اسپکتروفتومتری تشدید مغناطیسی هسته NMR

«اسپکتروفتومتری تشدید مغناطیسی هسته NMR»

 وقتی پروتونی را در میدان مغناطیسی خارجی قرار می دهیم حاصل قرار گرفتن آن ایجاد چرخشی دیگر است. به فرکانس چرخش پروتون در میدان مغناطیسی فرکانس تقدمی پروتون ها می گویند و پروتونها به این ترتیب می توانند امواجی هم فرکانس با فرکانس چرخش را جذب کنند و جذب و نشر انرژی در پروتون ها اتفاق می افتد.

در ساخت دستگاه NMR به دو طریق می توان عمل کرد.

1- تغییر میدان مغناطیسی

2- تغییر فرکانس رادیویی

دستگاهی که در آن فرکانس ثابت است و میدان را به میزان مختصر تغییر می دهیم ساده تر است.

دستگاههای NMR  میدان آنها در محدوده کوچکی تغییر می کند و فرکانس ثابتی به همه پروتون ها می تابد.

بنابراین این نوع دستگاه یک میدان اولیه ثابت و یک میدان ثانویه متغیر دارد که sweep generator این کار را انجام می دهد. به این دستگاهها دستگاه continuous wave (c.w) میگویند.

دستگاههای جدید FT-NMR یا pulse-NMR

به این دستگاهها pulse NMR system گویند. هر پالس شامل تمام فرکانس هایی است که برای رزونانس رسیدن تمام پروتونها لازم است که در 0.01 ثانیه فراهم می شود.  میدان در آنها ثابت است و فرکانس تغییر می کند Magnet باید همواره روشن باشد تا یکنواختی میدان به هم نخورد در زمان کوتاه پالسی به نمونه فرستاده می شود که حاوی تمام فرکانس هایی است که برای به رزونانس رسیدن همه پروتون ها لازم است.

1- با این روش می توان تعداد زیادی طیف را در فواصل زمانی کوتاه گرفت

2- همچنین می توان از هسته هایی با فراوانی کم هم می توان طیف گرفت.(افزایش حساسیت)

3- از نمونه، با مقدار کم طیف بگیریم

طیف گیری از نمونه مقدار کم: زیرا با این دستگاهها می توان در زمان کوتاه تعداد Scanها را زیاد کرد که با جمع کردن پیک ها noise به اندازه پیک اصلی افزایش نمی یابد. افزایش شدت پیک ها با رادیکال تعداد اسکن متناسب است. اما از حدی بیشتر با افزایش تعداد اسکن هم طیف خوبی نمی گیریم و فقط باید مقدار نمونه را زیاد کنیم.

برای یکنواخت (ثابت) بودن میدان لازم است مگنت دائما روشن باشد. روشن بودن دائمی مگنت گرماایجاد می کند با استفاده از chiller آن را خنک می کنیم. مگنت دستگاه ما الکترومگنت فرکانس 80HTZ و میدان حدود 2Tesla است. البته از80HTZ  به بالا دیگر از الکترو مگنت استفاده نمی شودو به جای آن  از مواد ابر رسانا superconductive  برای ایجاد میدان استفاده می شود اما این مواد  در دمای زیر صفر این خاصیت را دارند که برای تامین این دما از ازت یا هلیم مایع استفاده می شود. (عیب آن)

هر چه میدان را قویتر کنیم R(resolution)بیشتر می شود.

دستگاه قدیمC.W-NMR

میدان در محدوده کوچکی تغییر می کند و فرکانس ثابتی به همه پروتون ها می تابد.

 محل جذب پروتون ها در NMR را محل شیفت شیمیایی پروتون ها می گویند. محل شیفت اطلاعات زیادی راجع به ساختمان جسم و محل قرار گرفتن پروتون ها به ما می دهد.

محل جذب:

محل شیفت شیمیایی را بر مبنای استانداردی به نام TMS تترامتیل سیلان بیان می کنیم جذب TMS در صفر PPM است مهمترین عامل موثر بر شیفت شیمیایی الکترونهای های اطراف پروتون است هر چه eها بیشتر روی پروتون ها اثر شیلدینگ بگذارند اثر میدان مغناطیسی کم شده و باید بر شدت میدان مغناطیسی افزوده شود.

TMS محافظت شده ترین پروتونها ها را دارد بنابراین به شدت از میدان مغناطیسی کم می کند و باید بر شدت میدان افزوده شود. بنابراین صفر بالاترین میدان مغناطیسی را دارد.

یک قطره TMS به همه نمونه ها اضافه می شود برای اینکه پیک صفر داشته باشیم- چون TMS 12 پروتون دارد که از لحاظ شیمیایی یکسان هستند با یک قطره جواب می دهد. در 27°C به جوش می آید و از نمونه ها به راحتی جدا می شود.تنها مشکل TMS اینست که با حلال های مائی قابل اختلاط نیست.

برای طیف از حلال مائی: TMS را در لوله مویین می ریزیم و آن را در لوله NMR می اندازیم  (استاندارد خارجی )ویا از DSS سدیم 2,2 دی متیل، سیلاپنتا سولفونات استفاده می کنیم . این ماده هم با یک قطره یک پیک شارپ می دهد.

استفاده از استاندارد خارجی دقت زیادی ندارد بعلت عدم یکنواختی اثرمیدان بر نمونه واستاندارد .

با دستگاه NMR قدیمی(CW-NMR) حدود 50mg نمونه و 0.5cc حلال لازم داریم در دستگاه جدید با 5mg هم می توان طیف گرفت.

وقتی از ماده ای مثل اتیل بروماید طیف می گیریم دو نوع پروتون داریم.

برای یافتن تعداد پروتون ها در هر محل احتیاج به انتگرال گیری داریم.

بنابراین قلم را طوری تنظیم می کنیم که جایی که پیک ندارد خط صاف رسم کند و ابتدای هر پیک متناسب با تعداد پروتون ها بالا رود.پروتون های تحت تاثیر اسپین پروتون ها کربن مجاور هم قرار می گیریند که باعث شاخه دار شدن پیک ها می شود.

تعداد شاخه ها= تعداد پروتون های کربن مجاور +1

وقتی پروتونی از دو طرف تحت تاثیر اسپین کربن مجاور قرار بگیرد فواصل شاخه ها J گفته

 می شود.اگر هر دو کربن مجاور یک پروتون با یک J اثر بگذارند بعضی شاخه ها روی هم می افتند.بنابراین تعداد شاخه ها از فرمول (n_A+n_B+1) بدست می آید.مقدار J گاهی برای شناسایی ترکیب به کار می رود و در ترکیبات ترانس مقدار J بیشتر است و برای شناسایی شکل فضایی ترکیب به کار می رود.

قسمت های مختلف دستگاه NMR:

1- میدان اولیه ثابت Magnet

2-میدان ثانویه متغییر sweep generator

3- فرستنده امواج رادیویی

4- گیرنده امواج رادیویی

5- رکوردر

6- لوله محتوی نمونه

تهیه نمونه:

مهمترین حلال بدون پروتون در NMR ،ccl₄ است اگر ترکیب در آن حل شود ، بعدCDCL₃ کلروفرم دو تره و بعد CD₃OD متانول دوتره و D₂O و در نهایت DMSO دی متیل سولفوکساید استفاده می شود(هر چه تعداد D در حلال بیشتر شود گران تر می شود.)

حلال های دو تریوم صد در صد خالص نیستند و پیک حلال دیده می شود مثلا پیک پروتون کلرفروم مربوط به CDCL₃ در 7.22ppm ظاهر می شود معمولا حلال های 99.5% استفاده می شود البته 99.999% هم وجود دارد که خیلی گران است.

اگر جسم در هیچ کدام از حلال های گفته شده حل نشد در CF₃COOH حل می کنیم پروتون اسید پیک می دهد.

اگر در حدود ppm12-11 ببینیم احتمال می دهیم پیک اسید است برای مطمئن شدن بعد از طیف گرفتن یکی دو قطره آب دو دوتره اضافه می کنیم و دوباره پیک می گیریم اگر پیک شدتش خیلی کم شد پروتون اسید بوده که قابل تبادل بوده است.

برای کالیبراسیون دستگاه NMR از ترکیبی استفاده می شود که پیک های sharp داشته باشد، مثل اتیل بنزن که سه نوع پروتون و سه پیک دارد.

روش کار C.W-NMR:

برای کالیبراسیون دستگاه، نمونه اتیل بنزن را داخل لوله NMR ریخته و داخل Magnet می گذاریم و با 20 دور در ثانیه آن را می چرخانیم .

هر 60HZ=1 ppm

زمان sweep (اسکن)، 50 ثانیه است.

با استفاده ازsweep zero، TMS را روی صفر تنظیم می کنیم.

شدت پیک ها را با Spectrum amplitude تنظیم می کنیم.

هدف از استفاده اتیل بنزن تنظیم دستگاه و اطمینان از تعداد شاخه هایی است که دستگاه می دهد. 

بعد از گرفتن طیف، انتگرال گیری را انجام می دهیم و برای این کار دکمه INT را می زنیم.

سپس دکمه reset را می زنیم برای اینکه مطمئن شویم که قلم ثبات به بالای کاغذ بر خورد

 نمی کند ابتدا قلم را بالا آورده و انتگرال می گیریم و بعد از اطمینان از مناسب بودن شدت انتگرال انتخاب شده ، قلم را پایین می آوریم و انتگرال می گیریم.

برای در آوردن نمونه spin را قطع کرده و دکمه eject را می زنیم.

با پیچ vertical قلم را پایین می آوریم ،کنترل عمودی و پیک را رسم می کنیم اگر شدت زیاد بود شدت را کم می کنیم تنظیم شدت با spectrum amplitude است.

نمونه: بوتیریک اسید

برای مشاهده پیک اسید عرض صفحه را دو برابر می کنیم و برای اینکه روی پیک های قبلی نیفتاد قلم را بالا می آوریم و برای مشاهده پیک اسید off set  600HZ=5ppm می کنیم و مقدار offset را با محل جذب جمع می کنیم در اینجا 6ppm را off set کردیم.

وقتی پیک ها از هم فاصله کمی داشته باشند. انتگرال پیوسته می گیریم زیرا خط پایه مشخص نیست تا برای پیک بعدی روی آن reset  کنیم.

روش کار pulse-NMR

در شروع کار باید از یکنواخت بودن میدان مطمئن شویم که مشخص کننده میدان ثابت، سیگنال دوتریوم است. یعنی اصطلاحا" میدان را روی سیگنالی که از دوتریوم می آید lock می کنیم. (Lock D₂) تا وقتی Lock برقرار باشد میدان هموژن است و می توان طیف گرفت. تا وقتی چراغ روشن باشد و اگر به هر دلیلی lock از دست برود مانند رفتن برق و ... هموژن بودن از بین رفته و حتی روی پیک های گرفته شده نمی توان حساب کرد و باید مجددا طیف گرفت. برای تامین سیگنال دوتریوم در همه حلالها دوتریوم داریم و حتی اگر نمونه تترا کلرید کربن (بهترین حلال) حل شود باز هم مقداری کلروفرم دوتره برای برقراری lock به آن اضافه می کنیم .

طیف گیری از هسته های با فراوانی کمتر: ¹³C در این مورد مهم است زیرا با فراوانی1.1% دارای اسپین 2/1 است. استفاده از طیف ¹³C وقتی اهمیت دارد که مثلا آلکان داریم زیرا تمام آلکان ها در PNMR پیک مشابه در ناحیه ppm 101-0.9 می دهند. اما محل جذب آلکانها در ¹³CNMR در محدوده بیشتر 15-35ppm است بنابراین در طیف ¹³C هر کربنی یک پیک می دهد مگر دو کربن که شرایط کاملا یکسان داشته باشند، یعنی محدوده وسیع طیف ¹³C سبب می شود کربن ها با اختلاف جزئی نیز با فواصل مناسب ppm 6-5 از هم جدا شوند.

محدوده جذب در PNMR ، 0-15ppm ولی در ¹³CNMR ، O-200ppm است که سبب ایجاد پیک های مستقل می شود.

مثلا در طیف PNMR اتیل بنزن 3 پیک زیر را دیدیم.

1-     شاخه ppm 1

2-     4 شاخه 2ppm

3-     پیک آروماتیک 7ppm

ولی در طیف ¹³CNMR اتیل بنزن 6 پیک می بینیم.

در طیف ¹³C ، splitting شاخه شاخه شدن نداریم. زیرا اثر پروتونها بر C را خودمان با عمل decoupling از بین می بریم تا طیف ساده تر شود و در مورد اثر ¹³C بر ¹³C هم احتمال کنار هم قرار گرفتن و مزدوج شدن دو ¹³C حدود صفر است پس در طیف ¹³CNMR پیک ها یک شاخه است و سطح زیر پیک نداریم.

بعلاوه ارتفاع پیک ها که نشان دهنده تعداد ¹³C در یک موقعیت خاص می باشد، هیچ اطلاعی در مورد ساختمان جسم نمی دهد، چون وجود ¹³C در مولکول، اتفاقی است و حتی ممکن است وقتی طیف کربن های همسان روی هم افتاده پیک کوچکتری ببنیم.

بنابراین در ¹³CNMR تنها محل شیفت شیمیایی است که اطلاعاتی در مورد ساختمان جسم می دهد.

کار با دستگاه pulse-NMR :

 گرفتن طیف هیدروژن اتیل بنزن و طیف کربن اتیل بنزن: در دستگاه یک مخزن آب برای خنک کردن مگنت وجود دارد. نمونه می چرخد تا تحت تاثیر یکنواخت میدان قرار گیرد.

همانند دستگاه قبل ارتفاع نمونه ها را تنظیم کرده و در مگنت قرار می دهیم. سپس Spin را روشن می کنیم. نمونه شروع به چرخش می کند. سیگنال دوتریوم را پیدا کرده و در وسط صفحه تنظیم می کنیم سپس دکمه lock را می زنیم تا lock D₂ برقرار شود و چراغ روشن شود و میدان یکنواخت گردد. برای کالیبره کردن دستگاه NMR از اتیل بنزن طیف می گیریم دستگاه وقتی تنظیم است که با یک scan طیف خوبی از اتیل بنزن بگیریم. برای طیف کربن وقتی تنظیم است که با یک Scan طیف خوبی را اتیل بنزن 80% بگیریم پس از گرفتن طیف انتگرال می کنیم.

منبع: وب شیمی www.WebShimi.ir

گاز کروماتوگرافی جرمی GC-Mass

«گاز کروماتوگرافی جرمی   GC-Mass»

  شناسایی دستگاه GC-Mass

مشابه دستگاه GC است. تنها تفاوت آن با GC معمولی این است که در این دستگاه دتکتور مربوطه دتکتور Mass است .تفاوتهای دیگر آن عبارتند از 1- از ستون موئینه (کاپیلری) استفاده می کنیم. نوع ستون به اسم تجارتی DB-5 است. از نظر پلاریته ستون دارای پلاریته متوسطی است. طولش m30است و برای کارهای عمومی استفاده می شود از آنجا که عوض کردن ستون زیاد ساده نمی باشد. سعی می کنیم ستونی را انتخاب کنیم که نمونه های زیادی را با آن تعیین کنیم.

2- احتیاج به حجم نمونه خیلی کمی برای تزریق داریم. معمولا 0.1 میکرولیتر حجم تزریق است، گاهی همین ml0.1 هم برای تزریق به این دستگاه زیاد است پس از سیستمی که برای رقیق کردن نمونه است و split یا spliless نام دارد استفاده می کنیم. Split یعنی چند شاخه شدن یعنی نمونه ای که به دستگاه تزریق می کنیم عدد split را به دستگاه می دهیم .مثلا100،نمونه به همان مقدار تقسیم شده و یکی از آن قسمتها وارد دستگاه می شود.

گاهی نمونه خالص، خیلی غلیظ است و حتی با طریق split خط پایه خوبی ندارد. پس این نمونه ها را رقیق می کنیم (معمولا با متانل) مجبوریم ml 0.2-0.1 از نمونه را تزریق کنیم، چون حجم حلال زیاد و حجم نمونه کم است که در اینجا به مقدار زیاد حلال به دستگاه می رسد که ممکن است فشار زیادی به دستگاه وارد کند، بنابراین به اندازه R_t حلال به دستگاه delay (تاخیر) می دهیم تا فیلاماندستگاه پس از خروج حلال روشن شود، که متانل بعد از 2 دقیقه می آید، یعنی دستگاه 2 دقیقه طیف جرم نمی گیرد.

در Mass احتیاج داریم که مقادیر میکروگرم از نمونه را تحت شرایط خلا بخار نموده و از آن طیف بگیریم . پس نیاز به خلا داریم که توسط توربوپمپ Turbo pump خلا mmHg ^7-10 ایجاد می شود. دو طریق عمده برای یونیزاسیون نمونه داریم: 1- طریقه Electron Ionization الکترون یونیزاسیون (EI): که انرژی حدود ^ev 70 به جسم اعمال می شود. مقدار شکست ها خیلی زیاد است، پس اطلاعات راجع به ساختمان شیمیائی جسم بیشتر می شود. تنها اشکال آن ندیدن پیک یون ملکولی در برخی اوقات است.

2- روش chemical Ionization یونیزاسیون شیمیایی (C.I): از گاز متان، ایزوبوتان، آمونیاک برای شکستن جسم استفاده می کنیم که طریق نرمتری است ولی یون ملکولی را می بینیم.ما به روش EI کار می کنیم.

در شروع کار با دستگاه بایدتشکیل خلا را چک کنیم که به میزان قابل قبولی رسیده باشد به خاطر اینکه وجود آب پیک (18)، ازت (28)، اکسیژن (32) را ایجاد می کنند.با این حال معمولا وقتی طیف Mass می گیریم به آن برنامه می دهیم که از mass 40 به بالا را بگیرد.

لازم است که ماهی یکبار کالیبراسیون را برای دستگاه انجام می دهیم، یعنی از یک جسم استاندارد طیف Mass بگیریم و ببنیم آیا مطابقت دارد یا نه؟ استاندارد: پرفلوروتری بوتیل آمین که در داخل خود دستگاه در داخل یک شیشه کوچک تعبیه شده این جسم دارای پیک های شارپی در نواحی به خصوصی هست، اگر دستگاه بتواند این پیک ها را پیدا کند، در آن صورت اعلام می دارد که آیا دستگاه کالیبره هست یا نه.

مزیت دیگر این دستگاه: امکان جستجو در کتابخانه (Library) دستگاه هست، بعد از گرفتن طیف می توان در کتابخانه دستگاه رفته و search یا جستجو نمود. برای هر گروه از مواد، کتابخانه جداگانه ای وجود دارد. دستگاه 10 کاندید را پیشنهاد می کند.

فاکتور P (purity) درصد احتمال صحت کاندیداها را نشان می دهد که اگر بالاتر از 80% (اعداد بالاتر از 800)  باشد، قابل قیول است.

اگر فاکتور P از 800 به بالا بود، به معنی این است که جسم با احتمال بیش از 80%  همان کاندید است. فرض کنیم پیک جسمی از 3 فراکشن C,B,A تشکیل شده باشد. این دستگاه ضمن اینکه کروماتوگرام را به ما می دهد، طیف Mass را نیز به ما می دهد. یعنی از هر جزء (Fragment) طیف Mass گرفته می شود.

تنها محدودیت این دستگاه این است که چون سیستم وارد کننده نمونه به دستگاه GC, Mass است. پس در واقع تنها موادی را می توان با GC شناسائی نمود که فرار باشند یا از آنها بتوان مواد فرار (توسط مواد مشتق ساز مواد فرار) تهیه کرد. مواد مشتق ساز عبارتند از: مشتقات سیلیس (تری میتل سیلان) که با جسم ایجاد مشتقات فرار قابل تزریق به GC را می نمایند.

قسمتهای مختلف دستگاه:

1- مخزن هلیم: He با خلوص بسیار بالا

2- injector: فلوی گاز حامل را روی Psi 12 تنطیم می کنیم. در قسمت split flow . میزان رقیق شدن نمونه را تعیین می کنیم، یعنی نمونه با گاز حامل تقسیم به نسبت می شود و تنها به نسبت 1به عدد تقسیم وارد ستون می گردد. ممکن است قسمت GC با یک دتکتور FID به عنوان یک بخش مستقل استفاده شود.

3- ستون: از نوع کاپیلری   طول: 30m                      نوع DB-5

بعد از مدتی ستون کثیف می شود که باید آن را مجددا احیاء (رژنره) کنیم، برای این کار مدتی ستون را در دمای ° 215-200 قرار می دهیم تا اشغالها بسوزد. پس از چند بار با این روش هم دیگر نمی توان ستون را احیاء مجدد نمود، و باید cm 20 اول ستون را قطع نمود، چرا که اغلب اشغالها در cm 20 اول ستون هستند.

4- detector( دتکتور همان دستگاه Mass می باشد.

5- Recorder

6- برای قسمت Mass احتیاج به پمپ برای ایجاد خلا داریم

برای کار با دستگاه : ابتدا وارد بخش Instrumental control می شویم که در اینجا میزان آب و هوا را مشاهده می کنیم. سپس calibration Mass انجام می شود که پیکهای استاندارد پیدا شده و منحنی استاندارد رسم می شود. اگر در هر بخش اشکالی ایجاد شود، در بخش Diagnostics اشکال را پیدا می کنیم.

سپس در بخش analysis موارد زیر تعیین می شود:

نام فایل مشخص می شود. 1- Data file

پارامترهایی مثل: دما، زمان و... مشخص می شود 2-GC Method

مشخصات فوق می تواند توسط فرد تعیین شود (با Edit) و یا پیش فرضهای دستگاه پذیرفته شود با فشار دادن کلید C، می توان کروماتوگرام ترکیب را بدست آورد و با کلید F₁ از هر محل دلخواه کروماتوگرام به طیف Mass را بدست آورد.

همچنین در بخش Chrome analysis می توان کروماتوگرام ماده را مشاهده کرد، بخشی از آن را بزرگ کرد و از هر قسمت دلخواه طیف Massرا بدست آورد.

پس از رسم طیف Mass با فشار دادن کلید L وارد کتابخانه (Library) دستگاه می شویم که
می توان در این بخش ترکیب را در کتابخانه موردنظر (مثلا  Libraryترپنوئیدها، و ...) جستجو Search نمود. همانطور که گفته شد فقط انتخابهایی که purity بالاتر از 800  قابل قبول می باشد. در نهایت خاموش کردن دستگاه را می توان بصورت دستی (manual) انجام داد یا از قسمت shut down استفاده نمود که انجام مراحل خاموش کردن دستگاه، چند ساعت طول
می کشد********

اساس کار با دستگاه

به ازای تعداد فراکسیونهای موجود در اساس در کروماتوگرام پیک ظاهر می شود. در کروماتوگرام محور Xها مشخص کننده R_t و محور yها تعیین کننده شدت پیک هاست، طوری که با اندازه گیری AUC می توانیم تعیین مقدار کنیم و نیز با R_t شناسایی کیفی انجام می دهیم.

تفاوت این دستگاه با GC اینست که در اینجا از هر فراکسیون در دستگاه Mass طیف جرم گرفته می شود. در این طیف های جرم پیک ها تک شاخه ایست. فراوانی Base peak ، 100% است و بلندترین پیک انتهایی پیک یون مولکولی می باشد. بعد از انتخاب پیک مربوط به هر فراکسیون در طیف کروماتوگرام تعیین (scan number)، دستگاه طیف جرم مربوط به آن را رسم کرده سپس طیف جرم را به کتابخانه دستگاه برده و برحسب درصد انطباق برای هر طیف 10 تا کاندیدا می دهد.

در این دستگاه GC و Mass از هم جدا نمی شود و طرز وارد کردن نمونه به دستگاه Mass  از طریق GC می باشد، بنابراین در این دستگاه، فقط از نمونه هایی می توانیم طیف جرم تهیه کنیم که بتوانیم به GC تزریق نمائیم. پس به طور عمده این دستگاه برای شناسایی و تعیین مقدار فراکسیونهای اسانس هاست که مواد فرار هستند.

ستون دستگاه GC از نوع لوله موئینه است زیرا باید حجم نمونه کم باشد تا طیف جرمی خوبی به دست آید. برای کاهش حجم نمونه چند کار انجام می شود: یک راه رقیق کردن اسانس با حلال (معمولا متانول) است و یا می توان به جای تزریق، فقط سرسوزن را به اسانس آغشته نمود. اما بازهم گاه مشاهده می شود که تنها با رقیق کردن، پیک ها از صفحه بیرون می زند. به همین منظور در دستگاه سیستم Split  طراحی شده که این سیستم آنچه را که از طریق injector وارد دستگاه می شود، تقسیم می کند و یک قسمت را وارد ستون کرده و بقیه را از پشت دستگاه خارج می کند که براساس میزان فلویی که ما برای دستگاه مشخص می کنیم این تقسیم صورت می گیرد که حداکثر آن معمولا 300/1 است.

برای شروع کار با دستگاه روش کار با دستگاه، باید مطمئن شویم که در دستگاه خلا برقرار شده زیرا باید طیف جرم را در خلا بگیریم. سپس باید دستگاه را کالیبره کنیم. به این منظور از ماده پرفلوئورو تری بوتیل آمین استفاده می کنیم.

دستگاه این ماده را با FC-43 می شناسد. این ترکیب دارای 6 پیک مشخص است و اگر این پیک ها سرجایشان بودند یعنی دستگاه درست کار می کند. این ماده را ما به دستگاه تزریق نمی کنیم، بلکه به دستگاه برنامه ای می دهیم تا براساس این ماده کالیبره شود، یعنی قبل از شروع هر کاری وقتی مطمئن شدیم خلا برقرار شده یک برنامه به دستگاه می دهیم تا از استاندارد استفاده کند.

در مرحله بعد باید متدهای GC و Mass را مشخص کنیم.

متدی که برای GC انتخاب می کنیم ESS است. این متد ترکیبی ازمتد ایزوترمال به مدت min 10 و بعد پروگرامیک  است که در آن دمای شروع و اتمام کار مشخص است. در متدی که برای Mass انتخاب می کنیم Mass range مشخص می شود که معمولا این محدود را از 40 تا 300 می گیریم. زیرا در محدوده کمتر از 40 پیک نداریم و نیز در این جا مزاحمت هایی هم وجود دارد. در متد Mass یک مدت زمان تاخیر (delay time) هم در نظر می گیریم، در این مدت فقط حلال (متانول) از دستگاه خارج می شود و طیف جرم آنرا نمی گیریم بنابراین در دو دقیقه اول پیکی رسم نمی شود. علت این کار اینست که تعداد مولکول های متانول نسبت به جرم ماده نمونه زیاد است که اگر طیف جرم آن را بگیریم فشار زیادی به دستگاه می آید.

در متد Mass روش گرفتن طیف جرم (Ionization mode) را هم مشخص می کنیم. به طور کلی دو روش وجود دارد EI(Electron Ionization) و CI(Chemical Ionization) که ما در این جا از روش EI استفاده می کنیم.شکسته شدن به روش EI شدیدتر از CI است و در این روش طیف های بیشتری مشاهده می شود زیرا شکست ها بیشتر است و ممکن است یون مولکولی مشاهده نشود.

ستون دستگاه با اسم تجارتی DB-5، دارای پلاریته متوسط بوده و در آن از گاز هلیوم به عنوان حامل استفاده می شود. (در اینجا از گاز ازت برای شکستن خلا استفاده می کنیم). اگر ببنیم کیفیت ستون کاهش یافته (به علت چسبیدن ماده به آن کارایی کم شده باشد) 10-20 سانتی متر اول ستون را قطع می کنیم. ستون از یک طرف به سیستم تزریق و از طرف دیگر به دتکتور وصل است. می توان تا 300 فلواسپلیت داشته باشیم. آنچه به ستون تزریق می شود با گاز حامل مخلوط شده و بعد تقسیم می شود.

در قسمت Instrumental control باید چک کنیم که در قسمت خلا آب و هوا نباشد بعد وارد قسمت آنالیز شده و متدهای مورد نظر را به دستگاه download می کنیم. سپس باید منتظر بمانیم تا دستگاه GC  گرم و آماده شود. وقتی چراغ GC روشن شد آماده تزریق خواهد بود. در اینجا مدت تزریق 70 دقیقه طول می کشد. هر چه طیف جرم را با غلظت کمتر بگیریم. طیف بهتری خواهیم داشت مثلا اگر فراکسیون A در بین دقیقه های 3تا5 بیرون آمده در هر ثاینه آن یک طیف جرم گرفته می شود و معمولا طیف جرم از راس پیک با ابتدا و انتهای پیک متفاوت است زیرا در قسمت راس غلظت فراکسیونها بیشتر است. غلظت بیشتر باعث شلوغ شدن طیف جرم می شود. بنابراین از طیف های جرم پای پیک یعنی با scan number پائین تر برای بردن به کتابخانه استفاده می کنیم.

در دستگاه کتابخانه های مختلفی برای جستجو وجود دارد که کتابخانه ترپن ها بهترین کتابخانه برای جستجوی اسانس هاست. (البته کتابخانه های بزرگ دیگری هم وجود دارد).گاه نتایج بسیار متنوعی با جستجو در کتابخانه های مختلف مشاهده می شود. معیار قبول کردن کاندیداها فاکتور purity می باشد که حداکثر آن 1000 است و نشاندهنده انطباق 100% می باشد. معیار قبولی کاندیدا purity برابر 800 را انطباق 80% است. و معمولا سه کاندیدای اول اهمیت بیشتری دارند یادداشت می شوند.

منبع: وب شیمی www.WebShimi.ir

منگانومتری

منگانومتری :

منگانومتری به دسته ای از تیتراسیونهای اکسایش کاهش گفته می شود که در آنها واکنش اکسیداسیون با پتاسیم پرمنگنات انجام می شود یعنی در این روش از محلول استاندارد پتاسیم پرمنگنات استفاده می شود.

شرح آزمایش:

ابتدا بورت را با آب مقطر بشویید. سپس آن را با پتاسیم پر منگنات KMnO4  شست وشو دهید وپس ازشست وشو آن را تا صفر پر از پتاسیم پرمنگنات کنید. سپس حدود ١٠ میلی لیتر اگزالیک اسید را داخل ارلن ریخته و به آن ١٠ میلی لیتر سولفوریک اسید N4 اضافه کنید. ارلن را تا ٦٠ درجه سلسیوس حرارت بدهید. 

حال ارلن را زیر بورتی که به پایه وصل است قرار داده و در حالی که با دست چپ شیر بورت را باز می کنید تا قطره قطره پتاسیم پرمنگنات که رنگ ارغوانی پر رنگی را دارد درون ارلن بریزد، با دست راست ارلن را به صورت دورانی به حرکت در می آوریم  مشاهده کردیم که پس از چند میلی لیتر مصرف پتاسیم پرمنگنات رنگ صورتی در مایع بوجود آمد. دقت شود که هنگامی که ارلن  را می خواهید زیر بورت قرار دهید نباید زیاد گرم باشد .پس از مصرف ١٠ میلی لیتر رنگ صورتی پایداری در محلول بوجود آمد. 

حال می توانیم نرمالیته پرمنگنات پتاسیم را محاسبه کنیم :

 جرم سدیم اگزالات     [NA2C2O4] .134g

عدد اکسایش

مفهوم عدد اکسایش

اعداد اکسایش بارهایی (در مورد ترکیبات کووالانسی ، بارهایی فرضی) هستند که بر طبق قواعدی اختیاری به اتم‌های یک ترکیب نسبت داده می‌شوند. عدد اکسایش یونهای تک اتمی ‌، همانند بار آن یونهاست.

قوانین تعیین اعداد اکسایش

این قوانین باید ساده و روشن باشند و در صورت امکان نتایج مستدلی از نظر شیمیایی ارائه داده و ابهامی‌ نداشته باشند. این قواعد را که عموما پذیرفته شده‌اند، باید به همان ترتیبی که ارائه شده است، بکار برد. اعمال این قوانین برای تعیین اعداد اکسایش ترکیبات معدنی محکی از اظهارات فوق است. عدد اکسایش یونهای تک اتمی‌، همانند بار آن یونها است.

عدد اکسایش اتم‌های یک ترکیب کووالانسی را می‌‌توان با نسبت دادن الکترونهای هر پیوند به اتم الکترونگاتیوتر درگیر در پیوند بدست آورد. در مورد اتم‌های همانند که بین آنها یک پیوند غیرقطبی وجود دارد و الکترونهای پیوند به تساوی بین این اتمها تقسیم شده‌اند، عدد اکسایش صفر است.

قاعده/کاربرد	عدد اکسایش
جمع اعداد اکسایش همه اتمهای موجود در گونه‌ها برابر با بار کلی گونه مربوطه است.
برای اتمها در شکل عنصری	0
برای عناصرگروه I	1+
برای عناصرگروه II	2+
برای عناصرگروه III (به‌غیر از B	3+ برای M+3 و 1+ برای M+1
برای عناصرگروه IV (به‌غیر از C و Si	4+ برای M+4 و 2+ برای M+2
برای هیدروژن	1+ در ترکیب با غیرفلزات و 1- در ترکیب با فلزات
برای فلوئور	1- در همه ترکیبات
برای Cl , Br , I	1- مگر در ترکیب با اکسیژن
برای اکسیژن	2- مگر در ترکیب با F ، 1- در پروکسیدها (O-22) ، 2/1- در سوپروکسیدها (O-2) ،3/1- در اوزونیدها (O-3)

در مواجهه با مولکول آلی و مثالهایی از جمله زنجیری شدن ، آب‌زدایی ، اکسایش و شروع با این قواعد را تشریح می‌کنند. آنچه باعث نگرانی می‌شود، عبارت است از:

·      زنجیری شدن، به عنوان یک واکنش اکسایش ـ کاهش ظاهر می‌‌شود.

·      عدد اکسایش اتم های کربن در هیدروکربنها 5 واحد اختلاف دارد، از 4- در تا صفر در

·      عدد اکسایش اتم کربن ، هنگامی ‌که از به می‌‌رویم، 8 واحد تغییر می‌‌کند.

·      عدد اکسایش اتم کربن موجود در متانول 2- ، در همه انواع الکلهای نوع اول 1- ، در الکل نوع دوم  0، و در الکل نوع سوم 1+ است.

·      آب‌دهی و آب‌زدایی هیدروکربنها مفهوم یکسانی از واکنش‌های اکسایش ـ کاهش هستند، همانند تشکیل الکل یا هالید.

·      عدد اکسایش هیدروژن در پیوند با اکسیژن و با اتم کربن یکسان است

جدول شناساگرهای رایج اسید-باز

شناساگر	محدوده pH	مقدار در هر 10 سی سی	رنگ محیط اسیدی	رنگ محیط بازی
Thymol Blue	1.2-2.8	1-2 drops 0.1% soln. in aq.	قرمز	زرد
Pentamethoxy red	1.2-2.3	1 drop 0.1% soln. in 70% alc.	قرمز-بنفش	بیرنگ
Tropeolin OO	1.3-3.2	1 drop 1% aq. soln.	قرمز	زرد
2,4-Dinitrophenol	2.4-4.0	1-2 drops 0.1% soln. in 50% alc.	بیرنگ	زرد
Methyl yellow	2.9-4.0	1 drop 0.1% soln. in 90% alc.	قرمز	زرد
Methyl orange	3.1-4.4	1 drop 0.1% aq. soln.	قرمز	نارنجی
Bromphenol blue	3.0-4.6	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	آبی-بنفش
Tetrabromphenol blue	3.0-4.6	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	آبی
Alizarin sodium sulfonate	3.7-5.2	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	بنفش
α-Naphthyl red	3.7-5.0	1 drop 0.1% soln. in 70% alc.	قرمز	زرد
p-Ethoxychrysoidine	3.5-5.5	1 drop 0.1% aq. soln.	قرمز	زرد
Bromcresol green	4.0-5.6	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	آبی
Methyl red	4.4-6.2	1 drop 0.1% aq. soln.	قرمز	زرد
Bromcresol purple	5.2-6.8	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	ارغوانی
Chlorphenol red	5.4-6.8	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	قرمز
Bromphenol blue	6.2-7.6	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	آبی
p-Nitrophenol	5.0-7.0	1-5 drops 0.1% aq. soln.	بیرنگ	زرد
Azolitmin	5.0-8.0	5 drops 0.5% aq. soln.	قرمز	آبی
Phenol red	6.4-8.0	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	قرمز
Neutral red	6.8-8.0	1 drop 0.1% soln. in 70% alc.	قرمز	زرد
Rosolic acid	6.8-8.0	1 drop 0.1% soln. in 90% alc.	زرد	قرمز
Cresol red	7.2-8.8	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	قرمز
α-Naphtholphthalein	7.3-8.7	1-5 drops 0.1% soln. in 70% alc.	گلی	سبز
Tropeolin OOO	7.6-8.9	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	گلی-قرمز
Thymol blue	8.0-9.6	1-5 drops 0.1% aq. soln.	زرد	آبی
Phenolphthalein	8.0-10.0	1-5 drops 0.1% soln. in 70% alc.	بیرنگ	قرمز
α-Naphtholbenzein	9.0-11.0	1-5 drops 0.1% soln. in 90% alc.	زرد	آبی
Thymolphthalein	9.4-10.6	1 drop 0.1% soln. in 90% alc.	بیرنگ	آبی
Nile blue	10.1-11.1	1 drop 0.1% aq. soln.	آبی	قرمز
Alizarin yellow	10.0-12.0	1 drop 0.1% aq. soln.	زرد	یاسی
Salicyl yellow	10.0-12.0	1-5 drops 0.1% soln. in 90% alc.	زرد	نارنجی-قهوه ای
Nitramine	11.0-13.0	1-2 drops 0.1% soln in 70% alc.	بیرنگ	نارنجی- قهوه ای
Poirrier’s blue	11.0-13.0	1 drop 0.1% aq. soln.	آبی	بنفش-صورتی
Trinitrobenzoic acid	12.0-13.4	1 drop 0.1% aq. soln.	بیرنگ	نارنجی-قرمز

مشاهده ماکروسکوپی کپک و مخمر در آرد

مشاهده ماکروسکوپی کپک و مخمر در آرد:

روش:

·     نمونه ی آرد را به وسیله ی ترازو به میزان 10 گرم وزن می کنیم و در یک ظرف می ریزیم.

·     مقدار 90 میلی لیتر آب مقطر را با استوانه مدرج اندازه گرفته و به ظرف اضافه می کنیم.

·     با یک همزن شیشه ای آرد و آب مقطر را هم می زنیم

·     5-10 دقیقه صبر کرده تا دو تشکیل ایجاد شده که یک فاز رسوب ایجاد شده و دیگری مایعی شفاف می باشد.

·     از مایع شفاف ایجاد شده یک میلی لیتر برداشته و در پلیت می ریزیم و سپس 10-15 میلی لیتر محیط کشت YGC به آن اضافه می کنیم و دوران می دهیم.

·     در انکوباتور با شرایط دمایی 20-25 درجه سانتی گراد به مدت 5 تا 7 روز قرار می دهیم.

مشاهده ی میکروسکوپی کپک و مخمر

مشاهده ی میکروسکوپی کپک و مخمر در آرد:

مشاهده ی میکروسکوپی به سه روش با استفاده از معرف های رنگی مختلف انجام می شود که این سه معرف عبارتند از پتاس 30%، پتاس گلایسین 20% و لاکتوفنول کاتن بلو. از آن جایی از قلیا و پتاس برای مشاهده استفاده می شود که باعث می شوند ساختار قارچ بهتر دیده شود.

با مشاهده میکروسکوپی قارچ ها، بر اساس ساختمان قارچ می توان نوع قارچ را تعیین کرد. مثلا با وجود میسیلیوم یا عدم وجود آن و این که میسیلیوم دیواره عرضی دارد یا خیر می توان نوع قارچ ها را تشخیص داد.

روش:

·     ابتدا یک لام برداشته و سپس یک قطره KOH 30% بر روی آن می ریزیم.

·     با استفاده از یک آنس حلقوی، از محیط کشت داده شده ی کپک و مخمر، یک ذره ی کوچک از کپک یا مخمر برداشته و در پتاس موجود بر روی لام پخش می کنیم.

·     یک لامل را بر روی نمونه قرار می دهیم و نمونه را روی شعله فیکس می کنیم.

·     حال نمونه را در زیر میکروسکوپ مشاهده می کنیم.

کاربرد افزودنی های ضد میکروبی و حداکثر مقدار مجاز

کاربرد افزودنی های ضد میکروبی در مواد غذایی مختلف:

نوع محصول غذایی	اسید بنزوییک و بنزوئات سدیم	متیل و پروپیل پرابن	سوربات ها	پروپیونات ها	سولفیت ها	استات ها و دی استات ها	نیتریت و نیترات	اکسید اتیلن	اکسید پروپیلن
نوشابه های گازدار شربت های نوشیدنی نوشیدنی های میوه ای آب میوه ها آبجو پنیر مارگارین کلوچه ها پرکننده های کلوچه سوسیس ماهی انواع سالاد و سس سالاد میوه ها و سبزی های خشک میوه ها و سبزی های تازه خیار شور و ترشی لیته زیتون و کلم ترش ادویه جات نشاسته	+ + + + + + + +	+ + + + + + + + + + +	+ + + + + + + + + + + + + + +	+ + +	+ + + + +	+ + + +	+ +	+	+ +

حداکثر مقدار مجاز ترکیبات ضد میکروبی در مواد غذایی

ماده نگهدارنده	غلظت مجاز
اسید بنزوییک متیل پاربن پروپیل پاربن اتیل پاربن نیترات سدیم نیتریت سدیم سوربات ها استات ها اکسید پروپیلن اکسید اتیلن سولفیت ها ناتامایسین	0/1 % تحت پوشش ضوابط تولید (GMPs) 0/1 % تحت پوشش  GMPs 0/1 % تحت پوشش  GMPs غیر مجاز 500 ppm 200 ppm تحت پوشش GMPs تحت پوشش GMPs  با غلظت های بین 0/25 – 9 % 300 ppm در کاکائو، صمغ ها، نشاسته، ادویه جات، مغز های آجیلی (به غیر از بادام زمینی) بقایای آن از 50 ppm تجاوز نکند تحت پوشش GMPs 200 تا    300 ppm به صورت غوطه وری، پاششی یا محلول

مواد نگهدارنده

مواد نگهدارنده

مقدمه:

افزودنی های غذایی به هر ماده یا مخلوطی از مواد گفته می شود که به هنگام تولید، فراورده، نگهداری یا بسته بندی به مواد غذایی افزوده می شوند. یعنی افزودنی غذایی به یک ماده افزودنی عمدی گفته می شود. آن دسته از افزودنی های غذایی که اختصاصا برای جلوگیری از فساد یا تجزیه ی یک ماده غذایی افزوده می شوند، نگهدارنده ی شیمیایی نامیده می شوند. یکی از اهداف اصلی استفاده از نگهدارنده های شیمیایی جلوگیری از از رشد و فعالیت میکروارگانیزم هاست. مواد نگهدارنده با دخالت در غشای سلولی، فعالیت آنزیمی یا ساختار ژنتیکی، بر میکروارگانیزم ها اثر بازدارندگی دارند.

معرفی برخی از نگهدارنده ها:

بنزوات ها: نمک سدیم اسید بنزوئیک با کاربردی گسترده در مواد غذایی که در PH خنثی تقریبا بی اثر است و با افزایش اسیدیته، اثر آن افزایش می یابد و بهترین PH برای تاثیر بنزوات سدیم 2/5 تا 4 است که از رشد باکتری ها جلوگیری می کند اما ممانعت از رشد بعضی از مخمر ها و کپک ها در PH های دیگری صورت می گیرد. دو استر پاراهیدروکسی بنزوییک اسید (متیل پارابن و پروپیل پارابن) و استر های بوتیل و اتیل در PH های بالاتر نسبت به بنزوات ها اثر بیشتری دارند.

سوربات ها: اسید سوربیک به صورت نمک های کلسیم، سدیم یا پتاسیم به عنوان یک افزودنی ضد میکروبی مستقیما در مواد غذایی و یا به صورت اسپری، غوطی وری یا پوشش روی مواد بسته بندی مورد استفاده قرار می گیرد. بر کپک ها و مخمر ها اثر بازدارندگی دارد ولی اثر آن بر باکتری ها کمتر است. بیشترین تاثیر در PH های پایین است و حداکثر مقدار مورد استفاده در PH های حدود 6/5 است. در PH های بالاتر از 4 از بنزوات ها موثرترند.

نیتریت ها و نیترات ها: ترکیبات مختلف این نمک ها در محلول ها و مخلوط های عمل آوری گوشت استفاده می شود. استفاده از نیترات ها محدود است. نیتریت ها به علت واکنش با آمین های نوع دوم و سوم و تشکیل نیتروزآمین سرطان زا می باشند. خاصیت بازدارندگی نیتریت ها بر کلستریدیوم بوتولینوم در فراورده های گوشتی تاکید شده است. نیترات ها بر تعداد محدودی از میکروارگانیزم ها تاثیر می گذارد و نگهدانده ی خوبی محسوب می شود.

اسید پروپیونیک: این اسید جزء بی‌ ضررترین اسیدهای آلی بوده چون در بدن به راحتی تجزیه شده و هیچ خطری را ایجاد نمی ‌کند. این اسید در نوعی خاص از پنیرها به نام پنیر سوئیس توسط پروپیونی باکتریوم تولید می شود. از نظر کاربردی در فرآورده‌های نانوایی انواع کیک‌ها به عنوان ضد کپک کاربرد دارد. مقدار مجاز مصرف آن در انواع کپک‌ها 1/0 % و در انواع پنیر 2/0 تا 5/0 درصد تعیین شده است. در عین حال با توجه به آن که در فرآورده‌های نانوایی کاربرد وسیعی دارد می ‌توان دریافت که بر مخمرها تاثیر نخواهد گذاشت.

قند و نمک: این ترکیبات aw را کاهش می دهند و ثر شدیدی بر میکروارگانیزم ها دارند.

الکل: اتانل موجب انعقاد و دناتوره شدن پروتئین های سلولی می شود و بیشترین اثر میکروب کشی را در غلظت های بین 70 و 95 % دارد.

فرمالدئید: افزودن این ترکیب در مواد غذایی مجاز نیست مگر غلظت های کمی که در اثر دود دادن وارد مواد غذایی        می شود. در برابر کپک ها، باکتری ها و ویروس ها موثر است.

اسید سیتریک: اگرچه این اسید به عنوان عامل ضد میکروبی محسوب می شود ولی به اندازه ی سایر اسید ها یا مواد نگهدارنده موثر نیست. این اسید بر روی باکتری های فاسد کننده ی آب گوجه فرنگی موثر است. عمل باکتریواستاتیکی این اسید در PH=5 کم بوده و با کاهش PH عمل ضد میکروبی افزایش می یابد.

اسید لاکتیک: عمل ضد میکروبی این اسید توسط کاهش PH تا حدی است که باکتری ها قادر به رشد نباشند. اسید لاکتیک در PH=5 یک ممانعت کننده ی عالی برای باکتری های مولد اسپور است ولی روی کپک ها و مخمر ها بدون تاثیر است.

منبع:

کتاب میکروبیولوژی مواد غذایی مدرن (جی – 2000)، جلد دوم

کتاب میکروبیولوژی مواد غذایی فریزر-دنیس

جلسه ی هفتم: 5/9/90

فساد تخم مرغ:

تخم مرغ از محصولاتی است که به طور طبیعی توسط ویژگی های درونی اش محافظت می شود، کوتیکول پوسته ی آهکی و غشای داخلی تخم مرغ از جمله موانع نفوذ میکرورگانیزم ها می باشند. کوتیکول از جنس پروتئین است و ضخامتی در حدود 0/01 میلی متر در سطح پوسته دارد. در صورت حضور این لایه امکان نفوذ باکتری از پوسته به درون تخم مرغ وجود ندارد ولی این لایه از طریق شستشو و به مرور زمان از بین می رود. پوسته دارای منافذی است که قطر آن در نقاط مختلف، متفاوت است. میکروارگانیزم هایی که اندازه ی کوچک تری از این حد داشته باشند می توانند از پوسته عبور کنند. در زیر پوسته غشای دو لایه ای وجود دارد که این دو لایه کاملا به هم چسبیده اند و فقط در انتهای تخم مرغ از هم باز می شوند و حفره ای را ایجاد می کنند که به آن کیسه ی هوا می گویند. غشای مذکور دارای منافذ بسیار ریزی است که امکان نفوذ میکروارگانیزم از این غشا به داخل تخم مرغ نیست اما به دلیل نازک بودن غشا امکان صدمه دیدن توسط میکروارگانیزم ها، درجه حرارت و ... وجود دارد.

در داخل سفیده ترکیبات ضد میکروبی مختلفی وجود دارد، لیزوزیم موجود در سفیده بر روی باکتری های G+ موثر است به علاوه کنالبومین و آویدین سفیده به ترتیب با آهن و بیوتین (ویتامین B₁) کمپلکس داده و آن ها را از دسترس میکروارگانیزم ها دور نگه می دارد. از سوی دیگر به علت بالا بودن PH سفیده (9/3) رشد میکروارگانیزم ها در آن دچار وقفه می شود. (PH سفیده ی تازه حدود 7/6 تا 7/9 است و هر چه از زمان نگهداری آن می گذرد، PH بالاتر رفته به حدود 9 می رسد) ولی زرده ی تخم مرغ به علت PH=6/8 و وجود مواد غذایی کافی در آن مناسب برای رشد میکروارگانیزم هاست.

انواع فساد در تخم مرغ: در تخم مرغ دو نوع فساد باکتریایی و قارچی وجود دارد.

الف) فساد باکتریایی: رایج ترین انواع فساد باکتریایی عبارتند از:

1.   فساد سبز (Green rot): عامل اصلی این فساد سودومناس فلوئورسنس است. در موارد پیشرفته ممکن است، این فساد به سفیده هم سرایت کند و تمام تخم مرغ را در بر گیرد، در این مرحله بوی محسوس تعفن به مشام می رسد.

2.   فساد بی رنگ (Colorless rot): توسط سودومناس، آلکالیژنس و کلی فرم ها ایجاد می شود. حاصل رشد میکروارگانیزم ها لایه سفید رنگی است که زرده را می پوشاند و بنابراین تخم مرغ حالت بی رنگ و سفید به خود می گیرد و بوی تعفن در مراحل پیشرفته مشخص است.

3.   فساد سیاه (Black rot): عامل اصلی آن پروتئوس و سودومناس است. این باکتری ها H₂S تولید می کنند که گاز H₂S با آهن موجود در تخم مرغ ترکیب شده و سولفید آهن سیاه ایجاد می شود، در بعضی موارد گاز H₂S تولیدی به قدری زیاد است که می تواند منجر به شکسته شدن تخم مرغ شود. پروتئوس بر روی پروتئین هایی با آمینو اسید گوگردی تاثیر          می گذارد.

4.   فساد قرمز (Red rot): گونه های مختلف سراتیا در صورت حضور و رشد می توانند این نوع فساد را ایجاد کنند و اختلاف عمده ی این نوع فساد در عدم ایجاد عطر و طعم زننده است.

5.   فساد صورتی (Pink rot): توسط گونه های مختلف سودومناس ایجاد می شود، لازم به ذکر است که گونه های مختلف سالمونلا از طریق آلودگی ثانویه وارد تخم مرغ شده و باعث مسمومیت مصرف کننده ی این تخم مرغ ها می شود. (سالمونلا حرارت پاستوریزاسیون را نمی تواند تحمل کند)

ب) فساد قارچی: عمده ترین قارچ هایی که امکان رشد بر روی سطح تخم مرغ را دارند. جنس های پنیسیلیوم (رنگ آبی مایل به سبز) و کلادوسپوریوم (سبز تیره تا سیاه) می باشند و با توجه به میسیلیوم تولیدی ایجاد لکه های رنگی می کنند که در مقابل نور قابل رویتند. رشد کپک ها در ناحیه ی کیسه ی هوا به دلیل حضور اکسیژن از شدت بیشتری برخوردار است. از گروه مخمر ها جنس رودوتورولا، در فساد تخم مرغ نقش بیشتری نسبت به سایر مخمر ها دارد.

فساد قند ها و آبنبات ها:

با توجه به رطوبت کم این محصولات چنان چه آن ها را به طور صحیحی تولید و فراوری و نگهداری کنیم ، به ندرت دچار فساد میکروبی خواهند شد. به هر حال مهم ترین باکتری های عامل فساد در آن ها عبارتند از باسیلوس ها و کلستریدیوم ها. لوکونستوک مزنترویدیس (Leuconostoc mesentroides) نیز یکی از باکتری های مشکل آفرین در صنعت قند      می باشد، چرا که پس از هیدرولیز مواد قندی، پلیمری از گلوکز به نام دکستران تولید می کنند که این پلیمر لزج و چسبناک سبب انسداد خطوط و لوله های عبور دهنده ی مخلوط ساکاروز می شود.

در صورت نگهداری مواد قندی در محیطی با رطوبت بالا، برخی از ارگانیزم ها در سطح خارجی آن رشد خواهند کرد. تورولا و گروه های اسموفیل (غلظت دوست) ساکارومایسس از مواد قندی با رطوبت بالا ایزوله (جداسازی) شده اند.

فساد ادویه جات:

ادویه جات دچار فساد میکروبی گسترده ای نمی شوند اما کپک ها و برخی باکتری ها روی آن دسته از ادویه هایی که فاقد ترکیبات ضد میکروبی و واجد رطوبت کافی هستند، رشد و تکثیر می یابند مثلا از خردل آماده سازی شده، مخمر ها و باکتری پروتئوس و گونه های مختلف باسیلوس جدا گردیده است که این فساد غالبا با تخمیر و تولید گاز همراه بوده است.

فساد مغزها:

مغزها عموما به دلیل چربی زیاد و رطوبت کم تا حدی در مقابل فساد باکتریایی مقاوم هستند، چنان چه رطوبت آن ها در حین برداشت زیاد باشد و یا در شرایط نامناسب نگهداری شوند، محیط مناسبی برای رشد و تکثیر کپک ها خواهند بود.

فساد فراورده های تخمیری:

ساور کرات (Sour crout): فراورده ی حاصل از تخمیر کلم تازه می باشد. PH نهایی این محصول  3/1-3/7 است.  فساد های عمده در ساور کرات عبارتند از نرم شدن که ناشی از فعالیت زود هنگام باکتری هاست که معمولا رشد و نمو خود را در محصول تولیدی آغاز می کنند، لزج شدن که این نوع فساد توسط گونه هایی مثل لاکتوباسیلوس کوکومریس (Lactobacillus cucumeris) و لاکتوباسیلوس پلنتاروم (L.plantarum) به ویژه در حرارت های بالا بوجود می آید، پوسیدن و گندیدن ناشی از فعالیت باکتری ها، کپک ها و مخمر ها می باشد، صورتی شدن به دلیل رشد گونه های مختلف تورولا به ویژه تورولا گلوتینیس (Torula glutinis) ایجاد می شود.

خیارشور: محصول دیگری است که PH آن در انتهای فرایند حدود 4 می باشد. سیاه شدن خیارشور ممکن است به دلیل پیگمان سیاه رنگ و محلول در آب باسیلوس نیگریکانس (B.nigricans) باشد. گونه های مختلف انتروباکتر، پدیکوکوس و لاکتوباسیلوس مسئول باد کردگی خیارشور است، ارگانیزم های پکتولیتیک از جمله جنس های باسیلوس، فوزاریوم، پنیسیلیوم، کلادوسپوریوم، آلترناریا، موکور، آسپرژیلوس و ... سبب نرم شدن خیارشور می شوند.

فساد مایونز، سس سالاد و ...:

با وجود این که میزان مواد مغذی این محصولات برای رشد اکثر میکروارگانیزم ها مناسب است، اسیدیته بالا و aw پایین   آن ها باعث محدود شدن فلور میکروبی به مخمر ها و تعداد بسیار کم از باکتری ها و کپک ها می شود. متخصصین مخمر زیگوساکارومایسس بیل (Zygosaccharomyces bail) را عامل ایجاد فساد در سس های سالاد و سس گوجه فرنگی معرفی کرده اند، علاوه بر این مخمر های جنس ساکارومایسس نیز در فساد مایونز، سس سالاد و سس فرانسوی موثر هستند. لاکتوباسیلوس برویس (Lactobacillus brevis) متداول ترین عامل فساد در این محصولات است. از طرفی در سس سالاد نیز گاز تولید می کنند. هم چنین بررسی های دیگر نشان داد که باسیلوس سابتیلیس (B.subtilis) و باسیلوس وولگاتوس (B.vulgatus) در فساد سس سالاد دخالت دارد.

جدا شدن فازهای امولوسیون از یکدیگر اولین نشانه ی فساد این محصولات محسوب می شود، با این وجود ممکن است تولید گاز و ایجاد بوی تند اسید بوتیریک قبل از این عمل صورت بگیرد.

فساد مواد غذایی کنسروی:

هدف از کنسرو کردن مواد غذایی از بین بردن میکروارگانیزم های موجود در آن هاست با این وجود چنین محصولاتی نیز در برخی موارد دچار فساد می شوند. عوامل زیر را می توان به عنوان دلایل اصلی فساد معرفی کرد:

·      صحیح نبودن فرایند حرارتی

·      صحیح نبودن فرایند خنک کردن

·      آلودگی قوطی در اثر نشت از طریق درب بندی

·      آلودگی قبل از فرایند

مطالعات انجام شده نشان می دهد که بار میکروبی کنسرو هایی که در اثر عدم کفایت فرایند حرارتی آلوده هستند، تابع PH محیط است و مواد غذایی را بر اساس  PH می توان به گروه های زیر تقسیم کرد:

1)  مواد غذایی کم اسید با PH بیش از 5 دارند مانند فراورده های گوشتی، مرغ، ماهی، حبوبات و برخی سبزی ها

2)  غذاهایی با اسیدیته متوسط که متوسط PH بین 4/5-5 دارند مانند سس ها، سوپ ها، اسپاگتی و برخی فراورده های گوشتی

3)  غذاهای اسیدی که PH بین 3/7-4/5 دارند مانند فراورده های گوجه فرنگی، کمپوت ها و آناناس و انجیر

4)  غذاهایی با اسیدیته بالا که PH کم تر از 3/7 دارند مانند ترشی ها، آب مرکبات و ریواس

فساد کنسروهای کم اسید یا اسیدیته ی متوسط: در مواد غذایی کم اسید یا اسیدیته ی متوسط، میکروارگانیزم های اسپورزا از گونه های هوازی اجباری، بی هوازی اختیاری و بی هوازی اجباری رشد می کنند.

الف) هوازی اجباری (Obligate aerob): این میکروارگانیزم ها برای رشد نیاز به اکسیژن دارند و در بسته های کنسرو معمولا اکسیژن مولکولی باقی نمی ماند. ایجاد این فساد نشان دهنده ی این است که هوا به نحوی در درون قوطی وجود دارد. عامل این فساد باکتری های جنس باسیلوس مانند باسیلوس سابتیلیس، باسیلوس مزنتریکوس، باسیلوس مایکوئید (B.mycoid) است. مقاومت حرارتی ارگانیزم های ایجاد کننده ی این نوع فساد متفاوت است و دامنه ی وسیعی را در بر می گیرد. حتی در 70 درجه سانتی گراد ممکن است رشد کنند.

ب) بی هوازی اختیاری (Facultative anaerobe): اسپورهای این میکروارگانیزم ها مقاوم تر از هوازی های اجباری است و بیشترین سهم را در فساد کنسرو دارد. مشخصه ی فساد حاصل از آن ها کاهش شدید PH محتوی بسته است. چون میکروارگانیزم های این گروه به کربوهیدرات های محتوی بسته حمله کرده و اسید سنتز می کنند، این نوع فساد یا فاقد گاز است یا مقدار گاز حاصل خیلی کم است بنابراین بسته های فاسد شده از این طریق باد کرده نبوده و در ظاهر سالم به نظر   می رسند و به همین جهت این نوع فساد را فساد ساور یا فساد مسطح (Flat sour) می نامند. سردسته ی میکروارگانیزم های این گروه باسیلوس استئاروترموفیلوس است که در دمای 50 تا 55 درجه سانتی گراد به خوبی رشد می کند و به ندرت ممکن است در درجه حرارت های کم تر از 38 درجه سانتی گراد رشد کند به همین جهت این نوع فساد بیشتر در مناطق گرمسیر یا انبارهای گرم اتفاق می افتد. از دیگر باکتری هایی که در این نوع فساد دخالت دارند، باسیلوس کواگولانس (B.coagolans) و باسیلوس ترمواسیدورانس (B.thermoacidurans) می باشند. ایجاد چنین فسادی می تواند ناشی از خنک کردن سریع قوطی های کنسرو و سپس خروج از اتوکلاو باشد.