1-1 ضرورت و اهمیت موضوع

 

نگهداری، حفظ کیفیت و افزایش ماندگاری میوه‌ها و سبزی‌ها از اهمیت فراوانی برخوردار است که به ‌طور عمده با وضعیت بازار فروش ارتباط مستقیم دارد. بنابراین، برای افزایش سود عرضه، حفظ کیفیت محصولات باغبانی امری ضروری به نظر می‌رسد. همچنین، تأمین تقاضای مصرف‌کننده برای انواع سبزی‌ها و میوه‌ها در طی سال تنها از طریق انبارداری طولانی ‌مدت محصولات میسر می‌باشد (اثنی عشری، زکایی خسروشاهی، 1387).

 

یکی از راه‌های افزایش دسترسی مردم به فرآورده‌های باغبانی، جلوگیری از ضایعات بین زمان برداشت تا هنگام مصرف است. این ضایعات نتیجه عدم آگاهی تولیدکنندگان به شیوه‌های صحیح جابه‌جایی پس از برداشت، حمل‌ونقل، نگه‌داری و بازار رسانی می‌باشد. ضایعات پس از برداشت میوه‌ها و سبزی‌ها در برخی موارد به 80 تا 100 درصد می‌رسد (فرهی و گودرزی، 1387). ضایعات پس از برداشت به دو گروه اصلی تقسیم می‌شود: گروه اول شامل تلفات فیزیکی است که در اثر آسیب‌های ساختاری یا فساد میکروبی ایجاد شده و فرآورده را به مرحله نابودی می‌رساند به‌گونه‌ای که جهت ارائه برای مصرف تازه خوری یا فرآوری قابل‌پذیرش نباشد. ضایعات فیزیکی می‌تواند­ از تبخیر آب بین سلولی ناشی شده که به از دست دادن مستقیم وزن می­انجامد. خسارت اقتصادی منتج از ضایعات فیزیکی در درجه اول، ناشی از کاهش وزن محصول و در درجه دوم، درنتیجه عدم پذیرش کل فرآورده به دلیل خرابی بخش کوچکی در درون توده محصول می‌باشد. دومین عامل دخالت کننده در ضایعات پس از برداشتی محصولات، کاهش کیفیت آن‌ها بوده که در اثر تغییرات فیزیولوژیکی و نیز تغییر در ترکیبات شیمیایی درون بافت محصول رخ داده و در نهایت باعث تغییر در ظاهر، مزه یا بافت آن می‌شود لذا فرآورده ازنظر زیبایی ظاهری کمتر موردپسند مصرف‌کننده قرار می‌گیرد. در بسیاری از بازارها، برای چنین فرآورده‌هایی که هنوز قابل‌خوردن هستند، حتی باقیمت پایین نیز تقاضایی وجود ندارد که این موضوع سبب خسارت‌های شدید اقتصادی می‌گردد. به‌طورکلی ضایعات پس از برداشت محصولات کشاورزی خسارت بزرگی برای منابع غذایی در جهان به شمار می‌آید (ایرانمنش و ملک یارند، 1390).

 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 

2-1 بیان مسئله و ضرورت اجرای تحقیق

 

ظاهر و کیفیت میوه‌های تازه اولین معیار انتخاب آن‌ها برای خرید یا مصرف می‌باشد (آبوت،1999). کیفیت محصول دربرگیرنده خواص حسی مانند ظاهر، بافت و مزه محصول و نیز آسیب‌های واردشده به محصول می‌باشد (هرناندز-مونز و همکاران ، 2008). این ضایعات به ‌طور عمده ناشی از آسیب‌های مکانیکی حاصل از حمل ‌و نقل نامناسب، استفاده از روش‌های انبارداری سنتی، بی‌دقتی و یا در اثر تعرق شدید به دلیل عدم استفاده از سردخانه و انبار نامناسب است که در نهایت موجب حمله عوامل مختلف بیماری‌زا و درنتیجه فساد محصول می‌شود. ایجاد این ضایعات به دلایل زیادی ازجمله آسیب سرمازدگی، اتلاف آب و توسعه اختلالات فیزیولوژیکی در انبار می‌باشد (ژانگ و ژانگ، 2008). با کاربرد برخی از روش‌ها قبل از انبارداری میوه­ها، می توان این ضایعات را در حد چشمگیری کاهش داد. اعمال برخی تیمارها قبل از انبارداری میوه، باعث بهبود کیفیت میوه شده و با این روش‌ها می‌توان میوه را به مدت طولانی‌تری در انبار نگهداری نمود با توجه به اهمیت انبارداری مرکبات و انگور و بالا بودن ضایعات پس از برداشت این محصولات، بهبود شیوه انبارداری به‌منظور حفظ ویژگی‌های کیفی و انبارمانی میوه‌ها، ممانعت از بروز بیماری‌ها و ناهنجاری­های فیزیولوژیک در مرحله پس از برداشت در این میوه­ها امری ضروری است. (راج کومار، 2009).

 

یکی از پوشش‌های خوراکی جدید صمغ آکاسیا است که صمغ عربی نیز نامیده می‌شود و یک نوع پلی ساکارید است که جهت کاهش اتلاف آب و حفظ رنگ و نگهداری‌نمونه‌های بیولوژیکی به مدت طولانی استفاده می‌شود (کریل، 2006، علی و هم کاران ،2010 و مقبول و هم کاران ، 2011).

 

ترکیب اصلی مسئول اثر آنتی‌اکسیدان کارواکرول در پونه کوهی، اوژنول در میخک، تیمولدر آویشن، منتول در نعناع و اکالیپتول 14 در اکالیپتوس 15 است.

 

فعالیت بیولوژیکی اصلی و امکان استفاده از اسانس‌ها در صنایع غذایی و بسته‌بندی محصولات به ظرفیت ضد میکروبی آن‌ها مربوط می‌شود. فعالیت ضد میکروبی اوژنول، تیمول و کارواکرول در برابر باکتری، قارچ و مخمر اثبات ‌شده است (سرانو و همکاران، 2008). استفاده مداوم از قارچ‌کش‌های مصنوعی منجر به مقاوم شدن پاتوژن ها در برابر قارچ‌کش می‌شود به‌علاوه بقایای این قارچ‌کش‌ها در میوه‌ها، خطر جدی برای مصرف‌کنندگان و محیط زیست محسوب می‌شود. قارچ‌کش‌های خوراکی موجب بهبود ظاهر مواد غذایی و حفظ میوه می‌شود به این دلیل که آن‌ها می‌توانند موانع انتخابی در مقابله با تنفس، افت رطوبت و پوسیدگی فراهم کنند. این پوشش‌ها از نظر خوراکی بودن، سازگاری زیستی، غیر سمی بودن و کم‌هزینه بودن ارزشمند هستند. استفاده از اسانس گیاهی که دارای اثرات ضد قارچی هستند به‌طور قابل‌توجهی پوسیدگی، کاهش وزن، سفتی میوه، غلظت مواد جامد محلول و اسیدیته قابل تیتراسیون را به تأخیر می‌اندازند (سرانو و همکاران،2008، پلوی و همکاران ، 2009).

 

بسته‌بندی با اتمسفر تعدیل‌شده (MAP) یک تکنیک برای به تاخیرانداختن عمر قفسه‌ای محصولات تازه می‌باشد که شامل استفاده از یک پوشش پلیمری جهت بسته‌بندی محصول است که به روش‌های مختلفی اتمسفر اطراف محصول و درون بسته‌بندی را تغییر می‌دهند. بدین منظور می‌توان با خارج نمودن هوای اطراف محصول و ایجاد خلأ (بسته‌بندی و تحت خلأ)، وارد نمودن یک ترکیب گازی معین به داخل پوشش (اتمسفر تعدیل یافته فعال) یا تغییر تدریجی ترکیب گازی درون بسته‌بندی در اثر تنفس محصول (اتمسفر تعدیل یافته غیرفعال ) اتمسفر گازی اطراف محصول و درون بسته را تغییر داد. اتمسفر تعدیل یافته درون بسته‌بندی به‌طور مستقیم به‌شدت تنفس فراورده و نفوذپذیری پوشش به‌کاررفته برای گازهای اکسیژن، دی اکسید کربن و بخارآب بستگی دارد، پس از گذشت زمان ‌بر اثر تنفس محصول با افزایش غلظتCO2 دی اکسید کربن و کاهش غلطت اکسیژن به یک وضعیت تعادل در بسته مواجه منجر خواهد شد. افزایش غلظت گاز CO2 دی اکسید کربن و کاهش غلطت گاز اکسیژن O2شدت تنفس و فعالیت متابولیکی میوه را به حداقل رسانده و هم‌چنین با کاهش یا جلوگیری از فعالیت آنزیم‌های تجزیه کننده­ پکتین ­سبب ­حفظ سفتی­ بافت ­می­شود.

 

مطالعه حاضر در خصوص بسته‌بندی محصولات نافرازگرا با استفاده از اتمسفر تعدیل‌شده در ترکیب با صمغ عربی و اسانس­های های گیاهی است و پاسخ به این سؤال که آیا می‌توان با استفاده از این ترکیب ماندگاری برخی محصولات نافراز گرا را افزایش داد و میکروارگانیسم‌های موجود در محیط اطراف میوه یا بسته که تحت شرایط رطوبتی ناشی از اتمسفر تعدیل‌یافته، نمود بیشتری دارند را کنترل نمود؟

 

1-3 اهداف تحقیق

 

بررسی تأثیر ترکیبی بسته‌بندی با اتمسفر تعدیل‌شده با اسانس‌های گیاهی بر کیفیت انبارداری میوه

 

بررسی تأثیر ترکیبی بسته‌بندی با MAPو صمغ عربی بر کیفیت انبارداری میوه

 

تعیین بهترین غلظت صمغ عربی در برهمکنش با اسانس‌های گیاهی به‌منظور افزایش عمر پس از برداشت

 

 

 

فصل دوم

 

مروری بر پژوهش­های انجام شده

 

 

باتوجه به گسترش روز افزون جمعیت که با رشد صنعتی همراه است، مشکلات و معضلات بسیاری زندگی بشر را تحت تأثیر قرار داده است. از جمله این مشکلات می‌توان به تولید مقدار زیاد فاضلاب اشاره کرد که در گذشته این فاضلاب‌ها از طریق طبیعت قابل جذب بودند اما با افزایش جمعیت و متناسب با آن افزایش فاضلاب‌های مختلف (شهری و صنعتی)، جذب مقدار بسیار زیاد فاضلاب از طریق طبیعت امکان‌پذیر نمی‌باشد. همچنین باید در نظر گرفت که ایران در مناطق خشک و نیمه‌خشک واقع شده است و باتوجه به محدودیت منابع آب، جهت استفاده پایدار از منابع آب، شناسایی و استفاده از روش‌هایی توصیه می‌شود که می‌توان به منابع آب پایدار دست یافت. به این ترتیب لزوم استفاده مجدد از فاضلاب و پساب مشخص می‌شود. استفاده مجدد از آب پساب یکی از منابع پایدار آب بوده که حتی با وقوع خشکسالی نیز، می‌توان روی این منبع آب حساب ویژه‌ای باز کرد. البته در فرآیند توسعه نمی‌توان انتظار داشت که بدون هیچ تغییری در محیط زیست، رشد صنعتی و اقتصادی صورت گیرد و کسی هم به دنبال چنین امر محالی نیست اما رعایت اصول توسعه پایدار و حفاظت از محیط زیست امری اجتناب ناپذیر است .

دلایل ذکر شده سبب شده است که در کشورهای در حال توسعه و توسعه‌یافته، تصفیه فاضلاب و پساب مورد توجه قرار گیرد.

 

اگر منابع آب به گونه‌ای که تا کنون معرفی شده‌اند در نظر گرفته شوند، باید گفت که منابع آب محدود بوده و روز به روز کاهش می‌یابند؛ اما امروزه منابع آبی معرفی شده‌اند که با منابع آب گذشته متفاوت هستند. منابعی جدید که نه تنها سبب کاهش منابع آب محدود نمی‌شوند، بلکه سبب حفاظت و ذخیره بیشتر آن منایع می‌گردند. شیرین‌سازی آب دریا و تصفیه فاضلاب و پساب از جمله این منابع می‌باشند. منابعی که حتی در خشکسالی‌ها نیز مقدار آن‌ها کاهش چندانی نخواهد داشت و علاوه بر رفع مشکلات کم‌آبی می‌توانند سبب حفاظت از محیط زیست نیز بشوند [48].

 

برای تصفیه فاضلاب و پساب روش‌های بسیاری وجود دارد که هر کدام به نوبه‌ی خود مزایا و معایبی دارند که متناسب با نیاز می‌توان روش مناسب را انتخاب کرد. برای مثال روش شیمیایی برای تصفیه فاضلاب صنعت نفت و گاز بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و روش بیولوژیک برای فاضلاب بهداشتی و صنایعی چون مواد غذایی.

 

اخیراً گرایش بسیار زیادی به فناوری نانو در کلیه رشته‌ها شده است و رشته‌ی مهندسی آب نیز از این امر مستثنا نمی‌باشد. شاید دلیل این امر آن باشد که فناوری‌های نانو گامی بلند برای دستیابی به توسعه‌ی پایدار می‌باشند و یک فاصله‌ی قابل توجه با روش‌های قبلی ایجاد کرده‌اند. نانوفیلترها قابلیت‌های زیادی دارند که این امر سبب استفاده از آن‌ها در مراحل تصفیه می‌گردد. از مزایای نانوفیلترها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

 

– هزینه کارگری کم‌تر

 

– توانایی کاهش TDS

 

– قابلیت کاهش مواد ارگانیک شیمیایی

 

– امکان کاهش فلزات سنگین

 

– توانایی نرم کردن آب سخت

 

– امکان هوشمندسازی فیلترها برای حذف ترکیبات خاص و کاربردهای خاص

 

– قابلیت تنظیم فیلترها جهت بازیافت و جذب طبیعی بعد از استفاده

 

– قابلیت حذف آلودگی متناسب با نیاز

 

– توانایی تصفیه آب تا حد آب مقطر

 

از معایب این فیلترها می‌توان به هزینه‌ی اولیه زیاد و نیاز به نیروی کار ماهر جهت استفاده اشاره کرد. همچنین نیاز به صرف انرژی زیاد برای عبور دادن آب از فیلترها نیز از معایب و مشکلات استفاده از فیلترهای نانو می‌باشد. 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 

 

عده‌ی زیادی معتقدند که جنگ جهانی سوم بر سر آب خواهد بود. در چنین شرایطی و با توجه به اهمیت بسیار بالای آب، در اختیار داشتن منابع آب بیشتر برای هر کشوری به یک اولویت تبدیل می‌شود. با این تفاسیر داشتن یک منبع نامحدود آب می‌تواند مشکلات آبی هر دولتی را بر طرف سازد و آن‌ها را به یک قدرت استراتژیک تبدیل نماید [3].

 

امروزه بیشترین مصرف آب در بخش کشاورزی است (حدود 60 تا 95 درصد که در کشورهای مختلف متفاوت است). مصارف صنعتی پس از کشاورزی بیشترین مصرف آب را به خود اختصاص داده‌اند (بین 3 تا 35 درصد که این مقدار در کشورهای توسعه‌یافته و صنعتی بیشترین مقدار و در کشورهای توسعه نیافته، کم‌ترین مقدار است). مصارف شهری و شرب نیز در عمده‌ی کشورها کم‌ترین درصد مصرف آب را به خود اختصاص می‌دهند. به طور معمول هرچه آب بیشتری در یک بخش مصرف شود، میزان فاضلاب و پساب تولیدی نیز بیشتر می‌شود.

 

هرچند که بیشترین مصرف آب در بخش کشاورزی است، اما نمی‌توان مقدار آب مصرفی در بخش‌های صنعتی را نادیده گرفت. همچنین فاضلاب تولیدی در بخش صنعتی و شهری نیز مقدار زیادی را به خود اختصاص می‌دهند. به همین دلیل تصفیه پساب صنعتی و استفاده مجدد از آن نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است [7].

 

 

 

• منابع آب

منابع آب در اصطلاح ذخیره‌های آبی هستند که مفید یا ظرفیت مفید بودن برای انسان‌ها دارند. مصارف آب شامل فعالیت‌های کشاورزی، صنایع، خانگی و محیط زیست می‌باشد. هرچند که حدود سه چهارم سطح کره زمین از آب پوشیده شده است اما 7/96 درصد کل آب‌های کره زمین شور و مابقی آن (3/3 درصد) شیرین هستند. همچنین بیش از دو سوم آب‌های شیرین در یخچال‌های طبیعی و قطب‌های شمال و جنوب زمین قرار دارند که در دسترس نمی‌باشند. منبع آب شیرین، آب در گردش زمین است که به تدریج در حال کاهش می‌باشد. مقدار تقاضای آب از میزان تأمین آن در مناطق زیادی از کره زمین که نرخ رشد جمعیت بالایی دارند فراتر رفته‌است. تا کنون روند کمبود منابع آب شیرین در دسترس بشر ادامه داشته است و به احتمال زیاد همچنان ادامه خواهد داشت.

 

در گذشته منابع آب شیرین به دو دسته یعنی آب‌های سطحی و آب‌های زیرزمینی تقسیم می‌شدند. آب جاری در رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و تالاب‌ها، آب سطحی گفته می‌شود. آب سطحی به طور طبیعی از طریق بارش (برف و باران) تأمین می‌شود و با ورود به دریاها یا تبخیر و یا نفوذ عمقی به سفره‌های آب زیرزمینی از چرخه دسترسی خارج می‌شوند. آب زیرزمینی نیز به آب‌های شیرینی که در خلل و فرج خاک و صخره‌ها موجود است، گفته می‌شود. همچنین آبی که در لایه‌های آبدار (سفره‌های آب زیرزمینی) زیر سطح ایستابی می‌باشد را نیز شامل می‌شود [34].

 

در اصل در گذشته نگاه جوامع تنها به منابع محدود آب بوده است و حرفی از منابع نامحدود آب به میان نیامده است. این در حالی است که امروزه منابع آب به دو دسته‌ی محدود و نامحدود تقسیم می‌شوند و در بین منابع آب شیرین، آب‌های نامتعارف از جمله شیرین‌سازی آب شور، لب‌شور و آب دریا، تصفیه فاضلاب و پساب و سایر آب‌های نامتعارف نیز دارای جایگاه خاص خود می‌باشند و از اهمیت بالایی برخوردارند.

 

هرچند که شاید دسترسی به یک منبع آب کاملاً نامحدود غیرقابل تصور باشد اما شیرین‌سازی آب و تصفیه فاضلاب و پساب می‌تواند بشر را به منبع آبی تقریباً نامحدود برساند. همچنین کاهش شدید منابع آب شیرین در سال‌های اخیر سبب می‌شود که یافتن و استفاده از منابع نامحدود آب در اولویت هر دولتی قرار گیرد [40].

 

 

 

• آلاینده‌های آب

آب هرگز به طور خالص در هیچ کجای طبیعت یافت نمی‌شود. حتی آب بارانی که در مناطق غیر آلوده نواحی جغرافیایی به زمین می‌بارد، شامل گازهای O2، CO2 و N2 محلول در آن است و همچنین گرد و غبار یا ذرات معلق در اتمسفر به صورت تعلیق در آب حمل می‌شوند. آب چشمه‌ها نیز معمولاً دارای ترکیباتی حمل شده از فلزاتی مثل Fe، Mg، Ca و Na است.

 

بر طبق یک تعریف، هر ماده و جسمی که مانع استفاده طبیعی از آب شود، آلوده کننده آب تلقی می‌شود.

 

اکنون در جهان بیش از 500 کیلومترمکعب آب در رابطه با صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد که نصف آن پس از تصفیه پساب‌های صنعتی مجدداً استفاده می‌شود (البته بر طبق محاسبات سازمان ملل یک سوم آب‌های شیرین جهان آلوده‌اند).

 

هیچ تعریف خاصی برای پاک یا آلوده بودن مطلق آب وجود ندارد. در واقع آب پاک بنا به کاربرد آن بایستی دارای شرایط خاصی باشد. مثلاً برای مصارف کشاورزی یا صنعت نیازمند استانداردهای کیفیت خاص خود است [12].

 

معمولاً آبی را آلوده می‌گویند که مقدار اکسیژن محلول در آن از مقداری که برای زندگی آبزیان ضروری است کم‌تر باشد. هرگاه مواد آلی از طریق تخلیه فاضلاب به آب‌ها وارد شوند به علت خاصیت اکسیدشوندگی شدید این مواد که با مصرف اکسیژن محلول در آب صورت می‌گیرد، اکسیژن محلول در آب به صفر می‌رسد و می‌گویند آب به شدت آلوده است.

 

کیفیت آب عامل تعیین کننده‌ای برای آسایش و رفاه انسان‌ها است. اکنون در جوامعی که آب‌های آلوده به باکتری‌ها و مواد شیمیایی وجود دارد شیوع بیماری‌ها امری اجتناب‌ناپذیر است و بسیاری از مرگ و میرها ناشی از آلودگی آب می‌باشد. با وجود تصفیه آب آشامیدنی در شهرها هنوز هم بعضی از منابع آب شهری در برخی نقاط حاوی مقادیر خطرناکی از عوامل بالقوه بیماری‌زا هستند. ترکیبات شیمیاییی و سمی در اندازه‌های کم به هیچ وجه در آب آشامیدنی قابل مشاهده نبوده و بدون انجام آزمایش‌ها ویژه به راحتی نمی‌توان در خصوص کیفیت آبی اظهار نظر کرد.

 

در جوامع صنعتی سرچشمه‌های گوناگونی برای وارد شدن آلودگی‌های شیمیایی به درون آب وجود دارد، فضولات حاصل از صنایع شیمیایی و آبکاری و عبور از میان زمین‌های کشاورزی سمپاشی‌شده، منابع جدی آلودگی شیمیایی آب هستند.

 

در حال حاضر مواد سمی که توسط آب منتقل می‌شوند مهم‌ترین عوامل زیان‌بار موجود در آب‌های آشامیدنی هستند [12].

 

گروه‌های عمده آلاینده آب عبارتند از مواد آلی و معدنی، عوامل بیماری‌زا، نمک‌ها، آلودگی‌های حرارتی، عناصر کمیاب نظیر فلزات سنگین، آفت‌کش‌ها و ترکیبات سمی که در این میان مهم‌ترین آلودگی در فاضلاب انسانی وجود مواد آلی و عناصر غذایی محلول در آب از جمله کربن، نیتروژن و فسفر است. آب، زمانی آلوده به مواد غذایی است که غلظت آن‌ها در آب برای تشدید رشد گیاهان آبزی به حد کافی بالا باشد.

 

غنی شدن آب از عناصر غذایی باعث تشدید رشد جلبک‌ها می‌گردد که این جلبک‌ها در نهایت تجزیه شده و باعث مصرف اکسیژن محلول و کاهش آن می‌گردد. این امر باعث مرگ برخی آبزیان، ایجاد شرایط بی‌هوازی و تولید گازهای نامطبوع نظیر H2S و CH4، رشد حشرات مزاحم و همچنین باعث پدیده اوتریفیکاسیون می‌گردد [51].

 

آلاینده‌های نفتی نیز از آلاینده‌های مهم آب در مناطق نفت‌خیز می‌باشند. سالانه مقدار زیادی نفت خام در جهان استخراج می‌شود که تولید، توزیع و استفاده از یک چنین مقدار زیادی نفت پیامدهای زیست‌محیطی زیادی دارد. آلودگی نفتی باعث می‌شود خاصیت هیدروفوبی پرندگان به شدت کاهش یابد. البته آلودگی‌های نفتی، مشکلات و مضرات دیگری نیز به همراه دارند.

 

لازم به ذکر است که آلودگی‌های رادیواکتیو نیز از آلاینده‌های مهم آب در سال‌های اخیر و آینده به شمار می‌روند. چهار نوع آلودگی مهم توسط کارخانجات انرژی هسته‌ای تولید می‌شود. زباله‌های مایع تولیدی از مواد رادیواکتیو، زباله‌های مایع و گازی حاصل از عناصر سوختی، پسماندهای حاصل از نیروگاه‌های هسته‌ای و گرما، چهار آلودگی مهم می‌باشند.

 

به طور کلی می‌توان آلوده‌کننده‌های آب را به 9 دسته اصلی یعنی زباله‌های متقاضی اکسیژن، عوامل بیماری‌زا، مواد غذایی گیاهی، ترکیبات آلی سنتز شده (مصنوعی)، نفت، مواد شیمیایی معدنی و کانی‌ها، رسوبات، مواد رادیواکتیو (پرتوزا) و گرما تقسیم کرد [27].

 

 

شبکه های سنسوری یکی از پرکاربرد­ترین مباحث روز در بحث جمع آوری اطلاعات از محیط پیرامون زندگی انسان میباشد. نه تنها بررسی محیط اطراف بلکه کنترل آن نیز از کاربردهای شبکه های سنسوری است. در حالتی که سنسورها بدون سیم باشند، در کنار افزوده شدن پیچیدگی، کاربردها و مزایای زیادی نیز حاصل میگردد

 

این شبکه از صد ها یا هزاران سسنسور تشکیل شده اند و به هر سنسور نام گره اتلاق می شود. در یک سیستم سیمی، نصب حسگرهای زیاد معمولا به خاطر افزایش هزینه سیم کشی میسر نمی­باشد. جاهائی که تا پیش از این غیرقابل دسترس بودند مانند داخل موتور های کارخانجات و نیز مکان های خطرناک و متحرک به وسیله WSN ها قابل دسترسی است [14].

 

از نظر ساختاری، شبکه های بدون سیم را می­توان به دو دسته کلی تقسیم کرد. یک دسته با ساختار سلولی هستند که همه گره ها مستقیما با ایستگاه مرکزی در ارتباط هستند و ارسال و دریافت اطلاعات از یک گره به گره دیگر، با واسطه این ایستگاه مرکزی صورت گرفته و کنترل میشود. دسته دوم شبکه های با ساختار اقتضایی (موردی، ادهاک) هستند. در این شبکه ها همه گره ها از نظر توانایی ها و وظایفی که دارند، یکسان هستند. به این ترتیب شبکه های اقتضایی بدون سیم، از تعدادی گره تشکیل میشود که قادرند بدون نیاز به ایستگاه مرکزی یا هرگونه تجهیزات زیرساخت پیش ساخته، بصورت خودکار یک شبکه تشکیل دهند [6] .

 

در چنین شبکه هایی در غیاب ایستگاه مرکزی، خود گره ها کلیه وظایف مسیریابی و کنترل شبکه را عمدتا با استفاده از الگوریتم های کنترلی توزیع شده، بر عهده دارند [3 ] . بدلیل وجود این ویژگی شبکه های بدون سیم اقتضایی این ویژگی را دارند که با استفاده از گره های موجود، به سرعت تشکیل و راه اندازی شوند.

 

شبکه های سنسوری بدون سیم که زیر مجموعه ای از شبکه های اقتضایی می­باشند، تفاوت مختصری با آن دارند؛ احتیاج است نهایتا تمام اطلاعات جمع آوری شده از محیط را، مشابه با روشهای مسیریابی و رله کردن اطلاعات در شبکه های اقتضایی، به سمت یک ایستگاه مرکزی منتقل کنند. اما این ایستگاه مرکزی بر خلاف شبکه های سلولی، نقشی در چگونکی تولید شبکه و کنترل بر نحوه مسیریابی و ارتباط میان گره ها یا همان سنسور ها، ندارد [26].

 

گره ها در WSN مانند یک شبکه Ad-Hoc توزیع شده و در بیشتر زمان خود، غیر فعال هستند اما ناگهان زمانی که رخدادی را تشخیص می­دهند فعال می­شوند. وقتی که حسگرها، پدیده مورد نظر را رصد کردند، رخداد مورد نظر به یک ایستگاه مرکزی گزارش داده می­شود.

 

کاربردهای مختلف و حالت تصادفی شبکه­های سنسوری بدون سیم چالش­های بسیاری برای تحقیق در این زمینه بوجود آورده است، مثلا : کنترل دسترسی رسانه ، پروتکلی­های مسیریابی، کنترل توان و مقیاس پذیری (قابلیت تغییر اندازه شبکه و چگالی سنسورها) [11] .

 

مشخص نبودن توپولوژی و تغییرات کانال در طول زمان، مشکلات متعددی را در زمینه تحقیقات، طراحی و پیاده­سازی این شبکه­ها به­ وجود آورده است. چنین تغییراتی، الگوریتم های مسیریابی ، تخمین کارائی شبکه، پوشش شبکه، گسترش پذیری و مقیاس پذیری و … را با پیچیدگی­های خاصی روبرو کرده است که بررسی آنها زمینه تحقیقات متداول امروزی است [10و24و25و26] . نیاز به کاهش پیچیدگی 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  شبکه های سنسوری بدون سیم محققان را بر آن داشته که از منابع محدود کننده، مانند محدودیت کانال ارتباطی در حوزه های زمان و فرکانس و کد، محدودیت انرژی و طول عمر و … ، به نحو هرچه مناسب­تر استفاده کرده و به سمت هرچه بهینه تر شدن اشتراک منابع پیش روند.

 

برای بالا بردن دقت و نزدیک تر شدن به واقعیت، باید حجم داده ها افزایش یابد . بدین منظور باید تعداد گره های شبکه افزایش یابد. با افزایش تعداد گره های یک شبکه حسگر در واحد سطح، علاوه بر افزایش نسبت سیگنال به نویز و تداخل و یا کاهش نرخ خطای بیت (BER ) به علت افزایش توان، توان سیگنال­های تداخلی رسیده به هر گره نیز بیشتر می شود. رسیدن به نقطه بهینه که در آن نسبت سیگنال به نویز و تداخل بیشینه ویا BER کمینه شود، یکی از اهداف ما در این پروژه است که همراه با معیار ظرفیت مطرح می گردد.

 

از طرفی باید شرایط کانال همچون تلفات سایه و محو شدگی در بررسی پارامتر های شبکه نیز لحاظ گردد .

 

در نگاه ما، از زاویه دید لایۀ فیزیکی به شبکه، معیار های ظرفیت ارگادیک و ظرفیت قطع، و بالتبع نسبت سیگنال به نویز و تداخل، مورد توجه خواهند بود؛ در این میان تخمین ظرفیت شبکه مسئله ایست که به نوعی با سایر مسائل ذکر شده در ارتباط است. تعیین ظرفیت شبکه علاوه بر آنکه برای تضمین کیفیت سرویس برای کاربران آن مورد نیاز است، در مسیریابی مناسب و کارامد شبکه نیز موثر است. در شرایطی که بالاتر از حد ظرفیت شبکه به آن بار تحمیل شود، به دلیل وجود تراکم در بعضی گره ها، تعدادی از بسته های اطلاعات حذف می­شوند. با حذف این بسته ها نه تنها بخشی از دیتای شبکه از بین می­رود، بلکه مقداری از اطلاعات مربوط به مسیریابی هم از بین می­رود [27] .

 

ارتباط حداکثر میزان ظرفیت یا نرخ انتقالی که می تواند به هر گره اختصاص یابد با تعداد گره های شبکه مسئله مقیاس پذیری شبکه را مطرح می­کند؛ از یک طرف با افزایش تعداد گره ها، قابلیت اطمینان و پوشش شبکه افزایش می یابد اما از طرف دیگر هرچه سطح زیر پوشش شبکه بیشتر باشد، برای به مقصد رسیدن اطلاعات ارسالی لازم است که سایر گره ها در مسیریابی و رله اطلاعات همکاری کنند. بنابر این ظرفیت یا نرخ انتقال ای که به هر گره اختصاص می یابد، تنها به ترافیک آن گره وابسته نیست و به باری که از جانب سایر گره ها به آن تحمیل می­شود نیز بستگی دارد. این مسئله می تواند شدیدا روی ظرفیت سیستم تاثیر منفی بگذارد [27و 28 ] .

 

بدست آوردن ظرفیت برای سناریو های مختلف بطور تحلیلی، کار دشواری است و نیاز به بهره بردن از تقریب های آماری برای رسیدن به نتایج منطبق بر شبیه سازی هاست. هدف ما اینست که با در نظر گرفتن سناریوی نسبتا پیچیده اما کاربردی و دارای مزایای فراوان و با در نظر داشتن فرض های ساده کننده وتا حد امکان عملی، مقدار و توزیع ظرفیت را بطور تحلیلی و همراه با شبیه سازی بدست آورده و با بررسی مقیاس پذیری در این شبکه ها، اثرات تعداد سنسور ها را بر این معیار های عملکرد بسنجیم و در صورت امکان مقادیر بهینه ای را برای تعداد مناسب سنسور ها بیابیم.

 

[1] Cellular

 

[2] Base station

 

[3] Infrastructure

 

[4] MAC (medium access control)

 

[5] Routing

 

[6] Performance estimation

 

[7] Coverage

 

[8] Scalability

 

[9] MRI (Magnetic Resonance Imaging)

 

[10] BER (Bit Error Rate)

 

[11] Shadowing

 

[12] Imaging Sensor Networks

 

[13] Performance metric

عوامل زیادی مانند فاکتور های رشد، هورمون ها، تعامل بین سلولهای سرتولی و سلولهای ژرم فرایند اسپرم زایی را تحت تاثیر قرار می دهند. نقص در هر یک از این عوامل می تواند منجر به ناباروری شود (Brinster&Nagano, 1998).

 

در شرایط محیط کشت سلولهای بنیادی اسپرماتوگونی تنها سلولهایی هستند که قادر به ایجاد کلنی هستند. در سیستم های کشت بدون سرم توانایی زنده ماندن آنها کاهش می یابد و در طی چند روز همه می‌میرند Kanatsu- shinohara et al., 2003. افزودن سرم و نگهداری سلولهای زاینده بر روی لایه تغدیه کننده درصد زنده ماندن آنها را افزایش می دهد همچنین افزودن سایتوکین ها و فاکتورهای رشد باعث بهبود محیط کشت و در نتیجه تکثیر وزنده ماندن این سلولها می شود. در تحقیقات اخیر استفاده از نانو فایبر در محیط کشت و تکثیر سلولهای بنیادی بر روی آنها به دلیل شباهت مورفولوژیکشان به ماتریکس خارج سلولی, بر روی سلولهای بنیادی جنینی و استخوانی مورد بررسی قرار گرفته است .

 

در این مطالعه تمایز سلول های بنیادی اسپرماتوگونی در شرایط vitro in در حضور و یا عدم حضور نانوفایبر PLLA و دوزهای مختلف Bmp4 و رتینویک اسید مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور سلولهای SSC و سرتولی سل از بیضه افراد که آزواسپرمی غیر انسدادی دارند با روش هضم آنزیمی دو مرحله ای به دست آمده و بر روی پلیت های کشتی تکثیر می شوند. پس از گذشت سه هفته از کشت اثرات PLLA، رتینوئیک اسید و BMP4روی تمایز کلونیهای SSC به وسیله مشاهدات میکروسکوپی , تکنیک ایمنوسیتوشیمی و نیز بیان ژنهای میوتیک SCP3 و پست میوتیک ACR با استفاده از RT-PCR مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل مورد بررسی آماری و بیوانفورماتیکی قرار خواهد گرفت.

 

1-2- ویژگی های کلی سلول های بنیادی

 

 

 

1-2-1- تقسیم بندی سلول های بنیادی

 

بر اساس یک تعریف سلولهای بنیادی را می توان به سه گروه تقسیم بندی کرد: همه توان، پرتوان و چند توان (Wagers&Weissman, 2004). سلولهای بنیادی همه توان (Totipotent) می توانند همه ی انواع سلولهای جنین را به وجود آورند که شامل سلولهای رویانی و جفتی می شوند. در واقع این سلولها پتانسیل نامحدود دارند و می توانند یک موجود زنده کامل را ایجاد کنند. مانند بلاستومرهای یک جنین دو سلولی که هر سلول آن می تواند یک فرد کامل را بسازد. سلولهای پر توان(Ploripotent) نمی توانند یک جنین کامل را شکل دهند اما می توانند سلولهای هر سه لایه جنینی را که شامل اندودرم، مزودرم و اکتودرم می شوند را ایجاد کنند.

 

سلولهای چند توان (Moltipotent) توانایی ایجاد محدوده کوچکی از سلولها وبافتها رادارند. مانند سلولهای بنیادی واقع در بافتهای بزرگسالان .

 

سلولهای بنیادی پلوری پوتنت دارای 5 کلاس مختلف هستند که عبارتند از :

 

1) سلولهای بنیادی جنینی

 

2)سلولهای بنیادی زایا    (Shamblott et al., 1998)

 

3)سلولهای بنیادی زایای چند توان

 

4)سلولهای کارسینومای جنینی (Solter et al., 1970) 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

 

 

5) سلولهای بنیادی بالغ چند توان که مغز استخوان را تشکیل می دهند(Wagers&Weissman, 2004).

 

 

 

1-2-1-1- سلولهای بنیادی جنینی ESc))

 

سلولهای بنیادی جنینی Esc) ) از توده سلولی داخلی بلاستوسیتهای پستانداران مشتق می شوند و از نظر عملکردی معادل بلاستومرهای توده داخلی هستند. تولید سلولهای بنیادی جنینی انسانی برای اولین بار در سال 1998 میلادی توسط تامسون و همکارانش گزارش شد (Thomson et al., 1998). آستین اسمیت که مطالعات فراوانی را بر سلولهای بنیادی جنینی موشی انجام داده است مشخصات زیر را برای آنها ضروری می داند:

 

از توده سلولی داخلی ( ICM ) یا اپی بلاست بلاستوسیت مشتق شده باشد.

 

– توان خود نوزایی در بلند مدت داشته باشند. یعنی دارای توان تقسیم متقارن نامحدود و بدون تمایز باشند و در عین حال توان تمایزی را حفظ کنند.

 

-دارای کاریوتیپ طبیعی کروموزمی باشند و این حالت را نیز حفظ کنند.

 

– بتوانند انواع سلولهای تمایز یافته که مشتق از سه لایه جنینی (اندودرم ، مزودرم و اکتودرم) است را به وجود آورند

 

–   توان ادغام در تمام بافتهای جنینی را داشته باشند .

 

– دارای توان تولید دودمان زاینده که در نهایت اسپرم و تخمک را به وجود می آورند باشند.

 

–   دارای توان کلنی زایی باشند.

 

– غیر فعال شدن کروموزم X در سلولهای بنیادی جنینی رخ نمی دهد .

 

– سولهای بنیادی جنینی فاقد نقطه کنترل G1 هستند و بیشتر زمانشان را در فاز S به سر می برند.

 

–   بیان فاکتور نسخه برداری Oct-4. این فاکتور سبب تحریک یا مهار دسته جمعی ژنها می شود که سلولهای بنیادی جنینی را در حال تکثیری و غیر تمایزی نگه می دارد .

 

از جمله مزایای سولهای بنیادی جنینی نسبت به سولهای بنیادی بزرگسالان توانایی تقسیم نا محدود این سلولها در شرایط آزمایشگاهی و توانایی تمایز گسترده آنهاست (Smith, 2001) . این سلولها تاکنون تنها از سه گونه پستانداران اعم از موش ، میمون و انسان با توان خود نوزایی و کشت طولانی مدت بدست آمده است (Reubinoff et al., 2000).

 

حالت همه توانی یا پرتوانی سلولها با بیان سه عامل رونویسی هسته ای یعنی OCT4,، Stat3 ، Nanog مرتبط است . OCT4 در هسته بلاستومرهای حاصل از تسهیم اولیه بیان می شود، اما بیان آن به توده سلولی داخلی(ICM) محدود می گردد ودرطی گاسترولاسیون در آن دسته از سلولهایی که تصور می شود تبدیل به سلولهای زایای بدوی خواهند شد بیان می شود (Yeom et al., 1996).

 

Nanog عامل رونویسی دیگری است که در سلولهای پرتوان بلاستوسیت موش یافت می شود، بیان آن در PGC های جنین های موشی به میزان زیادی دیده شده است این ژن در بقای پرتوانی سلولهای بنیادی ضروری است(Hatano et al., 2005).

 

 

 

 

 

 

 

1-2-1-2– سلولها بنیادی زایا EGc) )

 

اگر سلولهای زایای اولیه ( ( PGC کشت داده شوند کلونی هایی شبیه سلولهای ESc تولید می کنند. در داخل بدن هنگام مهاجرت سلولهای PGC ، عامل سلولهای بنیادی (SCF) تکثیر آنها را افزایش می دهد و این تکثیر می تواند با افزودن عامل رشد دیگری به نام LIF افزایش یابد. طول عمر این سلولها بسیار کوتاه است و زود می میرند ولی با افزودن عامل رشد فیبروبلاستی (FGF ) به تکثیر ادامه می دهند و سلولهای بنیادی زایای پرتوانی باخصوصیات شبیه به سلولهای توده سلولی داخلی تولید می کنند. این سلولهای مشتق از PGCها سلولهای زایای جنینی (EGc) نامیده می شوند و دارای پتانسیل لازم برای تمایز به همه انواع سلولهای بدن هستند(Matsui et al., 1992).

 

 

 

1-2-1-3- سلولهای کارسینومای جنینیECc) )

 

سلولهای کارسینومای جنینی سلولهای تمایز نیافته با خاصیت خود نوزایی هستند که از تراتو کارسینوماها (تومورهای بدخیم غدد جنسی) که حاوی سلولهای تمایز یافته هر 3 لایه زاینده هستند مشتق می شوند . تراتوکارسینوما چه به صورت خود به خودی تولید شوند چه به صورت آزمایشی، شامل جمعیتی از سلولهای بنیادی تمایز نیافته با مشخصات بیوشیمیایی و تکوینی مشابه توده سلولی داخلی است (Parsons et al., 2004) .این سلولها که بنیادی محسوب می شوند نه تنها تقسیم می شوند بلکه می توانند به انواع گسترده ای از بافتها مانند اپی تلیوم روده ، اپی تلیوم تنفسی، ماهیچه ،عصب، غضروف و استخوان نیز تمایز یابند. این سلولهای بنیادی پرتوان تمایز نیافته سلولهای کارسینومای جنینی (ECc) نامیده می شوند. سلولهای بنیادی تراتوکارسینوما از تکوین اولیه ی پستانداران تقلید می کنند اما این تکوین به صورت اتفاقی وآسیب رسان است(Kahan&Ephrussi, 1970) .سلولهای کارسینومای جنینی انسان (hEC) برای اولین بار از تومورهای مشتق از جرم سل شناسایی شدند . hEC می توانند در شرایط آزمایشگاهی چندین رده سلولی مختلف را به وجود آورند. این تومورها بیشتر منشا آنوپلوئیدی دارند که آنها را برای سلول درمانی نامناسب می کند.

 

 

 

1-2- 1-4 سلولهای بنیادی زایای چند توان mGCs) )

اهمیت آب و نقش حیاتی آن در زندگی انسان، حیوان، نبات و محیط زیست آنقدر روشن است که نیاز به دلیل و برهان ندارد. بسیاری از مشکلات بهداشتی کشورهای در حال پیشرفت ناشی از عدم برخورداری از آب آشامیدنی سالم است. از آنجایی که محور توسعه پایدار، انسان سالم است و سلامت انسان در گرو بهره مندی از آب آشامیدنی مطلوب می باشد بدون تامین آب سالم جایی برای سلامت مثبت و رفاه جامعه، وجود ندارد. آب از دو بعد بهداشتی واقتصادی حائز اهمیت است. از بعد اقتصادی به حرکت درآورنده چرخ صنعت و رونق بخش کشاورزی است. از بعد بهداشتی آب با کیفیت تضمین کننده سلامت انسان است.

اگر چه از دید ما پنهان است، اما آب دارای آثار بسیار زیادی در حیات جانداران به ویژه انسان می باشد. آب آشامیدنی علاوه بر تامین مایع 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  مورد نیاز بدن به مفهوم مطلق آن یعنی H2O ، در بردارنده املاح و عناصر ضروری برای موجودات زنده و انسان می باشد که کمبود پاره ای از آن‌ها در آب ایجاد اختلال در بدن موجود زنده می کند. از طرفی آب آشامیدنی در بردارنده عناصر و ترکیبات شیمیایی سمی نیز می باشد که برخی از آنها سرطان زا بوده و برای سلامتی انسان بسیار مضر هستند. همچنین موجودات ذره بینی گوناگونی نیز در آب پیدا می شوند که بعضی از آنها بیماری زا بوده و ایجاد بیماری های عفونی خطرناکی می کنند. بنابراین توسعه فناوری های مختلف جهت تهیه و تامین آب آشامیدنی سالم برای جامعه از اهمیت بالایی برای ارتقاء سلامت جامعه برخوردار است.

 

 

 

1-2- آرسنیک

 

در ایران نیز مواردی از آلودگی در استان های خراسان و کردستان گزارش شده است. بر اساس مطالعات صورت گرفته غلظت آرسنیک در آب آشامیدنی 10 روستا در استان کردستان بیش از غلظت مجاز بوده و تغییرات آن بین 10 تا 500 میکروگرم در لیتر گزارش شده است[7]. سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا و سازمان جهانی بهداشت بر مبنای مطالعات انجام گرفته، کاهش مقادیر مجاز آرسنیک در آب آشامیدنی از 50 به 10 میکرو گرم در لیتر را مد نظر قرار داده [8] تا از طبیعت سرطان زایی آرسنیک در سیستم گوارشی انسان جلوگیری به عمل آورده و از طرفی از عوارض کبدی، ریوی، کلیه و اثرات پوستی ممانعت نماید [9]. این عنصر از طریق پوست، سیستم تنفسی و گوارشی جذب بدن شده و سپس به صورت وسیعی در جریان خون آشکار می شود. مطالعات انجام شده اثرات سرطان زایی آرسنیک را که از طریق تنفس و خوردن وارد بدن انسان می شود به اثبات رسانیده است که البته این خطرات به عواملی از قبیل مدت مواجهه، راه ورود آرسنیک به بدن، نوع و منبع آرسنیک بستگی دارد . از طرفی مسمومیت مزمن با آرسنیک ممکن است بر برخی از اندام های بدن نظیر اندام های تنفسی، گوارشی، خون، کبد، کلیه، و پوست و قلب و عروق تاثیر گذارد [12]. بر اساس استاندارد آب آشامیدنی ایران، حداکثر غلظت این آلاینده در آب شرب برابر 50 میکروگرم در لیتر تعیین شده است.

 

[1] – Arsenite