بخشی از مقاله
چکیده: امروزه امکان تولید روغن تک یاخته و اسیدهای چرب چند غیر اشباع از ریزسازوارهها با بکارگیری تخمیر حالت جامد بهعنوان روش مناسب برای تولید این محصول مورد توجه قرار گرفته است. مطالعات اخیر بر استفاده از قارچهای مختلف به علت تولیدکنندگان بالقوه اسیدهای چرب ضروری متمرکز بوده است، که در این عرصه گونههای متعلق به Mortierella بویژه M. alpina به علت قابلیت تولید طیف وسیعی از اسیدهای چرب چند غیر اشباع و اهمیت آن در سلامت و تغذیه انسان توجه بسیاری را به خود جلب کرده است.
بهبود فرایندهای زیستی و کاهش هزینههای آن برای فروش روغن تک یاخته ضروری است، زیرا ملاحضات اقتصادی تولید روغن تک یاخته به شدت تحت تأثیر هزینه مواد اولیه است و مقرون به صرفهترین سوبستراها، ضایعات حاصل از کارخانجات مواد غذایی میباشد، که با تخمیر در بستر جامد بدین منظور میتوان دست یافت. این مقاله در ابتدا به معرفی روغن تک یاخته و اسیدهای چرب ضروری، نحوه تجمع روغن و تشکیل اسیدهای چرب توسط ریزسازوارههای روغنی، ریزسازوارههای تولید کننده روغن تک یاخته، قارچ Mortierella و M. alpina، همچنین اهمیت آن در بین سایر ریزسازوارههای روغنی، سپس تخمیر در بستر جامد برای تولید روغن تک یاخته توسط قارچ مذکور میپردازد.
مقدمه:
معرفی روغن تکیاخته:
روغنی که از منابع میکروبی بدست میآید به عنوان روغن تک یاخته1 شناخته شده است، تعداد کمی از ریزسازوارهها توانایی تجمع روغن را بیش از 20% تودهی سلولی خود دارند که در برخی از آنها مقدار روغن می تواند از 70% توده سلولی تجاوز کند، این روغن به عنوان مادهی ذخیرهای عمل میکند. تجمع روغن تنها در برخی از مخمرها، قارچها و تعداد کمی از جلبکها مشاهده شده است. این ریزسازوارهها، گونههای روغنی2 و روغن آنها، SCO نامیده شدهاند - Ratledge, 2004 - و همان نوعی است که در دانههای روغنی وجود دارد . - Wynn and Ratledge, 2006 -
در سال 1980 با افزایش قیمت کره کاکائو، محققین را بر آن داشت که به دنبال یافتن منبع جدیدی برای تولید کره کاکائو باشند، مخمرهایی با ترکیب اسیدهای چرب مشابه با کره کاکائو مورد توجه قرار گرفتند . - Ratledge, 2005 - نخستین فرآیند میکروبی در مقیاس تجاری در سال 1985 در انگلستان با استفاده از کپک Mucor circinelliodes برای تولید SCO حاوی گامالینولنیک اسید3 با نام تجارتی جاوانیکوس4 انجام گرفت، با توجه به استفاده از این کپک در نوعی غذای تخمیری سنتی خاور دور به نام تمپه و تاپه5 مصرف آن برای انسان تایید شد. البته بررسیهایی نیز برروی حیوانات انجام شد. اگر چه تولید این روغن به مدت طولانی ادامه نیافت، اما امکان بهرهبرداری از منابع میکروبی برای تولید روغن را تایید کرد. با افزایش آگاهی از اثرات سلامتی بخش اسیدهای چرب چند غیر اشباع به ویژه در نوزادان و در سالمندان تغییر نگرش کلی نسبت به SCO ایجاد شد و بهره برداری تجاری از آنها برای مصرف انسان آغاز شد.
این روغنها به علت داشتن خواص ویژه - اسیدهای چرب چند غیراشباع - دارای پتانسیل صنعتی هستند و از نظر تجاری کاربردهای مختلف دارند به عنوان مثال در ترکیبات غذایی- دارویی، دارویی، خوراک آبزیان، فرمولاسیونهای غذای کودک، تولید سوختهای زیستی و... کاربرد دارند SCO . - Asadi et al., 2013; Fakas et al., 2009; Peng and Chen, 2008; Ratledge, 2005, - را می- توان توسط روشهای متداول استخراج نمود، همان روشی که برای استخراج روغن از دانههای روغنی استفاده میگردد و نیازی به تولید واحدهای گرانقیمت نمیباشد، همچنین حاوی اسیدهای چربی هستند که براحتی بوسیله کشاورزی قابل تولید نیستند و ماهیتا گرانقیمت و از ارزش تغذیهای زیادی برخوردار هستند، بنابراین بازار بزرگی برای اطمینان از فروش آنها وجود دارد .
اسیدهای چرب ضروری:
اسیدهای چرب ضروری دستهای از اسیدهای چرب میباشند که برای رشد مناسب انسان لازم هستند، اما به میزان کافی در بدن انسان ساخته نمیشوند و باید از طریق رژیم غذایی تامین گردند. این گروه از اسیدهای چرب شامل آلفالینولنیک اسید6 و لینولئیک اسید7 هستند - Dyal and . - Narine, 2005 ابهاماتی در زمینه اسید چرب ضروری وجود دارد. این ابهامات زمانی مطرح گردید که مشخص شد بعضی از این اسیدهای چرب زمانی ساخته میشوند که پیشسازهای آنها در محیط داخلی بدن موجود باشد. برخی از محققین اسیدهای چربی را که مستقیما در مسیر متابولیکی ایکوزانوئیدها مورد استفاده قرار میگیرند به عنوان اسیدهای چرب ضروری میدانند - Benatti et al., 2004; Dyal and Narine, 2005 - - شکل . - 1
تجمع روغن در ریزسازواره:
به منظور تجمع روغن بهتر است که ریزسازواره روغنی در محیط کشتی با مقدار کربن زیاد و نیتروژن کم رشد داده شود، پس از فاز ابتدایی رشد، زمانی که مواد غذایی در محیط کشت، مقدار زیاد هست، ریزسازواره منبع نیتروژن را تمام میکند اما به هضم منبع کربن ادامه میدهد. پس از اتمام منبع نیتروژن، سلول تقسیم خود و ادامه رشد خود را متوقف میکند. ادامهیجذب منبع کربن مستقیماً به سوی سنتز لیپید هدایت میشود و تریآسیل گلیسرول در داخل سلول به صورت قطرههای روغن ساخته میشود. تجمع لیپید در حقیقت پاسخ ریزسازواره به تنش وارد شده به آن می باشد که موجب تولید روغن به عنوان یک منبع ذخیرهای درون سلولی میشود. روند تجمع روغن در گونههای روغنی هنگامیکه بصورت غیر مداوم کشت داده میشوند در شکل 2 آورده شده است.
روند تجمع روغن در ریزسازوارههای روغنی.
تشکیل اسیدهای چرب توسط ریزسازوارههای روغنی:
بیوسنتز اسیدهای چرب در اکثر موجودات سبب تشکیل اسیدهای چرب اشباع پالمیتیک اسید و استئاریک اسید میگردد. سپس این اسیدهای چرب توسط یک سری واکنش های متوالی توسط آنزیمهای غیراشباعساز و طویلکننده، اصلاح شده و دستهی وسیعی از اسیدها چرب چند غیر اشباع را تولید میکنند - Ratledge, 2004 - - شکل . - 3
مسیر متابولیکی تشکیل اسیدهای چرب چند غیر اشباع امگا 3 و امگا .6
ریزسازوارهها برای تولید روغن تک یاخته:
تمام اورگانیزمهای زنده باید حداقل مقداری چربی برای غشاها و سایر نقشهای ساختمانی و عملکردیشان بسازند . - Ratledge, 2004 - ریزسازوارهها توانایی تولید هر محصولی که در سلولهای زنده یافت میشوند را در تئوری دارا هستند و آنها را سریعتر و سالمتر از گیاهان و حیوانات تولید میکنند. همچنین روند تولید محصولات را میتوان در تمام طول سال بدون وابستگی به تغییرات اقلیمی و آب و هوایی انجام داد.
