دراسة تكشف استخلاص السكريات من مخلفات زراعية

تمثل المخلفات الزراعية خطورة بيئية كبيرة ولذلك يعتبر تدوير النفايات مصدرا اقتصاديا هاما حيث ان هناك ما يزيد عن 35 مليون طن مخلفات زراعية سنويا وكمية كبيرة منها ينتج من عمليات التصنيع الغذائى، لذلك فإن محاولة تدوير هذه المخلفات يلقى أهتماماٌ متزايداٌ خلال السنوات الأخيرة .

ويمكن استخلاص المركبات الفعالة بيولوجيا من المخلفات الزراعية ومن هذه المركبات السكريات وخاصة التى لها خصائص بيولوجيا عديدة مثل مضادات الاكسدة و الالتهابات والميكروبات.

وأجري فريق بحثي في مدينة الأبحاث العلمية والتطبيقات التكنولوجية في معهد بحوث الأراضي القاحلة بقسم تكنولوجيا الأغذية بفريق بحدثي مكون من الدكتور محمد جمال شحاته والباحثة أميرة جلال والباحث صبحى أحمد السحيمى، دراسة عن استخلاص السكريات القابلة لذوبان فى الماء ودراسة الخصائص الفيزوكيميائية التركيبية والوظيفية لها وذلك من خلال أستخدام المخلفات الزراعية. 

المخلفات الزراعية

وتهدف الدراسة إلي استخلاص سكريات عديدة لها قابلية للذوبان فى الماء من قشور البطاطس و القلقاس والبازلاء كمخلفات زراعية ودراسة الخصائص الفيزوكيميائية والتركيبية بالاضافة إلى الثبات الحرارى وقدرتها كمضادات أكسدة ، الخصائص الوظيفية من حيث القدرة على الاحتفاظ بالماء والزيت والقدرة على ثبات المستحلب ومن ثم إمكانية تقييم قدرتها على التطبيق كاضافات غذائية ووظيفية طبيعية ومستدامة فى مجال التصنيع الغذائى.

وقام الفريق البحثي المكون من 3 باحثين بتجميع عينات من مخلفات زراعية لثلاثة محاصيل هى البطاطس و القلقاس و البازلاء من أحد مصانع تجميد وتجفيف الخضراوت، وتم غسيل وتجفيف وطحن هذه المخلفات ثم استخلاص للسكريات التى لها قابيلة للذوبان فى الماء.

وتم دراسة التركيب الكيماوى واللون وتركيب السكريات بأستخدام HPLC، كما تم درس التركيب الدقيق للسكريات المستخلصة بأستخدام الــ SEM ، FTIR وكذا الثبات الحرارى بأستخدام TGA، وتم تقدير النشاط المضاد للاكسدة بأستخدام طريقتين DPPH ، ABTS، ودرست الخصائص الوظيفية من منظور القدرة على الاحتفاظ بالماء والزيت وخصائص المستحلب.

وتواصل الفريق البحثي إلي النتائج التالية:

• أظهر تحليل التركيب الكيماوى للسكريات المستخلصة من قشور البطاطس والقلقاس والبازلاء وجود نسبة عالبة من الكربوهيدات بنسب 95.11% ، 96.24%، 96.20 % على الترتيب مما يدل على النقاء العالى لمستخلص السكريات.

• تم عمل تحليل للسكريات المستخلصة من القشور بأستخدام HPLC وأظهر التحليل ان السكريات تتكون من stachyose، sucrose ، galactose + rhamnose ، arabinose ووجد أن stachyose و glucose .

• أوضح الميكروسكوب الالكترونى الماسح SEMوجود أختلافات فى أشكال السكريات المستخلصة ومن ثم تبيين أن المواد مختلفة الاشكال لها خصائص مختلفة مثل القابلية للذوبان فى الماء والاحتفاظ بالزيت وتكوين المستحلب.

• تم أجراء تحليل FTIR لتحديد المجاميع الوظيفية للسكريات المستخلصة من القشور وقد أوضحت النتائج وجود قمم امتصاص نموذجية للسكريات لمجاميع OH عند 3383 cm-1& 2928 cm-1 وتبيين أن أنواع السكريات الثلاثة قمم امتصاص متماثلة مع وجود اختلافات بسيطة وتبيين ملائمة مستخلص السكريات فى التصنيع الغذائى.

• بالنسبة لتحليل الحرارى الوزنى للسكريات تبيين الثبات الحرارى للسكريات المستخلصة والذى يعد من المعايير الهامة لاستخدامها فى التصنيع الغذائى، ولقد اوضحت نتائج الــ TGA للانواع الثلاثة من السكريات ثباتها الحرارى الجيد حتى 220 درجة مئوية وانها قابلة للتطبيق فى الاغذية التى تتعرض لدرجات حرارة عالية.

• أوضح قياس النشاط المضاد للاكسدة للسكريات المستخلصة باستخدام DPPH & ABTS أن السكريات المستخلصة من البطاطس لها أعلى نشاط مضاد للاكسدة عند 10 مجم بنسبة 63.03 ± 2.26 % بالمقارنة بالسكريات المستخلصة من البازلاء والقلقاس عند نفس التركيز بنسب 53.93±3.09% ، 50.30 ±2.26% على الترتيب ، مما يدل على ان السكريات محل الدراسة ذات نشاط جيد كمضادات للاكسدة.

• أظهرت الخصائص الوظيفية للسكريات المستخلصة قدرتها الجيدة على الاحتفاظ بالماء (0.4 جرام ماء لكل جرام عينة) وكذا قدرة جيدة على الاحتفاظ بالزيت (4 ± 0.20 ، 4 ± 0.26 جرام زيت لكل جم عينة ) لـسكريات البطاطس و البازلاء على الترتيب.

• كان للسكريات الثلاثة قدرة جيدة على تكوين مستحلب وعلى ثبات المستحلب مما يتيح أستخدام السكريات المستخلصة كمضاف غذائى مناسب لعمليات التصنيع الغذائى.

وأكد الدكتور محمد جمال الباحث في العلوم الزراعية أن السكريات القابلة للذوبان فى الماء والمستخلصة من قشور البطاطس والبازلاء والقلقاس كمخلفات زراعية ثانوية لها نشاط جيد كمضاد للاكسدة كما أن لها ثباتا حراريا جيدا حتى درجة 220 درجة مئوية ولها قدرة جيدة على الاحتفاظ بالماء والزيت فضلا عن القدرة على تكوين مستحلب وثباته ومن ثم تعتبر مصدرا واعدا كمضافات طبيعية لتطبيقات غذائية مختلفة.

وأشار"جمال" إلي أن البحث يساهم في التطبيقات العملية، حيث أكدت النتائج أن هذه الدراسة تعزز من أهداف التنمية المستدامة من منظور امكانية استخدام مخلفات مصانع التصنيع الغذائى مثل قشور البطاطس و القلقاس والبازلاء فى استخلاص سكريات عديدة قابلة للذوبان فى الماء حيث تبيين أن السكريات المستخلصة لها نشاط جيد كمضاد للاكسدة.

كما أوضح الباحث في العلوم الزراعية إمكانية أستخدام السكريات العديدة المستخلصة من المخلفات الزراعية كمصادر طبيعية ووظيفية واعدة فى استخدامات مختلفة فى مجال التصنيع الغذائى.