آنچه باید در مورد هیدروکسی متیل فورفورال HMF بدانید | قسمت دوم

آشنایی با اچ ام اف یا همان هیدروکسی متیل فورفورال می تواند به افراد مختلف کمک کند تا اطلاعات دقیق تری در مورد عسل طبیعی داشته باشند. HMF یکی از مهمترین فاکتورها برای بررسی کیفیت عسل طبیعی است. در نتیجه اطلاعات دقیق در مورد این ماده درون عسل طبیعی، می تواند آگاهی نسبت به کیفیت عسل را افزایش دهد و از شایعات و مطالب غیر علمی جلوگیری کند.

در قسمت اول از مقاله آشنایی با اچ ام اف به نکاتی در مورد این ماده درون عسل و دیگر ماده های طبیعی صحبت کردیم. اگر این مطلب را مطالعه نکرده اید می توانید از طریق لینک زیر این مطلب را مطالعه نمایید.

در این مطلب قصد داریم به ادامه نکات مطرح شده در مقاله معرفی HMF بپردازیم. موضوعاتی که در این قسمت از مقاله علمی اچ ام اف آمده مربوط به تشکیل هیدروکسی متیل فورفورال در عسل و عوامل تاثیر گذار در تشکیل آن است که بسیار مهم و کاربردی است.

تشکیل HMF در عسل

5- هیدروکسی متیل فورفورال، یک ترکیب آلی هتروسیکلیک شش کربنی است که شامل گروه های عملیاتی الکل (هیدروکسی متیل) و آلدهید هر دو است. حلقه این ساختار در بخش فوران متمرکز شده است در حالی که دو گروه عملیاتی یعنی گروه های فرمیل و هیدروکسیل متیل به ترتیب در موقعیت های دوم و پنجم پیوند می شوند. اچ ام اف یک ماده زرد جامد است که نقطه جوش پایینی دارد اما قابلیت انحلال زیادی در آب دارد.

HMF مهم ترین محصول واسطه است که در طول دو واکنش تشکیل شده است:

1. تجزیه ی هگزوز کاتالیزور شده با اسید
2. تجزیه ی 3- دی اکسیوزون در واکنش میلارد.

تشکیل هیدروکسی متیل فورفورال با خواص شیمیایی از قبیل PH، میزان اسید آزاد، اسیدیته کل، محتوای لاکتون و محتوای ماده معدنی وابسته است که به نوبه خود با منبع گیاهی نمونه های عسل جمع آوری شده مرتبط هستند. وجود قندهای ساده از قبیل گلوکز و فروکتوز و بسیاری از اسیدها گزارش شده است که برای تولید عسل مطلوب هستند.

مشابه عسل که سرشار از گلوکز و فروکتوز است، اکثر غذاهای حاوی قند هم محتوی هیدروکسی متیل فورفورال هستند. با این وجود، اگرچه اچ ام اف در غلظت های خیلی کم اتفاق می افتد و حتی ممکن است در عسل تازه و محصولات غذایی وجود نداشته باشد، عمل آوری حرارتی یا شرایط نگهداری طولانی مدت می تواند تولید هیدروکسی متیل فورفورال را افزایش دهد.

یکی از جدیدترین تحقیقات نشان داده است که میانگین غلظت HMF در عسل های مالزیایی دو ماه نگهداری شده در دمای 4 تا 5 درجه سانتیگراد 35.98 mg/kg است. در مقابل در تحقیقی دیگر دریافتند که غلظت اچ ام اف در عسل مالزیایی نگهداری شده در 25 تا 30 درجه سانتیگراد برای بیش از یک سال می تواند به مقادیر بسیار بالا (118.47–1139.95 mg/kg) برسد. همچنین مقادیر بالای هیدروکسی متیل فورفورال (3.18–703.10 mg/kg) در نمونه های عسل بنگلادشی نگهداری شده بیش از یک سال در دمای اتاق (20 تا 25 درجه سانتیگراد) مشاهده شدند. بنابراین، میزان HMF نه تنها نشانگر تازگی عسل نیست بلکه نشانگر طول مدت و شرایط نگهداری آن است.

عوامل تاثیرگذار بر تشکیل اچ ام اف در عسل

علاوه بر تولید مستقیم هیدروکسی متیل فورفورال موقع گرمادهی، قند ناشی از تجزیه هگزوزها تحت شرایط اسیدی در دماهای بالا یا در طول واکنش میلارد، این ماده از الیگو و پلی ساکاریدها تولید می شود که می تواند به محض هیدرولیز، هگزوزها را تولید کند. البته به نظر می رسد HMF به طور انتخابی تر از کتوهگزوزها مانند فروکتوز تولید شود.

جالب است که دو دلیل وجود دارد برای اینکه چرا تولید بالای اچ ام اف از فروکتوز (کتوز) نسبت به گلوکز (آلدوز) بیشتر به دست می آید:

• دلیل اول اینکه واکنش گلوکز با میزان انولیزاسیون کمتر از واکنش فروکتوز پایین تر است. اعتقاد بر این است که انولیزاسیون مرحله تعیین کننده میزان تولید HMF است.
• دلیل دوم اینکه فروکتوز یک مخلوط تعادلی از دی فروکتوزها و دیان هیدریدها را تشکیل می دهد و بنابراین از داخل، اکثر گروه های واکنشی را مسدود می کند و منتهی به تشکیل محصولات فرعی خاص می شود. در مقابل، گلوکز هم الیگوساکاریدهای درستی را تشکیل می دهد که شامل گروه های احیاکننده واکنشی هستند و خطر بالایی را برای پلیمریزاسیون عرضی با واسطه های واکنشی شامل اچ ام اف ایجاد می کنند.

عسل دارای انواع مختلفی قند است. در حقیقت، تحقیقات جدید نشان داد که عسل تقریبا محتوی 39.44% فروکتوز، 28.15% گلوکز و 3.19% ساکارز است. اچ ام اف آلدهید حلقوی با تجزیه قندهای مرتبط در عسل هم تولید می شود.

گرمادهی عسل در طول عمل آوری، چسبندگی آن را کاهش می دهد که می تواند از تبلور یا تخمیر جلوگیری کند. علاوه بر حرارت دهی، چندین عامل دیگر بر تشکیل هیدروکسی متیل فورفورال در عسل تاثیر می گذارند مثل خواص فیزیکی و شیمیایی عسل (Ph، میزان اسیدیته کل، میزان اسید آزاد، میزان لاکتون و ماده  معدنی)، فعالیت آب  (aw)، استفاده از محفظه های فلزی و فشار گرمایی و فتوشیمیایی.

اچ ام اف به سهولت در دماهای پایین در حضور pH پایین یا شرایط اسیدی تشکیل می شود. درحالی که دمای بالا و مدت زمان نگهداری طولانی مدت، غلظت این ماده را تا حد زیادی افزایش می دهد. با این وجود، یک مسیر مختلف در شرایط پیرولیتیک و خشک پیشنهاد می شود که تحت این شرایط هیدروکسی متیل فورفورال از فروکتوز و ساکارز تشکیل می شود.

علاوه بر دما و pH، میزان تشکیل HMF در عسل همچنین بستگی به میزان رطوبت عسل دارد. بنابراین، مراحل زیادی اتخاذ می شوند تا میزان رطوبت پایین در نمونه های عسل حفظ شود، شامل تابش گاما و عمل آوری حرارتی برای جلوگیری از تشکیل اچ ام اف.

میزان تشکیل HMF همچنین بستگی به نسبت فروکتوز به گلوکز و نوع قندهای تشکیل شده دارد. چون گزارش شده است که در pH 4.6، فروکتوز پنج برابر واکنش بیشتری نسبت به گلوکز دارد. نسبت بالای فروکتوز به گلوکز، واکنش را تسریع خواهد کرد.

تورهان نشان داد که دما و مدت عمل آوری حرارتی هر دو ممکن است بر تشکیل 5 - هیدروکسی متیل فورفورال در نمونه های عسل تاثیر بگذارند. به علاوه، نشان داده شده است که گرم کردن نمونه های عسل جمع آوری شده از آناتولی در ترکیه در دمای 135 درجه سانتیگراد برای 100 ثانیه، مقادیر مشابهی از HMF همانند مقادیر به دست آمده توسط حرارت دادن نمونه ها در 150 درجه سانتیگراد برای 40 ثانیه تولید کرد.

یک ارتباط الگوریتمی بین زمان نگهداری و مقادیر اچ ام اف در عسل وجود دارد. در مطالعه روی نمونه های عسل مالزیایی معلوم شد که نمونه های عسل نگهداری شده برای 3 تا 6 ماه، میزان HMF زیر محدوده کمیسیون بین المللی عسل (IHC) برای عسل منطقه گرمسیری داشتند( کمتر از 80 گرم بر کیلوگرم). اگرچه، نمونه های ذخیره شده برای 12 تا 24 ماه، غلظت اچ ام اف بالاتر از حد توصیه شده داشتند.

در یک مطالعه علمی بر روی عسل، همبستگی بین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی عسل و تشکیل HMF بررسی شد. در این مطاللعه دریافتند که یک همبستگی قوی بین اسیدهای آزاد و اسیدیته کل وجود دارد. در حالی که فقط یک همبستگی متوسط بین pH و لاکتون ها وجود دارد.

در مطالعه دیگر که روی چهار نمونه عسل انجام شد، فلیکو و دیگران ارتباطی بین غلظت هیدروکسی متیل فورفورال و زمان گرمادهی، اسیدیته و pH گزارش کردند. یک ارتباط مشابه در مطالعه ای دیگر نشان داده شد که یک افزایش نسبی در تشکیل اچ ام اف با افزایش دمای یک درجه ای، میزان رطوبت و فعالیت آب گزارش کرد. به علاوه، غلظت یون های فلزی از قبیل منگنز، روی، منیزیوم و آهن که در عسل موجود هستند هم گزارش شده است که تاثیر مثبتی روی تشکیل HMF دارند.