بخشی از مقاله
چکیده:
صنایع غذایی سالیانه میزان زیادی ضایعات یا محصولات جانبی را از منابع مختلف در جهان تولید می کند. مطالعات مختلف نشان داده است که انواع مختلفی از ضایعات مواد غذایی حاصل از میوه ها، سبزیجات، محصولات لبنی، غله ای و دیگر روشهای فرآوری مواد غذایی می تواند به عنوان یک منبع بالقوه برای تولید ترکیبات زیست فعال مانند رنگدانه ها به علت خواص عملکردی و اثرات سلامتی بخشی در مقایسه با ترکیبات سنتزی بکار رود.
با توجه به این، به سنتز رنگدانه های زیستی توسط انواع مختلفی از منابع میکروبی از جمله باکتری، مخمرها، قارج ها و جلبک ها توجه زیادی شده است. این مقاله به کاربرد ضایعات فرآوری مواد غذایی مختلف و گونه های جدید برای تولید رنگدانه های زیستی پرداخته و همچنین انواع رنگدانه ها، خصوصیات، قدرت رنگی و کاربردهای مهم آنها را شرح می دهد.
مقدمه :
ضایعات مواد غذایی، یک محصول جانبی از فعالیت های مختلف صنعتی، کشاورزی، خانگی و دیگر بخش های غذایی بوده که به دلیل افزایش فعالیت صنایع، به طور مداوم افزایش می یابد - . - Panesar, Kaur & Panesar, 2015 مطالعات مختلف نشان داده اند که انواع مختلفی از ضایعات مواد غذایی - پوست، دانه، آب پنیر، ملاس، باگاس و ... - که از میوه ها، سبزیجات، غلات، لبنیات و دیگر فرآورده های غذایی تولید می شوند، می توانند به عنوان منبع بالقوه ترکیبات زیست فعال و غذا-دارو استفاده شوند و کاربرد زیادی در درمان بیماری های مختلف دارند.
استفاده از این مواد نه تنها به کاهش آلودگی محیط زیست می انجامد بلکه یک منبع به صرفه برای تولیدات انبوه تجاری ترکیبات طبیعی محسوب می شود - Panesar et al ., 2015; . - Kumar, Yadav, Kumar, Vyas & DHaliwal, 2017 در حدود % 42 از ضایعات مواد غذایی حاصل از فعالیتهای خانگی، %39 در طی صنایع تولید مواد غذایی و %14 در بخش سرویس غذا - کیترینگ و رستوران ها - و %5 در طی توزیع غذا بدست می آید.
انتظار می رود که میزان ضایعات مواد غذایی تا سال 202 به 126 میلیون تن برسد اگر تحت کنترل و نظارت قرار نگیرد. اما می توان از این ضایعات برای تولید ترکیبات با ارزش مانند پروتئین ها، پلی ساکاریدها، فیبرها، ترکیبات طعمی، رنگدانه ها و مواد فیتوشیمیایی که به عنوان ترکیبات فراسودمند و غذا-دارو استفاده نمود - Panesar et al., 2015; Kumar.et al., 2017 - .
رنگ یکی از مهمترین عوامل جذب کننده در غذا و مواد غذایی است که شامل دو دسته رنگ های سنتزی و طبیعی هستند. به منظور مقابله با اثرات بیماری زایی رنگ های سنتزی، به تولید رنگدانه ها از منابع طبیعی توجه زیادی شده است و امروزه استفاده از رنگدانه های طبیعی در مواد غذایی، دارویی و آرایشی افزایش قابل توجهی یافته است. رنگ های طبیعی را می توان از منابع متعددی مانند منابع گیاهی، جانوری و میکروبی تولید کرد .
- Nigam & Luke, 2016 - تولید رنگدانه از منابع میکروبی نسبت به دو منبع دیگر ارجحیت دارد زیرا رشد میکروارگانیسم ها راحتتر بوده و در منابع کشت ارزان قیمت به راحتی رشد می یابند و نیاز به شرایط آب و هوایی مختلف برای رشد و تکثیر ندارند. میکروارگانیسم های مختلفی از جمله قارچ ها، مخمرها، جلبک ها و باکتری ها قادر به تولید رنگدانه های مختلف هستند . - Panesar et al., 2015 - آماده سازی محیط کشت مورد نیاز جهت تولید و توسعه رنگدانه های غذایی به روش تخمیر، به سرمایه گذاری بالایی احتیاج دارد . بنابراین استفاده موثر از ضایعات مواد غذایی ارزان قیمت و در دسترس برای تولید رنگدانه های میکروبی می تواند تا حد زیادی از میزان هزینه لازم برای فرایند تولید بکاهد.
استفاده از ضایعات بر پایه این حقیقت است که تولید کننده از مواد خام ارزان قیمت برای تولید یک محصول با ارزش استفاده می کند - . - Sanchez, 2009 همچنین صنعت غذا نیازمند کشف سویه های جدید میکروارگانیسم ها و استراتژی های مناسب برای تولید تجاری رنگدانه های میکروبی است تا بتواند جوابگوی تقاضای بالای رنگدانه های میکروبی به عنوان افزودنی های غذایی باشد. امروزه، روش های سنتی جداسازی میکروبی، توسعه و استخراج با تکنیک های فناوری تخمیر و مهندسی ژنتیک جایگزین شده است . - Nigam & Luke, 2016 - در مقاله حاضر، استفاده از ضایعات فرآروی مواد غذایی به عنوان منبعی مناسب و مقرون به صرفه برای تولید رنگدانه های میکروبی مورد مطالعه قرار گرفته است.
منابع میکروبی تولید کننده رنگدانه:
میکروارگانیسم ها مانند باکتری ها، کپک، مخمر و قارچ ها می توانند انواع مختلفی از رنگدانه ها بسته به منبع شان تولید کنند . - Nigam & Luke, 2016 ; Panesar et al., 2015 - برخی از گونه های میکروبی قادر به تولید رنگدانه در جدول - 1 - آورده شده است. عمده ترین میکروارگانیسم های تولید کننده به گونه های Monascuc, Rhodotorula, Aspergillus و Penicillium تعلق دارند.
کالچرهای مخمر به عنوان یک منبع خوب رنگدانه های زیستی به شمار می روند چون تک سلولی بوده و سرعت رشد بالایی بر محیط های ارزان قیمت در مقایسه با باکتری ها و قارچ ها دارد. در میان گونه های کپکی، گونه Monascus بیشترین کاربرد برای تولید انواع مختلفی از رنگدانه ها دارد. رنگدانه های تولیدی آن شامل رنگ های زرد - انکافلاوینز Ankaflavins و موناسکین - Monascin، رنگ های نارنجی - روبروپانکتاتین Rubropunctatin و موناسکوروبین - Monascorubin و رنگدانه قرمز می باشد .
- Mendez, Perez, Montanez, Mrtinez & Aguilar, 2011; Dufosse, . - 2006; Malisorn & Suntornsuk, 2008 میکرارگانیسم های کاربردی برای تولید رنگدانه های زیستی باید دارای برخی از ویژگی ها باشند از جمله غیر پاتوژن بودن، غیر سمی بودن، استفاده از محدوده وسیعی از منابع به عنوان منبع کربن و نیتروژن، بازدهی بالای تولید رنگ، تحمل غلظت بالای نمک، دما و pH و جداسازی آسان . - Babitha, 2009 - گونه های جدیدی مانند Enterococcus hirae, Acinetobacter mufti و Pseudomonas aeruginosa از خاک جداسازی شده و مورد مطالعه قرار گرفته اند. در طی تحقیقی توسط - 2016 - Chatterjee & Bhowal، یک باکتری با قدرت تولید رنگدانه سبز از خاک های آلوده به نفت جداسازی شد.
گونه مذکور قادر به تولید رنگدانه آبی خارج سلولی روی محیط کشت نوترینت آگار بود. حداکثر تولید رنگدانه در دمای 37 درجه سانتی گراد و pH برابر 7 بعد از 48 ساعت تحت شرایط سکون حاصل شد . - Chatterjee & Bhowal, 2016 - تحقیقات اخیر پتانسیل قارچ های رشته ای جهت تولید انواعی از رنگدانه ها نشان داده است و می توان از آنها به عنوان یک منبع بالقوه برای تولید انواع رنگ ها جدید استفاده کرد. اخیراً قارچ های رشته ای را به عنوان یک سلول میکروبی مهم برای تولید رنگهای غذایی به علت تنوع در رنگ ها، ساختار های شیمیایی و انعطاف پذیری برای تولید مقیاس وسیع در نظر گرفته اند - . - Ferreira, Mahboubi , Lennartsson
