج رنگ انتخاب شد. راندمان استخراج رنگ از گوجه‌فرنگی و پودر گوجه فرنگی به ترتیب 14/0 و 24/0 درصد (وزنی / وزنی) تعیین گردید. هم‌چنین درصد خلوص لایکوپن در رنگ استخراج شده 65/82 درصد به دست آمد. رنگ استخراج شده در روغن آفتابگردان در 4 درجه سانتی‌‌گراد پس از سه ماه انبارداری کاملاً پایدار بود.

---

در این تحقیق به منظور تعیین شرایط بهینه استخراج ژلاتین به روش اسیدی از استخوان گاو، به ترتیب اثر سه متغیر (pH (1/8-2/6، دما (80-60 درجه سانتی‌گراد)، زمان (120-40 دقیقه) بر روی راندمان استخراج، استحکام ژل، ویسکوزیته ومیزان جذب در طول موج 420 نانومتر، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طرح آزمایشی مرکب مرکزی انجام شده به روش رگرسیون سطوح پاسخ (RSREG) تجزیه و تحلیل شد. ضرایب هم‌بستگی مدل‌های رگرسیون برازش داده شده راندمان، استحکام ژل، ویسکوزیته و جذب در طول موج 420 نانومتر به ترتیب 990/0، 911/0، 998/0 و 928/0 تعیین شد. آنالیز واریانس اثر کلی متغیرهای فرایند در مدل‌های رگرسیون نشان داد که اثر هر سه متغیر pH، دما و زمان در مدل‌های رگرسیون راندمان و ویسکوزیته معنی دار بوده اما اثر دما در مدل رگرسیون استحکام ژل و اثر pH در مدل رگرسیون جذب معنی‌دار نبودند. مقایسه میانگین نتایج خصوصیات ژلاتین‌‌های اسیدی و تجارتی نشان داد که ژلاتین اسیدی دارای ویسکوزیته و بلوم بیشتری نسبت به ژلاتین تجارتی بود. شرایط اپتیمم استخراج برای حداکثر راندمان، استحکام ژل و ویسکوزیته و حداقل جذب بترتیب (pH: 1/88 ، هشتاد درجه سانتی‌گراد، 118 دقیقه )، (pH: 1/88 ، شصت درجه سانتی‌گراد، 48 دقیقه )، (pH: 2/56 ، شصت و نه درجه سانتی‌گراد، 118 دقیقه ) و (pH: 2/6 ، شصت ودو درجه سانتی‌گراد، 48 دقیقه ) تعیین شد. نتایج آنالیز واریانس مقادیر آهن، مس و سرب در نمونه ژلاتین تجارتی و اسیدی نشان داد که اختلاف معنی‌داری بین نمونه‌ها وجود داشت، ولی مقدار عناصر فوق در نمونه‌ اسیدی کمتر از حد مجاز در ژلاتین غذایی بود. ترکیب آمینواسیدی ژلاتین اسیدی و ژلاتین تجارتی تقریباً یکسان بود.

---

تجزیه مؤلفه‌ها و تحلیل عاملی، کاربرد وسیعی در علوم مختلف به خصوص در علوم کشاورزی دارند. جهت بررسی مؤثرترین صفات و نیز عوامل پنهانی دخالت کننده در ایجاد تنوع بین ارقام سیب‌زمینی، دو آزمایش جداگانه در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در دو محیط بدون تنش و همراه با تنش خشکی در سال 1381 به اجرا گذاشته شد. انجام رگرسیون مرحله‌ای برای کلیه صفات اهمیت و نقش تعیین کننده صفات طول ساقه، تعداد ساقه و عرض برگچه را بر عملکرد ژنوتیپ‌ها در محیط بدون تنش نشان می‌دهد. در محیط تنش نیز صفات طول ساقه، تعداد برگ و طول برگچه وارد مدل رگرسیونی شدند. صفت طول ساقه در هر دو مدل قرار گرفت که بیانگر اهمیت این صفت در انتخاب برای عملکرد بالا در ارقام سیب زمینی می‌باشد. در اثر تجزیه مؤلفه‌های اصلی در هر دو محیط آزمایشی صفات تعداد ساقه، طول برگچه و عرض برگچه به عنوان مؤثرترین صفات در ایجاد تنوع بین ارقام شناسایی شدند. با توجه به این‌که در هر دو محیط تعداد ساقه در مؤلفه‌های اول دارای ضریب بزرگ‌تری می‌باشد و با توجه به اهمیت آن در افزایش عملکرد،‌ به عنوان یک صفت مؤثر در عملکرد ارقام سیب‌زمینی معرفی می‌شود و بایستی در برنامه‌های اصلاحی نسبت به سایر صفات مورد توجه قرار گیرد. با انجام تجزیه و تحلیل عامل‌ها در هر دو محیط، دو عامل مهم شناسایی شدند که در محیط بدون تنش عامل اول «سطح برگ» و عامل دوم «وضعیت ساختاری» معرفی گردید. در محیط تنش نیز عامل اول «سطح فتوسنتزی» و عامل دوم «وضعیت ساختاری» تعیین گردید. بنابراین با توجه به دو عامل اول، در انتخاب گیاهان مناسب برای شرایط تنش می‌بایست به صفات مربوط به سطح فتوسنتز کننده توجه نمود و عامل ساختاری در درجه دوم اهمیت قرار دارد.