بخشی از مقاله
چکیده
روغنها در گروه کالاهاي مصرفی ضروري جاي گرفته و داراي ارزش غذایی بالایی هستند و علاوه بر تامین انرژي لازم براي فعالیت انسان نقش مهمی در بقاي سلامت و ادامه حیات دارند. اسیدهاي چرب ضروري مانند اسید لینولئیک و لینولنیک که نقش آنها در سلامت انسان به اثبات رسیده و بدن قادر به ساختن آنها نیست از مصرف روغن تامین میشود. به همین دلیل بهبود کیفیت روغن همیشه یکی از دغدغه هاي محققان در این زمینه بوده است.
به دلایل اقتصادي و عملی عمده ترین روش استخراج روغنها استفاده از حلال هگزان میباشد. هگزان بازده بسیار بالایی در استخراج روغن از دانه هاي روغنی دارد و تقریبا هر جزء محلول در روغن را تا 5 درصد مواد ناخواسته - اما از نظر غذایی ارزشمند - استخراج میکند. این به آن معنا است که تفاله جامانده که آلوده به هگزان است، دیگر حاوي مواد مغذي مهم محلول در روغن نظیر فیتواسترولها، ویتامین E، فسفاتیدیل کولین و سایر لستین هاي طبیعی نیست.
هگزان علاوه بر روغن، فسفولیپیدها را هم استخراج میکند که در مرحله صمغ زدایی باید از روغن جدا شود. علاوه بر این هگزان اجزاء با وزن مولکولی بالا را نیز استخراج میکند که موجب بروز رنگ تیره در روغن میشود. از طرف دیگر اتلاف روزانه غیر قابل پیشگیري هگزان - حتی در طراحی هاي پیشرفته - به محیط زیست بزرگترین مشکل واحدهاي استخراج روغن است. آتش زایی و فراریت بالاي هگزان نیز در پنجاه سال گذشته باعث آتش سوزي در واحدهاي روغن گیري بسیار و خسارت هاي مالی و جانی فراوانی شده است.
واژه هاي کلیدي: اسید چرب ضروري استخراج روغن استرول ویتامین
مقدمه
روغنها در گروه کالاهاي مصرفی ضروري جاي گرفته و داراي ارزش غذایی بالایی هستند و علاوه بر تامین انرژي لازم براي فعالیت انسان نقش مهمی در بقاي سلامت و ادامه حیات دارند. همچنین اسیدهاي چرب ضروري مانند اسید لینولئیک و لینولنیک که نقش آنها در سلامت انسان به اثبات رسیده و بدن قادر به ساختن آنها نیست از مصرف روغن تامین میشود. به همین دلیل بهبود کیفیت روغن همیشه یکی از دغدغه هاي محققان در این زمینه بوده است. به دلایل اقتصادي و عملی عمده ترین روش استخراج روغنها استفاده از حلال هگزان میباشد .
هگزان بازده بسیار بالایی در استخراج روغن از دانه هاي روغنی دارد و تقریبا هر جزء محلول در روغن را تا 5 درصد مواد ناخواسته - اما از نظر غذایی ارزشمند - استخراج میکند. این به آن معنا است که تفاله جامانده که آلوده به هگزان است، دیگر حاوي مواد مغذي مهم محلول در روغن نظیر فیتواسترولها، ویتامین E ، فسفاتیدیل کولین و سایر لستین هاي طبیعی نیست. هگزان علاوه بر روغن، فسفولیپیدها را هم استخراج میکند که در مرحله صمغ زدایی باید از روغن جدا شود. علاوه بر این هگزان اجزاء با وزن مولکولی بالا را نیز استخراج میکند که موجب بروز رنگ تیره در روغن میشود.
از طرف دیگر اتلاف روزانه غیر قابل پیشگیري هگزان - حتی در طراحی هاي پیشرفته - به محیط زیست بزرگترین مشکل واحدهاي استخراج روغن است. آتش زایی و فراریت بالاي هگزان نیز در پنجاه سال گذشته باعث آتش سوزي در واحدهاي روغن گیري بسیار و خسارت هاي مالی و جانی فراوانی شده است . - 16 - از جمله کارهایی که میتوان در زمینه افزایش و بهبود استحصال روغنها انجام داد، بهینه سازي فرآیند استخراج روغنها با بکارگیري فن آوري هاي جدید و کارآتر در صنایع روغن کشی میباشد که راههاي مختلفی در این زمینه وجود دارد که یکی از این راهها استفاده از پیش تیمار آنزیمی است. در سالهاي اخیر، کاربرد آنزیم در صنایع روغن کشی به دلیل مزایایی که کاتالیزورهاي بیولوژیکی دارند بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.
پایگاههاي معتبر با استفاده از کلید واژه هاي "محصولات غله اي فاقد گلوتن، کیفیت تکنولوژیکی و فرمولاسیون" مورد بررسی قرار گرفت. نتایج و بحث از جمله کارهایی که میتوان در زمینه افزایش و بهبود استحصال روغنها انجام داد، بهینه سازي فرآیند استخراج روغنها با بکارگیري فن آوري هاي جدید و کارآتر در صنایع روغن کشی میباشد که راههاي مختلفی در این زمینه وجود دارد که یکی از این راهها استفاده از پیش تیمار آنزیمی است. در سالهاي اخیر، کاربرد آنزیم در صنایع روغن کشی به دلیل مزایایی که کاتالیزورهاي بیولوژیکی دارند بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.
این آنزیمها اختصاصی بوده و در درجه حرارتهاي نسبتا پایین واکنشهاي مربوطه را کتالیز مینمایند و با تخریب دیواره سلولی موجب بهبود بازده و کیفیت روغن استحصالی میگردند . به دلیل تفاوت در ترکیبات روغنی دانه هاي روغنی، نوع آنزیم بکار رفته در مورد هر نوع دانه روغنی متفاوت خواهد بود . آنزیم مورد استفاده بر اساس ساختار دیواره سلولی تعیین میگردد. این آنزیمها دیواره سلولی مواد حاوي روغن را شکسته و روغن آزاد می شود .
در گیاهانی که فرآیند استخراج به کمک آنزیم در مورد آن ها به اجرا در آمده است دیواره سلولی معمولا از ترکیباتی نظیر مواد پکتیکی، سلولز، همی سلولز و چربی هاي آمیخته با پروتئین ها ساخته شده که با توجه به این پیچیدگی ساختمانی، حد و اندازه تجزیه آنزیمی و دیواره سلولی توسط فاکتورهایی نظیر اجزاء، جزئیات ترکیب شیمیایی، نوع و منبع آنزیمی تعیین می گردد . بطور مثال کمپلکس آنزیمی مورد استفاده در استخراج روغن زیتون حاوي پکتیناز و آنزیمهاي سلولولیتیک و همی سلولولیتیک به اضافه برخی آنزیمهاي کم اهمیت تر در این زمینه میباشد.
این آنزیمها در میوه زیتون نیز وجود دارند ولی مقادیر قابل توجهی از آنها در طی فرآیندهاي معمول استخراج نابود میگردند. بنابراین اضافه نمودن چنین سیستم آنزیمی به خمیر زیتون موجب ترمیم و حتی افزایش میزان آنزیمهاي طبیعی آن میشود. عملکرد کمپلکس آنزیمی سبب میشود که میزان زیادي از بخش روغنی سیتوپلاسم که با کلوئیدها تشکیل امولسیون میدهد، توسط عمل آنزیمها آزاد شود. بنابراین درصد استخراج روغن افزایش یافته، همچنین امولسیون روغن آب برداشته شده و این روغن وارد بخش آبی گیاه نشده و به هدر نمیرود.
از مزایاي دیگر این آنزیمها محلول بودن آن در آب است؛ بعبارت دیگر تمامی آنزیم مورد استفاده در پایان عملیات روغنکشی به داخل بخش آبی گیاه راه پیدا کرده و باقیمانده اي در روغن نخواهد داشت. در سالهاي اخیر از آنزیم آمیلاز به منظور تسهیل استخراج روغن سبوس برنج استفاده شده است که حدود 5 درصد افزایش در بازیافت روغن را به همراه داشته است .
مطالعات نشان داده اند که اضافه کردن آنزیمهاي تجزیه کننده دیواره سلولی تشکیل کمپلکس بین ترکیبات فنلی و پلی ساکاریدها را کاهش داده و لذا غلظت فنلهاي آزاد و آزاد شدن انها را در روغن و بخش آبی گیاه در حین فرآوري بهبود میبخشد این پدیده منسوب به فعل و انفعال بیوشیمیایی که محیط آنزیمی قادر به انجام آن روي ساختمان مولکولی پیچیده دانه هاي روغنی می باشد که در نتیجه مقادیر بیشتري از ترکیبات فنلی می توانند به صورت آزاد و یا محلول در روغن وجود داشته باشند.
لذا میزان مقاومت به اتواکسیداسیون در روغن هاي تولید شده به روش فرآیند کمک آنزیمی بیشتر می باشد. این روغن ها به دلیل اینکه حاوي ترکیبات فنلی بیشتري هستند، بنابراین داراي طعم بیشتري نیز می باشد. علاوه بر اینکه استفاده از استخراج آنزیمی روغن میتواند در بهبود رنگ روغن نیز موثر باشد. چرا که با اعمال تیمار آنزیمی از میزان ذرات کلوئیدي در روغن که دلیل کدورت آن میباشد، کاسته شده و در نتیجه کدورت کاهش می یابد. پارامترهاي رنگ و کدورت داراي اثرات عمده اي روي پذیرش مشتري و انتخاب محصول دارد .
نتایج تحقیق نجفیان و همکاران در سال 1386 بر روي استخراج آنزیمی روغن زیتون نشان داد که تاثیر آنزیم بر میزان کدورت معنی دار بود. چنانکه میزان کدورت کاهشی بین 29/6-67/4 درصد نسبت به شاهد داشت. همچنین نتایج مطالعه آنها نشان داد که با اعمال تیمار آنزیمی در استخراج روغن زیتون، میزان پلی فنلها افزایش چشمگیري یافت . استفاده از استخراج آنزیمی در افزایش میزان شاخص رنگ هم اثر گذار میباشد که میتواند به دلیل تاثیر آنزیم بر روي آزاد سازي لیپوکرومهاي سبز و زرد از بافت گیاهی و حل شدن آن در روغن باشد .
در خصوص اثر فرآیند آنزیمی بر اسیدیته روغن استحصالی گزارش شده است که معمولا تیمارهاي بیوتکنولوژیکی یا تاثیر اندکی روي میزان پیشرفت اکسیداسیون داشته و یا اصولا بی تاثیر میباشند. در تیمار آنزیمی تغییري در ترکیب اسیدهاي چرب روغن ایجاد نمیشود و چون عدد یدي بستگی به میزان غیر اشباع تشکیل دهنده ماده چرب دارد بنابراین میتوان گفت که عدد یدي تحت تاثیر تیمار آنزیمی قرار نمیگیرد .
آنزیمها استخراج روغن استحصالی را به طرز قابل توجهی افزایش میدهند، چراکه آنزیمها دیواره سلولی سلولهاي حاوي روغن را تخریب نموده و داراي اثرات مشابهی بر سیستم کلوئیدي - پکتینها، همی سلولزها، پروتئینها و غیره - که قطرات روغن را در خود نگه میدارند میباشند. از این طریق قطرات روغن آزاد شده و به تدریج با یکی شدن قطرات بزرگتري ایجاد، که نهایتا منجر به تولید روغن آزاد میگردد. لذا افزودن آنزیم موجب افزایش میزان روغن خروجی میشود.
در تحقیقات دیگر نیز سیستم کمک فرآیند آنزیمی در استخراج روغن زیتون افزایش معناداري را در میزان استحصال روغن سبب شد . بنابراین میتوان گفت که استفاده از پیش تیمار آنزیمی سبب افزایش راندمان استخراج روغن و بهبود کیفیت روغن استحصالی میشود. از دیگر روشهاي جدید استخراج روغن در مقایسه با روشهاي سنتی، روش استخراج آبی - آنزیمی بر پایه استفاده از آب بعنوان حلال و آنزیمهاي تخریب کننده دیواره سلولی براي تسهیل جداسازي همزمان و آسان روغن، پروتئین و فیبر است - 5و9و. - 10 از نظر محیط زیستی فرآیند استخراج آبی-آنزیمی در مقایسه با دیگر روشهاي استخراج روغنها بسیار پاکیزه تر است .
فرآیند استخراج آبی-آنزیمی روشی است ایمن و عاري از خطرات محیط زیستی فوق که براي استخراج پروتئین و روغن از دانه بکار میرود و در آن روغن استخراج شده اصولا به شکل خالص بوده و پروتئین نیز تقریبا به صورت دناتوره نشده بازیافت میشود. اکثر روغن و پروتئین موجود در دانه هاي روغنی توسط دیواره سلولی محصور شده است. آنزیمهاي هیدرولازکننده اي همچون سلولاز، همی سلولاز و پکتیناز منجر به شکستن دیواره سلولها و آزاد سازي ذرات روغن میشوند.
لذا در استخراج آبی-آنزیمی اجزاء محلول وارد آب میشوند. و لذا روغن باقیمانده به صورت یک فاز مایع جداسازي شده و بازیافت روغن را تسهیل میکند . اخیرا از روش استخراج آبی- آنزیمی در استخراج روغن نارگیل به کمک آنزیمهاي پلی گالاکتوروناز، آمیلاز و پروتئاز ، استخراج روغن سویا با آنزیمهاي پروتئاز ، و روغن جوانه ذرت با آنزیمهاي پروتئاز، سلولاز و همی سلولاز استفاده شده - 5 - که 90-98 درصد بازیافت روغن و بهبود کیفیت پروتئین حاصله را در پی داشته است. در مورد استخراج روغن سبوس برنج استفاده از روش استخراج آبی-آنزیمی تا کنون منجر به تولید روغن پر بازده نشده است. لذا اخیرا از روش پیش تیمار آنزیمی قبل از استفاده از استفاده از حلال یا پرس استفاده میشده است.
گزارش شده است که کوچک بودن اندازه ذرات دانه هاي روغنی در افزایش روغن استحصالی به این روش موثر است. چراکه با کوچکتر نمودن ذرات دانه هاي روغنی علاوه بر به حداقل رساندن مسیر نفوذ براي استخراج روغن، از آنجا که استخراج روغن در این روش بر مبناي انتقال جرم است، لذا شکستن دیواره سلولی در استخراج آنزیمی براي افزایش بازده روغن الزامی است و سایز کوچکتر ذرات فرآیند انتقال جرم را تسهیل میکند .
همچنین نتایج آزمایشات دباغها و وثوقی در سال 1390 بر روي استخراج آبی آنزیمی روغن از دانه روغنی سویا نشان داده است که سرعت همزدن بیشتر به بالارفتن بازده کمک میکند. به این علت که سرعت هاي بالاتر به شکسته شدن دیواره سلولی ذرات و دانه هاي روغنی کمک نموده و این همان چیزي است که در استخراج باآب به آن نیاز داریم چون آب نمیتواند روغن را از دیواره سلولی دست نخورده و سالم استخراج کند. همچنین نتایج تحقیقات آنها نشان داد که غلظت آنزیمها نیز در بالا بردن بازده استخراج موثر است. چون آنزیمها عامل تخریب دیواره سلولی و رهایش روغن به دام افتاده در لایه هاي پروتئینی و پلی ساکاریدي هستند بدیهی است افزایش میزان آنها در بهبود میزان بازده استخراج موثر خواهد بود .
