ورود کاربر     مرا با یاد داشته باش؟
 + ثبت نام

مقالات تصادفی
نگهدارنده هاي شيميايي
مواد شيميايي، قرنهاست که جهت نگهداري غذاها مورد استفاده قرار مي گيرند. بنزوات سديم، کلرور سديم، نيترات سديم و پتاسيم، قندها، سرکه، الکل، دودِ چوب و ادويه مختلف از انواع نگهدارنده هاي سنتي محسوب مي شوند. شير شيرين شده با افزودن مقدار زيادي شکر براي مدت زمان بيشتري قابل استفاده است.....


ورود
شناسه‌ی کاربری:

رمزعبور:

ورود خودکار



واژه رمز را فراموش کرده‌اید؟

عضو شوید
SmartSection is developed by The SmartFactory (http://www.smartfactory.ca), a division of INBOX Solutions (http://inboxinternational.com)
مقاله ها > 1-مقاله های فارسی > 9-1 مقاله های عمومی > استخراج کاروتن ها از ضایعات گوجه فرنگی
استخراج کاروتن ها از ضایعات گوجه فرنگی
نوشته شده توسط Parinaz در تاریخ ۱۳۹۰/۴/۲ (2005 بار خوانده شده)
مقدمه
ویژگی قرمزی رنگ گوجه فرنگی بدلیل ترکیب رنگدانه های کاروتن و بیشتر از همه لیکوپن است. بیشترین منبع لیکوپن در تغذیه انسان از گوجه قرمز رسیده حاصل می شود. علاوه بر ارزش غذائی، کاروتن(کاروتنوئید) نقش های مهم دیگری هم دارد از جمله اهمیت آن در پیشگیری از بیماریهای مسری است. فرمول ساختاري ليكوپن در شكل مقابل آورده شده است كه يك كاروتنوئيد حلال در چربي، بهمراه 11 پيوند دوتايي در مولكول است. ليكوپن يك ماده پيشرو است (3-كاروتن با فعاليت آنتي اكسيدانتي شناخته شده می باشد). 3-كاروتن ليكوپن مي تواند به آساني از طريق اكسيژن موجود در اتمسفر و نور تجزيه گردد و از فرم ترانس به فرم سيس تبديل گردد كه معرف يك فرآيند كاهش فعاليت بيولوژيك است(1).به اين دليل، اين ماده بايد در يك درجه حرارت بسيار پائيني (C ْ70-<) و دور از نور و اكسيژن هوا، نگهداري شود. در سالهاي قبل، اهميت ليكوپن با توجه به خواص دارويي و ضد سرطاني و فعاليت آنتي اكسيداني آن به سرعت افزايش پيدا كرد. مطالعات اپيدمولوژيكالي، اثرات حفاظتي ليكوپن را نسبت به انواع سرطان ها، مانند سرطان معده و پروستات نشان داد و از اين رو تقاضا براي اين مولكول و به طور خاص براي اين كاروتنوئيدها به سرعت بالا رفت(1).

استخراج کاروتن از فرآورده های جانبی گوجه فرنگی
اين عنصر به علت خواص بيولوژيكي و شيميايي، خصوصاً در رابطه با تاثيراتش بعنوان آنتي اكسيدان طبيعي مورد توجه قرار گرفته است. اگرچه ليكوپن فعاليت پرو ويتامين A ندارد، ولي تقريباً 2 برابر بيشتر از بتا-كاروتن ثبات فيزيكي در مقابل اكسيژن فعال نشان مي دهد. اين مسئله سبب شده حضور آن در رژيم غذايي مورد توجه قرار گيرد. افزايش مدارك كلينيكي نقش ليكوپن را به عنوان عنصر غذايي كم مصرف نشان مي دهد و بر فوايد آن در سلامت بشر تاكيد مي كند زيرا ليكوپن در برابر انواع گسترده سرطان مخاطي مقاومت مي كند. گوجه ها و فرآورده هاي ناشي از آن منبع اصلي تركيبات ليكوپن و همچنين منبع مهم كاروتنوئيدها در رژيم غذايي انسان هاست. تخريب ناخواسته ليكوپن نه تنها بر كيفيت حسي محصولات نهايي تاثير مي گذارد بلكه بر مزيت سلامت بخش غذاهاي ناشي از گوجه براي انسان نيز تاثير گذار است. اساساً ليكوپن در گوجه هاي تازه به شكل آرايش تماماً ترانس ظاهر مي شود. علت اصلي تخريب ليكوپن گوجه در طول عمل آوري، ايزومراسيون و اكسيداسيون است. ايزومراسيون بدليل انرژي اضافي، ايزومرهاي تماماً ترانس را به به ايزومرهاي سيس تبديل مي كند و در نتيجه باعث وضعيت بي ثبات و پرانرژي مي شود. تعيين درجه ايزومراسيون ليكوپن در طول فرايند عمل آوري باعث ايجاد مزاياي سلامت بخش بالقوه در غذاهاي وابسته به گوجه مي شود.
دسترسي بيولوژيكي ليكوپن در محصولات گوجه فرنگي عمل آوري شده بيش از گوجه هاي تازه عمل آوري نشده است. همچنين تركيب و ساختار غذا بر روي اين عامل تاثير دارد و مي تواند باعث آزاد سازي ليكوپن از ماتريس بافت گوجه شود. عمل آوري غذا مي تواند از طريق شكستن ديواره هاي سلولي باعث بهينه سازي دسترسي بيولوژيكي ليكوپن شود بدين صورت كه نيروهاي پيوند دهنده ميان ماتريس بافت و ليكوپن را تضعيف مي كند و بدين شكل ليكوپن بيشتر در دسترس قرار خواهد گرفت و ايزامراسيون سيس را افزايش مي دهد.
محصولات ليكوپن با كيفيت بالا كه طبق قوانين نظارتي بهداشت و سلامت غذايي تهيه شدند فوايد بالقوه اي براي صنعت(صنايع غذايي) بهمراه دارند(2).

استفاده از جریان فشار قوی هیدروستاتیک غذائی جهت استخراج لیکوپن ازضايعات رب گوجه فرنگی
بکارگیری جریان فشار قوی هیدروستاتیک غذائی (HHP) جهت خروج لیکوپن از رب گوجه فرنگی بررسی شد. شرایط مختلف تجربی این جریان نظیر حلال ها(کلرفرم، 95 درصد اتانول و آب مقطر)، غلظت اتانول (45 الی 95 درصد، 7/7)، فشار (100 الی 600 Mpa)، مدت زمان (1 الی 10 دقیقه) و نسبت جامد به مایع (1: 1 به 8 : 1 ml/g) جهت بهینه سازی فرآیند خروج مورد پژوهش و بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی HHP نشان داد لیکوپن بیشتری را می توان از تفاله رب گوجه فرنگی تنها در مدت زمان 1 دقیقه و در شرایط معمول دمائی (دمای اتاق) بدون گرمادهی بدست آورد. بالاترین بازیافت (92 درصد) در فشار 500Mpa ، بمدت 1 دقیقه، 75 درصد غلظت اتانول و نسبت جامد به مایع 6 : 1 mL/ g) بدست آمد. از نقطه نظر زمانی، محصول و بازده استخراج، HHP چشم انداز روشنی را برای خروج لیکوپن از ضایعات رب گوجه فرنگی نشان می دهد(3).
این روش بر اساس تنظیم فشار هوا با استفاده از Naviglio Extractor صورت می گیرد و این عمل در محدوده Mpa 9/0–7/0 انجام می شود. در این روش جهت تاثیر فشار زیاد بکار رفته، لیکوپن به شکل توده های مولکولی در آب پخش شده است، در حالیکه ترکیبات قطبي در ماتریس باقی می ماند. در یک گام ساده بعدی، متراكم ها با کمک متانول به راحتی تصفیه می شوند و بدین ترتیب لیکوپن با خلوص کروماتوگرافی 98 درصد یا بالاتر بدست می آید. یک دوره ثابت جدید، فنيل هگزيل سيليكون ، و یک افت حرارت (گردایان حرارتی) ساده آب/استو نیتریل برای تجزیه HPLC لیکوپن بکار رفت. استخراج با اسپکتروفتومتری vis – uv ، NMR H (1)، NMR C (13) و طیف سنجی جرمی یونیزاسیون پاشش الکتریکی بررسي شد. میزان بازیافت متوسط پس از 4 ساعت استخراج و با استفاده از آب شیر بعنوان مایع استخراجی، 8/2 میلی گرم لیکوپن از هر كيلوگرم ضایعات گوجه فرنگی بوده است. میزان بازیافت حدود 10 درصد بود. فرآورده جانبی گوجه فرنگی مصرفی به آسانی خشک می شود و در کشاورزی یا بعنوان خوراک حیوانات قابل استفاده است(4).
روشي ابداعي براي استخراج ليكوپن خالص از تفاله گوجه فرنگي در آب با استفاده از استخراج كننده Naviglio ® و آب بعنوان حلال، نیز ارائه شده است. استفاده از آب بعنوان حلال استخراج به طور قابل توجهي، هزينه كل فرايند را پايين مي آورد كه البته اين در مقايسه با ديگر روشهاي رايج حلال يا روش هاي جديدتر و فوق حساس استخراج ليكوپن از تفاله گوجه فرنگي است. تفاله گوجه فرنگي را در آب قرار مي دهند. سپس آنرا به آساني در درجه حرارت اتاق خشك مي كنند. از اين پودر خشك در كشاورزي يا بعنوان ماده غذايي در تغذيه حيوانات، استفاده مي شوند(1).
طی بررسی ها در ابتدا معلوم شد لیموترش باعث افزایش خروج رطوبت ضایعات گوجه می شود. سپس استفاده از VFD در حالت خود معکوس (شیوه قالبی) که عملکرد فشار را بمیزان زیادی بالا برده است. استفاده از دستگاه VFD در اغلب آزمایشات لازم و ضروری بود. در گذشته مشکل این بوده که منافذ غربال توسط گوجه گرفته می شد و مانع عملکرد فشار می شد. با کمک دستگاه فشار که هر سی ثانیه چند بار به عقب حرکت می کند، منافذ توری باز می شود و دستگاه فشار بطور مداوم و بدون مراقبت عمل می کند(5).
گوجه فرنگی های تازه 94 درصد رطوبت دارند. غالب این آب ارگانیک، آب باند شده است که آنرا نمی توان با دستگاه فشار چرخنده جدا کرد. بررسی رطوبت ماده فشرده شده نشان می دهد آب فشرده شده حدود 4 درصد ماده جامد دارد و کیک پرس شده 90 درصد رطوبت دارد. این میزان خیلی زياد نيست اما باید توجه كرد که 50 درصد به مایع روان تبدیل شده است(4).
اگر تفاله گوجه پخته شده را فشار دهیم کیک فشرده خشک تري حاصل بود، بالاخص كه 65 تا 75 درصد میزان رطوبت موجود بیرون می آید. نسبت جریانی که بعنوان مایع فشرده شده (لیکور) بیرون می آید متقابلاً افزایش می یابد و این پیشرفت بدین دلیل است که حرارت پخت برخی از مولکولهای ارگانیک را می شکند و باعث افزایش میزان مایع سیال می شود(5).
آنچه بدان پی بردیم راهی برای بکار گرفتن تفاله گوجه خام است بطوریکه تقریباً 50 درصد از وزن گوجه با فشار مایع بیرون می آید. 50 درصد دیگر بعنوان کیک مرطوب حاصل می شود. هر چند این کیک را می توان روی هم انباشت و آب کمی از اين توده ها خارج كرد(5).
استخراج لیکوپن از پوست گوجه با دی اکسید کربن بسیار حساس
در روشهاي سنتي براي استخراج ليكوپن از منابع طبيعي و اصلي گياهي، از مقدار زيادي حلال آلي استفاده مي كردند و روش استخراج معمولاً بدنبال يك مرحله پيچيده تصفيه سازي انجام مي شد. در بازيابي ليكوپن از تفاله گوجه فرنگي عمل استخراج مي تواند با استفاده از دي اكسيد كربن فوق حساس انجام شود و با اين روش حجم بالايي از كاروتنوئيد، حتي اگر بخشي از آن در الئورزين 60% (w/w) ليكوپن محفوظ گردد، بازيابي مي شود. متأسفانه، اين روش واقعاً پرهزينه است و انجام كل پروژه در مقياس وسيع، از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست(1).
دی اکسید کربن فوق بحرانی (scco2) از پوست تفاله گوجه فرنگی بررسی شد. آزمایشات بدون هیچ تعدیل کننده ای ، در فشارها و دماهای حرارتی متغیر به ترتیب 20 تا 50 mpa و k º 313 تا 373 انجام شد. میزان جریان دی اکسید کربن در مدت زمان استخراج 330 دقیقه ای 5/3 میلی لیتر در دقیقه باقی ماند. تاثیر میزان جریان حلال برای مقدار جریان دی اکسید کربن از 5/1 تا 5/4 میلی لیتر در دقیقه مورد آزمایش قرار گرفت. استخراج با استفاده از HPLC و اسپکتروسکوبی نور مرئی-فرابنفش بررسی شد. نتایج نشان دادند با وجود شرایط اجرائی بهینه، بیشترین بازده لیکوپن(18/1 میلی گرم در گرم لیکوپن نمونه)در فشار mpa 40 و k º330 و 5/2 میلی لیتر از دی اکسید کربن در دقیقه بدست آمد(6).

ثبات حرارتي و ايزومراسيون ليكوپن در الئورزين ها گونه هاي مختلف گوجه فرنگي
ليكوپن، كاروتنوئيد گوجه فرنگی، در جلوگيري از بيماريهاي مزمن نظير سرطان پروستات نقش دارد. الئورزين گوجه يك ماده غني از ليپيد است حاصل استخراج مداوم حلال از ميوه گوجه است(7). ايزومرهاي ليكوپن و تركيبات ليكوپن كه با حرارت تجزيه شدند توسط تركيب شدن با كربن نشاندار(30 c )درHPLC RP با آشکارساز فتوديود و اسپكتروفتومتر نور مرئی-فرابنفش و يا اسپکترومتر جرمی مورد تجزيه و تحليل قرار گرفتند. همچنين تاثيرات آنتي اكسيدانها روي ليكوپن در دماي 50 درجه سانتيگراد بررسي شد. همانطور كه دماي نگهداري از 25 درجه تا 100 درجه سانتيگراد افزايش يافت تجزيه كل ليكوپن در الئورزين از كل نمونه ها بطور چشمگيري افزايش پيدا كرد. ليكوپن در دماهاي 25 و 50 درجه سانتيگراد مي تواند بدون ايزومراسيون و عمدتاً از طريق اكسيداسيون تجزيه شود. ايزومراسيون ليكوپن در الئورزين هاي ليكوپن در دماهاي 75 و 100 درجه افزايش يافت.
ليكوپن در آب حل نمي شود و در فرم جامد شبه بلورين بازيابي مي شود و از طريق استخراج فاز جامد و با استفاده از ميزان اندكي از حلال آبي، خالص سازي مي گردد. تمام فرم هاي ترانس ليكوپن در يك درجه بالايي از خلوص به ميزان 98% (w/w) و بازيابي نسبي 14% از تفاله گوجه فرنگي بدست مي آيند. خلوص بالاي تمام ترانس هاي ليكوپن به ما اين اجازه را مي دهد تا ضريب جذب مولار را براي هر مولكول محاسبه كنيم. يك روش ديگر براي بررسي HPLC. استفاده از فاز ساكن فنيل – هگزيل سيكيلون بعنوان فاز معكوس و يك شيب خطي در آب و استونيتريل است، كه مورد تعريف قرار مي گيرد(1).
بيوتكنولوژي توليد ليكوپن با استفاده از ميكروارگانسيم ها نيز پيشنهاد مي شود. همواره با يك مقياس معيار و در بيشتر موارد، با بازده ويژه ضعيفي انجام مي شود. با اين وجود اخيراً يك نظريه جديد كه بتواند در كاربردهاي صنعتي مورد استفاده قرار بگيرد، پيشنهاد شده است.

آناليز كمي و كيفي ليكوپن
شستشوي ليكوپن از طريق SPE- 18C مي تواند مستقيماً با استفاده از استون و يا ابتدا شستشوي ستون با متانول و سپس با استون صورت بگيرد. در مورد اول، بنا به دليل وجود همزمان ديگر كاروتنوئدها مانند بتا- كاروتن و لوتئين، درجه خلوص ليكوپن بدست آمده بالا نيست مگر آنكه ابتدا ستون با متانول شستشو داده شود تا ليكوپن حاصل در يك درجه خلوص بالا قرار بگيرد. در اينجا اين نكته حائز اهميت است كه خاطر نشان كنيم شستشوي ليكوپن بعد از روش استخراج صورت مي گيرد و مقدار حلال مورد استفاده بسيار جزئي و اندك است هر چند مقدار ارزيابي فرآورده هاي جانبي بجاي آنكه در تماس با حلال قرار بگيرند، در تماس با آب قرار مي گيرند(1).
درجه خلوص ليكوپن از طريق اسپكتوفوتومتري نور مرئی-فرابنفش و آناليز HPLC مورد بررسي قرار مي گيرد تا وجود يك نقطه مربوط به تمام ترانس هاي ليكوپن خالص، مشاهده گردد. در اين مورد، فنيل هگزيل سيليكون بعنوان فاز ساكن بوده و يك گراديان ساده آب – استونيتريل مورد استفاده قرار مي گيرد و به اين دليل روشي كه در آنجا عنوان شده مي تواند بعنوان يك روش معتبر به نسبت روشهاي آورده شده در منبع فرض گردد(1).
اين روش ما را قادر خواهد ساخت تا زمان آناليز را كاهش دهيم. آناليزي كه در ارتباط با ليكوپن خالص حاوي محلول است به طوري كه به شيب پيچيده اي حلال براي شستشو نيازي نيست(1).
در زمان بهنه استخراج (4ساعت) بازيابي با آب شير بين mg/kg 5/1 تا 9/3 است كه به ترتيب درصد بازيابي آن 5/7% و 5/19% (w/w) است كه البته اين در مقايسه با استخراج شيميايي است. در آب غير معدني، نسبت بازيابي در يك شرايط مشابه mg/kg 7/1 و 9/3 قرار دارد كه درصد بازيابي به ترتيب 5/8 و 5/19% (w/w) است. احتمال استفاده از آب شير بعنوان مايع استخراج كننده به طور قابل توجهي هزينه روش صنعتي را كاهش مي دهد. كارايي و مؤثر بودن روش پيشنهادي كمتر از روشهاي ديگر پيشنهاد شده در منابع است، به اين دليل كه مقدار اندكي از ليكوپن در فرم شبه بلوري در تفاله گوجه فرنگي موجود مي باشد. اما زماني كه هزينه اين عمل در نظر گرفته مي شود، تصميم بر آن ميشود تا هزينه ها كاهش پيدا كند از اينرو هيچ حلال آلي در فاز استخراج كننده مورد استفاده قرار نمي گيرد. بنابراين يك ليكوپن با درجه خلوص بالاتر (%98>) با استفاده از استخراج كننده Naviglio بدست مي آيد كه با استخراج شيميايي مقايسه مي شود كه mg/kg 30-20 بازيابي را با درجه خلوص %20-10ثمر ميدهد. در آخر اينكه مواد دور ريختني مي توانند در درجه حرارت اتاق خشك شوند تا وزن آنها به ميزان 95% كاهش پيدا كند. با اين روش، اين مواد مي توانند بعنوان خوراك دام يا بعنوان كود در كشاورزي مورد استفاده قرار بگيرند(1).
نتیجه گیری
استخراج کاروتنوئیدهایی چون لیکوپن از پوست گوجه فرنگی می تواند یک راه حل مفید برای استفاده مجدد از پوست تولیدی از صنایع گوجه فرنگی باشد. محصول و بازده استخراج، HHP چشم انداز روشنی را برای خروج لیکوپن از ضایعات رب گوجه فرنگی نشان می دهد(3). میزان بازیافت با روش فشار قوی هوا حدود 10 درصد بود. فرآورده جانبی گوجه فرنگی مصرفی به آسانی خشک می شود و در کشاورزی یا بعنوان خوراک حیوانات قابل استفاده است(4). . نتایج نشان دادند با وجود شرایط اجرائی بهینه، در روش استخراج با دی اکسیدکربن حساس بیشترین بازده لیکوپن(18/1 میلی گرم در گرم لیکوپن نمونه) در فشار mpa 40 و k º330 و 5/2 میلی لیتر از دی اکسید کربن در دقیقه بدست آمد(6). درجه خلوص ليكوپن از طريق اسپكتوفوتومتري نور مرئی-فرابنفش و آناليز HPLC مورد بررسي قرار مي گيرد تا وجود يك نقطه مربوط به تمام ترانس هاي ليكوپن خالص، مشاهده گردد(1).





منابع
1.Daniele Naviglio , F.P., Lydia Ferrara , Biagio Naviglio , Alejandro Aragon ,and Antonello Santini, Extraction of pure lycopene from industrial tomato waste in water using the extractor Naviglio® African Journal of Food Science 2008. 2: p. 037-044.
2. Shi, J. and M. Le Maguer, Lycopene in tomatoes: chemical and physical properties affected by food processing. Crit Rev Food Sci Nutr, 2000. 40(1): p. 1-42.
3.Jun, X., Application of high hydrostatic pressure processing of food to extracting lycopene from tomato paste waste. High Pressure Research, 2006. 26(1): p. 33 - 41.
4.Chem, J.A.F., Characterization of high purity lycopene from tomato wastes using a new pressurized extraction approach. 2008. 15: p. 6227-31.
5.Tomato Waste. (184).
6. Topal, U., et al., Extraction of lycopene from tomato skin with supercritical carbon dioxide: effect of operating conditions and solubility analysis. J Agric Food Chem, 2006. 54(15): p. 5604-10.
7. M.M. Hackett, J.H.L.D.F.S.J.S., Thermal Stability and Isomerization of Lycopene in Tomato Oleoresins from Different Varieties. Journal of Food Science, 2004. 69(7): p. 536-541.
مصرف کننده ، تخصص ، مشارکت

سایر مقالات
مقاله قبلی پکتین و کاربردهای آن در صنایع غذایی روشهای نوین استخراج در صنایع غذایی مقاله بعدی
بی‌شک دیدگاه هر کس نشانه‌ی تفکر اوست، ما در برابر نظر دیگران مسئول نیستیم