بخشی از مقاله
چکیده
ترکیبات بیواکتیو مواد مغذی هستند که به مقدار کم در گیاهان و محصولات طبیعی خوراکی وجود دارند و از جمله ترکیبات بیواکتیو ترکیبات فنولی هستند که تاثیرات زیادی در بدن دارند از جمله این تاثیرات می توان به فعالیت های ضد سرطانی، ضد التهابی و ضد میکروبی اشاره کرد.نقش ضد سرطانی و ضدالتهابی این ترکیبات در سالیان اخیر بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است و سعی بر تولید بیشتر این ترکیبات با استفاده از فرمنتورهای با حجم صنعتی و ضایعات کشاورزی ارزان قیمت مثل پوسته ، تفاله ودانه میوه ها می باشد.
خیلی از میکروارگانیسمها توانایی استفاده از این سوبستراها رو دارند و ترکیبات فنولیکی را تولید می کنند . تولید ترکیبات فنولیکی از مسیر پنتوز فسفات وابسته به پرولین پیش می رود و مسیر پنتوز فسفات تولید NADPH2 لازم برای سنتز پرولین فراهم می سازد.مسیر پنتوز در نهایت با وارد شدن به مسیر شیکیمات و فنیل پروپانوئید در نهایت به آنتی اکسیدان فنولی ختم می شود. به طور کلی میتوان گفت که استفاده موثر از پساب های کشاورزی در فرمنتورهای به عنوان سوبسترای میکروب ها و کنترل مسیرهای تولید ترکیبات فنولیکی منجر به تولید موثر ترکیبات فنولی می شود و صرفه جویی زیادی در بحث اقتصادی را به همراه دارد.
.1 مقدمه
-1 1 -ترکیبات بیواکتیو فنولیک
بیشتر ترکیبات بیواکتیو شامل متابولیت های ثانویه هستند مثل آنتی بیوتیک، مایکوتوکسین، آلکالوئید، پیگمان ، فاکتورهای رشد گیاهی و ترکیبات فنولیک.ترکیبات فنولیک ترکیبات فلاونوئیدها،اسیدهای فنولیک و پلی فنول ها را شامل می شوند. فلاونوئیدها بزرگترین گروه دسته گیاهی را تشکیل می دهند و ترکیباتی با وزن مولکولی پایین هستند. فلاونوئید ها به دو دسته ی آنتوسیانین و آنتوزانتین تقسیم می شوند.
اسیدهای فنولیک شامل دو دسته ی هیدروکسی بنزوییک اسید و هیدروکسی سینامیک اسید می باشد. دو دسته ی اصلی اسیدهای هیدروکسی بنزوییک اسید اسید گالیک و اسید الاژیک می باشد که عمدتا قابل هیدرولیز شدن هستند.اسیدهای اصلی گروه هیدروکسی سینامیک اسید، اسید کافئیک و اسید فرولیک می باشد. ترکیبات پلی مری مثل پلی فنولی به اسم تانن ها معروف هستند و نرکیبتی با وزن مولکولی بالایی هستند و به دو دسته تقسیم می شوند: تانن های فشرده و هیدرولیز شده. تانن های فشرده پلی مری هایی از کاتچین یا اپی کاتچین هستند که عمدتا در میوه ها و لگوم ها یافت می شوند. تانن های هیدرولیز شده پلی مر های اسید الاژیک و اسید گالیک هستند که داخل توت و آجیل یافت می شود.
1-2-خواص ترکیبات فنولیک
گونه های اکسیژن واکنش پذیر با بروز بسیاری از بیماری ها مثل سرطان ، بیماری های قلبی و عروقی و دیابت مرتب است.مطالعات اپیدمیولوژیکی نشان می دهد رژیم غذایی غنی از میوه و سبزی باعث کاهش بروز میزان بیماری های وابسته به اکسیداسیون کاهش یافته است. اثرات محافظتی علیه بیماری میوه و سبزیجات به دلیل وجود فیتوکمیکال با اثرات آنتی اکسیدانی می باشد.
بیشتر ترکیبات فنولیکی با خاصیت آنتی اکسیدانی خود توانایی خود توانایی واکنش با اکسیژن واکنش پذیر را دارد تا عمکرد و هموستاز سلولی در حالت نرمال خود بماند.
1-3-استخراج ترکیبات فنولیکی
استخراج ترکیبت فنولیکی با کیفیت بالا و و فعالیت بالا به همراه تخمیر می باشد .اینگونه ترکیبات بیواکتیو جزء متابولیت های ثانویه حساب می شوند که بعد از اینکه رشد میکروارگانیم کامل شد متابولیت ثانویه تولید می کند. پروسه تخمیر به دو دسته تقسیم می شود:
- SmF - submerged fermentation-1 رشد میکروارگانیسم تحت شرایط محیط مایع حاوی مواد مغذی صورت می گیرد.
- SSF - Solidstate fermentation-2 رشد میکروارگانیسم مثل قارچ روی محیط جامد صورت می گیرد و مواد مغذی رطوبت کافی را برای میکروارگانیسم محیا می کنند
در سال های اخیر SSF توجه زیادی را به خود جلب کرده است چون از بازده بالاتری و ویژگی های بهتر محصول برخوردار در مقابسه با SMF است. به دلیل هزینه کم باقیمانده های کشاورزی و صنعتی به عنوان سوبسترا می توان در SSF به کار روند و میزان مصرف آب در SSF بسیار کم است و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است و متعاقب آن سایز فرمانتور کوچکتر و مراحل پایین دستی آن کاهش می یابد. هزینه استریلیزاسیون و هم زدن کاهش می یابد.
بسیاری از فاکتورها برای انجام دادن یک SSF موفق تاثیر دارد که شامل نوع میکروارگانیسم و محیط جامد که روی آن تخمیر انجام می شود. طیف وسیعی از میکروارگانیسم شامل قارچ، مخمر و باکتری در شرایط تخمیر مورد استفاده می شود. اگرچه نوع محصول و نوع تخمیر روی انتخاب نوع میکروارگانیسم اثر می گذارد.معمولا در شرایط SSF از قارچ های رشته ای فیلامنت دار استفاده می شود .
بعد از کشت دادن میکرواگانسیم در SSF و تولید محصول می توان بسته به نوع محصول از انواع حلال ها یا روش های استخراج استفاده کرد. نوع حلال و PH و غلظت آن بسیار حائز اهمیت است.
1-4-تولید ترکیبات فنولی از ضایعات کشاورزی صنعتی
یکی دیگر از مزایای SSF توانایی تولید ترکیبات بیواکتیو فنولی از ضایعات ارزان قیمت کشاورزی مثل تفاله،پوسته،هسته ودانه میوه ها می باشد. این ضایعات سالانه دور ریخته می شود ولی اخیرا به آنها به عنوان منابع پر ارزش و ارزان قیمت تجدید پذیر توجه می شود. به عنوان مثال از ضایعات انار مثل پوسته و تفاله می توان ترکیبات باارزشی مثل آنتوسیانین،تانن های هیدرولیز شده،اپی کاتچین، گالیک والاژیک اسید استخراج کرد که خاصیت ضد التهابی، ضد موتاسیونی و ضد سرطانی دارد. جدول 1 به مطالعات اخیر در مورد استفاده از SSF با میکروارگانیسم های مختلف و بسترهای متفاوت اشاره دارد.
1-5-اصلاح مسیر تخمیر جهت تولید بیشتر فیتوکمیکال ها
تولید ترکیبات فنولیک وابسته به مسیر پنتوز فسفات وابسته به پرولین است که براساس نقش پرولین در تنظیم متابولیسم پورین در سیستم بدن پستانداران این فرضیه تنظیم شده است. پرولین به وسیله ی یکسری واکنش های احیا کننده از گلوتامات ساخته می شود و احیای P5C باعث افزایش NADP+, سیتوزولی می شود که کوفاکتوری برای آنزیم G6PDHاست .این آنزیم یک آنزیم کلیدی مسیر پنتوز فسفات است.سنتز پرولین باعث تحریک مسیر پنتوز فسفات و شیب آن به اریتروز 4 فسفات ، مسیر شیکیمات، مسیر فنیل پروپانوئید و تولید ترکیبات فنولیکی می باشد.
وجود پرولین به عنوان یه محصول نهایی در مقدار زیاد به صورت فیدبک مهاری روی اولین آنزیم این مسیر پرولین دخیدروژناز لثر مهاری دارد ولی براساس نظریه ی شتی با استفاده از آنالوگ های سمی مثل هیدروکسی پرولین و آزیتیدین--2کربوکسیلت اثر مهاری این آنزیم را خنثی می کند و میکروارگانیسم مقاوم می شود و تولید پرولین حتی با وجود مقادیر زیاد پرولین زیاد ادامه می یابد و مسیر پنتوز فسفات برای تولید بیشتر ترکیبات فنولیکی تحریک می شود.
تریتمنت کردن سلول گیاهی با میکروب هایی از جمله پسودوموناس باعث کاهش NADPH2 سیتوزولی می شود که در این صورت آنزیم G6PDH برای تولید بیشتر NADPH2 فعال می شود و و مسیر پنتوز فسفات برای تولید بیشتر ترکیبات فنولیکی تحریک می شود.
تریتمنت کردن با سلول گیاهی را با آنتی اکسیدان فنولی اگروژنوس در گیاهانی که توانایی تولید اسید رزماریک دارند باعث تحریک هرچه بیشتر مسیر پنتوز فسفات برای تولید بیشتر ترکیبات فنولیکی می شود. این ترکیبات آنتی اکسیدانی دهنده پروتون هستند که این پروتون ها از طریق انتشار وارد سلول می شود و باعث تحریک مسیر پنتوز فسفات می شوند.
نتیجه گیری کلی
استفاده از سوبستراهای ارزان قیمت کشاورزی در بحث تخمیر و تولید پر بازده ترکیبات فنولیکی و کاربردهای گسترده این ترکیبات در بخش سلامتی وغذا توجه بسیاری را به خود جلب کرده است به طوری که همواره سعی به افزایش بازدهی تخمیر این ترکیبات و بهبود مراحل پایین دستی و افزایش درجه خلوص ترکیب شده است.
