بخشی از مقاله
چکیده:
با توجه به صنعت رو به گسترش آبزی پروری و افزایش تقاضا برای غذاهای دریایی و پروتئین حیوانی، صنایع شیلاتی مانند صید و صنایع فرآوری آبزیان - کنسرو انواع آبزیان، بسته بندی، پودر ماهی و غیره - رو به گسترش می باشد. ضایعات صنایع شیلاتی به طور عمده شامل، آبزیان ریز و غیر ماکول، سر، پوست، استخوان، و امعاء و احشاء می باشد که سرشار از پروتئین و چربی های غیر اشباع هستند. اگر این ضایعات با روش های علمی و مناسب مورد استفاده قرار گیرند، هم می توان از آنها، موادی با خواص مفید تولید نمود و هم مشکلات و عوارض زیست محیطی ناشی از دور ریختن آنها را زدود.
کاربرد تکنولوژی آنزیمی جهت بازیابی و اصلاح پروتئین های آبزیان و استفاده از آنها به عنوان اجزاء کاربردی در سیستم های غذایی یک روش مناسب و دارای آینده روشن می باشد. تا کنون روش ها و تکنیک های مختلفی برای فرآوری ضایعات مختلف حیوانی اعم از دامی، طیور و آبزیان به کار بسته شده است که هر کدام مزایا و معایب خود را داشته اند. یکی از روش های نوین در این زمینه استفاده از فرآیندهای آنزیمی است که در سال های اخیر به صنعت فرآوری محصولات غذایی وارد شده است.
در این مقاله به بررسی تکنولوژی آنزیمی با هدف تولید پروتئین هیدرولیز شده از ضایعات ماهی و کاربرد آن پرداخته شده است. با مطالعه و بررسی تحقیقات انجام شده مشخص شد که هیدرولیز ضایعات ماهی، به دست آوردن حداکثر بازیافت اجزای قابل دسترس با حفظ کیفیت بالا در آن هاست.
.1 مقدمه
بر اساس آمار رسمی سازمان خواروبار جهانی، میزان تولید سالانه آبزیان بالغ بر 93/4 میلیون تن می باشد - فائو3، - 2014 که فقط 50 از آنها قابلیت مصرف انسانی دارند. از میلیون ها تن ماهی صید شده، تقریبا 29/5 از آن تبدیل به خوراک دام می گردد که حدود 50 از مقدار ذکر شده مربوط به ضایعات کارخانجات فرآوری ماهی می باشد
این میزان نسبتا بالای صید جهانی و به دنبال آن صنایع عمل آوری، منجر به تولید حجم بالایی از مواد جانبی و غیر قابل استفاده گردیده است که بدون هیچ توجه زیست محیطی، دور ریخته می شود. عمده ترین مواد جانبی صنایع عمل آوری آبزیان شامل امعاء و احشاء، پوست، فلس، ستون مهره و استخوان های تنه می باشد. اگر این ترکیبات بیولوژیکی به نحو مطلوب مورد استفاده قرار گیرند، از یک سمت باعث کاهش آلودگی زیست محیطی ناشی از دور ریختن آنها شده و از سوی دیگر به لحاظ داشتن پروتئین های با ارزش قابل بازیافت می باشند
اولین پروتئین هیدرولیز شده تجاری در سال های حدود 1940 به بازار آمد ولی پژوهش ها برای تولید پروتئین هیدرولیز شده از فرآورده های دریایی مختلف با استفاده از انواع آنزیم ها در حال گسترش است. در این تحقیقات علاوه بر تولید پروتئین هیدرولیز شده، بررسی خواص کارکردی آن ها و همچنین بررسی کاربردشان در مواد غذایی نیز بررسی می شود
در دهه 1960 تحقیقات زیادی برای دستیابی به منابع پروتئینی ارزان قیمت مغذی جهت تغذیه جمعیت انسانی در حال رشد و نیز حیوانات صورت گرفت و در این راستا توجه زیادی به ضایعات معطوف شد. شیوع جنون گاوی در سال های اخیر، محققین را بر آن داشته که فرآورده های دریایی هیدرولیز شده را جایگزین پروتئین های حیوانی کرده و به مردم معرفی نمایند
کاربرد تکنولوژی آنزیمی، جهت بازیابی و اصلاح پروتئین ماهی می تواند طیف گسترده ای از عناصر غذایی و محصولات دیگر برای محدوده ی وسیعی از کاربردها را تولید کند. تیمارهای آنزیمی، پروتئین، پپتیدها و آمینو اسیدهایی تولید می کنند که می توانند ویژگی های بیولوژیکی و کاربردی پروتئین را بهبود بخشند و کیفیت آن را بهتر کنند، و فرصت های جالبی برای کاربری غذایی ارائه دهند
یکی از راه های تولید محصولاتی با ارزش افزوده بالا، استفاده از آنزیم های تجاری به منظور تولید پروتئین هیدرولیز شده - FPH4 - می باشد. پروتئین هیدرولیز شده ماهی، پروتئین شکسته شده به پپتیدهایی با اندازه مختلف می باشد.
در روند هیدرولیز آنزیم های پروتئولتیکی سبب حل شدن پروتئین و تبدیل آن به دو بخش محلول و نامحلول شده که بخش نامحلول در فرمولاسیون خوراک دام کاربرد داشته و بخش محلول، که حاوی پروتئین هیدرولیز شده است، علاوه بر انواع خواص کارکردی نظیر خاصیت امولسیونی، کف زایی، حلالیت ، آنتی اکسیدانی، می تواند به عنوان یک منبع نیتروژن برای رشد باکتری مورد استفاده قرار گیرد
خصوصیات پروتئین هیدرولیز شده به فاکتورهای مختلف از جمله نوع ماده خام اولیه، شرایط هیدرولیز، دما و نوع آنزیم بستگی دارد. با تغییر نوع آنزیم، pH و زمان می توان پروتئین هیدرولیز شده ای با خصوصیات مختلف از لحاظ درجه هیدرولیزاسیون، بازیافت نیتروژنی و ترکیب اسیدهای آمینه را تولید نمود
هدف اصلی هیدرولیز ضایعات ماهی به دست آوردن حداکثر بازیافت اجزای قابل دسترس با حفظ کیفیت بالا در آن هاست.
.2 روش های تولید پروتئین هیدرولیز شده
روش های شیمیایی و بیوشیمیایی اغلب برای تولید پروتئین هیدرولیز شده استفاده می شوند. اگرچه روش شیمیایی کاربرد بیشتری دارد ولی هیدرولیز آنزیمی نقطه ای روشن برای آینده است. زیرا باعث تولید محصولی با خواص کاربردی بالا و ارزش غذایی مناسب می شود
در این نوشتار به بررسی روش هیدرولیز آنزیمی پرداخته شده است. .2-1 تولید پروتئین هیدرولیز شده به روش شیمیایی هیدرولیز شیمیایی پروتئین ها با شکستن باندهای پپتیدی توسط اسید و باز صورت می گیرد. این روش به دلیل ارزانی و آسان بودن در صنعت مطرح است. با این حال محدودیت های زیادی برای مواد غذایی دارد زیرا نیازمند به فرآیند پیچیده جهت کنترل است و تقریباً منجر به ایجاد محصولاتی با ترکیب شیمیایی و خواص کارکردی ضعیف می شود
از دیگر معایب آن می توان به از بین رفتن اسید آمینه تریپتوفان اشاره نمود و با توجه به اینکه این اسید آمینه یک اسید آمینه ضروری برای انسان می باشد، استفاده از این روش جهت هیدرولیز را با محدودیت مواجه می کند
.2-2 تولید پروتئین هیدرولیز شده به روش بیوشیمیایی هیدرولیز بیوشیمیایی یا آنزیمی می تواند از طریق آنزیم های داخلی یا تجاری صورت گیرد. به هیدرولیزی که از طریق آنزیم های داخلی صورت می گیرد، هیدرولیز اتولیتیکی می گویند که روشی آسان و کم هزینه است و به میزان فعالیت آنزیم های هضم کننده بستگی دارد این روش نسبت به هیدرولیز تجاری، کاربرد کمتری دارد.
همچنین برای تولید پروتئین با خواص کارکردی مشخص، داشتن دانش کافی در مورد آنزیم ها بسیار ضروری است. حال آنکه آنزیم های داخلی در ماهیان مخلوط پیچیده ای از آنزیم های گوناگون هستند، در نتیجه پروتئین هیدرولیز شده توسط آن ها تحت شرایط یکسان دارای خواص کارکردی متفاوتی خواهند بود
کاربرد آنزیم های خارجی به منظور هیدرولیز پروتئین های غذایی، یک فرآیند قابل توجه است که برای بهبود یا اصلاح خواص بیوشیمیایی، کارکردی و خواص حسی پروتئین ها بدون تأثیر نامطلوب روی ارزش غذایی و قابلیت جذب پروتئین ها استفاده می شود. این فرآیند وابسته به آنزیم - شکل - 1 در شرایط با ثبات، طی چندین مرحله انجام می شود
در واقع آنزیم های پروتئولتیک با شکستن پیوندهای پپتیدی، پروتئین را به پپتیدهای با اندازه ی کوچکتر تبدیل می کنند و بدین ترتیب پروتئین هیدرولیز شده به دست می آید که در بسیاری از فرآورده های غذایی می توان آن را بکار برد
در روش هیدرولیز بیوشیمیایی پروتئین ماهی، آنزیم های بسیاری از قبیل پاپاین1، آلکالاز2، پروتامکس3، نئوتراز4 و .... مناسب توصیف شده اند
شکل -1 نحوه تولید پروتئین هیدرولیز شده به وسیله آنزیم های خارجی
.3 مراحل انجام فرایند هیدرولیز آنزیمی
.1-3 انتخاب آنزیم مورد استفاده آنزیم ها جزء مهم ترین گروه از پروتئین ها بوده که انجام واکنش های بیوشیمیایی و سرعت بخشیدن به آن ها را بر عهده دارند و به همین دلیل به این ترکیبات کاتالیزورهای زیستی گفته می شود. آنزیم ها ترکیباتی هستند که قادر به افزایش سرعت واکنش تا حدود 107 برابر می باشند. فعالیت آنزیم اختصاصی است، یعنی هر آنزیم می تواند بر سوبسترای مشخص اثر کند.
آنزیم هایی که پلی پپتیدها را به قطعات کوچکتری از زنجیره های پپتیدی یا به اسیدهای آمینه تجزیه می کنند، بطور کلی پروتئیناز ها نامیده می شوند. انتخاب آنزیم یکی از فاکتورهای مؤثر روی خصوصیات محصول است. انتخاب آنزیم از طریق پارامترهایی مثل مقدار اسیدهای آمینه مورد نیاز و درجه هیدرولیز تعیین می شود.
