کاربرد ماشین بویایی در صنعت فرآوری گیاهان دارویی و معطر

عباس گرجی۱، علی محمد نیکبخت۲، فاطمه سفیدکن۳

  ۱- دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه ارومیه
  ۲- استادیار گروه مکانیک بیوسیستم، دانشگاه ارومیه
  ۳- استاد فیتوشیمی و عضو هیات علمی موسسه تحقیقات جنگل ها و مراتع کشور

.

به نقل از مستند مکتوب دومین جشنواره گیاهان دارویی، فرآورده های طبیعی و طب سنتی ایران – ۷ تا ۱۰ مهرماه ۱۳۹۳

(به کوشش تیم پژوهشی شبکه خبری آموزشی گیاهان دارویی)

دانلود Download

(توجه: متن کامل این مقاله در فایل مستند موجود می باشد. با کلیک نمودن بر روی گزینه بالا می توانید آن را دانلود نمایید.)

.

چکیده
با توجه به نیاز روز افزون صنایع داروسازی و آرایشی بهداشتی به گیاهان دارویی و معطر به عنوان مواد اولیه، موضوع کنترل کیفی و درجه بندی آنها از لحاظ مواد موثره از اهمیت بالایی برخوردار است. روش های کنترل کیفی متداول و مورداستفاده در صنعت گیاهان دارویی اسانس دار مانند آنالیز با دستگاه GC/MS با وجود دقت بالا، روش هایی نسبتا زمان بر و پرهزینه بوده و علاوه بر نیاز به آماده سازی نمونه ها، به یک متخصص جهت راه اندازی دستگاه و تفسیر نتایج آن احتیاج دارند. در همین راستا با پیشرفت تکنولوژی استفاده از دستگاه ماشین بویایی (بینی الکترونیک) به عنوان یک روش آسان، کم هزینه، قابل تکرار، غیر مخرب، نسبتا سریع و با دقت بالا در صنعت کنترل کیفی محصولات مختلف با بوی فرار، معرفی شده است. این مقاله مروری ضمن معرفی این روش، پتانسیل های آن را جهت درجه بندی کیفی گیاهان دارویی مختلف از نظر کیفیت مواد موثره (اسانس ها) مورد بررسی قرار می دهد.

۱- مقدمه
طی سالیان متمادی داروهای طبیعی، خصوصاً گیاهان دارویی، اساس و حتی در برخی موارد تنها طریق درمان محسوب می شدند و در عین حال مواد موثره موجود در آنها در صنعت داروسازی مورد استفاده قرار می گرفت. در اوایل قرن حاضر پیشرفت علم شیمی منجر به توسعه صنعت داروسازی شد. بدین طریق پزشکی مدرن توانست بسیاری از بیماری های غیر قابل علاج و غالباً مرگ آور را درمان کند. با وجود این، گیاهان دارویی و داروهایی که از آنها تهیه می شوند، هرگز به طور کامل کنار گذاشته نشدند به طوری که در دهه های گذشته استفاده مستقیم از گیاهان دارویی به طور چشم گیری افزایش یافته است (بابی و همکاران، ۲۰۰۵). از مهمترین علل این افزایش توجه به گیاهان دارویی، اثبات اثرات مخرب و عوارض جانبی داروهای شیمیایی از یک سو و ایجاد آلودگی های زیست محیطی از سوی دیگر می باشد. در همین راستا کنترل کیفی گیاهان دارویی جهت درجه بندی و بسته بندی آنها امری ضروری بوده و در توسعه این صنعت کمک شایانی می نماید. گیاهان دارویی ممکن است شامل صدها ترکیب شیمیایی باشند ولی معمولاً تنها تعداد اندکی از مواد موثر دارویی جهت ارزیابی کیفی و تأیید صحت محصول مورد استفاده قرار می گیرد (شفیق الاسلام، ۲۰۰۶). از جمله مهمترین گروه مواد موثره در گیاهان دارویی، اسانس ها می باشند که ترکیباتی فرار بوده و دارای مزه و بوی خاصی می باشند و در درجه حرارت معمولی بخار می شوند. یکی از فاکتورهای مهم درجه بندی کیفی در گیاهان دارویی، میزان اسانس آنها می باشد که می توان از رد اثر  ایجاد شده توسط بوی ناشی از این اسانس جهت درجه بندی کیفی گیاه بهره برد (لی و همکاران، ۲۰۱۳). هدف از این تحقیق، معرفی سامانه ماشین بویایی به عنوان روشی مناسب، ارزان، سریع، آسان و کارآمد جهت کنترل کیفی گیاهان دارویی اسانس دار می باشد که در ادامه به معرفی ساختار کلی این سامانه و تحقیقاتی که در آنها از چنین سامانه ای جهت درجه بندی کیفی گیاهان دارویی مختلف استفاده شده است، پرداخته می شود.

۲- روش های کنترل کیفی گیاهان دارویی
۱-۲- تست پنل
یکی از روش های تشخیص بو استفاده از روش های آنالیز حسی چون تست پنل می باشد که بوسیله کارشناس خبره انجام می شود. در این روش کارشناسان امتیازی از ۱ تا ۱۰ را برای نمونه های مختلف گیاه در نظر می گیرند ولی این روش بسیار پر زحمت و زمان بر بوده و همچنین به دلیل اختلافات فیزیولوژیکی در افراد مختلف به عنوان کارشناس و در نتیجه تفاوت در حس بویایی آنها، دقت و حساسیت کار پایین می باشد و قابلیت تکرارپذیری آن کم است. همچنین این روش نیاز به تمرین طولانی داشته و می تواند خیلی راحت تحت تأثیر پارامترهای خارجی از قبیل خستگی و بیماری قرار گیرد (لی و همکاران، ۲۰۱۳).

۲-۲- ابزارهای آزمایشگاهی
روش های آزمایشگاهی مانند کروماتوگرافی گازی- طیف‌سنجی جرمی (GC-MS) و یا کروماتوگرافی لایه نازک با عملکرد بالا (HPTLC) برای تعیین نوع و میزان ترکیبات آلی فرار (VOCs) در گیاهان دارویی اسانس دار استفاده می‌شوند. این روش ها با اینکه دارای دقت بالایی بوده و مقدار دقیق ترکیبات فرار را تعیین می کنند ولی بسیار پرهزینه بوده و دارای نیاز به مراحل استخراج و آماده‌سازی نمونه ها قبل از آزمایش و همچنین حضور افراد متخصص می‌باشند (شفیق الاسلام و همکاران، ۲۰۰۶).

۳-۲- ماشین بویایی
۱-۳-۲- ساختار کلی
از جمله روش های مناسب، کارآمد و ارزان که برای درجه‌بندی ترکیبات معطر مختلف استفاده می‌شود، روش ماشین بویایی یا بینی الکترونیکی می‌باشد. سیستم ماشین بویایی با حسگرهای هوشمندی که دارد به نوعی کار سیستم بویایی انسان را شبیه سازی می کند و بدین ترتیب گازهای فراری که از محصولات غذایی متصاعد می‌شود را به اصطلاح “بو” می کند (پرایز و همکاران، ۲۰۰۹). این سیستم متشکل از آرایه‌ای از حسگرهای گازی  می باشد که در واقع یک کمیت شیمیایی را به یک کمیت الکتریکی تبدیل می کنند. سیگنال های ناشی از تغییرات در بو به یک واحد پردازشگر ارسال شده و با توجه به تغییرات ایجاد شده در روند سیگنال، صفت کیفی مورد نظر استخراج شده و تغییرات آن با استفاده از روش های تشخیص الگو  به دست می آیند (باتاچاریا و همکاران، ۲۰۰۸; پیرس و همکاران، ۲۰۰۳). در این ماشین یک رایحه مشخص با تحلیل الگوی بو  مورد قضاوت واقع می شود و در واقع به کمک روش های ریاضی و محاسباتی مناسب مانند آنالیز اجزای اصلی (PCA) و شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN) و سایر روش های دسته بندی، ماشین بویایی قادر به تعیین الگوی بو و یا حتی تمیز دادن آن از سایر نمونه ها می باشد. این سیستم معمولاً هیچ اطلاعات منحصر بفردی از اختلافات کمی بین نمونه ها بدست نمی دهد بلکه وقتی با نتایج روش هایی چون تست پنل یا ابزارهای آزمایشی ویژه مقایسه می شود، می تواند به طور موفقیت آمیزی جهت نظارت  و تمایز محصولات استفاده شود.

جهت دریافت متن کامل مقاله اینجا کلیک نمایید.

.