بخشی از مقاله
چکیده:
بخشی از تکنولوژی لیپید؛ امروزه بر توانایی میکرو ارگانیسم ها برای تبدیل مواد طبیعی به لیپید متمرکز شده است به این روغن ها ،روغن تک یاخته ای گفته میشود .که توسط میکرو ارگانیسم های روغنی تولید میشوند.مهمترین عاملی که باعث اهمیت روغن تک یاخته در بحث تغذیه و رژیم غذایی میشود ترکیب اسید های چرب ان است .مهمترین مورد اسیدهای چرب چند غیر اشباعی یا پوفاست که به دلیل شرکت آنها در جنبه های سلامتی انسان محصولات باارزشی محسوب میشوند.
عمومی ترین سوبسترا که برای تولید روغن های تک یاخته استفاده میشود گلوکز است اما به دلیل قیمت بالا مانعی در برابر تجاری شدن این محصول است.بنابراین استفاده از مواد اولیه با ارزش افزوده ی پایین میتواند یکی از راه حل های کاهش قیمت تمام شده ی آین محصول باشد.به این منظور کاهش قیمت تولید روغن های تک یاخته توسط مخمر ها میتواند با جایگزینی منابع ارزان قیمت تر مانند زایلوز، مواد حاصل از هیدرولیز نشاسته ی کاساوا، سورگوم،اینولین ،نشاسته سیب زمینی شیرین و.... حاصل شود.
واژگان کلیدی:روغن تک یاخته، سوبسترا ی ارزان
مقدمه:
میکروارگانیسم هایی که منشاء. SCO هستند از نظرتولید اسیدهای چرب چند غیر اشباع بسیار با اهمیت هستند . میکروارگانیسم هائی که به طور عمده در تولید SCO دخالت دارند شامل Mucor Circinelloids , Mortierella alpine, Crypthecodinium cohnii , Schizochytrium spp.هستند. میکروارگانیسم ها برای تولید تجاری SCO مختلف در تانک های تخمیر با ظرفیت بالای 220 متر مکعب مورد استفاده قرار میگیرند. SCO از طریق فرآیند تجمع چربی در میکروارگانیسم های چربی دوست تولید می شود اما ظرفیت تجمع چربی در این میکروارگانیسم ها یکسان نیست . معمولا در تشکیل تری آسیل گلیسرول ها از میان 600 گونه از مخمر ها تنها 30 گونه توانایی تجمع چربی بیش از 20 بیوماس خود را دارند مخمرها از قبیل ساکارومایسس سرویزیه وCandida curvatus در شرایط رشد یکسان نمی توانند بیش از %10-5 بیوماس خود چربی تولید کنند که این مقدار در مقایسه با مخمرهای دیگر از قبیل Cryptococcus Curvatus،Lipomyces Storkeyi , Rhodotorula که میتوانند بین %70-40 بیوماس خود چربی تولید کنند بسیار پایین است.
روغن های میکروبی بسیار سالم تر از روغن های گیاهی و حیوانی مرسوم ارزیابی می شوند، چراکه روغن های گیاهی همیشه شامل باقیمانده ی اندکی از آفتکش ها، حشره کش ها و علف کش ها هستند و روغن های با ارزشحیوانی عمدتاً از ماهی ها استحصال می شود که این ماهی ها همواره در معرض آلوده شدن با بقایای آفت کش ها و ضایعات صنعتی - بویژه فلزات سنگین - موجود در آب دریا قرار دارند؛ این در حالیست که روغنهای میکروبی ذاتاً بی خطر بوده و همه ی آزمایشات سم شناسی را با موفقیت گذرانده اند. کاهش هزینه های فرآیند تولید SCO بسیار حیاتی است، که جهت دست یابی به این هدف در سالهای اخیر ضایعات کشاورزی مانند ملاس چغندر قند، سبوس گندم و نشاسته ی کاساوای هیدرولیز شده به کار گرفته شده اند. در مواردی که روغن میکروبی از نظر قیمت یا سلامت محصول تولیدی، بر روغن های گیاهی و حیوانی برتری داشته است؛
تولید در مقیاس صنعتی انجام پذیرفته است و به نظر می رسد با توجه به پتانسیل بالای این میکروارگانیسم ها در تولید روغن های باارزش و ایمن در آینده شاهد تولید بیشتر روغنهای میکروبی باشیم قابلیت تجمع لیپید در میکروارگانیسمها از هزاران سال پیش دانسته شده است .مقدار لیپید معمولا کمتر از % 10 توده زیستی خشک آنها میباشد .ولی بعضی از میکروارگانیسمها که به عنوان میکروارگانیسمهای روغنی مشهور می باشند، قادر به تجمع لیپید در اندام خود به میزان % 50 توده زیستی خشک می باشند اولین آزمایش با هدف تولید گاما لینولنیک اسید در کشورهای انگلیس و ژاپن توسط قارچ موکور صورت گرفت .بعد از آن مطالعات زیادی برای تولید پوفا مختلف با هدف یافتن تولید کارامد انجام شده است
برای مثال آراشیدونیک اسید، دی همو گاما لینولنیک اسید - DGLA - و مید اسید - - MA توسط قارچ مورتیرلا تولید می شوند و دوکوزا هگزاانوئیک اسید و ایکوزا پنتاانوئیک اسید توسط ریزجلبک ها و باکتری ها تولید می شوند. بعضی قارچ ها، باکتری ها، ریز جلبک ها هتروتروف و فتوتروف و خزه ها مقادیر متنوعی ، پوفا دارند که میتوانند بعنوان منابع مناسب پوفا باشند تنوع گونه های میکروبی میتواند در انتخاب سویه های مناسب تولید کننده روغن با اسید چرب مورد نظر را تسهیل نماید اگرچه سهم لیپیدهای میکروبی در صنعت روغن قابل اغماض است، دلایل متعددی برای علاقمند بودن به آن وجود دارد: .داشتن دستگاه فعال تولید لیپید، میکروارگانیسم های روغنی را بعنوان منابع آینده روغن مطرح میکند.
.پوفا میکروبی شامل انواع روغن های با ارزش زیاد نسبت به محصولات با قیمت کم مانند روغن سویا، روغن پالم و روغن آفتابگردان می باشد .سرعت بسیار زیاد رشد آنها بر روی گسترده وسیعی از سوبستراها اجازه استفاده از مواد ارزان قیمت را می دهد. .تولید روغن را می توان در تمام سال انجام داد و هیچ گونه محدودیت فصلی و شرایط آب و هوایی وجود ندارد. .منابع میکروبی می توانند پوفای تغلیظ شده و با کیفیت کنترل شده را برای استفاده در صنایع دارویی نسبت به سایر منابع تولید نماید. .توانایی میکروارگانیسم ها برای انجام تعداد زیادی از واکنش های ترانسفورماسیون - اکسیداسیون، غیراشباع سازی و هیدروژنه کردن - تولید همزمان لیپید و سایر محصولات را امکان پذیر می کند. .بدلیل سادگی تنظیم متابولیکی میکروبی، می توانند به آسانی تحت شرایط گوناگون با تغییر رژیم تغذیه ای آنها که می تواند موجب تشدید یا جلوگیری از انجام مراحل کلیدی سنتز اسید چرب شود، موجب تغییر بازدهی و ترکیب اسیدهای چرب شود. .میکرواگانیسم ها غنی از پروتئین، عناصر کمیاب، ویتامینها، آنتی اکسیدان ها و مواد دیگر می باشند بنابراین آنها را بعنوان میکرو و ماکرو نوترینت می توان استفاده نمود>1]
نتایج وبحث:
تجمع لیپید در میکروارگانیسم های چربی دوست زما نی انجام می شو د که مواد مغذی ازجمله نیتروژن از محیط کشت میکروارگانیسم حذف شود که در این صورت رشد سلول متوقف می شود . میزان کربن در قالب گلوگز افزایش می یابد . گلوگز به وسیله سلول جذب شده و به تری آسیل گلیسرول تبدیل می شود . لیپید حاصله در سلول های موجود ذخیره می شود در نتیجه با افزایش نسبت کربن به نیتروژن میزان تولید و تجمع لیپید افزایش می یابد.
اولین مشخصه بیوشیمیایی حذف نیتروژن از محیط رشد سلول فعال شدن آنزیم AMPase .است که سبب حذف آمین میشود. که می تواند در مدت کوتاهی سلول را با کمبود نیتروژن مواجه سازد در نتیجه سلول نمی تواند مواد مورد نیاز رشد خود را ازجمله پروتئین و اسید های نوکلئیک را سنتز کند و درنهایت منجر به توقف تقسیم سلولی می شود بین وجود آنزیم -ATPسیترات لیا ز و توانایی تجمع چربی در سلول همبستگی وجود دارد . اهمیت این آنزیم در تولید استیل کو آنزیم-A از سیترات است که استیل کوآنزیم پیش ماده بیوسنتز اسید چرب است.
استیل کو انزیم Aدر سیتوپلاسم نمی تواند از پیروات تولید شود بنابراین در میکروارگانیسم های چربی دوست سیترات در میتوکندری تجمع پیدا کرده و سپس از طریق سیستم د0DODWH &LWUDW 7UDQVORFDVH به سیتو پلاسم منتقل میشو د و در سیتوپلاسم توسط آنزیم تجزیه می شود. .میکروارگانیسم هایی که فاقد خاصیت چربی دوست ی هستند نمی توانند آنزیم های تجزیه کننده سیترات را مورد استفاده قرار دهد داشتن آنزیم ATP سیتر ات لیازکلیدی در جهت تولید چربی در میکروارگانیسم های چربی دوست می باشد.
در این صورت سلول های موجود بزرگ تر شده و قطرات چربی در داخل آنها شروع به رشد می کند - بیوسنتز لیپید از کربن - درنهایت چربیاساساً به شکل تری آسیل گلیسرول با اسید های چرب خطی حاوی 0 تا 3 بند دو گانه در داخل سلول تجمع پیدا میکند. اسید های چرب غیراشباع در موقعیتSN-2 گلیسر ول قرار می گیرند و اسید های چرب اشباع یا غیر اشباع دیگر در موقعیت هایSN-1 وsn-3 گلیسرول قرار می گیرند اسید های چرب غیراشباع از استیل کوآنزیمA ا عمل سیستم آنزیمی, HVDWXUDVH 15 12 سنتز می شوند که بدن انسان و حیوانات فاقد این سیستم آنزیمی است. - - 6 در مقیاس تجارتی از تکنیک های تخمیری استفاده می شود .
ابتدا در فلاسک های مجهز به همزن شرایط رشد میکروارگانیسم مورد نظر ر ا در محیط کشت مایع فراهم نموده آنها را به صورت متناوب به مخزن های بزرگ تر منتقل می کنند. و زمانی که دانسیته و محتوی اسیدهای چرب به حد مطلوبی رسید ، سلول ها توسط سانتریفوژ جداشده و بوسیله ی خشک کن پاششی خشک می شوند. به واسطه اختلاط بیوماس با هگزان طی فرایند استخراج مداوم ، روغن از بیوماس استخراج می شود .
روغن استخراج شده از ذرات جامد غیر روغنی جد ا می شود . حلال از میسلای حاصل تحت خلاء جدا می شود و روغن جهت جداسازی فراکسیونهای روغنی با اشباعیت بالا زمستانه می شود و سپس روغن زمستانه شده با استفاده از روش های استاندارد تصفیه ، رنگ بری و بو گیری می شود.SCO بوگیری شده سپس تا غلظت 40%رقیق شده و روغن آفتاب گردان با اولئیک بالا به آن افزوده وبا آنتی اکسیدان ها به ویژه توکوفرول ها - - 0.025 و آسکوربیل پالمیتات - - - 0.025 مخلوط می کنند و درنهایت جهت بهبود رنگ از کاروتن ها استفاده می شود. - - 7 اسید های چرب چند غیر اشباعی - - PUFAs که توسط اسید لینولئیک و -لینولنیک سازماندهی میشود .اسیدهای چرب ضروری برای تغذیه هستند . برخی از این اسید ها از قبیل آراشیدونیک اسید، ایکوزاپنتانوئیک اسید، پیش نیاز پروستا گلاندین ها ، ترومبوکسان ها Leuotries و... هستند که همگی
