ارزیابی فعالیت ضداکسندگی و ضدمیکروبی عصاره تخمیر شده برگ گیاه ولیک و نقش آن در پایداری فیزیکوشیمیایی

ارزیابی فعالیت ضداکسندگی و ضدمیکروبی عصاره تخمیر شده برگ گیاه ولیک و نقش آن در پایداری فیزیکوشیمیایی روغن سویا
چکیده
سابقه و هدف: استفاده از آنتی اکسیدان های طبیعی در جهت ممانعت از بروز فساد در روغن همواره مورد توجه متخصصین صنایع غذایی بوده و در این مسیر از گیاهان مختلف که حاوی طیف وسیعی از ترکیبات از جمله ترکیبات فنلی هستند، استفاده شده است. در این پژوهش، فعالیت ضداکسندگی عصاره برگ سبز و تخمیر شده گیاه ولیک و تاثیر آن بر پایداری حرارتی روغن سویا مورد ارزیابی قرار گرفت.
مواد و روش ها: عصاره های متانولی به ترتیب از برگ سبز خشک شده و برگ سیاه شده، تولید گردید. آزمون های مهار رادیکال آزاد DPPH، میزان ترکیبات فنلی، قدرت کی لیت کنندگی و اثر ضدباکتریایی مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته ها: عصاره برگ سبز ولیک دارای مقدار قابل توجهی از ترکیبات فنلی و متعاقبا خاصیت ضداکسندگی و کی لیت کنندگی بوده و استفاده از آن در روغن سویا، سبب کاهش معنی دار اندیس های اسیدی و پراکسید و افزایش اندیس یدی شد. تخمیر برگ های گیاه منجر به کاهش ظرفیت ضداکسندگی آن شده اما قدرت ضدمیکروبی آن را بطور معنی داری افزایش داد.
نتیجه گیری: ظرفیت ضداکسندگی و ضدمیکروبی برگ گیاه ولیک قابل توجه بوده و تخمیر آن از یک سو منجر به کاهش قدرت ضداکسندگی و متقابلا افزایش ظرفیت ضدمیکروبی اش می شود. به نظر می رسد می توان از برگ ولیک بعنوان منبع ترکیبات فنلی و یک آنتی اکسیدان طبیعی در محصولات غذایی استفاده کرد.
واژگان کلیدی: برگ ولیک، فعالیت ضداکسندگی، فعالیت ضدمیکروبی، ترکیبات فنلی، تخمیر
مقدمه
حساسیت روغن ها به اکسیداسیون سبب شده است این ترکیبات در کنار ویژگی های عملکردی منحصر به فردشان، به ابزاری برای تهدید سلامتی انسان مبدل گردند. تحقیقات مختلف نشان داده است درصورت عدم کنترل پارامترهای موثر بر فرآیند نظير نور، يون هاي فلزي، اكسيژن، دما و آنزيم ها، ترکیبات تولید شده در اثر اکسیداسیون، ریسک ابتلا به بیماری هایی همچون سرطان، قلبی-عروقی، تصلب شرایین و فرآیند پیری را به طور معنی داری افزایش می دهد (1, 2). از اینرو محققین همواره به دنبال یافتن راه های موثر در جهت جلوگیری یا کاهش اکسیداسیون لیپیدها بوده اند. در این راستا، استفاده از آنتی اکسیدان های طبیعی و یا طراحی فرمولاسیون مواد غذایی به گونه ای که خاصیت ضداکسندگی آن مدنظر باشد بسیار مورد توجه قرارگرفته است. آنتي اكسيدان ها به منظور افزايش زمان ماندگاري، حفظ ايمني و كيفيت تغذيه اي، خواص عملكردي و مطلوبيت فراورده، در انواع روغن به كار گرفته مي شوند (3). در كنار نقش آن ها در سامانه هاي زيستي، در مواد غذايي سرشار از چربي هاي غير اشباع نيز از كاهش كيفيت تغذيه اي، ايمني، بدطعمي و بي رنگ شدن به علت ايجاد تركيبات سمي جلوگيري مي كنند. فنول ها از دسته ترکیبات گیاهی هستند که بواسطه ویژگی های ذاتی ضداکسندگی، به عنوان ترکیباتی موثر در به تاخیر انداختن فرآیند اکسیداسیون عمل می نمایند. از سوی دیگر ثابت شده است که منشا بسیاری از مواد دارویی و درمانی به دلیل متابولیسم ثانویه گیاهان از جمله ترکیبات فنلی است (2, 4-6).
ولیک (Crataegus elbursensis) یک گیاه دارویی سنتی است و سالیان طولانی به واسطه ویژگی های منحصر بفردش از جمله اثرات سلامتی بخشی و سمیت پایین مورد توجه محققین بوده است (7). اثرات دارویی این گیاه عمدتا مربوط به ترکیبات پلی فنلی و پروسیانیدین های الیگومری موجود در آن می باشد. ترکیبات فعال ولیک و تاثیرات ضداکسندگی آنها توسط بسیاری از محققین مورد ارزیابی قرار گرفته است (7-11). سیاه ولیک فراوانترین گونه ولیک بومی ایران بوده که به فراوانی در جنگل های نواحی شمال کشور یافت می شود. دارای بودن ترکیباتی همچون اسیدهای فنولی، فلاونوئیدها و آنتوسیانین ها سبب شده است از این گیاه به عنوان یک آنتی اکسیدان طبیعی در فرآیند های مختلف غذایی و همچنین در جهت درمان بیماریهای قلبی- عروقی استفاده شود. برگ های گیاه ولیک دارای پلی فنل های مختلف بوده و در طب سنتی چینی به وفور برای درمان استاز خون، درد قفسه سینه، تپش قلب، از دست دادن حافظه، سرگیجه و وز وز گوش استفاده می شود (12-14).  پلی فنل های موجود  در برگ این گیاه شامل ویتکسین-4-O- گلوکوزید[1] (VG)، ویتکسین-2-O- رامنوزید[2] (VR)، ویتکسین[3] (VIT)، روتین[4] (RUT) و هیپروسید[5] (HP) می باشد (15).
نظر به ویژگی های برشمرده شده برای برگ های این گیاه و همچنین بومی بودن آن، بررسی و اندازه گیری ترکیبات فنولی، ارزیابی فعالیت ضداکسندگی، اندازه گیری قدرت کی لیت کنندگی و اثر ضد باکتریایی عصاره برگ سبز و تخمیر شده ی ولیک مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین، غلظت های مختلف از هردونوع عصاره برگ سبز و تخمیر شده به روغن سویا اضافه شده و شاخص های کیفی شامل اسیدیته، عدد پراکسید و عدد یدی اندازه گیری شد.
مواد و روش‌ها
معرف فنلی فولین-سیوکالتیو[6] (ساخت شرکت مرک[7]، آلمان)، متانول، اسید گالیک[8] 98 درصد (ساخت شرکت فلوکا[9]، اسپانیا)، کربنات سدیم 98 درصد بدون آب[10] و فروس سولفات هپتا هیدرات[11] 98 درصد (ساخت شرکت آکروس ارگانیکس[12]، آمریکا) ، 1-1 دی فنیل-2- پیکریل هیدرازیل[13] و معرف فروزین[14] حاوی 3-(2- پیریدیل) 5، 6 دی فنیل- 1، 2 ،4 تریازین-p، p΄ دی سولفونیک اسید هیدرات مونو سدیم[15] نود درصد (ساخت شرکت سیگما آلدریچ[16]، آمریکا) مورد استفاده واقع شد.
برگ‌های درخت سیاه ولیک در ماه شهریور از باغ‌های شهر گرگان (طول جغرافیایی E  ˝29,  °54، و عرض جغرافیایی N ˝50,  °36، با ارتفاع از سطح دریای 100 متر) چیده، جمع آوری و شسته شدند. برای تهیه برگ‌های سبز خشک، برگ‌های تمیز شده در دمای60 درجه سانتی گراد بالا به مدت 12 ساعت در آون قرار گرفته پس از خشک شدن به قطعات 5/0 سانتی متر مربع خرد گردیدند. برای تهیۀ برگ‌های خشک سیاه، برگ‌های سبز تازه و تمیز را ابتدا در دمای  40 درجه سانتی گراد به مدت 4 ساعت پلاسیده نموده سپس عمل مالش دهی و خرد کردن انجام ‌گردید. برای انجام واکنش‌های قهوه‌ای شدن آنها به مدت 8 ساعت در دمای  37 درجه سانتی گراد گذاشته شده تا زمانی که واکنش‌ها کامل گردد. سپس استفاده از دمای  60  درجه سانتی گراد طی 12 ساعت صورت پذیرفت. برای تهیه عصارۀ متانولی برگ‌ها، 40 گرم از برگ‌های خشک شده با  200 میلی لیتر متانول مخلوط گردیده و به مدت 10 ساعت به حالت سکون ماند. سپس عصاره‌ها با استفاده از کاغذ صافی واتمن شمارۀ 2 صاف شده و با دستگاه آون تحت خلاء در دمای  50 درجه سانتی گراد بالا و فشار 50 میلی‌بار تغلیظ و خشک گردید. پودر عصاره‌های تهیه شده در دمای 20- درجه سانتی گراد تا زمان انجام آزمایش‌ها نگهداری گردیدند (16).
اندازه گیری فعالیت ضداکسندگی بر اساس مهار رادیکال‌های [17]DPPH
در این آزمون غلظت‌های 25، 40، 50، 75، 100، 150، 250، 300 و 500 میکروگرم بر میلی لیتر از پودر عصاره‌های برگ در حلال متانول تهیه گردید. سپس 3/0 میلی لیتر از هر کدام از پودر عصاره‌ها را با 7/2 میلی لیتر محلول رادیکال‌های DPPH (تهیه شده در غلظتM  3-10×6) مخلوط ‌گردید. مخلوط ایجاد شده شدیداً هم زده و به مدت 30 دقیقه ساکن ماند. میزان جذب نوری آن در طول موج 517 نانومتر با دستگاه طیف نور سنج خوانده ‌شد. نتایج بر حسب درصد رنگبری ترکیب DPPH بر اساس رابطۀ زیر محاسبه و گزارش گردید (17):
  Ao/ 100× (Ao– Ac) =  فعالیت ممانعت کنندگی(درصد)
که Ao = میزان جذب نوری در نمونۀ شاهد و Ac  = میزان جذب نوری در نمونۀ اصلی می باشد.
اندازه گیری میزان کل ترکیبات فنولی
300 میکرو‌لیتر از نمونه‌ها با غلظت 200 میکروگرم بر میلی لیتر در لولۀ آزمایش ریخته  و به آن 5/1 میلی لیتر معرف فولین سیوکالتیو (از محلول 10 برابر رقیق شدۀ آن برداشته شد) اضافه شد. سپس 2 میلی لیتر محلول (وزنی/ حجمی) 5/7 درصد کربنات سدیم به آن اضافه گردید. محلول ایجاد شده به مدت 30 دقیقه ساکن گذاشته شده سپس میزان جذب نوری آن در طول موج 765 نانومتر خوانده شد. با استفاده از منحنی استاندارد به دست آمده با محلول‌های حاوی غلظت‌های صفر، 50، 100، 150، 200 و 250 میلی‌گرم در لیتر اسید گالیک، میزان کل ترکیبات فنولی بر حسب معادل میلی گرم گالیک اسید در گرم عصاره خشک شده گزارش شد. منحنی استاندارد به صورت رابطه (9998/0(R2=148 0/0- x111/0=y است که y میزان جذب نور توسط محلول بوده و x محتوی کل فنولی بر حسب معادل میلی گرم گالیک اسید ([18]GAE) در گرم عصاره خشک است (16).
اندازه گیری قدرت کی لیت کنندگی[19] یون‌های آهن دو ظرفیتی
در ابتدا تهیه غلظت‌های 50، 75، 100، 150، 250، 300، 500، 1000 و 2000 میکرو گرم بر میلی لیتر از پودر عصاره‌های برگی سیب با حلال متانول انجام گردید. همچنین محلول‌های mM2 سولفات آهن (FeSo4) و mM5 معرف فروزین نیز تهیه شد. سپس 1 میلی لیتر از محلول 20 برابر رقیق شدۀ سولفات آهن با 1 میلی لیتر از محلول نمونه مخلوط شده و بعد 1 میلی لیتر از محلول 20 برابر رقیق شدۀ معرف فروزین به آن اضافه گردید. به مخلوط به مدت 10 دقیقه استراحت داده و میزان جذب نوری آن در طول موج 562 نانومتر خوانده شد. نمونۀ شاهد فاقد عصاره نیز مورد آزمون قرار گرفت. نتایج این آزمون بر حسب درصد قدرت کی لیت کنندگی بر اساس رابطۀ زیر گزارش  شد.
 = قدرت کی لیت کنندگی(درصد) Acontrol /100× (Acontrol – Asample)
Acontrol : میزان جذب نوری در نمونۀ شاهد بوده و Asample : میزان جذب نوری در نمونۀ حاوی عصاره می‌باشد(18).
اثر ضد باکتریایی
6 گونه باكتري اشريشيا كلی[20](PTCC 1399)، سالمونلا تيفی موريوم[21](PTCC 1596)، شيگلا ديسانتری[22] (PTCC 1188)، استافيلوكوكوس اورئوس[23](PTCC 1436)، یرسینیا انتروکولیتیکا[24] و انتروكوكوس فكاليس[25] مقاوم به وانكومايسين (Van R 181) ازسازمان پژوهش‌هاي علمي و صنعتي ايران تهيه شدند. از كشت 24 ساعته باكتري‌هاي مورد نظر در محيط كشت مولرهينتون آگار، يك لوپ به محيط كشت مايع انتقال داده و سوسپانسيوني از باكتري معادل 5/0 مك فارلند تهيه گرديد و طبق روش چاهك (19) از سوسپانسيون ميكروبی معادل نيم مك فارلند برسطح محيط كشت مولرهينتون آگار به صورت يكنواخت كشت داده شد. سپس با استفاده از چوب پنبه سوراخ كن چاهك‌هايی با قطر 7 ميلیمتر ایجاد شد و 100 ميكروليتر از غلظت‌های‌ مختلف عصاره‌ها (110-75/13 میلی گرم بر میلی لیتر) در چاهك‌ها ريخته شد، سپس به مدت 24 ساعت در37 درجه سانتی‌گراد در گرمخانه گذاشته شدند. پس از اين مدت با اندازه گيری قطر هاله عدم رشد در اطراف چاهك‌ها حساسيت يا مقاومت باكتری‌‌های مورد نظر به عصاره‌ها تعيين شد.
اندازه گیری میزان اسیدیته، عدد پراکسید و عدد یدی
به منظور بررسی پایداری روغن سویای حاوی عصاره، غنی سازی روغن سویا با عصاره‌های برگی صورت گرفت. بدین منظور از پودر عصاره‌های برگی سبز و سیاه درخت سیب، 3 غلظت 500، 750 و 1000 پی‌پی‌ام به روغن سویا تصفیه شده فاقد ضداکسنده تجارتی (شرکت عالیا گلستان) اضافه شد. به همراه نمونه‌های حاوی عصاره‌های گیاهی، نمونۀ تجاری حاوی ضداکسنده تجارتی پروپیل گالات به غلظت 200 پی‌پی‌ام و نمونۀ شاهد فاقد ضداکسنده تولید شده در همان روز (شرکت عالیا گلستان) نیز مورد بررسی قرار گرفتند. این نمونه ها در دمایC ° 60 به مدت 1 ماه قرار گرفتند تا بعداً از نظر آزمون های تغییرات کیفی از قبیل درصد اسیدیته (20) ، عدد پراکسید(21)، عدد یدی (روش ید هانوس) (22) مورد بررسی قرار گیرند. 
تجزيه و تحليل آماري
اين تحقيق به صورت آزمايش مقایسه میانگین‌ها در قالب طرح كاملا تصادفي در 3 تكرار انجام شد و داده‌ها توسط نرم افزار  SASآناليز و ميانگين‌ها در سطح 05/0 مقايسه و در نهايت شکل ها با استفاده از نرم افزار  Excelرسم شدند.
نتایج
میزان ترکیبات فنلی
روش فولین -سیوکالتیو یکی از متداولترین روش هاي اندازه گیري ترکیبات فنلی است که میزان این ترکیبات را بر مبنای روش طیف سنجی برآورد می نماید. ترکیبات فنلی  با احیاي معرف فولین در محیط قلیایی سبب ایجاد کمپلکسی آبی رنگ می شوند که در طول موج 765 نانومتر از خود پیک نشان می دهد. میزان کل ترکیبات فنلی  استخراج شده از برگ گیاه بر اساس معادله ي خط منحنی استاندارد گالیک (y=0.111X-0.0148, R2=0.9998) اسید محاسبه شده و در جدول 1 نشان داده شده است.
 
جدول 1. میزان ترکیبات فنلی و راندمان استخراج در عصاره برگ سبز و تخمیر شده ولیک
نمونه
فنل کل (mg GAE/100 g)
راندمان استخراج
عصاره برگ سبز
a57/0 ±141
a50/0±5/5
عصاره تخمیر شده
b50/0±64
b38/0±4
آزمون مهار رادیکالهاي آزاد DPPH
نتایج مربوط به ارزیابی قدرت مهار رادیکال آزاد DPPH در شکل 1 نشان داده شده است. همانطور که مشخص است در مورد عصاره برگ سبز،  با افزایش غلظت عصاره تا 75 پی‌پی‌ام، درصد مهار رادیکال آزاد به طور معنی داری افزایش پیدا کرده (P˂0.05) اما با افزایش غلظت از 75 تا 1000 پی‌پی‌ام، تغییر معنی داری در این روند مشاهده نشد. در خصوص عصاره تخمیر شده، ابتدا باید اشاره نمود فرآیند تخمیر سبب از بین رفتن توانایی مهار رادیکال آزاد تا غلظت 50 پی‌پی‌ام شده و پس از آن، با افزایش غلظت از 75 تا 1000 پی‌پی‌ام، درصد مهار رادیکال آزاد به طو رمعنی داری افزایش پیدا کرد (P˂0.05). از طرف دیگر، توانایی عصاره برگ سبز در مهار رادیکال آزاد در تمام غلظت ها، به طور معنی داری بالاتر از عصاره تخمیر شده بود (P˂0.05) بطوریکه عصاره برگ سبز توانست تا 4/96% و عصاره تخمیر شده تا 5/73% از رادیکال های آزاد را مهار نماید. بنابراین می توان گفت غلظت موثر از عصاره برگ سبز برای رسیدن به حداکثر درصد مهار رادیکال آزاد DPPH، 75 پی‌پی‌ام و برای عصاره تخمیر شده 1000 پی‌پی‌ام بوده است.
 
[1] - Vitexin-4″-O-glucoside
[2] - Vitexin-2″-O-rhamnoside
[3] - Vitexin
[4] - Rutin
[5] - Hyperoside
[6]- Folin–Ciocalteu’s phenol reagent
[7]- Merck
[8] - Gallic acid
[9]- Fluka
[10] - Anhydrous sodium carbonate
[11] - Ferrous sulphate hepta-hydrate
[12] - Acros Organics
[13] - 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl
[14] - Ferrozine iron reagent
[15] (3-(2- Pyridyl) -5,6 – diphenyl- 1,2,4- triazine- p,p΄- disulfonic acid hydrat monosodium
[16] Sigma-Aldrich
[17] Diphenyl-1-picrylhydrazyl-2, 2
[18] Gallic Acid Equivalent
[19]  Chelating
[20] Escherichia coli
[21] Salmonella typhimurium
[22] Shigella dysenteria
[23] Staphylococcus aureus
[24] Yercinia enthrocolitica
[25] Entherococcus faecalis

مقدمه ای بر اکسید گرافن (GO)

مقدمه ای بر اکسید گرافن (GO)

اكسيد گرافن، همان ساختار لايه‌اي گرافيتي است كه فاصله بين اين لایه‌ها به‌مراتب بيشتر و رنگ آن به دليل اكسايش روشن‌تر شده است. اكسيد گرافن در واقع، صفحه پايه گرافيت با عوامل آميخته از گروه‌هاي اپوكسي و هيدروكسيل و نيز، گروه‌هاي كربونيل و كربوكسيل در لبه‌ها است كه وجود اين گروه‌ها منجر به آبدوستي ساختار اكسيد گرافن مي‌شود. اكسيد گرافن نارساناي الكتريسيته است و حضور گروه‌هاي اكسيژن‌دار، آن را از نظر حرارتي ناپايدار مي‌كند. البته، خاصيت رسانايي الكتريسيته اكسيد گرافن با احيا شيميايي می‌تواند تا حد رسانايي گرافيت اوليه در ساختار گرافن بازيابي ‌شود (Stankovich et al., 2007).

سنتز اكسيد گرافن با روش های مختلفی از جمله روش هامرز، روش اصلاح شده هامرز[1] و روش بهبود يافته هامرز [2] انجام مي‌شود. در اين روش ها، ابتدا صفحات گرافيتي را منبسط مي‌كنند و در حضور اسيدهاي غليظ و عوامل اكسيد‌كننده قوي، آن را به اكسيد گرافيت تبديل مي‌كنند. اين فرآيند با افزايش فاصله بين لايه‌اي همراه است كه البته، مقدار اين فاصله به ميزان اكسايش و آب‌پوشاني بستگي دارد. فاصله زياد بين لايه‌ها موجب مي‌شود كه مولكول‌هاي آب بتوانند در اين فضا نفوذ كنند و منجر به توزيع مناسب صفحات اكسيد گرافني در محيط آبي شوند. البته، روش‌هاي شيميايي ممكن است منجر به توليد صفحات كوچكي از اكسيد گرافن شوند كه متاثر از نحوه توليد اين صفحات است. در بيشتر موارد از اولتراسوند براي باز كردن فاصله بين صفحات و توليد اكسيد گرافن تك لايه كاملا توزيع شده استفاده مي‌شود كه موجب خرد شدن صفحات خواهد شد. صفحات حاصل آن‌قدر كوچك هستند (از صدها نانومتر تا چند ميكرون) كه براي استفاده در ابزارهاي الكتريكي مناسب نيستند. مي‌توان براي بهبود اين مشكل از روش‌هاي ديگر مانند هم‌زن مغناطيسي به منظور جدا نمودن صفحات از يكديگر استفاده نمود (Aboutalebi et al., 2011).

1-2-1- سنتز اکسید گرافن

اکسید گرافن (GO) را می توان به عنوان تک لایه ای از اکسید گرافیت در نظر گرفت. ساخت اکسید گرافیت به بیش از یک و نیم قرن پیش بر می گردد (Dreyer و همکاران، 2010؛ Chua و Pumera، 2014). در سال 1859، پژوهشگری به نام برودی در حین بررسی ساختار گرافیت، گزارشی مبنی بر سنتز اکسید گرافن ارائه کرد (Brodie، 1859). هنگام واکنش گرافیت با مخلوطی از NHO3, KC1O3 در دمای 60 به مدت سه تا چهار روز، وی دریافت که محصول با یک افزایش جرم کل مواجه می شد. بررسی بیشتر نشان داد که محصول از کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده بود و فرمول مولکولی آن به صورت C2/19H0/80O1/00 اندازه گیری شد. با حرارت دادن محصول تا دمای 220، ترکیب شیمیایی این ماده به C5/51H0/48O1/00 تغییر کرد که این امر همراه با از دست دادن کربونیک و اکسید کربونیک بود. از آنجایی که این ماده در آب خالص یا بازی قابل پخش بود اما در محیط اسیدی چنین رفتاری نداشت، برودی این ماده را «اسید گرافیک» نام نهاد.

بعدها در سال 1898، اشتادنمایر (1898) با افزودن کلرات (مثلاً NaClO3 , KClo3) در چند مرحله در حین واکنش، و نیز افزودن H2SO4 غلیظ به منظور افزایش اسیدیتة مخلوط، روش برودی را بهبود داد. پس گرافیت در معرض واکنش با کلرات، HNO3, H2SO4 قرار داده شد. این تغییر کوچک در روال کار، منجر به افزایش میزان اکسیداسیون مشابه با روش اکسیداسیون چندگانة برودی شد (C:O ͠ 2:1) ، اما واکنش به صورت عملی تر در یک مخزن واکنش منفرد انجام گرفت.

در سال 1958، هامرز و آفمن (1958) روش اکسیداسیون جایگزینی ارائه دادند که در آن، گرافیت در معرض واکنش با مخلوط H2SO4 و KMnO4 غلیظ قرار می گرفت؛ در این روش نیز سطح مشابهی از اکسیداسیون بدست می آمد. اکسید گرافیت از طریق مخلوط کردن پودر گرافیت بسیار خالص و NaNO3 در H2SO4 تهیه می شد. سپس KMnO4 برای کاتالیز کردن واکنش افزوده شده و در نهایت یک ژل خاکستری مایل به قهوه ای به دست می آمد. بعد از رقیق سازی با آب و اضافه کردن هیدروژن پراکسید، یک پسماند اکسید گرافیت به رنگ قهوه ای مایل به زرد به دست می آمد؛ از این ماده می توان با کمک اعمال امواج صوتی، سوسپانسیون اکسید گرافیت تهیه کرد. اگر چه پرمنگنات یک اکسید کنندة رایج است، اما گونه فعال واقعی Mn2O7 می باشد (Dreyer و همکاران، 2010) که قادر است به صورت انتخابی پیوندهای دو گانه آلیفاتیک غیر اشباع را نسبت به پیوندهای دو گانه آروماتیک، اکسید نماید.

در بیان کلی، روش های برودی، اشتادنمایر و هامرز، سه روش اصلی برای تولید اکسید گرافیت از گرافیت می باشند، اما دو روش برودی و اشتادنمایر گاز ClO2 تولید می کنند که به دلیل سمیّت بالای آن و تمایل به تجزیه شدن در هوا و ایجاد انفجار، باید با احتیاط مورد استفاده قرار گیرند. خوشبختانه، این نقص با روش هامرز از بین می رود، چرا که زمان واکنش نسبتاً کوتاه تری دارد و خبری از ClO3 در آن نیست. امروزه، روش هامرز به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته است ولی هنوز دارای یک نقص می باشد و آن، آلودگی بالقوه با یون های پر منگنات اضافی است. این آلودگی را می توان با انجام عملیات با H2O2 و سپس شستشو و دیالیز از بین برد (Johnson و همکاران، 2009). از سوی دیگر، اثبات شده است که محصولات واکنش های سنتز اکسید گرافیت تغییرات زیادی نشان می دهند؛ این تغییرات نه تنها به اکسید کنندة مورد استفاده بلکه به منبع گرافیت و شرایط واکنش نیز بستگی دارد.

پس از ساخت اکسید گرافیت، اکسید گرافن (GO) را می توان با لایه برداری از آن و تبدیل به ورقه های تک لایه از طریق روش های مختلف حرارتی و مکانیکی به دست آورد (Dreyer و همکاران، 2010). بر اساس گزارش مک آلیستر و همکارانش (2007)، مکانیزم لایه برداری حرارتی اکسید گرافیت را می توان در شکل 1-4 توصیف کرد. در حین حرارت دهی، گروه های عاملیِ اکسیژن دار که به سطح کربن متصل شده اند به گازهایی همچون H2O، CO, CO2 تجزیه می شوند که این گازها در طول جهات جانبی نفوذ خواهند کرد؛ لایه برداری فقط در صورتی رخ خواهد داد که سرعت تجزیه گروه های عاملی از سرعت نفوذ گازهای متصاعد شده پیشی گیرد. در این حالت، فشار میان لایه ایِ موجود در بین لایه های مجاور به اندازه کافی بزرگ است تا بر برهمکنش های واندروالس آنها غلبه نماید و لایه ها را از هم جدا نماید. به طور کلی پیشنهاد شد که حداقل دمای 550 برای لایه برداری موفق در فشار اتمسفر ضروری است (مک آلیستر و همکارانش، 2007). به علاوه، روش لایه برداری حرارتی به صورت گسترده برای به دست آوردن گرافن مورد استفاده قرار گرفته است (شکل 1-1) که در این حالت اکسید گرافیت تحت لایه برداری حرارتی به گرافن تبدیل شده است (Lv و همکاران، 2009).

روش مرسوم دیگر برای تبدیل اکسید گرافیت به GO، لایه برداری مکانیکی اکسید گرافیت است. به عنوان مثال از طریق اعمال امواج صوتی به اکسید گرافیت در آب یا یک محیط آلی قطبی، می توان اکسید گرافیت را به طور کامل به شکل GO لایه برداری کرد (Stankovich و همکاران، 2007؛ Paredes و همکاران، 2008) به علاوه، از طریق هم زدن مکانیکی اکسید گرافیت در آب، می توان اکسید گرافیت را به خوبی لایه برداری نمود (Becerril و همکاران، 2008؛ Zhu و همکاران، 2010). خصوصاً اعمال امواج صوتی و هم زدن مکانیکی را می توان به صورت توأمان برای لایه برداری اکسید گرافیت مورد استفاده قرار داد تا بازدهی بهتری نسبت به هر یک از این روش ها به صورت مجزا حاصل شود. به طور کلی، استفاده از امواج صوتی در آب یا یک محیط آلی قطبی در مقایسه با هم زدن مکانیکی بسیار سریع تر است، اما دارای این نقص بزرگ است که سبب آسیب اساسی به ورقه های GO می شود (Becerril و همکاران، 2008).

---

[1] - Modified Hummers

[2] - Improved Hummers

تولید اکسید گرافن با روش هامرز بهبودیافته

در این روش که بر مبنای تولید گرافیت اکسید پایدار می باشد، از پرمنگنات پتاسیم و اسیدهای فسفریک و سولفوریک استفاده می شود. ابتدا اسید سولفوریک و اسید فسفریک با نسبت 9 به 1 با یکدیگر مخلوط شده و سپس پودر گرافیت به آرامی و تحت همزدن به آن افزوده می شود. همزدن تا رسیدن به یک مخلوط یکنواخت سیاه رنگ ادامه پیدا می کند. در ادامه مخلوط داخل حمام یخ قرار گرفته و به آرامی و تحت همزدن، پرمنگنات پتاسیم به آن افزوده می شود. طی این فرآیند دما زیر 20 درجه سانتیگراد حفظ می شود. پس افزودن پرمنگنات و حل شدن کامل آن، مخلوط داخل انکوباتور با دمای 50 درجه سانتیگراد قرار گرفته و به مدت 12 ساعت در این شرایط همزده می شود. سپس مخلوط تا دمای اتاق سرد شده و  یخ به آن افزوده می شود. پس از مدت زمان کوتاهی از افزودن یخ، آب اکسیژنه (30% وزنی) به آرامی و تحت همزدن به منظور توقف فرآیند اکسیداسیون و احیا پرمنگنات باقی‌مانده به مخلوط افزوده شده و در نتیجه این فرآیند، رنگ آن به قهوه  ای/ نارنجی روشن تبدیل می شود. سپس مخلوط سانتریفوژ شده و سوپرناتانت دور ریز می گردد. رسوب به صورت 2 بار متوالی با HCl  و سپس با آب شستشو داده می شود. دیالیز در برابر آب به مدت یک هفته جهت حذف یون های فلزی، سولفات و کلر انجام می شود.

 

امکان سنتز اکسید گرافن با خلوص بالا همراه با برگه آنالیز درصورت درخواست و ارسال به سراسر ایران وجود دارد. کسب اطلاعات بیشتر : [e-mail]

 

نکات رزومه نویسی حرفه ای و در عین حال مختصر

یک رزومه خوب ممکن است به راحتی بتواند نظر یک استاد را جلب و راه را برای ادامه تحصیل شما باز کند. حتما برای نوشتن رزومه به چند مورد از رزومه های قبلی دوستان موفق خود نگاه کنید. رزومه باید شامل بخش های زیر باشد:
☘️اطلاعات فردی
شامل اسم، آدرس، شماره تلفن، ایمیل، آدرس وب سایت (اختیاری). گذاشتن عکس در رزومه به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود و کاری غیرحرفه‌ای تلقی می‌شود.

☘️بخش تحصیلی
در این بخش دانشگاه و مدرکی که از دانشگاه با سال و کلیه اطلاعات به همراه معدل باید ذکر شود.

☘️علاقه های علمی
این بخش نیز مهم است سعی کنید خیلی جزئی و خیلی کلی ننویسید. دانشجویان لیسانس سعی می کنند این بخش را با توجه به علاقه اساتید مختلف تغییر دهند. مثلا ترتیب آنها را جابه جا می نمایند.

☘️مقالات علمی
اگر مقاله ای علمی در مجله چاپ یا حتی ثبت نام نموده اید بنویسید. در این بخش به هیچ وجه مبالغه نکنید.

☘️سوابق کاری
در این بخش نیز سوابق کاری خود را بیاورید.

☘️پروژه های علمی
در این بخش کلیه کارهای خوبی که در دوره کارشناسی، ارشد انجام داده اید، بیاورید. این بخش برای دانشجویانی که مقالات عملی ندارند بسیار مهم می باشد. سعی کنید که به صورت خلاصه کارهایی را که انجام داده اید یا در حال انجام آن می باشید یا حداقل توان انجام آنرا دارید بیاورید.

☘️زبان
نمرات امتحانات بین المللی زبان را بیاورید. اگر در زبانهای دیگر نیز تبحر دارید در اینجا بیاورید.

مهارت های کامپیوتری
در این بخش نیز سعی کنید مبالغه ننمایید و فقط نرم افزارهایی که مسلط هستید بیاورید و اگر با نرم افزاری آشنا هستید نیز حتما آشنایی با آن ذکر شود.

☘️سرگرمی (اختیاری )
هر سرگرمی که دارید بیاورید، اهمیتی ندارد که در چه زمینه ای باشد.

🔸نام سه نفر از اساتیدی که شما را تایید می نمایند و یا به شما توصیه نامه می دهند (اختیاری)
حتما آدرس ایمیل را بنویسید تلفن و آدرس و مرتبه دانشگاهی نیز بد نیست

✅سعی کنید که رزومه‌ی شما بیشتر از دو صفحه نباشد. در صورتی که حجم اطلاعاتی که در رزومه شما قرار دارد بیش از دو صفحه است، سعی کنید آنها را خلاصه نمایید و بعضی از اطلاعات غیرضروری را حذف کنید.