استخلاص بروتين عدس الماء

عدس الماء (Lemna minor) نبات مائي سريع النمو غني بالبروتينات والمركبات الغذائية الأخرى. يُستخدم الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بوصفه تقنية معالجة عالية الكفاءة وموثوقة لتحرير البروتينات والليبيدات والمغذيات النباتية من عدس الماء. تتيح المعالجة بالموجات فوق الصوتية معالجة عدس الماء بسهولة وسرعة للحصول على منتجات صالحة للاستخدام الغذائي.

عدس الماء للأغراض الغذائية

عدس الماء (جنس Lemna)، وهو نبات مائي مزهر، أصغر النباتات المزهرة المعروفة. يُعرف أيضًا باسم Wolffia أو العدس المائي أو العدسات المائية، وينمو في بيئات المياه العذبة ويمكن العثور عليه في جميع أنحاء العالم. تُعرف ضمن أجناس عدس الماء أنواع مختلفة مثل Spirodela وLandoltia وLemna وWolffiella وWolffia. ونظرًا إلى قدرة نبات Lemna على النمو السريع ومضاعفة حجمه يوميًا، فقد جذب عدس الماء اهتمام العلماء ومهندسي الأغذية العاملين في مجالات التغذية والأمن الغذائي والأغذية الوظيفية. وفي أجزاء من جنوب شرق آسيا، يُعرف عدس الماء منذ زمن طويل بكثافته الغذائية، ويُلقب بـ”كرة اللحم النباتية” بسبب محتواه المرتفع من البروتين (أكثر من 45% من الكتلة الجافة). ويوفر عدس الماء تركيبة بروتينية كاملة (مثل بيض الدجاج)، إذ يحتوي على جميع الأحماض الأمينية الأساسية التسعة والأحماض الأمينية الأساسية المشروطة الستة.

الليبيدات والبروتينات من عدس الماء

يحتوي عدس الماء على 20–35% من البروتين و4–7% من الدهون و4–10% من النشا على أساس الوزن الجاف. ومن اللافت أن توزيعات الأحماض الأمينية في عدس الماء قريبة من توصيات منظمة الصحة العالمية، إذ يحتوي، على سبيل المثال، على 4.8% من الليسين و2.7% من الميثيونين والسيستئين و7.7% من الفينيل ألانين والتيروزين. وتراوح محتوى الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة بين 48 و71%، وأدى المحتوى المرتفع من الأحماض الدهنية n3 إلى نسبة مواتية من n6/n3 تبلغ 0.5 أو أقل.” (Appenroth et al. 2017)

صور بالمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لعينات عدس الماء: يُظهر الصف العلوي الخلايا السليمة لعينات عدس الماء الضابطة
يُظهر الصف السفلي عينات عدس الماء التي أُجري الاستخلاص منها باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UP400ST. وتُظهر الخلايا تهتكًا ميكانيكيًا واضحًا نتيجة المعالجة بالموجات فوق الصوتية.
الدراسة والصور: ©2023 Inguanez et. al.

استخلاص عدس الماء بالموجات فوق الصوتية

يُستخدم الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لاستخلاص مركبات عدس الماء، وخاصة البروتينات والليبيدات، بوصفها منتجات غذائية. ويُحرَّر مسحوق بروتين Lemna وليبيدات Lemna ويُعزلان بكفاءة من نبات عدس الماء المائي.

كيف تُطبَّق المعالجة بالموجات فوق الصوتية لاستخلاص عدس الماء؟

بعد حصاد Lemna، تُزال المياه الزائدة (مثلًا بالطرد المركزي). وللاستخلاص بالموجات فوق الصوتية، يُفضَّل استخدام معلق غني بالكتلة الحيوية (أي ذي تركيز مرتفع من Lemna)، لأنه يجعل عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية أكثر كفاءة. ويمكن أن يتكون معلق عدس الماء من عدس الماء والماء أو مذيب آخر يُختار لهذا الغرض. ثم يُغذَّى هذا المعلق إلى مفاعل بالموجات فوق الصوتية، حيث يفكك التجويف الصوتي المصفوفة الخلوية ويحرر المركبات داخل الخلايا إلى وسط الاستخلاص المائي أو القائم على مذيب.

اختر مذيب الاستخلاص

يتوافق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مع أي نوع من المذيبات تقريبًا. وفي الأبحاث، استُخلصت مركبات عدس الماء باستخدام مذيبات مثل المذيب القطبي الإيثانول، وكذلك مخاليط مذيبات غير قطبية متنوعة، تشمل الميثانول–الإيثانول والكلوروفورم–الإيثانول والهكسان–الإيثانول وثنائي إيثيل الإيثر–الإيثانول والإيثر البترولي–الإيثانول، بنسب حجمية مختلفة.
يؤدي استخدام المذيب المناسب مع المعالجة بالموجات فوق الصوتية إلى تعزيز تحرير المغذيات النباتية من الكتلة الحيوية لعدس الماء. وتُجانس المعالجة بالموجات فوق الصوتية بنى الخلايا النباتية وتخلخلها، مما يؤدي إلى تفكيك الخلايا وتفتيتها. ويُستخدم الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع لإنتاج مستخلصات النباتات والفطريات والطحالب.

آلية الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية

ينتج عن اقتران الموجات فوق الصوتية عالية القدرة بالسوائل أو المعلقات تأثيرات عالية الشدة الطاقية، مثل التجويف الصوتي والقص والاهتزاز. وتُطبَّق هذه التأثيرات للموجات فوق الصوتية عالية القدرة بنجاح لتفتيت البنى الخلوية وتدميرها. إضافة إلى ذلك، تكسر المعالجة بالموجات فوق الصوتية الروابط الجزيئية لليبيدات والبروتينات والكربوهيدرات، فتتحرر المغذيات الكبرى والمركبات الكيميائية النباتية المستهدفة من داخل خلايا المادة الخام النباتية، مثل عدس الماء. وبذلك، تعزز المعالجة بالموجات فوق الصوتية عملية الاستخلاص وتقلص مدتها بدرجة كبيرة.

أجهزة استخلاص بالموجات فوق الصوتية لبروتينات عدس الماء وليبيداته

تُستخدم أنظمة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من Hielscher Ultrasonics في جميع أنحاء العالم على مستويات البحث والتطوير والإنتاج الصغير والمتوسط والتجاري الكامل. وتعزز أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء عملية الاستخلاص وتزيد المردود والكفاءة الإجمالية لإنتاج مستخلصات عالية الجودة. وتوفر Hielscher Ultrasonics معدات استخلاص لأي حجم / سعة معالجة. وبخبرة تزيد على 25 عامًا في استخلاص المواد النباتية، تُعد Hielscher Ultrasonics شريكك الموثوق للاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عالي الأداء!