بخشی از مقاله
تلخی مرکبات وروش های تلخی زدایی آنها
چکیده
تلخی یک مشخصه حسی مهم در آب مرکبات است. در بسیاری آب مرکبات طعم تلخ به خاطر وجود ترکیبات لیمونوییدی وفلاونوئیدی مثل لیمونین نارنجین وهسپریدین می باشد. لیمونین یک مشتق تری ترپنی اکسیژن است که ویژگی ساختار آن شامل یک حلقه فوران، 2 حلقه لاکتون و 5 حلقه اتر و یک اپوکسید است. فلاوانونهای نئوهسپریدوز مانند نارنجین ، نئوهسپریدین و نئواریوسیترین مسئول طعم تلخ در گریپ فروت و پرتقال تلخ می باشد در حالیکه فلاوانونهای روتینوزید مانند هسپیریدین ، ناریروتین و دی دایمین بدون طعم می باشند .
سطح تلخی را می توان با فناوری های مختلف براساس فرایندهای شیمیایی، فیزیکی و میکروبی کاهش داد.هدف ازارائه این مقاله بررسی فواید تلخی زدایی و روش های مختلف تلخی زدایی مانند روش های آنزیمی استفاده از میکروارگانیسم ها جاذب های سطحی استفاده از فشار بالا وبیوکاتالیست ها و تثبیت انزیم می باشد.
واژههای کلیدی: مرکبات لیمونین نارنجیناز روشهای تلخی زدایی
مقدمه :
مزه یکی از خواص حسی هست که به همراه رنگ و طعم میزان انتخاب غذا را تعیین می کند . مزه های تلخی و گسی توسط مشتری برگشت داده می شود و به همین دلیل آب پرتقال های مربوط به ابتدای فصل و یا پرتقال های نارس بایستی به صورت جداگانه مورد فرآیند مناسب قرار بگیرند تاتلخی آن ها کاهش یابد,((Lei et al., 2010
تلخی یک مشخصه حسی مهم در آب مرکبات است (Ribeiro et al ., 2011) .در بسیاری آب مرکبات طعم تلخ به خاطر وجود ترکیبات لیمونوییدی مثل لیمونین می باشد. در بعضی گونه های مشخص پرتقال، لیمو و گریپ فروت بعد از استخراج طعم تلخ
ایجاد می شود(( Yadav S et al .,2012).(delay bitterness
برخی از مرکبات (پرتقال شیرین) به تعداد زیادی در تولید آبمیوه های مطلوب استفاده شده اند اما بسیاری دیگر برای مثال گریپ فروت، پرتقال ترش و میوه های pomelo با برخی محدودیت تجاری مواجه اند که علت آن طعم ذاتی نامطلوب آن هاست.
این طعم تلخ به ماده شیمیایی نارنجین نسبت داده شده که عامل اصلی تلخی آب مرکبات است و مانع از دسترسی آن به بازار گردیده است.
سطح نارنجین را می توان با فناوری های مختلف مانند جذب رزینی، استخراج با co2 فوق بحرانی، تیمار بتاسیکلو دکسترین و هیدرولیز آنزیمی کاهش داد. برخی از رزین ها و بتاگلیکودکسترین ها می توانند ترکیبات تلخ رابطور کامل جذب کنند اما نمی توانند در کارهای تحاری بکار روند به این دلیل که رزین ها و سیکلودکسترین ها بطور غیر اختصاصی اند و خیلی دیگر از مواد مغذی را در کنار اجزای تلخ جذب می کنند.
لیمونوئیدها و فلاونوئیدها گروه اصلی ترکیبات تلخ در مرکبات اند. لیمونین، نومیلین و اسیدهای نومیلینیک مشتقات تری ترپنی هستند که به تدریج در گونه های مختلف مرکبات رخ می دهند. بعد از فرایند آبمیوه گیری که یک تلخی تاخیری ر ایجاد میکنند، لیمونین ترکیب اصلی در این گروه است.(( Lei et al ., 2010
لیمونین:
لیمونین یک مشتق تری ترپنی اکسیژن است که ویژگی ساختار آن شامل یک حلقه فوران، 2 حلقه لاکتون و 5 حلقه اتر و یک اپوکسید است .
گروماتوگرافی TLC روش مورد استفاده توسط Dreyer & Maier در سال 1965 برای پیدا کردن حضور لیمونین در آب گریپ فروت های تجاری بوده است و در سال Maier& Grant 1970برای این کار از TLC ویژه ای برای اینکار استفاده کرده اند. با انطبباقی از این روش Scott مقدار زیادی از لیمونین را در ارقام مرکبات فلوریدا شال گریب فروت گزارش کرده است. امروزه لیونین با استفاده از کروماتوگرافی مایع (HPLC) ، روش RIA یا EIA اندازه گیری می شود.
تاثیر فاکتورهای مختلف بر مقدار لیمونین در آب گریپ فروت :( ( Fellers .,1989
❖ بلوغ (رسیدن
❖ فشار عصار گیر و نوع عصاره گیر
❖ عوامل متفرقه ( موقعیت جغرافیایی ، برنامه ی لقاح ، رطوبت خاک و سایر فاکتورها )
فلاونوئید:
در میان فلاونوئیدها برخی تلخ هستند در حالیکه بقیه تلخ نیستند که بستگی به نوع زنجیره که بستگی به نوع زنجیره Glico-side دارد.فلاوانون های نئوهسپریدوز مانند نارنجین، نئوهسپریدین و نئواریوسیترین مسئول طعم تلخ در گریپ فروت و پرتقال تلخ هستند درحالیکه فلاوانون های rutinoside مانند هسپریدین، ناریروتین و دیدیمین بی مزه اند. نارنجین در غشاها و لایه آلبدو میوه یافت می شود و از عصاره استخراج می گردد و به آن تلخی فوری می دهد.
تلخی زدایی و روش های کاهش تلخی:
سطح تلخی را می توان با فناوری های مختلف براساس فرایندهای شیمیایی، فیزیکی و میکروبی کاهش داد.
غلطت ترکیبات تلخ در آب میوه به گونه میوه و روش های استخراج بر میگردد. چون این ترکیبات از پوست وارد آب میوه می شوند. در آب پرتقال تلخی نامطلوب است در حالی که در آب گریپ فروت و kinnow برای پروفایل حسی محصول تا حدی لازم است. تلخی آب گریپ فروت بیشتر به خاطر ترکیباتی مثل لیمونین و نارنجین که یک گلیکوزید فلاوونوییدی هست می
باشد.(( Ribeiro et al ., 2011
در بعضی گونه های آب پرتقال، بعد از آبگیری افزایش تلخی مشاهده شده است که کاربرد صنعتی آن را تحت تاثیر قرار می دهد. طعم تلخ به دلیل تبدیل پیش ساز های غیرتلخ مانند limonoate A-ring lactone به ترکیبات تلخ مانند لیمونین، تحت شرایط اسیدی می باشد. ازعوامل کاهش مطلوبیت طعمی آب پرتقال pH پایین و واکنش های اکسیداسیونی در شرایط
هوازی می باشد.(( Yadav S et al ., 2012
پرتقال نافی دارای حدود 40 µg/g لیمونین است که باعث ایجاد طعم تلخ می شود و برای کاهش تلخی باید آن را تا حدود 4-6 µg/g کاهش دهیم.( (. Stinco et al ., 2012
گلیکوزیدهای فلاونوئید خالص و آنهایی که در آب های پرتقال و لیمو ترش وجود دارند توسط د-گلیکوزیلاسیون آنزیمی برای بدست آمدن مشتقاتی از آنها که فعالیت آنتی اکسیدانی بالاتری دارندتغییر داده می شوند. واکنش های آنزیمی که به صورت تجاری استفاده می شوند رامنوزیداز ( هسپریدیناز و نارنجیناز) و بتا دی گلیکوزیداز می باشد.با توجه به طرح آزمایشگاهی و
1691
آماری انجام شده فعالیت آنتی اکسیدانی آب پرتقال و آب لیمو ترش طی این فرایند بیشتر می شود که واکنش های تبدیلات بیولوژیکی استفاده شده موثر بوده و باعث افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی می شود( (Lee and Kim., 2003
دریکی از تحقیقات آب گریپ فروت و پالپ آن با سیستم پایلوت اولترافیلتر شده و تلخی آن حذف شده است ونشان داده شد که نرخ جریان غشایی در فشارهای بالای 137/8 کیلوپاسکال افزایش پیدا می کند. لیمونین در آب گریپ فروت و پالپ آن بطور کامل حذف شده بود( (Bao1 et al .,2014
فلاوانونهای نئوهسپریدوز مانند نارنجین ، نئوهسپریدین و نئواریوسیترین مسئول طعم تلخ در گریپ فروت و پرتقال تلخ می باشد در حالیکه فلاوانونهای روتینوزید مانند هسپیریدین ، ناریروتین و دی دایمین بدون طعم می باشند .
روش آنزیمی:
انزیم نارنجیناز:
نارنجیناز یک آنزیم حاصل از مخلوط آلفا ال رامنوزیداز و بتا دی گلوووکوزیداز می باشد که هیدرولیز نارنجین به نارنجنین، گلوکز، رامنوز را کاتالیز می کند.این آنزیم به دلیل نقشی که در تلخی زدایی از آب مرکبات و تغییر شکل بیولوژیکی آنتی بیوتیک ها و استرویئد ها دارد از نظر بیوتکنولوژی مورد توجه قرار گرفته است .ضمن اینکه محصولات حاصل از هیدرولیز آن دارای فعالیت بیولوژیکی بوده و می تواند به عنوان ماده اولیه در تولید موادی که در داروسازی و تولید مواد آرایشی و و صنعت غذا کاربرد دارند ، مورد استفاده قرار گیرد
نارنجیناز که یک کمپلکس آنزیمی است در اثر فعالیت آلفا ال رامنوزیداز و بتا دی گلوکوزیداز ، نارنجین را به رامنوز ، گلوکز و نارنجنین هیدرولیز می نماید که این ترکیبات حاصله تلخ نیستند .
به منظور کاهش نارنجین در گریپ فروت ، آنزیم نارنجیناز می بایست بر روی بسترهای مختلف و با استفاده از متدهایی نظیر جذب ، پیوندهای عرضی ، پیوندهای کوولانسی و به دام انداختن فیزیکی تثبیت شود ( Busto HW DO.'2006 ).
نارنجیناز تثبیت شده با نگه داری در کلسیم آلژینات یرای تبدیل نارنجین به نارنجنین در فشار بالا استفاده می گردد. این مولکول ها پتانسیل زیادی در صنعت داروسازی دارند که ناشی از خاصیت آنتی اکسیدانی، ضد التهابی، ضد سرطانی، ضدفشار خون بالا می باشد.(Helder A.L )نتایج نشان می دهد که کاهش محتوای نارنجین با نارنجیناز در آبمیوه و فرایندهایی که با تبادل رزین صورت می گیرد هر دو حالت آبمیوه قابل قبولی را برای مصرف کننده فراهم می کند. به طور کلی تکنولوژی آنزیمی اثر بیشتری نسبت به جذب فیزیکی در حفظ آنتی اکسیدان و ظرفیت حفاظتی بیومولکول های آب گریپ فروت تازه دارند.((8آنزیم نارنجیناز از گونه پنی سیلیوم توسط پیوند کوالانسی به خرده های چوب متصل گردیده است که سبب بهبود فعالیت کاتالیزوری آن می گردد.( ( Munish at el.,2005
1692
شکل - 1 هیدرولیز نارنجین توسط نارنجیناز
انزیم L رامنوز(رامنوزیداز):
Lرامنوز بطور گسترده ای در دیواره سلولی گیاهی، هتروپلی ساکاریدهای باکتریایی و بسیاری از محصولات طبیعی مانند آنتوسانین ها، گلیکوزید های ترپنی انگور، ساپونین ها، فلاونوئید ها و rhamnolipids توزیع شده است. یک گلیکوزید فلاونوئید که شامل Lرامنوز است، نارنجین می باشد که ترکیب تلخ اصلی اب گریپ فروت است.
این آنزیم در بعضی از گیاهان، بافت های حیوانی، مخمر، قارچ و باکتری یافت می شود; که با هیدرولیز هسپریدین و آزاد سازی hesperetin glucoside در تلخی زدایی آب مرکبات استفاده می شود. pH اپتیمم این آنزیم نزدیک خنثی است که برای تبدیل نارنجین به پورین و روتین بهquercetine glucoside مناسب است.(Munish at el.,2005
جضور تلخی محدودیت عمده در پذیرش تجاری آبمیوه است. هیدرولیز باقی مانده rhamnosyl در نارنجین می تواند تلخی را کاهش داده و سبب بهبود کیفیت آبمیوه گردد. الفا ال رامنوزیداز می تواند هیدرولیز نهایی را بدون کاهش باقی مانده Lرامنوز کاتالیز کند. هر دو الفا ال رامنوزیداز های ازاد و تثبیت شده از میکروارگانیسم های مختلف برای هیدرولیز نارنجین استفاده شده است. آنزیم های تثبیت شده بیش از آنزیم های آزاد در کاربردهای تجار ی ترجیح داده می شوند که علت آن افزایش ثبات آنزیم و استفاده مجدد از آن است. (Liu et al ., 2012)
این آنزیم دارای وزن مولکولی 60-100 kDa و یک زنجیره با انتهای آمینی اختصاص یافته است که شکستن پیوند بین بین رامنوز انتهایی و قسمت غیر قندی در یک گلیکوزید حاوی رامنوز را کاتالیز می کند. pH ایزوالکتریک این آنزیم 5.6-6.8، pH اپتیمم 5-5.5 و دمای اپتیمم 50-55 است. این آنزیم ویژگی متفاوتی از نارنجیناز معمولی که پیوند مونوساکارید را می
شکند، دارد.( ( Marwaha et al .,1994
جاذب های سطحی:
1693
درحال حاضر فناوری صنعتی برای تلخی زدایی براساس جذب ترکیبات تلخ بر روی رزین جاذب متخلخل موجود است. ازجمله رزین های جاذب نظیر سلولز استات،macroporus resin beads ، cross- linked و styrene Divinylbenzene resins می باشد.برخی رزین ها نظیر Dowex optipore L285 برای کاهش اسیدیته قابل اندازه و افزایش محتویات جامد محلول گزارش شده اند. (Liu et al ., 2012)در حال حاضر تلخی زدایی در صنعت از طریق جذب ترکیبات تلخی زا بر روی رزین های جاذب متخلخل (سلولز استات و دانه های رزینی با تخلخل های درشت و یا رزین های استایرن دی ونیل بنزن با پیوندهای عرضی ) صورت می پذیرد Liu et al ., 2012). )روش هایی که برای آماده سازی استرهای سلولز در شکل ژلی مورداستفاده قرار می گیرند ، می توانند در زمینه ی حذف لیمونین بدون نیاز به سانتریفوژ کردن مقدماتی و بدون استفاده از خاک های جاذب در محصول استفاده شود .دانه های ژل سلولز استات به صورت موفقیت آمیز می توانند 8 بچ را تلخی زدایی نمایند .ظرفیت جذب سطحی این دانه ها پس از تلخی زدایی هر بچ ، در اثر شست وشو با آب احیا شده و سپس بچ بعدی را تلخی زدایی می نمایند ( Fayoux et al ., 2007,).
یکی از روش های کاهش تلخی جذب توسط رزین های متخلخل((macroporous است که متداول ترین روش در صنعت است. مزایای این روش هزینه کم و تیمار حرارتی کم روی آب میوه است( ( Ribeiro et al ., 2011
برای تلخی زدایی از آب میوه از Styrene-divinylbenzene و پلیمرهای acrylic استفاده های گسترده ای شده است و این به خاطر کارایی انتخاب گری و تلخی زدایی بالای آنهاست. این ترکیبات جذبی اثری روی شکر، اسید و محتوای ویتامینی آب میوه تحت فرایند تلخی زدایی ندارند.
برای تلخی زدایی کنسانتره آب گریپ فروت در مقیاس آزمایشگاهی از ستون های down flow column packed با رزین جاذب XAD-7HP استفاده شده است. جذب نارنجین تلخ مزه با High Performance Liquid Chromatography
(HPLC) آنالیز شده است. (Ribeiro et al ., 2011)
استفاده از فشار بالا : ( Luís et al ., 2008)
فشار زیاد از دوطریق یرروی فعالیت آنزیم تاثیرگذار است:
(1تغییرآنزیم واکنش (2اصلاح مکانیسم
معمولافشاربالا برای مقدارزیادمحصول کاربرد ندارد. فشاربالا برروی رفتارساختاری آنزیم هاازجمله نحوه پیچ وتاب خوردن تاثیرگذار است .فشار هیدرواستاتیک بالامی تواند میکروارگانیسم ها راغیر فعال وآنزیم ها را دناتوره کند وازاین طریق برای تلخی زدایی واستریلیزاسیون موثر باشد.اما تاثیری زیادی روی مواد باجرم مولکولی کم مانندویتامین ها رنگدانه ها مواد طعم زا ودیگر ترکیبات مشابه ندارند.
