سفارش تبلیغ
صبا ویژن

فلز طلا و آنچا باید درباره آن باید دانست

فلز طلا

طلا فلزی است که در حالت طبیعی درتمام سنگهای قشر زمین اعم از آتشفشانی و رسوبی همچنین در آب دریاها و اقیانوسها یافت می‌شود. مقدار تقریبی طلا در سنگهای آتشفشانی 62% قسمت در میلیون و در سنگهای رسوبی 15% قسمت در میلیون می‌باشد.





طلا فلزی است که در حالت طبیعی درتمام سنگهای قشر زمین اعم از آتشفشانی و رسوبی همچنین در آب دریاها و اقیانوسها یافت می‌شود. مقدار تقریبی طلا در سنگهای آتشفشانی 62% قسمت در میلیون و در سنگهای رسوبی 15% قسمت در میلیون می‌باشد.

طلای طبیعی توسط رنگ، خاصیت چکش خواری، وزن و خاصیت برش برداشتن از دیگر کانیها قابل تشخیص است. از فلز طلا بطور عمده بمنظور سکه زنی و تهیه شمش و پشتوانه ارزی استفاده می‌شود. طلا در تولید لوازم مختلفی بکار می‌رود که جواهرات زینتی در صدر آنها قرار می‌گیرند.علاوه بر این امروزه، انواع آلیاژهای طلا در صنعت ارزش روزافزونی پیدا کرده است.

طلا یکی از چگال ترین فلزات است. مکعبی از طلا به ضلع یک سانتیمتر دارای وزنی برابر 19.25 گرم یا بیش از دوبرابر وزن یک سانتیمتر مکعب آهن است. طلای خالص آنقدر نرم است که با ناخن می‌توان روی آن خراش انداخت. طلا در مقایسه با فلزلت دیگر از خاصیت ورقه و مفتول شدن بیشتری برخوردار است.طلا را می‌توان بصورت ورقه ای به ضخامت یکصدهزارم میلیمتر نازک کرد یا مفتولی از آن ساخت که که هر متر 0.0005 گرم وزن داشته باشد. نقطه ذوب طلا 1064.76 درجه سانتی گراد و نقطه جوش آن 2700 درجه سانتی گراد است. سختی این فلز بر حسب موس 3-2.5 و با مقیاس برینل مساوی 18.5 است.

عدم میل ترکیب طلا با اکسیژن هوا و حفظ خواص ظاهری آن موجب رضایت خاطر طلا و جواهرسازان است بویژه آنکه با هر وسیله ای می‌توان روی طلا کار کرد و آن را در تمام فرآیندهای ساخت مصنوعات طبیعی بکاربرد.از آنجایی که طلای خالص بسیار نرم است آن را با فلزات دیگر بصورت آلیاژ در می‌آورند. استفاده از طلا در جواهرسازی، ضرب مسکوکات و علوم و فنون مختلف دامنه روزافزونی پیدا کرده است.بیشتر طلاهایی که تا کنون در سراسر دنیا استخراج گردیده در خزانه های دولتی و بانکهای بزرگ بمنظور موازنه پرداختهای تجاری با کشورهای خارجی نگهداری می‌شود.

رنگ بندی طلا

در بین رنگهای طلا زرد برای غالب طلا و جواهرسازان مقبولیت بیشتری پیدا کرده است و استفاده از آن متداول تر است. مصرف طلای سفید را معمولا برای الماس در نظر می‌گیرند زیرا از لحاظ همرنگی با آن توازن بیشتری دارد. طلای قرمز اکثرا همراه با طلای زرد بمنظور ایجاد تناسب در رنگ بکار می‌رود. طلای سبز رنگ نیز معمولا برای کاربرد قطعات جواهری که آنتیک دارند مورد مصرف قرار می‌گیرد.

هرگاه در آلیاژ طلا با نقره که رایج ترین آلیاژ است 50 تا 60 درصد نقره بکار رود رنگ طلا زرد مایل به سفید که اصطلاحا طلای گبری گفته می‌شود، خواهد شد و چنانچه 25 درصد آن باشد رنگ آلیاژ حاصله سفید مایل به سبز می‌شود که این هر دو در جواهرسازی کاربرد فراوان دارد. آلیاژ طلا با چند فلز دیگر که اسامی آنها خواهد آمد به رنک سفید بوده و این آلیاژ از 80 درصد طلا، 16 درصد نیکل، 3 تا 4 درصد روی و گاهی 1 درصد مس تشکیل شده است. آلیاژ طلا و مس با 75 درصد طلا و 25 درصد مس که رنگ آن مایل به سرخ می‌باشد در صنعت سکه سازی کاربرد داشته و مس در این میان نقش سخت کننده را دارا می‌باشد.

نکته مهم در اینجا این است که طلای قرمز از طریق کاهش مقدار نقره و افزایش مس بدست می‌آید. طلای سبز با کاهش مقدار مس و افزایش مس بدست می‌آید. طلای سبز با کاهش مقدار مس و افزایش مقدار مقدار نقره تهیه می‌شود و طلایی که بمنظور مینا کاری بکار گرفته می‌شود بایستی ترجیحا دارای مقدار اندکی روی باشد. گاهی نیز در ترکیب طلای سفید 18 عیار به جای روی پالادیم بکار می‌رود. در یک طبقه بندی دیگر از نسبت درصد فلزات مختلف در آلیاژهای رنگی طلا ذکر گردیده که برای تهیه سفید با عیار 18 می‌بایست 750 قسمت آن را طلا، 50 قسمت را نقره نقره و 200 قسمت را پالادیم درنظر گرفت یا اینکه 750 قسمت را طلا، 135 قسمت را نیکل و 85 قسمت را مس و 30 قسمت را روی انتخاب کرد.

آلیاژهای طلا

طلا و نقره به هر نسبتی با یکدیگر با یکدیگر تشکیل آلیاژ می‌دهند. هرگاه درچنین آلیاژی 60 – 50 در صد نقره بکار رود آلیاژی به رنگ زرد مایل به سفید تشکیل خواهد شد. هرگاه میزان نقره 25 درصد باشد آلیاژ حاصله سفید مایل سبز خواهد شد که آلیاژ در طلا و جواهر سازی کاربرد زیادی دارد. آلیاژ طلا و مس با 75 درصد طلا و 25 درصد مس به رنگ به رنگ زرد مایل به سرخ در سکه سازی کاربرد دارد. طلای قرمز با افزایش درصد مس بدست می‌آید. طلای ارغوانی آلیاژی از 75.49 درصد طلا و بقیه آلومینیوم است و طلای آبی رنگ روشن حاوی 53.83 درصد ایندیوم و 46.17 درصد طلا می‌باشد. در هر صورت با تغییرات لازم در میزان درصد طلا و عناصر آلیاژی دیگر رنگهای متنوعی از طلا بدست می‌آید.

مقیاس عیار در حقیقت مقدار طلای خالص در 24 قسمت قسمت از کل فلز است یعنی اینکه عیار طلای 100 درصد خالص 24 در نظر گرفته می‌شود به عبارت دیگر واژه عیار بیامگر میزان خلوص آن در 24 قسمت می‌باشد. بهترین طلای تجاری که در ساخت زیور آلات به کار می‌رود 22-14 عیار است. سکه های داخلی طلا عموما 21.6 عیار هستند یعنی در آنها 90 درصد طلا وجود دارد.

نسبت طلا را گاهی اوقات در هزار قسمت در نظر می‌گیرند با یک تناسب ساده می‌توان مثلا متوجه شد که طلای 18 عیار در چند هزار است.

فرمول کاهش عیار

هنگامیکه قرار باشد از یک طلای پرعیارتر طلای کم عیارتر تهیه گردد بایستی مقداری فلز بار به آن اضافه شود تاعیار مطلوب بدست آید در این زمینه از رابطه زیر استفاده می‌شود:

M=mg(k2-k1)/k1

M وزن فلز بار برای تقلیل دادن عیار.

mg وزن طلا.

k1 عیاری که مورد نظر است

k2 عیار موجود
.



روند تحول بیوتکنولوژی غذایی

روند تحول بیوتکنولوژی غذایی

بسته به تعریفی که از بیوتکنولوژی داریم، بیوتکنولوژی می­تواند به ­عنوان یکی از قدیمی­ترین تکنولوژیهای صنعتی یا یکی از  جدیدترین تکنولوژی­ها مورد توجه قرار گیرد. با وجود این برای مهندسی شیمی مسالة اصلی مقیاس عملیاتی می­باشد. در بیوتکنولوژی جدید، اغلب محصولات دارای ارزش بالا بوده و به حجم کمی از آنها نیاز است؛ البته صنایع بیولوژیک با حجم تولید زیاد نیز همچنان دارای اهمیت   می­باشد. اما تفاوت­های کلیدی بین فریندهای بیولوژیک و فرآیندهای شیمیایی وجود دارد که بایستی نقش مهندسی شیمی را با توجه به این تفاوت­ها مورد بازبینی قرار داد. در این مقاله که از مجله  The Chemical Engineering Journal, 50 B9-B16 انتخاب و ترجمه شده است، فرآیندهای بیوتکنولوژی متداول با فرآیندهای شیمیایی مشابه مقایسه شده و نقش مهندسی شیمی در طراحی و توسعه فرآیند مورد نظر مورد بررسی قرار گرفته است: 

 

همان­طور که صنایع شیمیایی تا مدت زیادی فقط توسط شیمیست‌ها (و نه مهندسان شیمی) مورد بررسی قرار می­گرفت، فرآیندهای زیستی نیز هنوز توسط میکروبیولوژیست‌های صنعتی مورد بررسی قرار می­گیرد. بنابراین بسیاری از حوزه­های بیولوژیکی وجود دارد که در آنها می­توان به­وسیلة کاربرد مفاهیم سادة مهندسی، فرایندهای بیولوژیکی را توسعه داد.

 

روند تحول مفهوم بیوتکنولوژی از نظر مهندسان شیمی

 

اگر چه بیوتکنولوژی یک تکنولوژی نوین محسوب می­شود، اما می­توان به­عنوان یکی از قدیمیترین تکنولوژی‌های صنعتی نیز از آن یاد کرد. برای مهندسان بیوشیمی، استفادة صحیح از میکروارگانیزم­ها برای تولید آبجو، مشروب و پنیر، از قدیم مطرح بوده است. همچنین تصفیة بیولوژیکی پسمانده­ها و پساب­ها نیز مطرح بوده است که جزو بیوتکنولوژی محسوب می­شود.

 

حتی خود کلمه "بیوتکنولوژی" نیز آنطور که تصور می­شود جدید نیست. این کلمه در ابتدا در یک کتاب و در سال 1919 توسط یک مجاری بنام Erkey مطرح شد. در این کتاب همة خطوط کاری تولید محصولات توسط میکروارگانیزمها توضیح داده شده است. این موضوع بطور مشخص برای کشاورزی مطرح شد، اما در حدود همان زمان بود که Chaim Weizmann (از دانشگاه منچستر) یک فرایند صنعتی را برای تولید انبوه استون توسعه داده بود که این عمل توسط فرمانتاسیون صورت می­گرفت. این فرآیند با تعریفی که به­وسیلة Erkey ارائه شده بود منطبق بود.

 

با پیشرفت بیوتکنولوژی مفهوم آن نیز تغییر پیدا کرد تا اینکه مترادف با "تکنولوژی تخمیر" شد. این تعریف از بیوتکنولوژی در یک مقالة چاپ شده در مجلة جدید "بیوتکنولوژی و مهندسی زیستی" توسط Elmer Gaden Jr. در سال 1962 مطرح شد. تعریف اساساً مشابهی نیز هنگامی‌که اتحادیة بیوتکنولوژی اروپا تاسیس شد مورد استفاده قرار گرفت. اما درست 1 سال بعد، این کلمه (بیوتکنولوژی) مجدداً داخل یک نشریة مهندسی ژنتیک تعریف شد تا "توسعة علمی و اقتصادی در زمینة ژنتیک" را تشریح نماید. تعریف اخیر تعریفی است که مورد توجه کمیسیون علائم تجاری آمریکا قرار گرفت و به‌دلیل تفاوت زیاد با تعریف قبلی به­صورت یک علامت تجاری (Trade Mark) مورد استفادة آن مجله مهندسی ژنتیک قرار گرفت.

 

رفته­رفته با ارائه نتایج و محصولات مهندسی ژنتیک، تمایز بین این دو تعریف از بین رفت و بنابراین زمانی که کلمة بیوتکنولوژی مورد استفاده قرار می­گیرد روشن نیست که آیا علم "دست­کاری ژنتیکی" مورد نظر است یا "استثمار صنعتی سیستم­های زنده" مد نظر است. بنابراین از نظر اقتصادی برای مهندسی شیمی صورت کلیدی در فرآیندهای بیوتکنولوژی صنعتی، "استفاده از ارگانیزم‌های زنده برای تولید محصولات مناسب" می­باشد. با این وجود تفاوت عمده­ای بین بسیاری از محصولات بیوتکنولوژی جدید و محصولات بیوتکنولوژی قدیمی وجود دارد. 

 

تفاوت بیوتکنولوژی جدید و قدیم برای مهندسی شیمی: در بیوتکنولوژی جدید اغلب محصولات، دارای ارزش بالا می­باشند که به مقادیر کمی از آنها نیاز است (معمولاً برای اهداف تشخیصی یا پزشکی)؛ در حالی که در بیوتکنولوژی قدیمی عموماً محصولات دارای ارزش کم تا متوسط تولید می­شوند و مقادیر آنها طوری است که به تجهیزات فرآیندی با مقیاس بزرگ نیاز است.

 

محصولات بیوتکنولوژی قدیمی، با فرآیندهای با مقیاس نسبتاً بزرگ، نقش نسبتاً قدیمی را برای مهندسی شیمی بوجود می‌آورند. آنها با مسائل مشابهی نظیر مکانیک سیالات، انتقال جرم و حرارت و فرآیندهای واکنش و جداسازی روبرو هستند که این مسائل در متن مهندسی شیمی قرار دارد. البته تفاوت اساسی، در سیستم­های زنده­ای است که به­کار می­رود. بنابراین یک مهندس شیمی که در این زمینه مشغول فعالیت است، تنها باید دانشی از فرآیندهای زیستی را توأم با دانش خود کند. این موضوع مختص مهندس بیوشیمی است.

 

در مقابل، مسائلی که با فرآیندهای بسیار کوچک بیوتکنولوژی همراه است، در حوزه­های قدیمی مهندسی شیمی قرار نمی­گیرند و بسیاری از آنها دارای فرآیندهای منحصر به­فرد هستند. در غالب این موارد، بدلیل کوچک بودن مقیاس مورد استفاده، "بازدهی" یک مسأله مهم نیست و لذا نقش مهندسی شیمی در این موارد خیلی مشخص نیست. تقریباً اغلب این فرآیندها به بیوتکنولوژیست مربوط می‌شود تا مهندس بیوشیمی. 

 

دلایل توسعة آیندة فرآیندهای بیوتکنولوژی:

 

هیچ شکی نیست که صنعت بیوتکنولوژی رو به رشد خواهد بود (اگر چه راهی طولانی برای آن وجود دارد) تا تسلط پیش­بینی شدة آن بر صنایع شیمیایی رایج تحقق یابد.

 

یکی از دلائل اصلی برای اطمینان از این توسعة مداوم، آن است که فرآیندهای بیوتکنولوژی برمبنای منابع تجدید­پذیر استوار هستند. در نتیجه این مورد زمانی اهمیت پیدا خواهد کرد که مواد خام تجدیدنا­پذیر معمولی رو به اضمحلال هستند. بنابراین همة محصولات از مواد هیدروکربنی تجدید­پذیر تولید خواهند شد؛ به­خصوص آنهایی که پساب‌های صنایع غذایی و کشاورزی را تشکیل می­دهند (به­عنوان مثال انبوهی از زایدات غذایی). این پسمانده­ها، سوبستراهای (منبع غذایی) ایده­آلی برای فرآیندهای بیولوژیکی مهیا می­کنند. اقتصادی بودن تبدیل این پسمانده­ها به­وسیلة روش­های بیوتکنولوژی بیشتر از فرآیندهای شیمیایی بوده است.

 

علاوه بر ­این اخیراً ملاحظات سیاست جهانی بر آن بوده است که تا جائی که ممکن است محصولات از طبیعت (natural-production) تولید شوند و این بطور ضمنی دلالت بر این دارد که تولید از روش بیولوژیکی تقریباً در هر جایی که شدنی و مناسب باشد ترجیح داده شود.

 

دلیل دیگر برای گسترش مداوم بیوتکنولوژی، حوزة روبه­رشد محصولات باارزشی است که از روش‌های بیولوژیکی قدیمی و یا دست­ورزی ژنتیکی تولید می­شود. محدودة کاملی از محصولات ممکن که از روش بیوتکنولوژی قابل تولید هستند شناخته شده است. به­عنوان مثال، هم­اکنون رشد سلول‌های بافت انسانی در کشت انبوه و در تجهیزات فرمانتاسیون ساده به­طور روتین انجام می­شود. محصولات ممکن این بافت‌ها هم­اکنون تحت بررسی است.  

 

مقایسة حوزه­های مختلف فرایندهای بیوتکنولوژیکی

 

جدول 1، حوزه­های تقریبی فرآیندهای بیوتکنولوژیکی را نشان می­دهد. علاوه بر محصولات حاصل از صنایع بیولوژیکی سنتی نظیر مشروبات الکلی، غذاهای تخمیری، آنزیم‌ها، آنتی بیوتیک‌ها و تصفیه پساب‌ها محصولات دیگری نیز وجود دارند. بسیاری از محصولات با ارزش بالا که در جدول 1 آمده است به‌ویژه آنهایی که مواد شیمیایی مورد نیاز در آنها مقادیر بسیار کمی هستند، اغلب در حد چند کیلوگرم در سال می­باشند و تقریباً برای توسعة آنها جنبه اقتصادی تولید، یک عامل محدودکننده نمی­باشد.

 

جایگزین­های محصولات طبیعی از جمله پروتئین تک­یاخته (SCP)، در صورت موفقیت، متقابلاً باید با محصولات پروتئینی کشاورزی معمولی رقابت کنند. در عوض زمانی که دسترسی به نفت آسان است، جایگزین‌های تولید سنتزی محصولات شیمیایی نظیر اسیدهای آلی و حلال‌ها درصورتی امکان­پذیر است که از نظر اقتصادی پیشرفتی صورت گرفته باشد. در این مورد باید احتمالاً منتظر از بین­ رفتن این مادة خام بود.

 

همچنین جایگزین‌های محصولات پتروشیمی نظیر الکل‌های سوختی که در مقیاس وسیع تولید می­شوند باید در مقیاس خیلی بیشتری نسبت به آنچه که فعلاً برای فرایندهای بیولوژیکی قابل اجرا است تولید شوند تا اینکه اقتصادی و مقرون به صرفه باشند (به غیر از تصفیة پسمانده­ها).

 

آخرین گروه در جدول 1 بیشترین چالش را برای مهندس بیوشیمی ایجاد نموده است و در دهه­های قرن اخیر هنوز صنعت بیوتکنولوژی در این مورد قابل مقایسه با صنعت شیمیایی بوده است. در این حوزه عموماً بیوتکنولوژیست‌ها به جای مهندسان وارد عمل می­شوند و به شدت برتکنیک‌های Black-art (که تخصص بیوتکنولوژیست­هاست) تکیه می­شود. این تکنیک­ها شاید برای محصولات با ارزش بالا و مقیاس پایین که راه دیگری برای تولید به روش بیوتکنولوژیکی ندارند کافی باشد اما برای مواردی که در آنها فرایندهایی با مقیاس بزرگ بکار می­رود، ناکافی می­باشد؛ چرا که مسائل اقتصادی تعیین­کننده بوده و از لحاظ مهندسی تأثیر هزینه می­تواند به معنای تفاوت بین شکست و پیروزی باشد. 

متاسفانه بسیاری از مهندسان بیوشیمی با توسعة بیوتکنولوژی به سمت بیوتکنولوژیست­شدن حرکت کرده­اند که در آن تحقیقات تکنولوژیکی بر محور تولید متمرکز شده و زمینه­های وسیع مهندسی فرایند را رها کرده­اند. البته درحالی که جایگاه مهمی برای بیوتکنولوژیست‌ها در توسعه صنعت وجود دارد، روشن است که نقش مهندسی شیمی در بیوتکنولوژی باید همان نقش مهندسی بیوشیمی باشد، نه بیوتکنولوژیست. 

 

تفاوت اصلی فرایندهای زیستی با فرایندهای شیمیایی:

 

اگر چه برخی فرایندهای بیوتکنولوژیکی اساساً مشابه با فرایندهای شیمیایی هستند و دارای سه مرحله اصلی یعنی آماده­سازی مواد خام، واکنش و بازیافت محصول می­باشند، اما تفاوت‌های بسیار مهمی نیز دارند. مهمترین این تفاوت‌ها اغلب در تعداد نامحدود محصولاتی می­باشد که ممکن است از یک مادة خام به‌دست آید؛ به‌دلیل آنکه این ماده خام صرفاً یک منبع غذایی (سوبسترا) برای رشد میکروارگانیزم‌ها است.

 

معمولاً محصولات مورد نظر، فقط زائدات فرایند رشد میکروبی هستند. در نتیجه واکنش از پیش تعیین‌شده­ای بر مبنای یک گروه به‌خصوص از واکنش­دهنده­ها وجود ندارد. قانون حاکم این است که محصول، تابع میکروارگانیزم‌هایی است که برای انجام واکنش انتخاب می‌شوند. حتی این نیز ویژگی مورد نظر را تضمین نمی­کند؛ زیرا همان میکروارگانیزم‌ها که در یک سوبسترا رشد می­کنند، ممکن است به­عنوان مثال اتانول، اسید لاکتیک، آنزیم به‌خصوص یا یک آنتی­بیوتیک تولید کنند. فقط کنترل دقیق شرایط فیزیکی یا انتخاب و زمان‌بندی برخی شرایط اطمینان خواهد داد که محصول مطلوب همان محصولی است که تولید می­شود. جزء کلیدی مخلوط واکنش (میکروارگانیزم)، هم کاتالیزور واکنش است و هم محصول واکنش؛ که در شروع واکنش به سادگی و به میزان زیادی فراهم می­شود.

 

برای اطمینان از صحیح بودن میکروارگانیزم انتخاب شده و یا محصولی که تولید می­شود، باید سوبسترا حاوی مقدار کمی از میکروارگانیزم انتخاب شده در محیط کشت باشد و بنابراین از رقابت سایر میکروارگانیزم‌ها ممانعت می­گردد. مهمتر از این، اشکال دیگر زندگی میکروبی نیز می­باشد که باید از سوبسترا حذف شوند. زیرا رقابت مستقیمی را با میکروارگانیزم‌های مورد نظر خواهند داشت و گاهی با احتمال و موفقیت بیشتری تکثیر می­یابند. با استفاده از استریلیزاسیون سوبسترا، جداسازی آنها از رقابت­کننده‌ها امکان­پذیر است که این مورد باید در سرتاسر واکنش دنبال شود.

 

از آنجا که عمدة محصولات بیوتکنولوژی جدید، دارای ارزش فوق­العاده زیاد و حجم کم مواد بیوشیمیایی است، بنابراین فرآیندهای بازیافت (جداسازی) برای این محصولات ممکن است به­دلیل مقادیر کم مورد استفاده، نسبتاً هزینه‌بر و با صرف انرژی زیاد صورت گیرد. همچنین برای به حداقل رساندن اتلاف محصول با ارزش فراوان، باید بازدهی بالایی را در نظر گرفت. این مورد با فرایندهای بیولوژیکی قدیمی‌تر صنایع غذایی و نوشیدنی، آنتی­بیوتیک­ها و محصولات دارویی با ارزش متوسط و تصفیة فاضلاب در تضاد می­باشد. 

 

تفاوت فرایندی واکنش­های شیمیایی و بیولوژیکی از نظر شرایط واکنش:

 

اغلب واکنش­های بیولوژیکی به­طور قابل توجهی آهسته­تر از واکنش‌های شیمیایی انجام می­شوند. برخلاف صنایع شیمیایی که در آنها فرایندهای مداوم ترجیح دارد، عموماً این واکنش‌های بیولوژیکی به صورت عملیات ناپیوسته (batch) صورت می­گیرند. اغلب واکنش‌های بیولوژیکی توسط غلظت‌های پایین محصول ممانعت می­شوند و این خود دلیل دیگری برای ارجح­بودن عملیات ناپیوسته (batch) می­باشد. همچنین برخلاف اغلب واکنش‌های شیمیایی، سرعت واکنش‌های بیولوژیکی نمی­تواند با افزایش دما و فشار افزایش یابد و اغلب باید در تحت شرایط نسبتاً ملایم و نزدیک به دمای محیط انجام شوند. محصولات مورد نظر نیز با گرما ناپایدار هستند و برای جلوگیری از تخریب آنها باید انجام واکنش در تحت شرایط نسبتاً ملایم صورت گیرد. با وجود این تفاوت‌ها در فرایندهای بیولوژیکی و فرایندهای شیمیایی معمولی، بسیاری از حوزه­ها وجود دارند که یک مهندس بیوشیمی برای طراحی و اجرای عملیات فرایندهای بیولوژیکی می­تواند نقش داشته باشد. 

 

نتیجه:

 مطالب بالا به برخی از شیوه­هایی متعددی که در آنها مهندس فرایند یا شیمی در توسعه صنعتی بیوتکنولوژی می­تواند نقش داشته باشد اشاره نمود. چالش‌های فراوانی برای مهندس شیمی در بیوتکنولوژی وجود دارد که بسیاری از آنها هنوز بوجود نیامده‌اند. حوزه­هایی وجود دارند که در آن مهندس و بیوتکنولوژیست باید با یکدیگر همکاری کنند تا اولاً مشکلات را مشخص کنند و ثانیاً راه حل­ها را پیدا نمایند.
 عموماً در مقایسه با فرایندهای شیمیایی، فرایندهای بیولوژیکی، در سرعت‌های حجمی و غلظت‌های تولیدی پایین صورت می‌گیرند. ممکن است بابکار بردن برخی از روش­ها (به‌عنوان مثال، استفاده از تثبیت سلولی) فرآیند را بهبود داد. اما این مورد نیز دارای محدودیت است زیرا برخی میکروارگانیزم‌ها ممکن است شامل ویژگی­های فیزیولوژیکی و فیزیکی ایده­آل برای تثبیت نباشند؛ به­خصوص در آنجا که رشد و حیات برای تولید نقش اساسی دارد. ممکن است برخی روش‌ها نیز جهت بهبود سرعت بکار روند؛ مثلاً سلول‌ها بتوانند برای چسبیدن به سطح، یا برای ارائه محصولات داخل سلولی یا خارج سلولی یا برای رهاسازی محصولات بعد از برانگیختن، مطابق با نیازهای کلی فرایند، مهندسی شوند.
 اکثر فرایندهای تخمیری که از لحاظ تجاری بزرگ­مقیاس موفق بوده­اند مقادیر نسبتاً کمی را تولید کرده­اند. این فرایندها، فرایندهایی بوده­اند که به صورت غیراستریل کار کرده­اند. در بخش استریلیزاسیون و نگهداری، هزینه­ها (اعم از عملیاتی یا سرمایه­ای) قابل توجه هستند و هر فرایندی که بتواند این مراحل را نداشته باشد برای آن یک مزیت بحساب می­آید. این مورد می­تواند توسط دست­ورزی ژنتیکی صورت گیرد تا مزیت‌های مشابهی را به این گونه­های ضعیف­تر ببخشد.
 همچنین فرایندهای با مقیاس بزرگ و با موفقیت بیشتر فرایندهایی هستند که شرایط فرایندی پایین­دستی نسبتاً ساده دارند. اگرچه اخیراً توجهات بسیاری بر روی Scale up فرایندهای جداسازی خاص شده است (بر مبنای تکنیک‌های قابل دسترس در آزمایشگاه تجزیه) اما تقریباً گران بوده و بنابراین به محصولات با ارزش بسیار بالا محدود می­شوند. توسعه فرایندهای جداسازی کم­هزینه یا از نظر دیگر تخمیرهایی که نیاز به فرایندهای پایین‌دستی کمتری دارند، هنوز برای مهندسی شیمی و بیوتکنولوژیست به طور یکسان به‌صورت یک چالش باقی مانده است.

نهایتاً شاید بیشترین مساله برای مهندسی شیمی در بیوتکنولوژی مواجهه با پسمانده­ای است که از فرایندهای تخمیری حاصل می­شود. برخلاف فرایندهای شیمیایی معمولاً محصولات جانبی خیلی کمی از یک محصول تخمیری صنعتی به‌وجود می‌آید. اغلب بهترین حالت آن است که بیومس بی­رمق را به صورت یک منبع غذایی حیوانی به‌فروش برسانند.

اگر بیوتکنولوژی بخواهد با صنایع شیمیایی (بجز در مواردی کید تحلیل وه محصولات با ارزش بالا تولید می‌شود) رقابت کند مشکلاتی خواهد داشت که باید بررسی شود.  


 



روغن شتر مرغ و خواص آن

روغن شترمرغ

خواص فیزیکی و شیمیایی روغن شتر مرغ با سایر چربی ها ی حیوانی نظیر گاو، گاو میش، گوسفند و مرغ مقایسه شده است. روغن شتر مرغ به طور طبیعی به دو فاز مایع و جامد تقسیم می شود که خواص هر یک از لایه ها به تفکیک مورد بررسی قرار گرفته است. جالب توجه اینکه پایداری روغن های سرخ کردنی نظیر روغن آفتابگردان در برابر حرارت را می توان با افزودن فاز مایع روغن شتر مرغ بهبود بخشید . از قسمت جامد روغن شتر مرغ نیز می توان در پخت کیک و شیرینی استفاده کرد.

عموماٌ روغن شتر مرغ معروفیت خود را مدیون خواص معجزه آسای آن در تسکین دردهای مفصلی و عضلانی ، ترمیم ضایعات پوستی مثل سوختگی ، زخم، آفتاب سوختگی ، چروکیدگی پوست و ... می باشد ولی در سالهای اخیر توجه ویژه ای به استفاده از روغن شتر مرغ به صورت خوراکی شده است.

یکی از روش های پختنی غذاها سرخ کردن آنها به روش غوطه وری در روغن است، در این حالت غذایی به صورت کامل در روغن داغ غوطه ور می شود. به دلیل حجم زیاد روغن معمولا مدت زمان استفاده از آن بسیار طولانی است از اینرو باید حتما از انواع سرخ کردنی روغن های مایع برای این کار استفاده کرد. این روغن ها معمولا گیاهی بوده و در طی فرایند سرخ کردن به دلیل حرارت بالا، آب، اکسیژن و نور به سرعت دچار تغییرات غیر قابل برگشت فیزیکی و شیمیایی می شوند و بر اثر ترکیب با اکسیژن هوا ترکیبات هیدرو پراکسید در آنها تولید می شود ( در هنگام سرد شدن).


در حرارت بالا هیدرو پراکسید ها تبدیل به ترکیبات فرار و غیر فرار ثانویه حاصل از فرایند اکسیداسیون می گردند، نظیر آلدئید ها، کتونها و پلیمرهای اکسیداتیو در طی فرایند پخت آب موجود در ماده غذایی موجب تولید اسید های چرب آزاد، منوگلیسیرید ها و دی گلیسیرید ها می شود. در نهایت حرارت بالا موجب افزایش اتصالات جانبی و تولید پلیمر در وقت می گردد. تمام این فعالیت ها موجب کاهش خاصیت غذایی روغن و افزایش مواد مضر و خطر ناک برای سلامت انسان می شود و از طرف دیگر میزان اسید های چرب ضروری ( EFA) که برای سوخت و ساز بدن انسان بسیار مفید است به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

مقایسه روغن شترمرغ با سایر روغنهای حیوانی نشان می دهد که بالاترین اسید چرب غیر اشباع در روغن شترمرغ اسید اولئیک به میزان (75/46%) است در صورتیکه این میزان در گاو (40%) گوسفند (5/41%) و مرغ(3/30%) و بیشترین اسید چرب غیر اشباع در روغن شترمرغ اسید پالیستیک و به میزان (5/28)می باشد در صورتی که این میزان در گاو(5/48%) گوسفند(3/45%)و در مرغ(66/50%) می باشد. به طور کلی میزان اسیدهای چرب اشباع در شترمرغ، گاو، گوسفند و مرغ به ترتیب 51/36 ، 9/59 ، 7/57 و 69/64 % و میزان اسیدهای چرب غیر اشباع تک زنجیره ای(Monounsaturated) به ترتیب میزان 75/46% و 40% و5/41% و 3/30% و اسیدهای غیراشباع چند زنجیره ای (Polyunsaturated) به ترتیب 24/18% ، 1/0% ، 02/1% و33/0% می باشد. موارد فوق نشان می دهد که به طور کلی میزان اسیدهای چرب غیر اشباع در شترمرغ در مقایسه با سایر چربی های حیوانی بسیار بیشتر است.

مقایسه فاز مایع روغن شترمرغ و فاز جامد آن نشان می دهد که میزان اسیدهای چرب غیر اشباع در فاز مایع بیشتر از فاز جامد است. بیشترین اسید چرب فاز مایع اسید اولئیک و بیشترین اسید چرب فاز جامد اسید پالیتیک است.

مقایسه فاز جامد و فاز مایع روغن شتر مرغ

ویژگی فاز مایع فاز جامد

نقطه ذوب 20 54

ترکیبات اسید چرب اسید پالمتیک (%) 5/17 83/55

اسید اولئک (%) 37/57 5/19

اسید اولئیک (%) 37/57 5/19

مقایسه پایداری روغن شتر مرغ، فاز مایع، روغن آفتابگردان و ترکیب آنها به طور جداگانه نتایج جالبی در پی داشت. روغن شتر مرغ و فاز مایع آن بیشترین پایداری را در برابر اکسیداسیون داشتند ( به ترتیب 40و 31 ساعت) در صورتیکه روغن آفتابگردان کمترین پایداری یعنی 5/7 ساعت را از خود نشان داد.

جدول مقایسه پایداری روغن شتر مرغ، فاز مایع روغن شتر مرغ، روغن آفتابگردان و نسبتهای ترکیبی

روغنی ها پایداری اکسیداتیو ( ساعت)

آفتابگردان (so) sunflower 5/7

روغن کامل شتر مرغ ostrich oil 40

فاز مایع روغن شتر مرغ (of) olein fraction 31

ترکیب فاز مایع و روغن آفتابگردان ( so/of)

25/75 5/11

50/50 3/16

75/25 3/23



نتایج نشان می دهد که پایداری روغن آفتابگردان با افزودن فاز مایع روغن شترمرغ به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و این افزایش نسبت مستقیم با میزان فاز مایع روغن شترمرغ دارد یعنی هرچه از فاز مایع روغن شترمرغ به نسبت بیشتری به روغن آفتابگردان افزوده شود مقاومت آن در برابر اکسیداسیون بیشتر می شود.

فاز جامد روغن شترمرغ نیز برای پخت کیک مورد استفاده قرار گرفته و از نظر مواردی چون طعم بو رنگ و قوام کیک نتایج مطلوبی در مقایسه با سایر چربی های گیاهی داشته است.

 



ریبوفلاوین ویتامین B2

ویتامین B12

مسیرهای فیزیولوژی و بیوشیمیایی

ریبوفلاوین ویتامینی محلول در آب, از گروه B کمپلکس است.

آنزیم‌های وابسته به ریبوفلاوین, انجام یک سلسله از واکنش‌های شیمیایی را تسهیل می‌کنند. این آنزیم‌ها نقش مهمی در سوخت و ساز اسیدهای آمینه, پورین و پیریمیدین و سوخت و ساز ویتامین K, اسید فولیک و غیره دارند. این ویتامین ذخیره موثر ندارد. کوآنزیم‌های FMN و FAD موجود در غذا, توسط آنزیم‌های غیر اختصاصی به ریبوفلاوین هیدرولیز می‌شوند. ریبوفلاوین آزاد در شیر و تخم مرغ یافت می‌شود.

جذب

جایگاه عمده جذب ریبوفلاوین, قسمت ابتدایی روده است. این فرایند طی مکانیسم انتقال قابل اشباع که شامل فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون است, انجام می‌شود. فرایند جذب با 25 میلی گرم ویتامین, اشباع می‌شود. میزان اساسی ریبوفلاوین در گردش به طور غیر اختصاصی به آلبومین سرم, پیوند و مقادیر کمتری به سایر پروتئین‌ها متصل می‌شود.

RDA و تداخلات

           مقادیر توصیه شده ریبوفلاوین با سن, جنس, بارداری و شیردهی تغییر می‌کند.

منابع غذایی

منابع  غذایی ریبوفلاوین شامل شیر, ماست, پنیر, گوشت, تخم مرغ, کلم بروکلی, مارچوبه, پرتقال و دانه کامل غلات است. این ویتامین در مقابل نور و حرارت ناپایدار است.

علائم و نشانه های کمبود و درمان آن

علائم و نشانه های کمبود در ریبوفلاوین عبارتند از: درماتیت سبوره ای لب و دهان, شیلوز, گلوسیت, زخم گوشه دهان, سوزش و خارش چشم ها, واسکولاریزاسیون(رگ زایی) قرنیه و کم‌خونی. کمبود ریبوفلاوین به تنهایی, به ندرت اتفاق می‌افتد. زیرا منابع غذایی این ویتامین حاوی سایر ویتامین‌های گروه B نیز هستند و تداخلات مواد مغذی تصویر بالینی را پیچیده می‌کند. متابولیسم ریبوفلاوین در بیماران درمان شده با کلرپرومازین, تتراسایکلین, ایمی پرامین, آمی تریپتیلین و فنوتیازین تغییر می‌کند. نقش قرص‌های ضد بارداری در افزایش نیاز به ریبوفلاوین مورد تردید است. کمبود ریبوفلاوین معمولاً با دوز خوراکی 15-10 میلی گرم در روز به مدت یک هفته درمان می‌شود. در سوء جذب شدید, می‌توان از طریق پاراروده ای از این ویتامین استفاده کرد.

ارزیابی وضعیت تغذیه ای

فعالیت گلوتاتیون ردوکتاز گلبول قرمز و برانگیختن آن با افزودن FAD در شرایط آزمایشگاهی رایج‌ترین روش اندازه گیری ریبوفلاوین است. حداکثر محدوده طبیعی تحریک, 76% است. روش‌های اسپکتروفلوئومتری و HPLC برای تعیین مقدار این ویتامین در خون و ادرار وجود دارد. همچنین از پروتئین پیوند شده با ریبوفلاوین موجود در سفیده تخم مرغ جهت تعیین آن در ادرار استفاده می‌شود.

استفاده از دوزهای بالا و اثرات آن

هیچ گزارشی از مسمومیت در انسان داده نشده است. مسمومیت در حیوانات آزمایشگاهی, بسیار کم است.


لاکتوز و کاربردهای آن

لاکتوز

لاکتوز به عنوان قند موجود در شیر که دستگاه گوارش برخی افراد به علت فقدان آنزیم لاکتاز قادر به هضم وجذب آن نبوده در اذهان عموم از محبوبیت خوبی برخوردار نیست ولی این کربوهیدرات از اجزای مهم شیر بوده و نقش مهمی را در فیزیولوژی گوارش و جذب برخی مواد مانند کلسیم بر عهده دارد ، کاربردهای صنعتی آن نیز بسیار زیاد است در مقاله ذیل به جنبه های مختلف این قند پرداخته شده است.



کربوهیدرات های شیر

شیر از نظر داشتن مواد قندی، غذای کربوهیدراته مهمی محسوب نمی شود؛ زیرا مقدار انرژی‌ای که به وسیله لاکتوز(قند شیر) ایجاد می‌شود 30 درصد است. در حالی‌که پیشنهاد می‌شود حدود 60-55 درصد کالری مورد نیاز بدن از طریق مصرف کربوهیدرات‌ها تامین گردد. شیر و فراورده‌های آن فقط 10-6 درصد کل کربوهیدرات مورد نیاز افراد بزرگسال و 20-13 درصد کربوهیدرات مورد نیاز کودکان را تامین می‌کنند. به هرحال در ترکیب رژیم غذایی معمولی کمبودی بوجود نمی‌آید، زیرا متوسط کربوهیدرات مورد نیاز بدن360-350 گرم (بر اساس 3000 کالری مورد نیاز) می باشد و این رقم در سال‌های گذشته تغییر زیادی نداشته است.

قدرت شیرین‌کنندگی لاکتوز نسبتا" کم است. اگر قدرت شیرین‌کنندگی ساکارز را 100 درصد در نظر بگیریم، رقم لاکتوز 39-27 درصد خواهدبود. قدرت شیرین‌کنندگی مونوساکاریدهایی مانند گلوکز و گالاکتوز به ترتیب 72 و 63 درصد است که از لاکتوز بیشتر می‌باشد.

مقایسه کربوهیدرات ها در شیر گاو و شیر مادر

لاکتوز، دی‌ساکاریدی متشکل از گلوکز و گالاکتوز بوده و غلظت متوسط آن در شیر گاو 8/4 درصد است. از آن‌جا که لاکتوز به همراه ترکیبات معدنی فشار اسمزی شیر را ثابت نگه‌می‌دارد، غلظت آن چندان دستخوش تغییر نمی‌شود و فقط در اولین روز پس از زایمان مقدار لاکتوز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. لاکتوز به دو صورت آلفا و بتا وجود دارد که در روده بتالاکتوز به آلفالاکتوز هیدرولیز می گردد؛ اما به علت تبدیل آلفا به بتا لاکتوز تعادل بین دو شکل لاکتوز حفظ می شود.

اندازه لاکتوز شیر مادر به مقدار قابل توجهی بیش از شیر گاو است؛ یعنی حدود 7 درصد شیر مادر را لاکتوز تشکیل می دهد. در میان شیر تمام پستانداران، شیر انسان بیشترین میزان لاکتوز را داراست. غلظت لاکتوز در شیر آغوز انسان در اولین روز پس از زایمان حدود 4-3 درصد است.

علاوه برلاکتوز مقدار کمی از سایر کربوهیدرات‌ها نیز در شیر یافت می‌شوند که قسمتی از آن‌ها به شکل آزاد و قسمتی دیگر به صورت متصل به پروتئین‌ها ، لیپیدها و فسفات‌ها می‌باشند. مونوساکاریدهایی مانند گلوکز و گالاکتوز هر یک غلظتی معادل 10میلی‌گرم در 100 میلی‌لیتر شیر گاو را دارند، در حالی که مقدار مونوساکاریدهای شیر مادر بیش از 100 میلی‌گرم در 100 میلی‌لیتراست. میزان مونوساکاریدها در شیر آغوز انسان حدود 900 میلی‌گرم در 100 میلی‌لیتر بوده که به میزان قابل توجهی بیشتر از شیر معمولی است.

غلظت اولیگوساکاریدهای شیر مادر نیز نسبتا" بالاست. مقدار این قندها در شیر معمولی مادر 14-8 گرم در لیتر، و در شیر آغوز 24 گرم در لیتر می باشد. تاکنون حدود 30 نوع الیگوساکارید مختلف شناسایی شده است. این کربوهیدرات‌ها شامل تری تا اکتا ساکاریدها هستند و حاوی مقادیر مختلفی از گالاکتوز، فوکوز، -Nاستیل‌گلوکزآمین و -Nاستیل‌‌نورامینیک اسید و هم چنین مواد حاصل از تجزیه گلوکز می باشند. مقدار الیگوساکاریدها در شیرگاو ناچیز بوده و حدود 100 میلی‌گرم در لیتر است.

الیگو ساکاریدهای موجود در شیر مادر را به سه گروه تقسیم زیر می نمایند:

1-الیگوساکاریدهای فاقد نیتروژن

2-الیگو ساکارید های حاوی -N استیل گلوکز آمین

3-الیگوساکاریدهای حاوی -N استیل نورامینیک اسید (اسید لاکتامینیک)

لاکتولوز دی‌ساکاریدی است که از گالاکتوز و فروکتوز تشکیل شده است و به نظر می‌رسد که در تغذیه نوزادان اهمیت داشته باشد؛ ولی در شیر گاو (حرارت ندیده) و شیر مادر وجود ندارد. لاکتوز در اثر حرارت و نگهداری طولانی مدت تا حدی به لاکتولوز تبدیل می‌شود، به طوری که در شیر مایع استریل آماده مصرف نوزاد، 5-2 درصد کربوهیدرات موجود را لاکتولوز تشکیل می دهد. با استفاده از فناوری جدید می‌توان مقدار زیادی از لاکتوز را به لاکتولوز تبدیل کرد. قدرت شیرین‌کنندگی لاکتولوز از لاکتوز بیشتر بوده و در مقایسه با ساکارز 48 تا 62 درصد است، هم چنین لاکتولوز محلول‌تر از لاکتوز می باشد.

نقش لاکتوز در متابولیسم

اثر لاکتوز بر جذب کلسیم


مکانیسم‌های احتمالی متعددی برای جذب کلسیم بیان شده است برای نمونه جذب کلسیم به مقدار قابل ملاحظه‌ای در اثر گنجاندن لاکتوز در رژیم غذایی، بهبود می‌یابد. به نظر می‌رسد که این اثر لاکتوز به محصول متابولیسم حاصل از آن یعنی اسید لاکتیک مربوط باشد که در اثر فعالیت میکروارگانیسم‌ها در روده تولید می شود و به همین دلیل محصولات شیر اسیدی شده جذب کلسیم را افزایش می دهند. توضیح مناسبی که برای بهبود جذب کلسیم توسط لاکتوز وجود دارد این است که اسید تولید شده در روده حلالیت نمک‌های کلسیم را افزایش داده و بنابراین کلسیم بیشتری را برای جذب در دسترس قرار می دهد.

 مقداری از این اثر نیز ممکن است ناشی از توانایی لاکتوز در تشکیل کمپلکس‌های محلول با کلسیم باشد، بعلاوه امکان دارد لاکتوز انتقال کلسیم را در مخاط روده تسهیل کند. در آزمایش بر روی حیوانات آزمایشگاهی به منظور مقایسه رژیم حاوی لاکتوز با رژیمی که حاوی همان مقدار گلوکز بود ، مشاهده شد که رژیم حاوی لاکتوز، جذب کلسیم ، منیزیم ، فسفر و سایر عناصر جزئی ضروری را افزایش داده که نتیجه آن کاهش علائم کمبود کلسیم ، کاهش از دست‌دادن کلسیم از استخوان‌ها و افزایش غلظت کلسیم خون بود. در این بررسی‌ها هم چنین مشخص شد که سرعت جذب کلسیم به وسیله بافت استخوانی افزایش یافته و به حجم و استحکام توده استخوانی نیز افزوده می شود. از این جهت لاکتوز شرایط خوبی را برای جذب بهینه و بهره‌برداری از حداکثر مقدار کلسیم شیر فراهم می‌کند. به واسطه ارتباط بین لاکتوز، اسیدلاکتیک و کلسیم، برخی محققان تغذیه فراورده اسیدی کلسیم‌داری را که از آب‌پنیر تهیه می شود برای تغذیه کودکان، زنان باردار و افراد مسن پیشنهاد نموده‌اند. این فراورده در کشورهای اروپایی به طور تجاری به بازار عرضه می‌شود.

اثر لاکتوز بر فلور روده ای

لاکتوز در معده هیدرولیز نمی شود و به طور عمده در مقایسه با ساکارز و مالتوز کمتر قابل هیدرولیز است. مقدار بسیار کمی از لاکتوز در بخش بالایی روده کوچک جذب می شود و میزان جذب آن به مقدار قابل ملاحظه‌ای کمتر از گلوکز و گالاکتوز است؛ بنابراین به داخل بخش بعدی روده انتقال یافته و توسط آنزیم لاکتاز موجود در سلول‌های اپی‌تلیال غشای مخاطی به گلوکز و گالاکتوز شکسته می شود، که قندهای به دست آمده محیط مناسبی برای فلور روده‌ای هستند. اسید لاکتیک تولید شده به وسیله تجزیه این قندها شرایط اسیدی مناسبی را در روده فراهم می کند که مانع رشد میکروب‌های قلیادوست که به طور عمده میکروارگانیسم‌های پروتئولیتیک و فاسد کننده(Putrifying) هستند، می‌شود و به تدریج فلور اسیددوست‌ها (اسیدوفیل) را جایگزین آن‌ها می‌کند. آزمایش‌های انجام یافته بر روی حیواناتی که با لاکتوز تغذیه شده بودند، نشان داد که فلور هوازی عادی پس از 12-10 روز دوره سازگاری، با فلور غیرهوازی بیفیدوس جایگزین می‌شود و تعداد شبه باکتری‌ها (Bacteroides) نیز کاهش می‌یابد. در مقایسه لاکتوز با گلوکز و گالاکتوز نیز مشخص شد که لاکتوز تفاوت آشکاری در pH مدفوع ایجاد می‌کند.

موارد بالا در هنگام استفاده از لاکتولوز خیلی بیشتر است. لاکتولوز توسط لاکتاز هیدرولیز نمی‌شود، بنابراین به سختی جذب شده و زمانی که به بخش‌های پایین‌تر روده می‌رسد، به عنوان منبع انرژی و فاکتور رشد توسط لاکتوباسیلوس بیفیدوس و اسیدوفیلوس تجزیه شده و این امر سبب ایجاد محیط اسیدی می شود که در نتیجه آن از رشد باکتری‌های حساس به اسید به ویژه ارگانیسم‌های فاسدکننده جلوگیری می‌شود. مصرف لاکتولوز توسط بیماران ، pH مدفوع آنان را کمی کاهش می دهد.

سایر اثرات

از آن جا که لاکتوز نسبتا" آهسته جذب می شود، اثر ملینی ملایمی دارد، این حالت در مقادیر درمانی بالاتر یا زمانی که لاکتولوز تولید شده‌باشد، بیشتر بروز می کند. اثر ملینی توسط کاهش pH قابل توضیح است که به نوبه خود، حرکات دودی روده ها را افزایش می دهد.

بررسی ها نشان داده گالاکتوز که نیمی از لاکتوز را تشکیل می دهد، به طور مستقیم برای تولید موکوپلی‌ساکاریدهای غشای درونی عروق مورد استفاده قرار می گیرد و از این رو در بازسازی سریع بافت غشای عروق شرکت می‌کند، بنابراین ممکن است بروز تصلب شرایین را به تاخیر اندازد. بعلاوه چون گالاکتوز به سرعت افزایش قابل ملاحظه و پایداری در میزان قند خون بوجود می آورد، غذاهای حاوی گالاکتوز و مخصوصا فراورده‌های شیری برای رژیم لاغری و هم چنین برای رژیم‌های افزایش وزن مناسب هستند؛ زیرا آن ها مزاحمتی برای تعادل گلوکز در خون ایجاد نمی کنند.

گلوکز و گالاکتوز که محصولات حاصل از هیدرولیز لاکتوز هستند، سریعا" از روده جذب خون می شوند؛ در حالی که اغلب هگزوزها و پنتوزها در نتیجه انتشار(دیفوزیون) به خون انتقال می یابند. ازآن جا که لاکتوز خیلی کندتر از ساکارز جذب می شود، انرژی را برای مدت طولانی‌تری ذخیره و تأمین می‌کند. تأثیر لاکتوز بر استفاده بدن از نیتروژن به این صورت بیان شده که اگر مقدار لاکتوز در رژیم غذایی افزایش یابد، ممکن است با کاهش سرعت هضم باعث افزایش جذب مواد مغذی به ویژه اسیدهای آمینه شود.

مصرف لاکتوز برای بیمارانی که مبتلا به ورم حاد کبدی هستند مفید است. این مسئله نشان‌دهنده یکی دیگر از مصارف رژیمی لاکتوز است. ساختار ویژه لاکتوز به عنوان قند شیر باعث خرابی دندان نشده و جرم دندان تولید نمی کند؛ اما اسیدهای آلی به دست آمده از تجزیه سایر قندها به مینای دندان حمله کرده و کلسیم آن را تجزیه می نمایند(Decalcified). در رابطه با متابولیسم چربی‌ها نیز به نظر می رسد لاکتوز مانع کاهش چربی کبد شده و از تشکیل سنگ‌های صفراوی جلوگیری می کند.

به افراد دیابتی 50 گرم گلوکز داده شود، ماکزیمم افزایش در قند خون 146 میلی‌گرم در 100 میلی لیتر می شود، در حالی که 50 گرم لاکتوز فقط افزایشی معادل 74 میلی‌گرم در 100 میلی لیتر خون ایجاد می‌کند. در مورد افزایش قند خون و نیاز به انسولین، لاکتوز نیز مثل گلوکز، منتها با تأخیر بیشتر عمل می کند؛ بنابراین استفاده از لاکتوز در رژیم غذایی افراد دیابتی اشکالی به وجود نمی آورد. به نظر می رسد مصرف حدود 50-30 گرم لاکتوز در طول روز قابل قبول باشد. افراد مبتلا به دیابت می توانند با مصرف شیر ازلاکتوز و همچنین پروتئین شیر با ارزش بیولوژیکی بالا بهره‌مند شوند.

نقش لاکتوز در تغذیه نوزاد

موجود در شیر مادر اولین کربوهیدراتی است که به وسیله انسان و تمام پستانداران مصرف می شود. نوزادی که به طور کامل با شیر مادر تغذیه می شود، در 6 ماهه اول زندگی روزانه 14-10 گرم لاکتوز و در6 ماهه دوم 9-8 گرم لاکتوز برحسب کیلوگرم وزن بدن دریافت می‌دارد. پیشنهاد شده 58-54 درصد کالری مورد نیاز بدن از طریق کربوهیدرات‌ها تأمین شود؛ بنابراین کربوهیدرات دریافتی در 6 ماهه اول باید 15-10 گرم و در 6 ماهه دوم 13-10 گرم بر حسب کیلوگرم وزن بدن در روز باشد.

از آن جا که محتوای لاکتوز شیر مادر در مقایسه با شیر گاو بیشتر است، باید مقدار لاکتوز شیرسازگار شده(Adapted milk) تاحد 8-7 درصد افزایش داده شود. میزان مناسب لاکتوز برای تامین کربوهیدرات مورد نیاز کودک 12-8 گرم در لیتر است. سایر کربوهیدرات‌ها مثل ساکارز، گلوکز، فروکتوز، مالتوز یا نشاسته نیز گاهی اوقات اضافه می شوند. غنی‌سازی غذای کودک بهتر است با لاکتوز انجام شود، زیرا کربوهیدرات طبیعی رژیم غذایی کودک است. لاکتوز به جز در شیر، به شکل دیگری در طبیعت وجود ندارد. هم چنین از آن جا که لاکتوز جذب کلسیم را افزایش می‌دهد؛ نسبت به سایر قندها برتری دارد؛ در حالی که افزودن نشاسته چندان مناسب نیست و افزودن ساکارز به غذای کودک نیز باید محدود شود؛ زیرا باعث افزایش تمایل کودکان به مصرف غذاهای شیرین می گردد. شیر مادر غنی از لاکتوز، ولی از نظر فسفر فقیر است، در مقایسه با شیر گاو مقدار بیشتری از کلسیم آن جذب می شود، بنابراین مقدار مواد معدنی استخوان‌ها و دندان‌ها را افزایش می دهد.



در بدو تولد فعالیت آنزیم لاکتاز در نوزادان کم است؛ البته مقدار لاکتوز نیز در شیر آغوز کمتر می‌باشد. به هرحال به نظر می‌رسد که افزایش تدریجی غلظت لاکتوز شیر مادر، موجب افزایش فعالیت آنزیم لاکتاز می‌شود. کربوهیدرات‌ها در رژیم غذایی نوزادان خیلی اهمیت دارند؛ زیرا ذخیره گلیکوژن کبد نوزاد در دو روز اول زندگی مصرف می شود؛ بنابراین برای تشکیل گلوکز پلاسما و ثبات سطح قند خون، وجود کربوهیدرات‌ها ضروری است.

در نوزادان نیز همانند بزرگسالان وجود لاکتوز در رژیم غذایی برای تشکیل فلور روده‌ای مطلوب، ضروری است. در رژیمی که از شیر مادر استفاده می شود میکروارگانیسم‌های ناحیه روده‌ای اغلب شامل لاکتو باسیلوس‌های غیرهوازی گرم مثبت مثل بیفیدوس هستند. شرایط اسیدی‌ای که در نتیجه تبدیل لاکتوز به اسید لاکتیک در قسمت‌های پایین‌تر روده کوچک و کولون ایجاد می شود، رشد لاکتوباسیلوس بیفیدوس را افزایش می‌دهد. الیگوساکاریدها، گلیکوپپتیدها و گلیکوپروتئین‌ها اصطلاحا" فاکتورهای بیفیدوس نامیده می‌شوند. باکتری‌های بیفیدوس خود به وسیله تولید اسید لاکتیک و اسید استیک در ایجاد pHاسیدی شرکت کرده و در نتیجه آن از رشد اشرشیاکلی و میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا و فاسد کننده جلوگیری می شود، همین طور نوزادان مقاومت بیشتری در برابر عفونت‌های روده‌ای به دست می آورند. به علاوه، خاصیت بافری پایین شیر مادر که ناشی از مقدار کم پروتئین و فسفات آن است، در پایین‌بودن pH دخالت دارد. مدفوع نوزادانی که از شیر مادر تغذیه می‌کنند، نسبت به نوزادانی که با شیر خشک تغذیه می‌شوند، دارای pHو کلیفرم کمتر ولی باکتری‌های بیفیدوس بیشتری است. با افزودن لاکتولوز به شیرخشک تهیه شده بر پایه شیر گاو می‌توان تا حد زیادی از تغییرات فلور روده‌ای نوزادانی که با شیر خشک تغذیه می شوند جلوگیری کرد؛ البته این قند در شیر مادر وجود ندارد. وقتی که لاکتولوز به میزان 2-1 درصد به رژیم غذایی اضافه می‌شود یا به صورت روزانه 5/1-1 گرم بر حسب کیلوگرم وزن بدن مصرف شود، فلور میکروبی روده نوزاد با فلوری که توسط شیر مادر ایجاد می شود یکسان می گردد و این شرایط از رشد لاکتوباسیلوس بیفیدوس حمایت می نماید. هم چنین ایجاد pHپایین از تکثیر و رشد میکروب‌های کلیفرم و میکروارگانیسم‌های نامطلوب ممانعت به عمل می آورد. لاکتولوز عملا" بدون تغییر طول روده را طی کرده و به قسمت‌های پایین‌تر روده می رسد. برخی از انواع لاکتوباسیلوس بیفیدوس فعالیت لاکتولازی زیادی از خود نشان می دهند. چند روز پس ازاستفاده از لاکتولوز، فلورلاکتوباسیلوس جایگزین تقریبا"90 درصد فلور روده‌ای می گردد. به همین دلیل در فرمولاسیون شیر خشک نوزاد از لاکتولوز یا الیگوساکاریدهای حاوی نیتروژن استفاده می شود.

این ترکیبات را امروز پربایوتیک (در برابر پروبایوتیک) می نامند. کاربرد دیگر لاکتولوز به منظور بازسازی سریع فلور طبیعی روده پس از معالجه با آنتی بیوتیک‌هاست. مواردی از بروز یبوست ناشی ازمصرف شربت های لاکتولوز نیزگزارش شده است.

گالاکتوز در هنگام رشد و تکامل بدن نوزاد برای ساخت ترکیبات ساختمان مغز و ستون فقرات مورد استفاده قرار می گیرد. به همین دلیل برخی لاکتوز را به دلیل داشتن گالاکتوز به عنوان کربوهیدرات ضروری در رژیم غذایی نوزادان تلقی کرده‌اند. هر چند که این مسئله صحیح به نظر نمی رسد زیرا حتی در نوزادان گالاکتوز در کبد با استفاده از گلوکز ساخته می‌شود، به طوری که نیازی به لاکتوز برای تهیه ترکیبات لازم گانگلیکوزیدها نیست.

سوء جذب و عدم تحمل نسبت به کربوهیدرات های شیر

چندین نوع سوء جذب و عدم تحمل کربو هیدرات‌ها در شیر شناسایی شده‌است. سوء جذب و عدم تحمل لاکتوز در کودکان و بزرگسالان بروز می کند؛ اما سوء جذب مادرزادی لاکتوز و گلوکز– گالاکتوز و عدم تحمل گالاکتوز به شکل حضور گالاکتوز در خون (Galactosaemia) نیز گاهی مشاهده می شود. به هرحال نباید تصور شود که این اختلالات فقط مربوط به کربوهیدرات‌های شیر هستند، زیرا متابولیسم تعداد دیگری از کربوهیدرات‌ها نیز ممکن است دچار بی‌نظمی و اختلال شود. سوء جذب ساکارز، ایزومالتوز ، نشاسته و گاهی اوقات مالتوز و عدم تحمل فروکتوز نیز وجود دارد. گزارش‌های زیادی از گستردگی نقص در متابولیسم دی‌ساکاریدها موجود است. اختلال در هضم یا جذب کربوهیدرات‌ها معمولا ناشی از کاهش فعالیت آنزیم‌ها یا ظرفیت حمل دیواره سلول‌های روده کوچک است و این حالت معمولا" ژنتیکی است.

سوء جذب و عدم تحمل لاکتوز

سوء جذب و عدم تحمل لاکتوز، در اثر کاهش قابل ملاحظه فعالیت آنزیم لاکتاز در مخاط روده کوچک بروز می کند که در نتیجه آن لاکتوز تجزیه نشده و افزایش غلظت لاکتوز در داخل روده فشار اسمزی زیادی را تولید می‌کند که باعث ورود آب به داخل فضای روده می‌شود و با علائمی مانند فشار شکمی ، نفخ ، قولنج (شکم درد شدید) و اسهال همراه می‌گردد. پس از آن که نوزاد پستانداران از شیر گرفته می شوند فعالیت آنزیم لاکتاز کاهش می یابد که این امر حاکی از تطبیق یافتن با فقدان لاکتوز است. حداقل 90 درصد بزرگسالان در دنیا کمبود لاکتاز را به درجاتی نشان می دهند و فقط در10-5 درصد افراد، فعالیت اولیه لاکتاز حفظ می‌شود.

سوء جذب و عدم تحمل لاکتوز به وسیله گروه مشورتی پروتئین(Protein Advisory Group) سازمان ملل متحد به صورت زیر تعریف شده است:

1-اگر پس از دریافت مقدار استاندارد لاکتوز (3 گرم برای هر کیلوگرم وزن بدن، حداکثر 50 گرم) منحنی قند خون تا 25 میلی‌گرم در 100 میلی‌لیتر یا کمتر از آن افزایش یابد، یا تست "فعالیت آنزیم" فعالیت لاکتاز را کمتر از 2 واحد در گرم نشان دهد لاکتاز کم است.

2-سوء جذب لاکتوز نتیجه کاهش فعالیت آنزیم لاکتاز ایجاد می شود.

3-اگر در فردی با فعالیت لاکتاز کم، پس از دریافت مقدار استاندارد لاکتوز یا حتی کمتر از آن (به صورت محلول آبکی) علائم بالینی ظاهر شود، عدم تحمل لاکتوز وجود دارد.

4-در اشخاصی که فعالیت لاکتاز آن ها کم است، اگر چند ساعت پس از دریافت شیر یا محصولات شیری آن هم با مقادیر معمولی (2-1 لیوان شیر)، علائم بالینی بروز کند، عدم تحمل شیر وجود دارد که مربوط به لاکتوز آن است.

لاکتاز معمولا به صورت بتاگالاکتوزیداز است. شکل‌های دیگر آن به صورت اسید بتاگالاکتوزیداز و هتروبتاگالاکتوزیداز نیز وجود دارند؛ اما برای هیدرولیز لاکتوز از اهمیت کمتری برخوردارند و دفعالیت آنها در سوء جذب لاکتوز، کاهش نمی‌یابد.

معمولا در بزرگسالان سوء جذب لاکتوز در پایان دوره رشد مشاهده می‌شود. در اروپای شمالی و مرکزی، امریکای شمالی و استرالیا کمتر از10 درصد بزرگسالان و در کشورهای مدیترانه‌ای 80-20 درصد به این عارضه مبتلا هستند. در حالی که در افریقا ، آسیا و امریکای جنوبی و تعداد دیگری از گروه‌های قومی، اکثریت بزرگسالان از سو جذب لاکتوز رنج می برند.

سوال این جاست که آیا در افراد مبتلا به سوء جذب لاکتوز کم مصرف کردن شیر و کمبود کلسیم تاثیری در پیشرفت پوکی استخوان دارد یا خیر؟ مسلما" استخوان‌های چنین افرادی نسبت به کسانی که فعالیت آنزیم لاکتاز آن ها طبیعی است، در وضعیت نامناسبی قرار دارد. به نظر می رسد که بین کمبود لاکتاز و پوکی استخوان خانم‌ها به خصوص پس از سن یائسگی ارتباطی وجود دارد (به دلیل کاهش جذب کلسیم ناشی از فقدان لاکتاز).

مدت‌هاست که بحث‌هایی در مورد احتمال تأثیر مصرف شیر روی فعالیت آنزیم لاکتاز پیش آمده است. نتایج آزمایش بر روی موش‌های آزمایشگاهی ، میمون‌ها و خوک‌ها نشان داده که تجویز لاکتاز به طور مشخص فعالیت آنزیم لاکتاز را افزایش می دهد. در جوامعی که شیر به صورت سنتی جزء عادات غذایی افراد قرار دارد، سوء جذب لاکتوز بسیار نادر است. ممکن است که در کودکان رژیم غذایی سرشار از شیر یا تغذیه با شیر مادر کاهش فعالیت لاکتاز را به تأخیر اندازد.

بررسی خانواده‌های مبتلا نشان داده که کمبود لاکتاز موروثی است

از آن جا که معمولا اختلال آنزیم لاکتاز نسبی بوده و تغییر می کند، دلیلی برای حذف کامل لاکتوز از رژیم غذایی افراد مبتلا به سوء جذب وجود ندارد و تحقیقات زیادی در این زمینه نشان داده که به این دلیل، عدم مصرف شیر و فراورده‌های آن قابل توجیه نیست. حذف شیر از برنامه غذایی به خاطر ترس از بروز عدم تحمل لاکتوز کاملا" اشتباه است، زیرا شیر جزء لاینفک یک رژیم غذایی سالم و کامل است.

معیارهای غذایی ذیل می توانند در مورد سوء جذب لاکتوز و عدم تحمل آن مد نظر قرار گیرند:

1-همان طور که قبلا" ذکر شد، مصرف شیر تا سقف 250 میلی‌لیتر در روز مجاز است و در این حالت فرد مقدار شیر مورد نیاز خود و مواد مغذی همراه آن را بدون این که عارضه‌ای در بدن ایجاد شود، دریافت می کند. در صورت ضرورت می‌توان شیر را با مقادیر کم طی چند نوبت در طول روز مصرف کرد. افراد مبتلا به سوء جذب لاکتوز که گلوکز خونشان پس از تزریق 50 گرم لاکتوز حداقل 20 میلی‌گرم در 100 میلی لیتر بالا می‌رود می توانند 30 گرم لاکتوز را با مصرف شیر دریافت کنند. این نکته با توجه به این که تفاوت عمده‌ای در جذب شیر در افراد سالم و کسانی‌که مبتلا به سوء جذب لاکتوز هستند وجود ندارد، تأیید شده است.

2-لاکتوز در محصولات تخمیری شیر (مانند ماست ، پنیر کاتیج، دوغ کره ، خامه ترش و پنیر) از طریق تخمیر لاکتیکی شکسته می شود. البته معمولا" پنیر مقدار کمی لاکتوز دارد. افراد مبتلا به سوء جذب لاکتوز را باید تشویق کرد که میزان تحمل خود را به محصولات تخمیری (ترش) شیر امتحان کنند. در ماست به علت وجود میکروارگانیسم‌هایی نظیر استرپتوکوکوس‌ترموفیلوس که باعث تشدید مصرف لاکتوز می شوند، فعالیت لاکتاز بالاست. از طرف دیگر سرعت عبور محصولات تخمیری شیر در دستگاه گوارش آهسته‌تر است و به سیستم آنزیمی مبتلا به سوء جذب لاکتوز - که ذخیره محدودی دارد – فشار وارد نمی سازد.

3-اخیرا" پیشنهاد شده که با اضافه کردن بتاگالاکتوزیداز میکروبی ، لاکتوز شیر را هیدرولیز کنند. به این طریق می‌توان مقدار لاکتوز شیر را قبل از مصرف به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش داد. به نظر می رسد که هیدرولیز 50 تا 80 درصد لاکتوز کافی باشد. تجزیه لاکتوز به گلوکز و گالاکتوز، شیر را قدری شیرین‌تر می کند. فردی که مبتلا به سوء جذب لاکتوز است، چنانچه شیری مصرف‌کند که لاکتوز آن هیدرولیز شده است، میزان گلوکز خونش بالاتر می رود؛ هم چنین مقدار هیدروژن هوای بازدم کاهش و جذب کلسیم افزایش می یابد. حتی اگر مصرف شیر عمل‌آوری‌شده با لاکتاز برای همیشه ضروری نباشد، اما به خاطر این که از این طریق می‌توان شیر بیشتری مصرف کرد؛ توصیه آن به افرادی که فعالیت لاکتازشان پایین است، بسیار مفید خواهد بود. بنابراین بسیاری از مردم پس از 10 تا 30 سال عدم مصرف شیر به راحتی قادر به نوشیدن شیر خواهند شد. به همین طریق می توان پودر شیر با لاکتوز پایین تولید کرد.

4-به همین ترتیب می‌توان محصولاتی با شیر فاقد لاکتوز مانند بیسکوییت های شیری که حاوی شیر بدون لاکتوز و 20 درصد کربوهیدرات‌های دیگر مانند ساکارز است، تولید کرد. این محصولات در برنامه های غذایی مدارس و به خصوص برای نژادهایی که مشکل سوء جذب لاکتوز دارند، قابل استفاده است. با روش فراپالایش نیز می‌توان محصولاتی فاقد لاکتوز و یا کم لاکتوز تولید کرد.



رزین تبادل یونی - رزین کاتیونی و رزین آنیونی

رزین ها

پدیده تبـــادل یــــون برای اولین بار در ســــال 1850 و به دنبال مــشاهده توانایی خاک‌های زراعی در تعویض برخی از یون‌ها مثل آمــــونیوم با یــــون کــلسیم و منیزم موجود در ساختمان آنها گزارش شد. در سال 1870 با انجام آزمایش‌های متعددی ثابت شد که بعضی از کانیهای طبیعی بـخصوص زئولیت‌ها واجـــد توانایی انجام تبــادل یون هستند. در واقع به رزین‌های معـدنی ، زئولیت می‌گویند و این مواد یون‌های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم) را حذف مـی‌کردند و به جای آن یون سدیم آزاد می‌کردند از اینرو به زئولیت‌های سدیمی مشهور شدند کـه استفاده از آن در تصفیه آب مزایای زیاد داشت چون احتیاج به مواد شیمیایی نبود و اثرات جانبی هم نداشتند.

اما زئولیت‌های سدیمی دارای مـــحدودیتهایی بودند. ایــن زئولیتها می‌توانستند فقط سدیم را جایگزین کــلـسـیـم و منیزیم محلول در آب نمایند و آنیونهایی از قبیل سولفات ، کلراید و سیلیکات‌ها بدون تغــیـیـر بـاقـی مــی‌مانند. واضح است چنین آبی برای صنایع مطلوب نیست. پس از انجام تحقیقات در اواســط دهه 1930 در هلند زئولیتهایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیتها که به تعویض کننده‌های کاتیونی هیدروژنی معروف جدید ، سیلـیـس نـداشته و علاوه بر این قادرند همزمان هم سختی آب را حذف کنند و هم قلیائیست آب را کاهش دهند.

برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب ، گامهای اساسی در سال 1944 برداشته شد که بــاعـث تولید زرین‌های تعویض آنیونی شد. زرین‌های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیونی آب را حــذف می‌کنند و رزین‌های آنیونی تمام آنیونهای آب را از جمله سیلیس را حذف می‌نمایند ، در نتیجه می‌تـوان با استفاده از هر دو نوع زرین ، آب بدون یون تولید کرد. همچنین پژوهشگران دریـافـتـنـد کـه سیلیکات آلومینیم موجود در خاک قادر به تعویض یونی می‌باشد. این نتیجه گـیـری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیم از ترکیب محلول سولفات آلــومـینیم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود. و امــروزه اکـثر زرین‌های تعویض یونی که در تصفیه آب بکار می‌روند رزین‌های سنتزی هستند که با پلیمریزاسیون ترکیبات آلی حاصل شده‌اند.


شــیــمــی رزیــن‌ها

رزیــن‌هــای مـوازنه کننده یون ، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یونهای نامطلوب در مــحـلول را بـا هـمان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعــویـض یــونی شـامــل بـار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد بــگـونـه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت ایــن تـفـاوت را دارنـد که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال ، یک تعویض کــنـنـده کــاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامـل رادیـکـالـهای آنــیونی SO2-3 می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل +H یا +Na به آن هستند.

ایـن کـاتـیـونــهـای مـتحرک می‌توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند به همین صورت یک تعویض کــنـنـده آنیونی دارای نقــاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌های متحرکی مثل -Cl یا -OH به آن متصل می‌باشد. در اثــر تــعــویــض یــون ، کــاتــیــون‌هــا یا آنیون‌های موجود در محلول با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در رزین تعویض می‌شود ، بــگــونــه‌ای کـه هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در اینجا با تعادل جامـد مایـع ســروکــار داریـم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنــکه یـک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:
1. خود دارای یون باشد.
2. در آب غیر محلول باشد.
3. فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد ، بطوریکه یونها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.
در مورد رزین‌های کاتیونی هر دانــه رزیــن با آنیـون غیر تحرک و یون متحرک +H را می‌توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غـــلظـت 25% فرض نمود. این
قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از ان عبور نماید.

طبقه بندی رزین‌ها

رزین‌ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

1. رزین‌های کاتیونی قوی(( SAC) Strongacidis Cation)

2. رزین‌های کاتیونی ضعیف(( WAC) Weak acidis Cation)

3. رزین‌های آنیونی قوی SBA) Strongbasic anion) ))

4. رزین‌های آمونیونی ضعیف WBA) Weak basic anion))

بــطــور کلی رزین‌های نوع قوی در یک محــدوده وسـیــع PH و رزیـن‌های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از PH مناسب هستند. ولـیـکـن با استفاده از رزین‌های نوع ضعیف ، صرفه جویی قابل توجهی در مــصــرف مــوادشیمیایی مورد نیاز برای احیا رزین را باعث می‌شود. رزیــن‌هـای کــاتیونی قــوی قـادر به جذب کلیه کاتیونهای موجود در آب می‌باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیونــهای هـستند که به قلیائست آب مرتبط است و محصول سیستم اسید کربنیک است.

نوع قوی



Ca(HCO3)2 OR MgSO4 + 2ZSO3H -----> Ca2++2H2CO3 OR Mg2+ + H2SO4

نوع ضعیف



Mg(HCO3)2 OR Ca(HCO3)2 + 2ZCOOH -----> (ZCOO)2+ + Mg(ZCOO)2+Ca + 2H2CO3

مزیت رزین‌های کاتیونی ضعـیف بــازدهی بالای آنها در مقــایـسه با رزینهای کاتیونی قوی می‌باشد ، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مـکرر می‌گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیونهای آب است بکــارگیری تــوام رزیــن کــاتـیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از بکارگیری رزینهای کاتیونی قوی مــی‌بــاشد. رزین‌های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیونــهای موجــود در آب بوده ولـــی رزین‌های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قــوی نــظـیر اسـیـدسـولفوریک ، کلریدریک و نیتریک می‌باشد. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاومتر از رزینهــای آنـیـونـی قوی بوده و به همین جهت در سیستم‌های تصفیه آب ، رزین‌های آنیونی قوی در پاین دسـت رزیـنـهـای آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند.

2HCl OR 2H2SiO3 + 2ZOH -----> 2ZHSio3ZCl + H2O

2HCl OR 2HNO3 + ZOH -----> 2ZCl OR 2ZNO3 + H2O

برخی از کاربردهای رزین‌ها

· رزین‌های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون‌های سختی آور آب بلکه همه یون‌های فلزی را با سدیم تعویض می‌کنند. برای احیا این نوع رزین‌های کافی است که رزین را با آب نمک شست و شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد.

· بــا رزیــن‌هــای کــاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می‌توان آهن و منگنز را چون بقیه کــاتیونـها حـذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین‌ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد. اولا بـاید دقت کرد که قبل از حذف یون آهن توسط رزین هیچ هوایی با آب در تماس قرار نگیرد چون در اثر مجاورت با هوا ، آهن و منــگـنـز مـحـلول در اب اکـسیـده شده غیر محلول در می‌آیند و در نتیجه روی ذرات رزین رســوب کــرده و بــاعـث آلــوده شدن رزین می‌گردد.

· با استفاده از رزین‌های تبادل یونی می‌توان لیــزیــن را که جــز اســـیـدآمــینــه ضروری مورد نیاز رژیم غذایی خــوکــها ، مــاکـیان و سایر گونه‌های حیوانی می‌باشد ، را تخلیص کرد. دلیل اهمیت تخلیص این اسـیــد آمینه ، نزدیکتر شدن رژیم غذایی حیوانات به نیازمندیهای آنها در مـصـرف مـواد خـام و ... اسـت با توجه به اینکه مقدار لیزین در دانه‌ها ، بخصوص غلات ناچیز می‌باشد.

· حذف سیلیکا از آبهای صنعتی با استفاده از رزین‌های آنیونی قوی


· حذف آمونیاک از هوا بوسیله زئولیت‌های طبیعی اصلاح شده (کلینوتپلولیت)



مواد تشکیل دهنده ضدآفتاب ها

ضد آفتاب ها

در یک تعریف ساده، ضدآفتاب ها موادی هستند که با مالیدن آنها بر روی پوست، از تاثیر منفی اشعه های مضر نور خورشید بر پوست کاسته می شود.
اما در ورای این تعریف بدیهی، انتخاب یک ضدآفتاب خوب کار آسانی به نظر نمی رسد زیرا امروزه در نسل جدید ضدآفتاب ها، برندهای مختلف و متنوعی عرضه می شود که یک شرکت مدعی است در ضدآفتاب تولیدی خود از فناوری هلیوپلکس (Helioplex) استفاده کرده و دیگری ادعا می کند که دارای SPF بسیار بالایی است و الی آخر.
همچون ضدآفتاب ها دارای رده ها و تقسیم بندهای مختلفی هستند که هر یک کارکرد و اثر خاص خود را دارد.
با توجه به این گزینه های مختلف و البته سردرگم کننده، انتخاب یک ضدآفتاب خوب که با پوست شما سازگاری داشته باشد، به اطلاعات خاصی نیاز دارد.

میزان محافظت از پوست در برابر UVA در ضدآفتاب ها درج نمی شود اما گزینه دیگری که در اختیار شما قرار دارد، توجه به اجزای تشکیل دهنده کرم است.
بنا به توصیه کارشناسان، مواد تشکیل دهنده ضدآفتاب باید شامل فیلترهای فیزیکی و شیمیایی باشد.

بعضی از مواد تشکیل دهنده ضدآفتاب ها عبارتند از:

نگهدارنده‌ها

برای جلوگیری از رشد باکتری در لوازم آرایشی، استفاده از مواد نگهدارنده در آنها لازم است. استفاده از روغن‌های ضروری و یا پارابن‌ها (اتیل‌ها، پروپیل‌ها، بوتیل‌ها)، بلامانع می‌باشد. پارابن‌ها مواد غیر سمی هستند که توسط، مقامات نظارتی، تأیید شده‌اند.  امولسیفایر که موجب مخلوط‌ صاف و قوام کرم‌ها می‌شوند؛ همچون اسید لینولئیک   Humectants روغن‌ها و چربی‌هایی هستند که به طور معمول استفاده می‌شوند؛ همچون گلیسیرین و گلیکول که همچون یک مرطوب کننده‌ عمل می‌کنند و مانع از دست رفتن آب پوست می‌شوند و از خشک شدن آن پیشگیری می‌کنند.

سیلیکون
بافت کرم را نرم و یکدست و کاربرد آن‌را برای مصرف کننده آسان‌تر می‌کند. گاهی اوقات برای حفاظت پوست از آفتاب، به کرم‌ها، مواد ضد آفتاب همچون دی‌اکسید تیتانیوم و اکسید روی و یا متوکسی سینامیت Methoxy cinnramaate octyle اضافه می‌شود. علاوه بر این مواد، گاهی برای مراقبت بیشتر پوست، مواد خاص در مقادیر کوچک به محصول اضافه می‌گردد؛ مثل AHA که خاصیت ضد پیری دارد.

در فهرست زیر به برخی از این مواد خاص اشاره شده که البته خاصیت بعضی از آنها اثبات نشده است:
 آلفاهیدروکسی اسید
آلفاهیدروکسی و یا اسید میوه شامل اسید سیتریک از اسید میوه و اسید مالیک سیب و اسید لاکتیک شیر می‌شود. این سه گروه در ترکیب با یکدیگر آلفاهیدروکسی اسید را تشکیل می‌دهند.

 اسید گلیکولیک
اسید حاصل از نیشکر است که اغلب برای AHA استفاده می‌شود.AHA ، انقلابی در محصولات مراقبت از پوست به وجود آورد که خواص آن تقریبا از دوران رومی‌ها شناخته شده بود و اولین مقاله علمی در مورد آن در سال 1974 به چاپ رسید. در مقدار کم ممکن است موجب کمی سوزش شوند و در مقادیر بالا در موارد زیر موثر خواهند بود:  کاهش علائم آشکار پیری  درمان آکنه   افزایش رنگدانه‌های پوستی   مقادیر قوی AHA فقط باید توسط متخصصان و سالن‌های زیبایی استفاده شود. آنها باید تحت نظر متخصص و همراه با کرم ضد آفتاب استفاده گردند.
 اسیدهای آمینه
اسیدهای آمینه موجب ساخت پروتئین می‌شوند که در مو و پوست انسان وجود دارند. شرکت‌هایی که ادعا می‌کنند محصولات پروتئینی آنها از طریق پوست جذب بدن می‌شود. این ادعا به لحاظ علمی اثبات نشده است.
 آنتی‌اکسیدان‌ها
رادیکال‌های آزاد موجود در بدن به سلول‌های بدن آسیب می‌رسانند و علل بسیاری از بیمار‌ها هستند. این رادیکال‌ها روی پوست نیز تاثیر منفی گذاشته و موجب چین و چروک و پیری پوست می‌شوند. آنتی‌اکسیدان‌ها می‌توانند فعالیت‌های رادیکال‌های آزاد را کاهش دهند و به بدن کمک کنند تا سلول‌های آسیب‌دیده را ترمیم کند. بسیاری از میوه‌ها و محصولات طبیعی حاوی آنتی‌اکسیدان هستند، مثل توت‌فرنگی، انگور، آلبالو و … امروزه بسیاری از تولیدکنندگان در محصولات آرایشی خود از عصاره هسته انگور و یا ویتامین C,A و E استفاده می‌کنند؛ ولی در حال حاضر مدرک قطعی وجود ندارد که اثبات کند آنتی‌اکسیدان موجود در کرم‌ها نیز می‌تواند موثر واقع شود.
 اسید اسکوربیک
نام شیمیایی مولکول ویتامینC  است که به نام‌های فسفات منیزیم نیز شناخته شده است. از آنجایی که این ویتامین ناپایدار اما تحریک کننده پوست است، در بسیاری از محصولات آرایشی به کار می‌رود. ویتامین C نوعی آنتی‌اکسیدان است که می‌تواند رنگ پوست را روشن کند و امروزه یکی از محبوب‌ترین ترکیبات در محصولات بهداشتی و آرایشی است.
 اسید بتاهیدروکسی(BHA)
رایج‌ترین اسید سالیسیلیک و از عوامل ضد التهابی و لایه‌برداری است و به همین دلیل در درمان لک و جوش صورت بسیار مفید می‌باشد؛ اما توجه داشته باشید که استفاده مکرر می‌تواند موجب واکنش و حساسیت پوستی شود.
 سرامیدها
این ماده که به صورت طبیعی در پوست یافت می‌شود، به حفظ رطوبت پوست کمک می‌کند. سرامید مصنوعی، امروزه یکی از موادی است که گفته می‌شود می‌تواند نشانه‌های پیری را به تاخیر بیندازد. ممکن است این ادعا در آینده‌ای بسیار نزدیک به اثبات برسد.
 کوآنزیم Q10
این کوآنزیم که به طور طبیعی در پوست وجود دارد، یک آنتی‌اکسیدان و عامل ضد باکتری است که با افزایش سن مقدار آن کاهش می‌یابد و موجب پیری پوست می‌شود. تاکنون ادعاهای تولید Q10 در کرم‌ها و لوسیون‌ها بی‌اساس بوده است و هنوز دانشمندان موفق به تولید آن به طور مصنوعی نشده‌اند. Idebenone نوع ضعیف‌تری از این آنزیم و در واقع قوی‌ترین آنتی‌اکسیدانی است که دانشمندان موفق به تولید آن شده‌اند که در کاهش پیری پوست موثر است و توسط Allergan (تولید کننده بوتاکس) تولید می‌شود.
 کلاژن
از آنجا که کلاژن مولکولی بسیار بزرگ است، نمی‌تواند مستقیما جذب پوست شود و فقط روی سطح پوست باقی می‌ماند و خاصیت بسیار کمی خواهد داشت.
 چای سبز

یک عنصر محبوب است که امروزه در بسیاری از محصولات آرایشی بهداشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. چای سبز حاوی پلی فنل و نوعی آنتی‌اکسیدان است که خواص ضد التهابی دارد؛ به همین دلیل قرار دادن کیسه‌های چای سبز (البته سرد) روی چشم، تورم آن را کاهش می‌دهد.
اسید هیالورونیک
پروتئین بسیار ضروری است که در پوست یافت می‌شود و خواص مرطوب کنندگی بسیار قوی دارد و می‌تواند بیش از 100 برابر وزن خودش آب جذب کند؛ ولی حتما باید با غلظت صحیح مورد استفاده قرار گیرد.

بعضی از ضدآفتاب‌ها دارای مواد معطر، رنگی، نگهدارنده یا دیگر اجزایی هستند که ممکن است برای بعضی‌ افراد حساسیت پوستی ایجاد کند. چنانچه سابقه هر نوع حساسیت یا آلرژی (دارویی، فصلی، غذایی و...) را دارید، حتما قبل از استفاده از ضدآفتاب با پزشک خود مشورت کنید. برچسب و دفترچه راهنمای محصولات را حتما با دقت بخوانید. اگر پوست‌تان حساس است، ضدآفتابی بخرید که مواد حساسیت‌زای این‌چنینی نداشته باشد یا به طور مشخص برای پوست‌های حساس تهیه شده باشد.

ضد آفتاب ها


کرم ضد آفتاب بچه ها برای پوست حساس نوزادان و کودکان است که به راحتی توسط مواد شیمیایی موجود در کرمهای ضد آفتاب بزرگسالان تحریک می شود بنابر این در کودکان از کرمهای ضد آفتاب دارای پارا آمینو بنزوئیک اسید ( PABA ) و بنزوفنون ها مانند ( dioxybenzone, oxybenzone, or sulisobenzone ) اجتناب کنید کرمهای ضد آفتاب با درجه کمتر در کودکان مناسب است کرمهای ضد آفتاب دارای دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی باشد .
برای بچه های 6 ماهه یا بزرگتر کرم های ضد آفتاب طراحی شده است برای کودکان ضد آفتاب با SPF 15 یا بالاتر مناسب است آکادمی اطفال آمریکا توصیه می کند که نوزادان زیر 6 ماه به دور از آفتاب نگه داشته شوند و از ضد آفتاب برای آنها استفاده نشود.
برای افرادی که پوست حساس مانند روزاسه دارند ممکن است کرم های ضد آفتاب طراحی شده برای کودکان مناسب باشد  که در آنها از دی اکسید تیتانیوم یا اکسید روی به جای مواد شیمیایی مانند PABA پارا آمینو بنزوئیک اسید، dioxybenzone, oxybenzoner, sulisobenzone استفاده شود. اگر شما سوزش پوست یا آلرژی دارید از کرمهای ضد آفتاب دارای الکل، عطرها و یا مواد نگهدارنده اجتناب کنید.



روند فروپاشی بدن انسان در هنگام مرگ چگونه است؟

روند فروپاشی بدن بعد از مرگ

مطالعه مرگ بر روی موجودات زنده بسیار دشوار است و هیچ انسانی حاضر به داوطلب شدن در آزمایشی که سرانجامی جز پایان حیات و مرگ ندارد، نیست.
نتایج یک مطالعه جدید نشان می‌دهد، روند مرگ در موجودات زنده از جمله انسان بسیار کند بوده و از سلولی به سلول دیگر گسترش پیدا کرده و سرانجام تمام بدن را در بر می‌گیرد.


در حال حاضر بیشتر تحقیقات در حوزه مرگ بر روی کرم‌ها متمرکز شده است، چراکه مکانیسم مرگ این موجودات بطور شگفت‌انگیزی با مکانیسم مرگ پستانداران شباهت دارد.
زمانی که کرم می‌میرد، گسترش مرگ در تمام بدن موجود به شکل نور آبی فلورسانت ناشی از نکروز یا مسیر مرگ سلولی در زیر میکروسکوپ براحتی قابل مشاهده است و این مسأله یکی از ویژگی‌های قابل توجه کرم‌ها محسوب می شود.


منبع این رنگ آبی، مولکولی به نام آنترانیلیک اسید (anthranillic acid) است.
«دیوید جمز» سرپرست تیم تحقیقاتی موسسه بهداشت پیری در کالج لندن تأکید می کند: یک مسیر شیمیایی خود تخریبی کشف کردیم که باعث انتشار مرگ سلولی در کرم‌ها می شود؛ این گسترش (مرگ) به شکل رنگ فلورسانت درخشانی که در تمام بدن پخش می شود، دیده می‌شود.


بطور مثال، فردی که در بیابان دچار دهیدراتاسیون یا کاهش آب بدن شده است، استرس و تنش ناشی از این مسأله منجر به شوک و آسیب سلولی و در نهایت مرگ فرد می‌شود.کل ارگانیسم در یک لحظه جان خود را از دست نمی‌دهند، بلکه مرگ هر سلول باعث یک واکنش شیمیایی شده و در نهایت منجر به فروپاشی اجزای سلولی می‌شود.


«جمز» خاطرنشان می‌کند: با مسدود کردن این مسیر شیمیایی، امکان به تأخیر انداختن مرگ ناشی از عفونت وجود خواهد داشت؛ اما امکان کند کردن روند مرگ ناشی از افزایش سن وجود ندارد، چراکه پیری باعث مرگ ناشی از تعداد زیادی فرآیندهای عملکردی به صورت موازی می شود.


محققان امیدوارند که در آینده قادر به متوقف کردن فرآیندهای بیوشیمیایی دخیل در گسترش موج مرگ سلول ها و در نتیجه نجات جان فرد باشند.نتایج این مطالعه در مجله PloS Biology منتشر شده است.
منبع:isna.ir



پیاز بدون اشک بخورید تا دچار چاقی و بیماری قلبی نشوید

پیاز بدون اشک

پژوهشگران پیازی تولید کرده اند که ترکیبات شمیایی آن علاوه بر کاهش اثر تحریک کنندگی اشک چشم، مانع از بروز بیماریهای قلبی عروقی و افزایش وزن می‌شود.
پیازهای بدون اشک نه تنها از سوختن و اشک ریختن چشم جلوگیری می کند بلکه مانع بروز بیماریهای قلبی عروقی و افزایش وزن نیز می شوند.


کولین سی ادی و همکارانش به عنوان محققان این پروژه اشاره کردند که این پیاز دارای ترکیبات شیمیایی منحصر به فردی است که موجب می شود اثر تحریک کننده اشک آن کاهش یابد.این تیم تحقیقاتی یک نسخه از پیازهایی را تولید کرده است که موجب می شود ترکیب سولفور آن شبیه به ترکیبی شود که در سیر وجود داشته باشد، این امر موجب می شود که پیاز بی اشک دانشمندان علیه ابتلا به بیماریهای قلبی عروقی نیز به کار رود.


بسیاری از مردم سیر می خورند و از آن در ترکیبات دارویی خود استفاده می کنند تا از تجمع پلاکتهای خونی که موجب شکل گیری لخته های خونی در شریانها می شود جلوگیری کرده باشند. سیر همچنین دارای تأثیرات کاهش وزن هم محسوب می شود. دانشمندان می خواستند بدانند که آیا پیاز جدید هم تأثیرات مشابهی روی سلامتی دارد یا خیر.
دانشمندان در آزمایشهای آزمایشگاهی نشان دادند که عصاره پیاز بدون اشک تاحد زیادی از شکل گیری پلاکتهای خونی جلوگیری می کند که این میزان در مقایسه با پیاز معمولی و حتی سیر بیشتر است.


سایر نتایج نشان داد که پیاز جدید دارای همان خواص ضد تورمی چون پیاز معمولی است. این پیاز همچنین بسیار بیش از پیازها و سیرهای عادی در کاهش وزن موثر است.نتایج این تحقیقات در مجله انجمن شیمی آمریکا که تحت عنوان کشاورزی و شیمی غذا منتشر می شود، به چاپ رسیده است.

منبع:mehrnews.com



آب درون بطری پلاستیکی و خطر افزایش سرطان سینه

اب درون بطری و خطر افزایش سرطان سینه

آب درون بطری پلاستیکی و افزایش خطر ابتلا به سرطان سینه

تصور بسیاری از افراد این است که آب موجود در درون بطری تازه‌تر و بهتر است، اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد ماده شیمیایی اتیلن دی کلراید( EDCs) موجود در آب درون بطری موجب اختلال در غدد درون‌ریز بدن می‌شود.


محققان با تجزیه و بررسی آب درون بطری وجود این ماده شیمیایی را شناسایی کردند که منجر به اختلال سیستم هورمونی و تولیدمثل می‌شود.محققان این تحقیق با بازبینی تحقیقات قبلی و بررسی 18 محصول دریافتند که این ماده شیمیایی موجب توقف فعالیت استروژن (آنتیاستروژیک) می‌شود و همچنین از فعالیت تاثیرات بیولوژیکی (ضدآندروژنی) جلوگیری می‌کند.


ترکیب EDCs ساخت بشر است و در بسیاری از موادپلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نتایج پیشین نشان داد قرار گرفتن در معرض این ماده خطر ابتلا به سرطان سینه را افزایش می‌دهد. یک نوع از این ماده شیمیایی به نام بسیفنول در محصولات پلاستیکی کودکان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نتایج این تحقیق در نشریه PLOS ONE منتشر شده‌ است. 

منبع:isna.ir



<      1   2   3   4   5   >>   >




  • Back To Top
  •