طیف سنجی FTIR-ATR روشی برای شناسایی و تفکیک الیاف گیاهان غیرچوبی کتان، شاهدانه، کنف و پنبه

بیان مساله و اهداف: الیاف گیاهان غیرچوبی کتان، شاهدانه و کنف به دلیل شباهت های مورفولوژیکی (ریخت شناسی)، بیومتری و مقادیر مشابه کمی و بعضا متغیر حاصل از آزمایشات میکروشیمیایی همواره مورد بحث و بررسی هستند. این پژوهش بر آن است تا نسبت ترکیبات شیمیایی میان مقادیر لیگنین، سلولز و ترکیبات آلی را ارزیابی و تفاوت میان فیبرهای چوبی و پوستی، فیبرهای پوستی و لیگنین استخراج شده از الیاف گیاهان کتان، شاهدانه و کنف  و پنبه را امکان سنجی نماید.مواد و روشها: برای این منظور، علاوه بر مطالعات کتابخانه ای از روش های آزمایشگاهی و دستگاهی نیز استفاده شد. چهار گیاه کتان، شاهدانه، کنف و پنبه از مناطق مختلف ایران جمع آوری شد و در چهار گروه؛ الف) ساقه (مجموع فیبرهای چوبی و پوستی)، ب) الیاف پوستی جدا شده، ج) لیگینین و د) الیاف دانه پنبه از این گیاهان دسته بندی و مورد آزمون قرار گرفت. برای تهیه لیگنین حاصل از سه گیاه کتان، شاهدانه و کنف از روش چوب آسیاب شده (MWL) آرد چوب تهیه گردید. این آردها به طور مجزا با محلول دی اکسان: آب (V/V ۱:۹، mL/g ۱۰) حاوی کلریدریک اسید M/L ۲/۰ طی ۳ مرحله h۲۴ به روش غوطه وری در دمای °C۴۰ در شیکر استخراج گردید. محلول حاصل پس از فیلتراسیون در محیط خلاء و در دمای °C۶۰  تا حجم mL ۲۰ تغلیظ گردید. لیگنین رسوب شده، پس از چندین بار شستشو با آب مقطر ابتدا در آون با دمای °C۶۰ و سپس با خشک کن انجمادی خشک شد. در نهایت هر چهار گروه با استفاده از روش طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و همزمان روش غیرتخریبی طیف بینی بازتاب کلی تضعیف شده (ATR) به لحاظ کمی و کیفی بررسی و با نمودار گارسید مقایسه شدند.نتایج: یافته های حاصل از روش دستگاهی FTIR-ATR ساختارهای یکسانی برای چهار گیاه فوق ظاهر نموده اند. اما تنها عامل شدت در این ترکیبات وجود دارد که تفاوت آنان را نشان می دهد. بنابراین نسبت کسرهای حاصل از مقادیر شدت ارتعاشات آروماتیکی پیوندهای C=C لیگنین در ناحیه cm -۱  ۱۵۹۵ به مقادیر شدت ارتعاشات پیوندهای اتری گلوکسید C-O-C در ناحیه cm -۱  ۱۱۰۵ که نماینده پلی ساکارید (مقدار فراوان سلولز) هستند و میزان شدت ارتعاشات کششی C-H در ناحیه cm -۱  ۲۹۰۰ که نماینده همه مواد آلی است ارزیابی شد. بررسی نسبت لیگنین به میزان سلولز و همین مقدار لیگنین به نسبت ترکیبات آلی موجود در الیاف گیاهان کتان، شاهدانه، کنف و پنبه نقاط منحصر به فردی را برای هر گیاه تعیین می نماید که حتی با مقادیر فیبرهای پوستی جدا شده از ساقه گیاهان کتان، شاهدانه و کنف نیز مجزا هستند و در راستای محور مورب روندی صعودی را دارند. به طوری که الیاف با کمترین میزان لیگنین به مرکز تقاطع دو محور نزدیک تر و ارتفاع کمتری از سطح دو محور افقی و عمودی دارند و در میان الیاف پنبه و الیاف پوستی کتان مشاهده می شود. از طرف دیگر با افزایش ارتفاع از سطح دو محور، میزان لیگنین افزایش یافته و بیشتر به سمت چوبی شدن الیاف گیاهی پیش می رود که در ساقه کنف و الیاف پوستی آن مشاهده می گردد. آنچه نقاط روی نمودار نشان می دهند، کاهش مقدار لیگنین در میان الیاف پوستی، نسبت به مجموع فیبرهای ساقه (فیبرچوبی+ پوستی+ سلول های همراه) هر گیاه است و تنها الیاف پوستی گیاه کنف از این قانون تبعیت نکرده و مقدار لیگنین بیشتر را نسبت به مقادیر اندک سلولز و ترکیبات آلی برابر با این گیاه را نشان می دهند. همچنین مقادیر عصاره های غنی از لیگنین در هر گیاه  نقاط مشخص شده و متمایزی را از هر گیاه حاصل می آورد که به ترتیب از کمترین تا بیشترین مقدار لیگنین برای پنبه، کتان، شاهدانه و در نهایت کنف است.نتیجه­ گیری: نتایج نشان می دهند که تمایزات اندکی میان ترکیبات شیمیایی الیاف مشابه در یک گروه، مانند الیاف سلولزی پوستی کتان، شاهدانه و کنف در این دو روش تخریبی و غیر تخریبی وجود دارد؛ اما مقایسه میان نسبت شدت جذب های لیگنین به ترکیبات آلی و نسبت شدت جذب لیگنین به سلولز در روش دستگاهی ATR برای هر گیاه اعم از مجموع فیبرهای ساقه، فیبر پوستی، فیبر حاصل از دانه (پنبه) و عصاره غنی از لیگنین متعلق به هر گیاه، نقطه ای مجزا را می دهد که از یکدیگر متمایز هستند؛ بنابراین این روش طیف سنجی غیر تخریبی می تواند در شناسایی و تفکیک الیاف گیاهان کتان، شاهدانه، کنف و پنبه مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز- غیرتخریبی انعکاسی ، گیاهان غیرچوبی ، کتان ، شاهدانه ، کنف ، پنبه