کاربرد روغن‏‌های میکروبی (تک یاخته) در صنعت غذا و فواید آن

مقاله زیر توسط سرکار خانم فاطمه شکوهی طرقی، کارشناس ارشد صنایع غذایی و مدیر تحقیق و توسعه شرکت بیسکویت گرجی نگارش و در مجله شهد چاپ شده است.

مقدمه:

روغن میکروبی (روغن تک یاخته یا Single Cell Oil)، به صورت تجاری به عنوان منبع ویژه روغنی جهت تولید مکمل‏های غذایی بکار می‏رود (لوئیس و همکاران، 2000و کیمورا و همکاران، 2004 و پاپانیکولائو و همکاران، 2004و هیوانگ و همکاران، 2009). تجمع لیپید داخل سلولی در برخی از میکروارگانیسم به بیش از 50% وزن خشک آن‏ها می‏رسد، در بعضي قارچ‏ها، باكتري ها، ريز جلبك های هتروتروف و فتوتروف و خزه‏ها، مقادير متنوعي از اسیدهای چرب چند غیر اشباع (PUFA  یا Polyunsaturated Fatty Acids) وجود دارند كه می‏توانند به­عنوان منابع مناسبی از اسیدهای چرب پوفا به‏شمار آیند (پاپانیکولائو و همکاران، 2007 و کاوادیا و همکاران، 2001). تنوع گونه‏هاي ميكروبي می‏تواند موجب تسهیل انتخاب سويه‏هاي مناسب توليد كننده روغن با اسيد چرب مورد نظر گردد. اگرچه سهم ليپيدهاي ميكروبي در صنعت روغن قابل اغماض است، دلايل متعددي براي علاقمندی به آن وجود دارد. از میان این میکروارگانیسم‏های روغنی، قارچ‏های معینی وجود دارند که تجمع لیپید داخل سلولی‏اشان خصوصاً تری­آسیل­گلیسرول (TG)، وابسته به ویژگی‏های محیط کشت رشد آن‏ها می‏باشد. قارچ‏های روغنی جنس Mortierella، برای تولید اسیدهای چرب PUFA بکار می‏روند. اسید لینولنیک (LA یا Linolenic Acid)، اسید آراشیدونیک (ARA یا Arachidonic Acid) و اسید دوکوزاهگزانوئیک (DHA یا Docosahexaenoic Acid)مهم‏ترین اسیدهای چرب PUFA هستند که توسط این قارچ‏ها تولید می‏شوند. همچنین این اسیدهای چرب PUFA دارای کاربردهای پزشکی و غذایی نیز می‏باشند (کیمورا و همکاران، 2004 و ژانگ و راتلدگ، 2008).

اسیدهای چرب چند غیر اشباع بلند زنجیر (LCPUFA یا Long Chain Polyunsaturated Fatty Acid) که ویتامین F نیز نامیده می‏شوند، دارای ارزش تغذیه‏ایی بالایی می‏باشند. اسید ARA یکی از مهمترین اسیدهای چرب ضروری PUFA است که جهت تغذیه انسان بکار می‏رود، همچنین پیش‏ساز مستقیم ترکیبات فعال بیولوژیکی می باشد. حضور اسید ARA به عنوان یکی از اجزا طبیعی شیر انسان، برای توسعه سیستم عصبی و فیزیولوژی اعصاب نوزادان ضرورت دارد. از اینرو  بکار بردن اسید ARA خصوصاً در رژیم غذایی نوزادان جهت کسب اطمینان از رشد و توسعه مطلوب سیستم‏های مغز، اعصاب و عروق بسیار حائز اهمیت می‏باشد. همچنین اسید ARA پيش‏ساز سنتز تعدادي از ايكوزانوئيدها است كه تنظيم كننده متابوليسم ليپوپروتئين، رئولوژي خون، فعال‏سازي پلاكت‏ها و عملكرد لوكوسيت‏ها مي‏باشند. مطالعات متعددی نشان دادند که سنتز درونی اسید ARA در انسان ناکافی می‏باشد و غلظت آن در خون و بافت بعد از تولد انسان به سرعت کاهش می‏یابد، لذا این کمبود می‏بایست توسط مکمل‏های غذایی حاوی این اسید جبران گردد. پژوهشگران پیشنهاد نمودند که فرمول مکمل‏های غذایی نوزدان می‏بایست حاوی همان مقدار از اسیدهای چرب ARA و DHA موجود در شیر مادر باشد. امروزه این دو اسید چرب براي غني سازي شير خشك نوزادان در نقاط بسياري از دنيا نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. این دلایل علاقه و توجه به تولید روغن بسیار خالص غنی از این اسیدهای چرب را افزایش می‏دهد (بوسول و همکاران، 1996 و ژانگ و راتلدگ، 2008).

مقدار اين نوع اسيدهاي چرب ضروری در منابع گياهي و حيواني خیلی كم می‏باشد، به عنوان مثال از منابع قابل دسترس اسید ARA می‏توان به گوشت، ماهی و تخم مرغ اشاره نمود ولیکن غلظت اسید ARA در آن‏ها بسیار کم می‏باشد. از سوی دیگر در بسیاری از موارد ممکن است این منابع برای مصرف نوزادان مناسب نباشد، به همین علت محققين نسبت به يافتن منابع جديد این اسیدهای چرب ضروری توجه بيشتري نموده‏اند. يكي از اين منابع، ميكروارگانيسم‏هاي روغني (Oleaginous Microorganisms) مي باشد. روغن تك ياخته اكنون به صورت گسترده‏اي در اروپا و آمريكا استفاده مي‏شود و آگاهي زیادی در مورد اثرات سلامتي‏زايي آن‏ها وجود دارد كه اميد مي‏رود تجارت اين گونه محصولات گسترش و تنوع يابد. علاوه بر اين، توسعه فرآيندهاي توليد روغن تك ياخته از تكامل دانش بيولوژي سلولي و مولكولي و تكنولوي نوتركيب بهره‏مند شده است، بنابراین علاقه فزاینده‏ایی در تولید روغن حاوی اسید ARA با استفاده از تخمیر میکروارگانیسم‏ها ایجاد شده است (کاوادیا و همکاران، 2001).

1- اسید آراشیدونیک (ARA)

با توجه به اهمیت بالای تغذیه‏ایی اسید ARA، بسیاری از گونه‏های قارچی جنس Mortierella که تولید کننده اسید ARA هستند، یافت شده‏اند. همچنین بسیاری از مطالعات، تری‏گلیسرید غنی از اسید ARA به دست آمده از قارچ Mortierellaalpine را گزارش می‏دهند. از جمله دلايل انتخاب این قارچ مي‏توان به، توانايي چربي‏زايي بالا، زمان تكثير كوتاه و سريع، جذب قند بالا، رشد در محيط‏هاي اسموفيل، توليد مقادير بالايي از تري گليسيريدها، توانايي در ساخت محدوده‏ی وسيعي از اسيدهاي چرب اشاره نمود، از قابلیت‏های بالای اسید ARA  ساخته شده توسط این قارچ  می‏توان به کاربرد آن در  تولید شير خشك نوزادان، مكمل‏هاي بدن‏سازي و مكمل‏هاي مورد استفاده زنان بار دار و شيرده، همچنین در دست بودن موتان‏هاي متنوع اين قارچ، مناسب بودن براي توليد در مقياس صنعتي و نهایتاً ايمن بودن براي مصارف انساني و دامي اشاره نمود (نس و نیکولاس، 2006 و داریوس و داولتوو، 2006 و کوهن و راتلدگه،  2005 و میلر، 2007).

2- قارچ  M. alpine

قارچ  M. alpine قادر به رشد و تکثیر بر روی محیط‏های کشت حاوی عصاره مخمر، پودر ماهی، و یا دیگر محیط‏های کشت سرشار از مواد مغذی می‏باشد. اکثر آزمایشگاه‏ها این قارچ را بر روی محیط‏های کشت آگاردار حاوی دکستروز سیب زمینی (potato dextrose agar) و یا آرد ذرت (corn meal agar) کشت می‏دهند. کشت و رشد قارچ Mortierella تحت تاثیر منابع کربنی، علاوه بر این مواد معدنی و منابع نیتروژنی می باشد. از منابع نیتروژنی مورد نیاز برای کشت این قارچ می‏توان به عصاره مخمر (YE یا yeast extract) و آرد ذرت (SM یا soybean meal) نیز اشاره نمود (آکی و همکاران، 2001). هیگاشیاما و همکاران (1998) محیط‏های کشت حاوی YE و SM را با یکدیگر مقایسه کرده و اعلام نمودند که محیط کشت حاوی YE عملکرد بهتری نسبت به محیط کشت حاوی SM داشته است. بعلاوه هنگامیکه برخی از مواد معدنی به محیط کشت پایه اضافه گردد عملکرد محیط SM بهتر از محیط YE بوده است (هیگاشیاما و همکاران، 1998). علاوه براین محققان اعلام نمودن استفاده از محیط کشت Mortierella حاوی پپتون و سبوس گندم، مقدار بالایی از اسید ARA (11 گرم در لیتر) را تولید می‏نماید. تنها مقدار کمی از توده زیستی در محیط کشت حاوی نیترات آمونیوم، نیترات سدیم، استات آمونیوم یا سولفات آمونیوم به عنوان منبع نیتروژنی بدست آمد. مونوساکاریدها همانند گلوکز اغلب به عنوان منبع کربن برای رشد این قارچ استفاده می‏شود همچنین عصاره مخمر و کنجاله سویا به طور گسترده‏ای به عنوان منبع ازت مورد استفاده قرار می‏گیرد. تعادل بین کربن و نیتروژن در محیط کشت، رشد و نمو این قارچ را بسیار تحت ‏تاثیر قرار می‏دهد (لیندبرگ و مولین، 1993 و برکلی، 1996).

عوامل مؤثر بر تجمع چربی

تجمع چربی در درجه اول به فیزیولوژی میکروارگانیسم‏ها، ترکیبات مغذی و شرایط محیطی مانند دما و pH بستگی دارد. همچنین به تولید متابولیت‏های ثانویه مانند سیترات و اتانل وابسته می باشد (بئوپولوس و همکاران، 2009 و فیکرس و همکاران، 2011)

 نتیجه‏‌گیری:

این مطالعه نه‏تنها جهت ارزیابی پتانسیل استخراج و تولید روغن میکروبی از منابع آن انجام گرفت، بلکه می‏تواند تاثیر پارامترهایی همچون دما، pH، زمان تخمیر، منابع کربن و نیتروژن بر تولید اسید ARA را مورد بررسی قرار دهد.  علاوه‏براین محققان اغلب گلوکز را به عنوان منبع کربن برای تولید اسید ARA در محیط کشت حاوی Mortierella معرفی نموده‏اند. همچنین مطالعات مختلفی افزودن روغن گیاهی را به محیط کشت قارچ مورد بررسی قرار دادند که بیانگر این موضوع بود که روغن گیاهی موجب افزایش عملکرد تولید اسید ARA شده است. بنابراین وجود روغن‏های گیاهی از جمله نارگیل، ذرت و آفتاب گردان و پالم اولئین می‏تواند باعث افزایش تولید اسید ARA گردد (دمیر و همکاران، 2013).

3- اسیدهای چرب چند غیر اشباع میکروبی (PUFA) در بازار

بنابراین تولید اسیدهای چرب ضروری با منشاء میکروبی می­تواند با استفاده از ضایعات غذایی صنایع شیرینی و شکلات و بیسکویت که اغلب به علت وجود آرد، شکر و شیر خشک، منبع کربنی و نیتروژنی مناسبی برای این قارچ‏های روغنی به‏شمار می‏آیند، نیز صورت گیرد. لذا با اضافه نمودن اسیدهای چرب ضروری PUFA به  فرمولاسیون مکمل‏های غذای و رژیمی جهت مصرف تمامی رنج سنی، باعث بالا بردن ارزش تغذیه‏ایی این محصولات گردیم (کویکه و همکاران، 2001 و دمیر و همکاران، 2013).

از سوی دیگر روغن‏های میکروبی بسیار سالم‏تر از روغن‏های گیاهی و حیوانی مرسوم ارزیابی می‏شوند، چراکه روغن‏های گیاهی همیشه شامل باقیمانده‏ی اندکی از آفت‏کش‏ها، حشره‏کش‏ها و علف‏کش‏ها هستند و روغن‏های با ارزش حیوانی عمدتاً از ماهی‏ها استحصال می‏شود که این ماهی‏ها همواره در معرض آلوده‏شدن با بقایای آفت‏کش‏ها و ضایعات صنعتی (بویژه فلزات سنگین) موجود در آب دریا قرار دارند؛ این در حالیست که روغن‏های میکروبی ذاتاً بی‏خطر بوده و کلیه آزمایش‏های سم‏شناسی را با موفقیت گذرانده‏اند. از دیدگاه دیگر کاهش هزینه‏های فرآیند تولید روغن میکروبی بسیار حیاتی است که جهت دست یابی به این هدف در سال‏های اخیر ضایعات کشاورزی مانند ملاس چغندر قند، سبوس گندم و نشاسته‏ی کاساوای هیدرولیز شده به کار گرفته شده‏اند. در مواردی که روغن میکروبی از نظر قیمت یا سلامت محصول تولیدی، بر روغن‏های گیاهی و حیوانی برتری داشته است؛ تولید در مقیاس صنعتی انجام پذیرفته است و به نظر می‏رسد با توجه به پتانسیل بالای این میکروارگانیسم‏ها در تولید روغن‏های با ارزش و ایمن در آینده شاهد تولید بیشتر روغن‏های میکروبی باشیم. همچنین از این طریق راه‏کاری مناسب جهت استفاده بهینه و ارزشمند از ضایعات صنایع شیرنی و شکلات و بیسکویت را پیش رو خواهیم داشت.

نوشته های مرتبط

دیدگاه خود را ارسال کنید