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

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس 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

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

4 کارشناس 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


عنوان مقاله [English]

Comparison of calorimetric and HPLC methods in measuring nitrate content of meat products: An economic evaluation

نویسندگان [English]

  • M moradi 1
  • K SHarafi 2
  • S Delangizan 3
  • S Jamshidpoor 4
1 - Ms.c of Environmental Health Engineering and Member of Environmental Epidemiological Research Center, Kermanshah University of Medical Sciences, Ph.D Student of Environmental Health Engineering, Iran University of Medical Sciences, Tehran, Iran
2 Instructor of Environmental Health Engineering, Kermanshah University of Medical Sciences, Ph.D Student of Environmental Health Engineering, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran.
3 - Assistant professor of Economy, Social Science Department of Razi University, Kermanshah, Iran.
4 - Ms.c of Food Technology, Laboratory of Food and Drug Assistance, Kermanshah University of Medical Sciences, Kermanshah, Iran.
چکیده [English]

Nitrate is a flavors compound, color stabilizer and growth inhibitor of anaerobic microorganisms in meat products. High concentration of nitrate in food can cause methaemoglobinaemia and is recognized as carcinogenic. Therefore, accurate determination of nitrate is crucial to ensure consumers’ health. Regularly, nitrate is estimated by colorimetric and HPLC methods. In measurement of nitrate, the efficiency, accuracy, speed and amount of material are important from economical point of view. In this study, the cost of initial investment, staff, consumable material and equipments used by the two methods were calculated and finally Net Present Value (NPV) was estimated for each of them. The rate of interest was considered from 4 until 30%. According to the results the amount of initial investment, annual cost of staff and consumable materials for colorimetric method were determined as 274000000, 379080000 and 214289130 Rials, respectively. These costs for HPLC method were 342000000, 252720000 and 7633080 Rials, respectively. NPV in minimum and maximum rates of interest (4 and 30%) for colorimetric method were 8368344000 and 2242330000 Rials and for HPLC method were estimated at 4035848000 and 1207544000 Rials. As a consequence, HPLC is more economical and could be recommended for the routine measurement of nitrate in of food safety laboratories.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nitrate
  • Colorimetery
  • HPLC
  • Economical evaluation
  • Meat products

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.

 

 

 

  • 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, 7th International Symposium Interdisciplinary Regional Research-ISIRR 2003 HUNGARY-YUGOSLAVIA – ROMANIA, Hunedoara, Romania 25th - 26th, 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.