ارزیابی اقتصادی روش رنگ سنجی و روش HPLC در اندازه‌گیری نیترات فرآورده‌های گوشتی

بهداشت مواد غذایی

مقاله 7، دوره 3، 4 (12) زمستان، اسفند 1392، صفحه 63-71   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مسعود مرادی¹؛ کیومرث شرفی²؛ سهراب دلانگیزان^{* 3}؛ ستار جمشید پور⁴

¹کارشناس ارشد مهندسی بهداشت محیط و عضو مرکز تحقیقات اپدمیولوژی محیط دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، دانشجوی دکترای مهندسی بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران.

²- مربی و عضو هیئت علمی دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، دانشجوی دکترای مهندسی بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

³دکترای اقتصاد و استادیار دانشکده علوم اجتماعی دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

⁴کارشناس ارشد صنایع غذایی، آزمایشگاه معاونت غذا و داروی دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.

چکیده

   نیترات یکی از ترکیبات طعم‌دهنده، تثبیت‌کننده رنگ و مهارکننده رشد میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی در فرآورده‌های گوشتی می‌باشد. میزان بالای آن در مواد غذایی موجب بیماری مت‌هموگلوبینمیا و سرطان‌ می‌شود. لذا اندازه‌گیری آن جهت تامین سلامت مصرف‌کنندگان ضروری است. از روش‌های رایج اندازه‌گیری نیترات، روش رنگ‌سنجی و HPLC می‌باشد. در اندازه‌گیری نیترات، کارایی، دقت، سرعت و میزان مواد مصرفی از نظر اقتصادی مهم می‌باشند. در این مطالعه هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، پرسنل، مواد مصرفی و وسایل غیرمصرفی در دو روش محاسبه گردیده و در نهایت ارزش خالص هزینه‌ها (NPV: Net Present Value) برای هر کدام به دست آمد. نرخ بهره از 4 تا 30% در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد میزان سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه سالیانه پرسنل و مواد مصرفی در روش رنگ سنجی به ترتیب برابر 27400000، 379080000 و 214289130 ریال و در روش HPLCبه‌ترتیب برابر 342000000، 252720000 و 7633080 ریال برآورد گردید. میزان NPV در حداقل و حداکثر نرخ بهره در نظر گرفته شده (4 و 30%) در روش رنگ سنجی برابر 8368344000  و 2242330000 ریال و در روش HPLC برابر 4035848000 و 1207544000 ریال محاسبه شد. بنابراین روش HPLCاقتصادی‌تر بوده و پیشنهاد می‌گردد در اندازه‌گیری نیترات فرآورده‌های گوشتی در آزمایشگاه‌های نظارت بر سلامت مواد غذایی از این روش استفاده گردد.

کلیدواژه‌ها

نیترات؛ رنگ سنجی؛ HPLC؛ ارزیابی اقتصادی

اصل مقاله

مقدمه

   نیترات یکی از سم‌های موجود در مواد غذایی می‌باشد که می‌تواند از طریق غیرمستقیم مثل کوددهی گیاهان با کودهای نیتروژنه و یا به صورت مستقیم از طریق اضافه کردن به محصولات گوشتی به عنوان طعم‌دهنده استفاده شود  (Hosseini Darani  et al., 2013؛ بابایی و همکاران، 1390). نیترات همچنین می‌تواند با آمین‌های موجود در بدن واکنش داده و باعث تولید ترکیبات سرطان‌زای نیتروزامین گردد و یا به نیتریت احیا شود. در نتیجه حضور بالای نیتریت در خون با آهن (III) هموگلوبین واکنش داده و تولید مت‌هموگلوبینمیا می‌دهد. فرم جدید هموگلوبین توانایی حمل اکسیژن را ندارد، این بیماری کشنده را مت‌هموگلوبینما می‌نامند. بنابراین مقدار بالای آن در غذا و آب خطرناک می‌باشد (Jeffrey et al., 2012). مطالعات حیوانی نیز مدارک معتبری را دال بر سرطان‌زایی ترکیبات ان- نیتروزآمین (N – nitrosamine) در گونه‌های مختلف حیوانی و اندام‌های مختلف مانند کولون، معده، پانکراس و ریه ارایه کرده‌اند (Howe et al., 1996; Anderson et al., 1996; Karimzadeh, 2010).

   امروزه روش‌های زیادی به منظور سنجش دقیق نیترات و نیتریت برای تأمین سلامت عمومی به کار می‌روند. برخی از این روش‌ها قدیمی و برخی دیگر جدید می‌باشند. از قبیل کینیتیک، کروماتوگرافی، پتانسیومتریک، آمپیرومتریک، تزریق جریان، اسپکتروفتومتریک و... وجود دارند (Wang et al., 1995; Vlascici et al., 2003; Hurst et al., 1997; Zatar et al., 1999; Reszka, 1997;) اندازه‌گیری نیترات/ نیتریت اغلب مشکل است و در این سال‌ها تلاش‌های زیادی برای ارائه روش‌های مختلف و آسان صورت گرفته است (Cassens, 1995). یکی از روش‌های استاندارد رایج در اندازه‌گیری نیترات روش رنگ سنجی می‌باشد. در این روش نیترات به صورت یون NO3^- قابل اندازه‌گیری نیست بلکه باید به یون نیتریت احیاء شود که این کار توسط ستون کادمیوم صورت می‌گیرد. همچنین شرایط آزمایشگاهی از قبیل pH، دما که بر شدت رنگ مؤثر هستند بایستی کنترل شوند (Zanardi et al., 2002).

   یکی دیگر از روش‌های استاندارد اندازه‌گیری نیترات، روش (High pressure liquid chromatography) HPLC می‌باشد. از مزایای این روش این است که نیتریت و نیترات را می‌توان به صورت همزمان اندازه‌گیری کرد. همچنین از این نظر که از رنگ سنجی سریعتر است بسیار مورد توجه قرار گرفته است (Oztekin et al., 2002; Dennis et al., 1990).

    در حال حاضر در بسیاری از کشورها روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری نیترات گوشت و فرآورده‌های آن استفاده می‌شوند که بنا به تکنولوژی موجود، سرعت و دقت مورد نیاز متفاوت می‌باشند. در سال 1990 Dennis و همکاران از ترکیب HPLC/UV، در سال 1999 زتر و همکارانش از روش اسپکتروفتومتر با استفاده از کمپلکس فسفو مولیبدنیوم و در سال 2002 اوزتکین و همکاران از روش الکتروفورزیز برای تعیین نیترات گوشت و فرآورده‌های آن استفاده کردند (Dennis et al., 1990; Cassens, 1995; Zatar et al., 1999). در ایران غالبا از روش‌های رنگ سنجی، آنزیمی و HPLC استفاده می‌شود. این روش‌ها هر چند از نظر سرعت، دقت، کاهش مراحل آزمایش و نوع ماده مصرفی با همدیگر مقایسه شده‌اند (Zanardi et al., 2002)، اما از نظر اقتصادی تاکنون مقایسه‌ای بین روش‌های استاندارد اندازه‌گیری نیترات، صورت نگرفته است. بنابراین اندازه‌گیری دقیق، سریع، سهولت انجام و افزایش تعداد آزمایشات برای بررسی مستمر فرآورده‌های گوشتی، مستلزم هزینه‌های اقتصادی زیادی برای دستگاه‌های نظارتی (اداره استاندارد و معاونت غذا و دارو) می‌باشد، لذا بررسی اقتصادی این روش‌ها امری ضروری به نظر می‌رسد.

 

 

 

مواد و روش‌ها

   در این مطالعه روش رنگ سنجی با روش HPLC طبق استاندارد ملی ایران شماره 988 (موئسسه استاندارد ملی ایران، شماره 988) در اندازه‌گیری نیترات فرآورده‌های گوشتی مقایسه شده و مقادیر مصرف سالانه واکنش‌گرهای بکار رفته در دو روش با توجه به اینکه استان کرمانشاه دارای 40 کارخانه فرآورده‌های گوشتی می‌باشد و آزمایشگاه معاونت غذا و داروی دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه هفته‌ای 10 نمونه برای تعیین نیترات فرآورده‌ها و مطابقت آن با استانداردهای موجود اندازه‌گیری می‌کند، محاسبه شده است.

 

 

 

 

  

 

 

 

 

   در این مطالعه جهت مقایسه کل هزینه‌ها از فرمول  Net Present Value (NPV) که در زیر ارائه شده است استفاده گردید.

(1): NPV = PVB – PVC           

NPV = ارزش خالص فعلی

PVB = ارزش فعلی درآمدها

PVC = ارزش فعلی هزینه ها

   محاسبه ارزش فعلی یک روش، تبدیل ارزش آینده کلیه هزینه‌ها و درآمدها به ارزش فعلی در زمان حال می‌باشد. در این مطالعه با توجه به اینکه عمر دستگاه‌ها برابر فرض شده‌اند (هر کدام 20 سال)، لذا محاسبه ارزش فعلی ساده‌ترین حالت خود را دارد. همچنین در مقایسه اقتصادی به روش ارزش فعلی روشی (پروژه‌ای) که دارای ارزش فعلی خالص بیشتری باشد اقتصادی‌ترین خواهد بود. 

   در اینجا چون درآمدی کسب نمی‌شود، مقدار NPV در دو روش بر اساس هزینه‌ها تعیین می‌شود. لذا برای محاسبه ارزش فعلی هزینه‌ها از رابطه (2) استفاده گردید:

 

 

 

 (2):

 

در این معادله:

NPV: ارزش فعلی هزینه‌ها

(P/A):فاکتور ارزش فعلی سری یکنواخت، فرمول آن بصورت زیر می‌باشد: 

 

  در فرمول فوق فاکتور  (فاکتور ارزش فعلی سری یکنواخت) نامیده می‌شود و مقدار ارزش فعلی یک سری یکنواخت درآمد یا هزینه مساوی که در پایان هر دوره اتفاق می‌افتد را با نرخ بهره (i) تعیین می‌کند.

(P/F):فاکتور ارزش فعلی یکبار پرداخت

به طور کلی رابطه زیر بین F (ارزش آینده یا اصل و فرع) و P (مبلغ) وجود دارد.

F=P (1+i) ⁿ

فاکتور (1+i)ⁿ به نام (فاکتور یکبار پرداخت) معروف است. از فرمول فوق می‌توان نتیجه گرفت که  و فاکتور   (فاکتور ارزش فعلی یکبار پرداخت) می‌باشد.

i:نرخ بهره

n:دوره (سال)

 

   محاسبه هزینه‌های مواد به صورت پیش‌فاکتور و به قیمت روز است. محاسبات با استفاده از نرم افزار Excel نسخه 2007 و نرخ بهره محاسباتی از 4 تا 30 درصد انتخاب شد. هزینه سرمایه‌گذاری اولیه از مجموع هزینه مورد نیاز مواد مصرفی سالیانه، هزینه تجهیزات غیرمصرفی 5 و 20 ساله محاسبه گردید. عمر مفید دستگاه‌ها نظیر اسپکتروفتومتر، HPLC، بهم‌زن مکانیکی و سمپلر20 ساله و وسایل غیرمصرفی (ظروف شیشه‌ای) 5 ساله فرض شده است. لازم به ذکر است که قیمت هر دستگاه به ازای 20 سال کارکرد است و با توجه اینکه در هفته 10 بار آزمایش انجام می‌شود، بنابراین می‌توان گفت که در این 20 سال حداقل 10400 آزمایش انجام می‌پذیرد.

 

یافته‌ها

   در جدول شماره 1 مقدار و قیمت مواد مصرفی، در جدول شماره 2 هزینه پرسنل، در جدول شماره 3 هزینه تجهیزات و وسایل غیرمصرفی با عمر 5 سال، جدول شماره 4 هزینه تجهیزات و وسایل غیرمصرفی با عمر 20 سال، جدول شماره 5 هزینه سرمایه‌گذاری اولیه، جدول شماره 6 هزینه‌های کل و در جدول 7 ارزش فعلی در نرخ بهره‌های مختلف از 4 تا 30% آورده شده است. لازم به ذکر است در جدول شماره 2 زمان‌های ذکر شده مربوط به زمان بکار رفته برای اندازه‌گیری نیترات در یک نمونه می‌باشد و حقوق ماهیانه یک کارشناس آزمایشگاه 7000000 ریال فرض شده است.

 

 

جدول 1- میزان و قیمت مواد مصرفی سالیانه در دو روش

ماده مصرفی	روش رنگ سنجی	روش HPLC	واحد	قیمت هر واحد (ریال)	قیمت سالانه (ریال)
					روش رنگ سنجی	HPLC روش
فروسیانات پتاسیم	104	104	گرم	840	87360	87360
استات روی	208	208	گرم	740	153920	153920
آب مقطر	8/436	156	لیتر	10000	4368000	1560000
آب HPLC Grade	-	13000	میلی لیتر	175	-	2275000
سولفانیلآمید	104000	-	میلی گرم	18	1872000	-
نفتیلاتیلن دی آمین	10400	-	میلی گرم	160	1664000	-
			ادامه جدول 1
ماده مصرفی	روش رنگ سنجی	روش HPLC	واحد	قیمت هر واحد (ریال)	قیمت سالانه (ریال)
					روش رنگ سنجی	HPLC روش
متانول	-	13000	میلی لیتر	108	-	1404000
بافر فسفات	-	7800	میلی لیتر	16	-	124800
کادمیوم ستون احیاء نیترات	37	-	گرم	11250	416250	-
مفتول روی	3900	-	گرم	1300	5070000
نیترات سدیم	52	-	گرم	4200	218400	-
اسید استیک گلاسیال	22360	1560	میلی لیتر	1300	29068000	2028000
اسید کلردریک	22256	-	میلی لیتر	7700	171371200	-
کل					214289130	7633080

 

جدول 2- هزینه پرسنل در دو روش اسپکتروفتومتر و HPLC

روش	زمان بکار رفته (دقیقه)	هزینه هر دقیقه به ازای هر ماه 144 ساعت کار (ریال)	هزینه سالانه (ریال) به ازای هر سال 10400 بار آزمایش
اسپکتروفتومتر	45	810	379080000
HPLC	30	810	252720000

               

جدول3 - هزینه وسایل و تجهیزات غیرمصرفی با عمر 5 سال

وسایل مورد نیاز	روش  رنگ سنجی		روش  HPLC
	تعداد	قیمت واحد	تعداد	قیمت واحد
بالن ژوژه 1000	5	87000	5	87000
بالن ژوژه 200	1	45000	-	-
بالن ژوژه100	15	30000	15	30000
پیپت 1	5	8800	5	8800
پیپت5	5	11800	5	11800
پیپت10	5	12900	5	12900
پیپت20	5	24900	5	24900
پیپت25	5	27800	5	27800
بشر 250	2	16000	2	16000
کاغذ پالایش*	4	500	4	2500
لوله های آزمایش	20	2500	-	-
جمع کل		1445000		1358000

* جنس و کیفیت کاغذ پالایش در روش HPLC با روش رنگ سنجی متفاوت است.

 

جدول4- هزینه تجهیزات و وسایل غیر مصرفی با عمر 20 سال در روش‌های اسپکتروفتومتر و HPLC

وسایل مورد نیاز	روش  رنگ سنجی		روش HPLC
	تعداد	قیمت واحد	تعداد	قیمت واحد
اسپکتروفتومتر	1	45000000	-	-
HPLC	-	-	1	320000000
سمپلر	1	8000000	1	8000000
بهم زن مکانیکی	1	5400000	1	5400000
جمع کل		58400000		333400000

 

 

جدول 5- هزینه سرمایه‌گذاری اولیه

	روش رنگ سنجی	روش HPLC
مواد مصرفی مورد نیاز یکسال	214000000	7633080
وسایل و تجهیزات غیر مصرفی با عمر 5 سال	1445000	1358000
وسایل و تجهیزات غیر مصرفی با عمر 20سال	58400000	333400000
جمع کل	274000000	342000000

 

 

جدول 6- هزینه‌های کل در دو روش اسپکتروفتومتر و HPLC

هزینه‌ها	روش رنگ سنجی	روش HPLC
سرمایه‌گذاری اولیه	274000000	342000000
وسایل غیرمصرفی با عمر 20 سال	58400000	333400000
وسایل غیرمصرفی با عمر5 سال	1445000	1358000
سالیانه پرسنل	379080000	252720000
مواد به صورت سالیانه	214289130	7633080
مدت اجرای پروژه (سال)	20	20

 

 

 

 

 

جدول 7- میزان ارزش فعلی هزینه‌ها (NPV) در نرخ‌های بهره مختلف در مدت 20 سال

نرخ بهره	NPV
	روش رنگ سنجی	روش HPLC
4%	8368344000	4035848000
5%	7693895000	3715267000
6%	7101034000	3434941000
7%	6577905000	3188833000
8%	6114702000	2971959000
9%	5703193000	2780183000
10%	5336410000	2609979000
12%	4713926000	2322878000
15%	3992985000	1993260000
18%	3453340000	1748777000
20%	3165911000	1619550000
25%	2621490000	1375898000
30%	2242330000	1207544000

 

بحث و نتیجه‌گیری

   نتایج نشان می‌دهد علی‌رغم اینکه هزینه سرمایه‌گذاری اولیه در روش HPLC قریب 25/1 برابر روش رنگ سنجی می‌باشد (به دلیل هزینه خرید اولیه دستگاه) اما چون مراحل انجام آزمایش، میزان مواد مصرفی سالانه روش HPLC از روش رنگ سنجی کمتر می‌باشد (28 برابر)، از همین رو موجب صرفه‌جویی در زمان و کاهش هزینه‌ها می‌گردد، به طوری که یکی از عمده‌ترین عوامل تفاوت چشمگیر هزینه مواد مصرفی سالیانه می‌باشد. این مطالعه نشان می‌دهد که زمان مورد نیاز و همچنین هزینه پرسنلی در روش رنگ سنجی 5/1 برابر روش HPLC می‌باشد، هرچند مقایسه هزینه‌های مواد غیرمصرفی در روش HPLC، 6/5 برابر بیشتر از روش رنگ سنجی می‌باشد که آن نیز مربوط به خرید اولیه دستگاه HPLC می‌باشد.

   در این مطالعه با استفاده از روش NPV (ارزش فعلی خالص هزینه‌ها) مشاهده شد که روش HPLC اقتصادی‌تراست به طوری که میزان NPV (ارزش فعلی خالص هزینه‌ها) در حداقل و حداکثر نرخ بهره در نظر گرفته شده (4 و30%) در روش رنگ سنجی برابر8368344000 و 2242330000 ریال و در روش HPLC برابر 4035848000 و 1207544000 ریال به دست آمد ، این نتایج  نشان می‌دهد ارزش فعلی هزینه‌ها در روش رنگ سنجی حدود 2 برابر روش HPLC می‌باشد.

 

سپاسگزاری

   نویسندگان این مقاله برخود لازم می‌دانند از همکاری صمیمانه پرسنل آزمایشگاه شیمی دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه تشکر و قدردانی نمایند.

 

 

مراجع

• ·    بابایی، زین العابدین؛ باقری، غلامعلی؛ صالحی‌فر، ابراهیم؛ جوادیان، بهزاد و کریم‌زاده، لاله (1390). اندازه‌گیری باقی‌مانده نیترات و نیتریت سدیم در فرآورده‌های گوشتی تولیدی بعضی از شهرهای استان مازندران در نیمه دوم‌ سال 1387. مجله علوم پزشکی مازندران، جلد 21، شماره 1، صفحات: 233-228.
• ·   موئسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران. تعیین نیترات محتوی در گوشت و فرآورده‌های آن. (1381). چاپ اول، شماره 988.

 

• Anderson, K.E., Potter, J.D. and Mack, T.M. (1996). Pancreatic cancer. In: Schottenfeld D, Fraumeni JF, eds. Cancer epidemiology and prevention. New York: Oxford University, 725-771.
• Cassens, R. (1995). Use of sodium nitrite in cured meats today. Food Technology, 49: 72-80.
• Dennis, M.J., Key, P.E., Pap worth, T., Pointer, M. and Massey, R.C. (1990). The determination of nitrate and nitrite in cured meat by HPLC/UV. Food Additives and Contaminants, 7: 455-461.
• Howe, G.R. and Burch, J.D. (1996). Nutrition and pancreatic cancer. Cancer Causes Control, 7: 69-82.
• Hurst, J.K. and Lumar, S.V. (1997).Chemistry Research Toxicology, 10: 804–809.
• Hosseini Darani, F., Zeinali, H., Shirani Rad, A.H., Khourgami, A. and Nasrollahi, H. (2013). Effect of planting date and nitrogen fertilizer on two varieties (inner and outer) of spinach Annals of Biological Research, 4 (2): 56-59.
• Jeffrey, J., Andrew S. and Milkowski, L. (2012). Human safety controversies surrounding nitrate and nitrite in the diet. Journal of Nitric Oxide, 26: 259–266.
• Karimzadeh, L., Koohdani, F., Mahmodi, M., Safari, F. and Babaee, Z. (2010).  Determination of Nitrate and Nitrite Residues in Smoked Caspian Kutum, Rutilus frisii kutum and Mullet, Liza auratus in the North of Iran. World Journal of Fish and Marine Sciences, 2(1): 62-65.
• Oztekin, N., Said Nutku, M. and BediaErim, F. (2002) Simultaneous determination of nitrite and nitrate in meat products and vegetables by capillary electrophoresis. Food Chemistry, 76: 103-106.
• Reszka, K.J., Matuszak, Z. and Chignell, C.F. (1997). Lactoperoxidase-catalyzed oxidation of the anticancer agent mitoxantrone by nitrogen dioxide (NO₂•) radicals. Chemistry Research Toxicology, 2: 1325–1330.
• Vlascici, D., Bizerea, O., Fagadar-Cosma, E., Brumaru, C. and Papoe, G. (2003). Comparative Study For Determination of Nitrate in Meat Products, 7^th International Symposium Interdisciplinary Regional Research-ISIRR 2003 HUNGARY-YUGOSLAVIA – ROMANIA, Hunedoara, Romania 25^th - 26^th, September, 2003, CD-book, Symposium IV- Lucrarea, 0415: 383-388.
• Wang, C.J., Huang, H.P., Tseng, T.H., Lin, Y.L. and Shiow, S.J. (1995). Arch Toxicol, 70: 5–10.
• Zanardi, E., Dazzi, G., Madarena, G. and Chizzolini, R. (2002). Comparative study on nitrate and nitrite ions determination. Annali della Facolta Medicina, 8: 79-86.
• Zatar, N.A., Abu-Eid, M.A. and Eid, A.F. (1999). Spectrophotometric determination of nitrite and nitrate using phosphomolybdenum blue complex. Talanta, 50(4): 819–826.