انواع و روش های آنالیز مواد غذایی - آزمایشگاه دقیق شیمی

انواع و روش های آنالیز مواد غذایی

آنالیز مواد غذایی نیازمند توسعه روش های آنالیزی با دوام تر، تاثیرگذارتر، ظریف تر و مقرون به صرفه است. آنالیز مواد غذایی ایمنی، کیفیت و قابلیت ردیابی مواد غذایی را با هماهنگی قانون و خواسته های مصرف کنندگان تضمین می کند. روش های قدیمی مورد استفاده در آغاز قرن بیستم موسوم به شیمی مرطوب یا شیمی تر، روش های های قدرتمند فعلی را بهبود بخشیده اند.

تکنیک های مورد استفاده در آزمایشگاه های مواد غذایی علاوه بر روش های دستگاه های مدرن، آنالیز شیمیایی مرطوب را شامل می شوند. اغلب، دستگاه های مدرن نمی تواند نتایجی که از بسیاری از آزمایشات شیمیایی مرطوب به دست می آید، را فراهم می کنند. شیمی مرطوب شامل تکنیک های اساسی آزمایش مثل اندازه گیری، مخلوط کردن و توزین مواد شیمیایی، هدایت، چگالی، pH، وزن مخصوص، دما، ویسکوزیته و پارامترهای دیگر است.

غذا یکی از اجزاء اصلی زندگی است. مصرف مواد غذایی حیوانی و گیاهی تامین کننده تمام مواد مغذی ضروری مثل کربوهیدرات ها، چربی ها، پروتئین ها، ویتامین ها و مواد معدنی هستند. مواد مغذی ضروری برای ادامه حیات فقط از طرق غذا قابل دریافت هستند. 

بیشتر بخوانید: بررسی آنالیز ICPOES و کاربردهای آن

مواد غذایی به دسته های مختلفی تقسیم شده اند.

• غلات و حبوبات

• مواد قندی

• میوه ها و سبزیجات

• گوشت و فرآورده های گوشتی 

• شیر و فراورده های لبنی

• ماهی و غذاهای دریایی

• غذاهای کنسروی

• آب شرب

معمولا بعد از مصرف، مواد غذایی فرآیندهای متابولیکی متفاوتی را طی می کنند که در نهایت باعث تولید انرژی، حفظ زندگی و رشد می شوند. اثر طعم، عطر و خوردن انواع مواد غذایی بر عملکرد روانی فرد بسیار تاثیر گذار است. ثابت شده است که کیفیت و نوع مواد غذایی مصرفی باعث کاهش بیماری های مزمن یا بهینه سازی سلامت فرد و در نتیجه جامعه می شود.

کنترل کیفی و آنالیز دقیق در کلیه مراحل تولید تهیه بسته بندی و حتی فروش مواد غذایی از اهمیت زیادی در صنایع غذایی و بهداشتی برخوردار است. ضروری است که چنین آنالیزهایی با استفاده از روش های آنالیزی انجام شود که به ارزیابی مناسب با دقت و صحت لازم در نتایج باشند.

بیشتر بخوانید: انجام آنالیز آب و فاضلاب به صورت تخصصی در آزمایشگاه دقیق شیمی

ایمنی مواد غذایی

کیفیت مواد غذایی می تواند به صورت میزان خلوص، طعم، رنگ، بو، بافت، اندازه ، شرایط و یا هر ویژگی یا خاصیت متمایز محصول تعریف شود. از نظر علمی، کنترل کیفی مواد غذایی به استفاده از پارامترهای فن آوری، فیزیکی، شیمیایی، میکروبیولوژیکی، غذایی و حسی اشاره دارد. اين عوامل كيفي به خصوصياتي از قبيل خواص حسي براساس طعم، رنگ، عطر، بو، بافت و خصوصيات كمي مثل درصد قند، پروتئین، فیبر و ... و مشخصات پنهان مثل پراکسیدها، اسیدهای چرب و آنزیم های آزاد وابسته هستند.

مهم ترین عنصر و هدف نهایی در کنترل کیفیت مواد غذایی، حمایت از مصرف کننده است. مهم ترین عامل کیفیت مواد غذایی فرآوری شده، ایمنی و قابلیت اطمینان آن  و خوشمزه بودن  و قیمت مناسب است. تضمین کیفیت باید یک هدف مشارکتی باشد و باید از بالاترین سطح مدیریت تا پایین ترین سطح کارکنان صنعت غذایی را در بر بگیرد.

در طول زنجیره تامین، مواد غذایی به صورت اجتناب ناپذیر در معرض خطرات زیادی قرار دارد. شناخت عوامل خطر در هر مرحله از زنجیره تامین در تامین سیستم موثر و جامع کیفیت موثر است. برای تضمین کیفیت مواد غذایی، لازم است اطمینان حاصل شود که کلیه مراحل زنجیره تامین با دقت و مطابق با روش های استاندارد عملیاتی انجام می شود. در هر مرحله از زنجیره تامین، باید خطرات احتمالی، مسئولیت ها و چگونگی برخورداری از آن ها به بهترین وجه مورد بررسی قرار گیرد.

خطرات سلامتی مواد غذایی

خطرات سلامتی به معنای آلودگی شیمیایی یا میکروبی در مواد غذایی است که باعث اثرات حاد یا مزمن سلامتی می شود. خطر سلامتی شامل مواد شیمیایی سرطان زا، مواد سمی یا بسیار سمی، مواد تحریک کننده، خورنده، مواد آلرژیک، هپاتوتوکسین ها، نفروتوکسین ها و نوروتوکسین ها  و موادی که بر ریه پوست و چشم و غشاهای مخاطی تاثیر می گذارند، هستند.

آلاینده های اصلی مواد غذایی

ممکن است آلودگی از طریق آلودگی محیطی هوا، آب و خاک رخ دهد. فلزات سمی، دیوکسین ها یا استفاده عمدی از مواد شیمیایی مختلف، از جمله سموم دفع آفات، داروهای حیوانی و دیگر مواد شیمیایی زراعی، سفید کننده و دیگر مواد تمیز کننده می توانند در صورت عدم استفاده دقیق آلوده کننده مواد غذایی باشند. تاثیر آلاینده های شیمیایی بر سلامت و رفاه مصرف کنندگان، بعد از سال ها مواجهه طولانی مدت با مقدار کم این آلاینده ها مشخص می شود. هر نوع ماده ی بیولوژیکی، شیمیایی یا فیزیکی که به دلیل عدم کنترل آن احتمالا باعث ایجاد بیماری یا صدمه شود به عنوان یک خطر (Hazard) در نظر گرفته می شود. سه نوع اصلی از خطرات ایمنی مواد غذایی وجود دارد.

بیشتر بخوانید: اسپكتروفتومتری چیست؟

خطرات فیزیکی

خطرات فیزیکی از طریق یک شی خارجی مثل فلز، شیشه، چوب، حشرات، سنگ ها و ... در مواد غذایی ایجاد می شود که معمولا به خاطر آلودگی تصادفی یا شیوه های بد دست زدن به آن هاست. خطرات فیزیکی بیشتر توسط مصرف کنندگان گزارش شده است.

خطرات بیولوژیکی 

خطرات بیولوژیکی توسط باکتری ها، ویروس ها یا انگل های موجود در هوا، غذا، آب، خاک، حیوانات و انسان ایجاد می شود. عفونت های غذایی و مسمومیت های غذایی می تواند باعث استفراغ شدید، اسهال، حالت تهوع، درد شکم و تب برای افراد شود،  و در بعضی موارد جدی می توانند باعث مرگ شوند. پروتکل های بر مبنای سیستم های کنترل آنالیز خطر و نقاط کنترل بحرانی یا Hazard Analysis Critical Control Points HACCP از سیستم های کنترلی با کاربرد متداول در صنایع غذایی و دارویی است که بیشترین توجه را به خطرات بیولوژیکی و احتمال وقوع آن ها دارد.

خطرات شیمیایی

خطرات شیمیایی شامل ترکیباتی هستند که به خاطر قرار گرفتن در معرض آنی یا طولانی مدت می توانند باعث بیماری یا آسیب شوند. آلودگی شیمیایی می تواند در هر مرحله از تولید و فرآوری مواد غذایی اتفاق بیفتد. بعضی مواد شیمیایی به صورت هدفمند در بعضی غذاها مثل سموم دفع آفات از میوه و سبزیجات و برای محافظت در برابر آفات و بیماری ها به کار می روند در صورت استفاده صحیح یا کنترل شده مواد شیمیایی خطرناک نیستند.

یک ماده شیمیایی ممکن است همیشه خطری نداشته باشد ولی مقدار و مدت زمان استفاده یا در مصرف آن میزان خطرناک بودن را تعیین می کند. موقعی که خطرات ایمنی مواد غذایی اتفاق می افتد، می توان اقدامات کنترل را برای جلوگیری، کاهش یا از بین بردن خطرات ایمنی مواد غذایی تا حد قابل قبولی انجام داد.

نظارت و کنترل کیفیت مواد غذایی

نظارت بر کیفیت مواد غذایی به کاری ضروری و حیاتی در تولید مواد غذایی تبدیل شده است. نظارت بر کیفیت، رضایت تولید کننده و فروشنده و هم مصرف کننده و خریدار نسبت به قیمت مناسب و کیفیت مشابه را تامین می کند.

بیشتر بخوانید: انواع و روش های آنالیز مواد معدنی

دسته بندی روش های آنالیز و شناسایی مواد

روش های آنالیز را می توان به سه دسته تقسیم بندی کرد:

آنالیز عنصری 

آنالیز فازی 

آنالیز ریزساختاری

آنالیز عنصری:

در این روش تنها نوع عنصر و یا مقدار آن مشخص شده اما ساختار کریستالی عنصر یا ماده تعیین نمی شود. اسم دیگر این روش آنالیز شیمیایی است.

آنالیز فازی:

در این نوع آنالیز، ساختار کریستالی یا کانی های موجود در ماده مشخص می شود.

آنالیز ریزساختاری:

در این روش شکل، اندازه و توزیع فازها بررسی می شود. این ویژگی ها اثر مهمی بر خواص نهایی ماده دارند.

دو روش دیگر وجود دارند که به خاطر اهمیت کاربردی به صورت جدا و مستقل بررسی می شوند. این دو روش، آنالیز سطح و آنالیز حرارتی‏ هستند.

انواع روش های آنالیز

1)طیف سنجی جذب اتمی (AAS)

2)پلاسمای جفت شده القایی (ICP)

3)طیف سنجی نشری شعله (FES)

4)فلورسانس پرتو ایکس (XRF)

5)پراش پرتو ایکس (XRD)

6)میکروسکوپ نوری (OM)

7)میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)

8)میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

9)طیف سنجی الکترون اوژه (AES)

10)طیف سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS)

11)طیف سنجی جرمی یون ثانویه (SIMS)

12)آنالیز حرارتی افتراقی (DTA)

13)آنالیز توزین حرارتی (TGA)

14)دیلاتومتری (TD)

15)آنالیز گرماسنجی افتراقی (DSC)

16)میکروسکوپ تونلی روبشی (STM)

17)میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)

بیشتر بخوانید: انواع دستگاه طیف سنج جذب اتمی

آنالیز مواد غذایی با دستگاه اسپکترمتر فلوئورسانس ایکس ری

بررسی مواد غذایی با روش هایی مثل طیف سنجی جذب اتمی AA نیازمند آماده سازی دشوار و پر زحمت نمونه است. استفاده از روش ED-XRF که در آن آماده سازی نمونه راحت تر و سریع تر انجام می شود، بسیار ایده آل است. میزان فلز سمی آرسنیک در نوعی چای و آب پرتقال با دستگاه طیف سنج فلورسانس پراش انرژی اشعه ایکس (energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer) مورد بررسی قرار گرفت.

دستگاه ED-XRF مورد استفاده در این آزمایش، دارای لوله اشعه ایکس با هدف Rh و فیلتر Ni یا بدون فیلتر بود. بعد از انجام آزمایش، نتایج بدست آمده مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان می دهند، دستگاه فلوئورسانس X-Ray دقت، حساسیت، تکرارپذیری و سرعت بالایی در اندازه گیری فلزات سمی در مواد غذایی دارد.

زمینه های کاربردی دستگاه طیف سنج فلوئورسانس  X-Ray

• بررسی ضخامت Zn در صفحه فولادی با دستگاه اسپکترومتر فلورسانس اشعه ایکس XRF

• اندازه گیری فلزات خاکستر بادی یا Fly ash با دستگاه طیف سنج فلورسانس  X-ray

• بررسی سنگ های گران بها با استفاده از دستگاه  X-Ray Fluorescence

• آنالیز کاتالیزور های فلزی با استفاده از دستگاه فلورساس اشعه ایکس

• تعیین فلزات سنگین در دارو ها با دستگاه فلورسانس ایکس ری  EDXRF

• اندازه گیری میزان سلنیم Se در شامپو با تکنیک فلورسانس X-ray 

• تعیین فلزات موجود در فاضلاب با دستگاه فلورسانس پراش طول موج اشعه ایکس