فرآوری مرکبات برای استفاده در صابون سازی

چکیده

مرکبات در دسته میوه‌هایی قرار می‌گیرند که به‌صورت تجاری رشد می‌کنند که مخزن عالی از مواد شیمیایی گیاهی (phytochemicals) و ترکیبات فعال بیولوژیکی با خواص ارتقاء دهنده سلامتی را تشکیل می‌دهند.

فرآوری میوه منجر به تولید مقادیر زیادی ضایعات می شود که به حیوانات داده می شود یا دفع می شوند و باعث معضلات محیط زیست می شود. با این حال، به دلیل غنی بودن از ترکیبات ارزشمند، ضایعات مرکبات یعنی پوست (فلاودو (flavedo) و آلبیدو (albedo))، هسته ها و تفاله‌ها مواد زیستی قوی برای مصارف مختلف در بخش‌های غذایی و غیرغذایی محسوب می‌شوند.

ترکیبات زیست فعال ذاتی موجود در ضایعات مرکبات را می توان به عنوان افزودنی غذایی، محصورکننده، نانوذره، پری بیوتیک (prebiotic)، منبع پکتین (pectin source)، اسانس، پلی فنل (polyphenol)، کاروتنوئید (carotenoid) یا فیبر غذایی استفاده کرد. همچنین می تواند به عنوان یک ماده طبیعی برای لوازم آرایشی، داروها، مواد بسته بندی و سوخت های سنتزی استفاده شود. استفاده به عنوان جاذب زیستی (bio-absorbents)، کودهای زیستی (biofertilizers)، بیودیزل (biodiesel)، بیوگاز (biogas) و بیواتانول (bioethanol) از دیگر کاربردهای غیر غذایی ضایعات مرکبات است. ضایعات مرکبات در کنار سایر زباله ها به عنوان یک خطر زیست محیطی در نظر گرفته می شود.

با توجه به این خطر، اخیراً راهکارهایی برای کاهش اثرات نامطلوب آن ایجاد شده است. این بررسی در همین راستا تمام راه های ممکن موثر و اقتصادی برای ارزش گذاری ضایعات مرکبات در بخش های غذایی و غیر غذایی را پوشش می دهد.

مقدمه

مرکبات با منشأ خانواده Rutaceae یکی از میوه‌های پر کشت در سراسر جهان است. پرتقال (Citrus sinensis)، ماندارین (Citrus reticulate)، لیمو (Citrus limon)، لیموترش (Citrus aurantiifolia) و گریپ فروت (Citrus paradisi) برخی از مرکبات مهم تجاری در جهان هستند. اگرچه اعتقاد بر این است که حداقل 4000 سال پیش، “مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری قاره آسیا و مجمع الجزایر مالزی” شروع به کاشت درختان مرکبات کرده بودند، هنوز در مورد منشاء واقعی کشت مرکبات تردید وجود دارد. محققین مختلف تاریخچه های منشأ متفاوتی را برای مرکبات خاص مشخص کرده اند. Rouseff، Perez-Cacho و Jabalpurwala (2009) بیان می کنند که پرتقال شیرین منشأ خود را از هند، پرتقال سه شاخه ای به اضافه ماندارین در چین، و انواع اسیدی مرکبات از مالزی منشا گرفته است.

مرکبات با مواد شیمیایی گیاهی و اجزای زیست فعال متعددی غنی شده اند که دارای خواص ارتقاء دهنده سلامتی هستند. علاوه بر این، آنها منابع غنی ویتامین C، فولیک اسید (folic acid)، پتاسیم و پکتین (pectin) هستند. مرکبات به دلیل پلی فنل های بالا به ویژه فلاونوئیدها (flavonoids) و محتوای آنتی اکسیدان مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. فلاوانون‌هایی (Fla- vanones such) مانند نارینژین (naringin) و هسپریدین (hesperidin) معمولاً در بافت‌ها و پوست مرکبات یافت می‌شوند که به دلیل خواص ضد اکسیدانی (anti-oxidative)، ضد التهابی و ضد سرطان‌زایی‌شان  (anti-carcinogenic) دارای مزایای درمانی متعددی هستند.

مرکبات به دلیل طعم جذاب، عطر و ویژگی های تغذیه ای به طور گسترده ای مصرف می شوند. تمام گونه های مرکبات ساختار تشریحی (anatomical structure) مشابهی دارند، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است پیش از این، مرکبات فقط در مناطقی که مرکبات تولید نمی کردند، فقط به عنوان میوه تازه معامله و مصرف می شد. این به دلیل پایداری فوق‌العاده مرکبات در دوران پس از برداشت است که تجارت جهانی را ارتقا می‌دهد و در بیشتر انواع مرکبات، میوه را می‌توان پس از بلوغ برای مدت طولانی‌تری بدون فاسد شدن روی درخت آویزان کرد. با این حال، با رشد مداوم سطح زیر کشت و وسعت محصولات، صنعتی شدن مرکبات اجتناب ناپذیر شده است. صنایع تولید مربا، ژله و مارمالاد (marmalades) و مراکز استخراج اسانس که از مرکبات استفاده می کنند، سالهاست که فعال بوده اند. تاریخ می گوید که استفاده در مقیاس وسیع از مرکبات با صنایع تولید آب میوه در کالیفرنیا و فلوریدا در قرن بیستم آغاز شد. از کل تولید جهانی مرکبات، حدود 18 درصد برای مصارف صنعتی، به ویژه برای تولید آب میوه استفاده می شود. مرکبات همچنین در صنعت کنسروسازی برای تهیه قطعات مارمالاد، ماندارین (mandarin) و همچنین برای بازیابی اسانس های زیست فعال و ترکیبات فلاونوئیدی (flavonoid) فرآوری می شوند.

با افزایش علاقه و استفاده از مرکبات، میزان ضایعات نیز نسبتاً در حال افزایش است که منجر معضلات زیست محیطی می شود. دور ریختن قطعات میوه بدون درمان مناسب به دلیل ماهیت نامطلوب و غیربهداشتی برای محیط اطراف خطرناک است. تولید آب مرکبات منجر به تولید زباله می شود که عملاً 50 درصد توده میوه تازه را تشکیل می دهد. این ضایعات شامل پوست (50-55٪ از کل توده میوه)، هسته ها (20-40٪ از کل جرم میوه)، تفاله و فاضلاب است. فاضلاب مرکبات بخش‌هایی از میوه‌ها، دانه‌ها، پالپ و پوست‌های فاسد را پوشش می‌دهد.

فرآوری مرکبات در جهان هر سال تقریباً 10 میلیون تن زباله تولید می کند که یک مشکل جدی زیست محیطی ایجاد می کند. محصولات جانبی مرکبات نیز به دلیل کمیت زیاد و فاسد شدنی بودن ضایعات مشکل ساز هستند. پوست مرکبات حاوی حدود 80 درصد آب به سرعت میکروب‌ها، مگس‌ها، کپک‌ها را جذب می‌کند و مایکوتوکسین‌ها و غیره تولید می‌کند. بنابراین، استفاده از پوست مرکبات برای مدیریت ضایعات ضروری است و نه صرفاً تلاش برای افزایش درآمد. دفع صحیح ضایعات مرکبات مستلزم سرمایه گذاری قابل توجهی است زیرا دفع غیرمجاز منجر به آلودگی خاک و آب و تخریب بیشتر اکوسیستم آبی می شود.

برعکس، ضایعات مرکبات یعنی پوست (فلاودو و آلبیدو)، هسته ها و تفاله‌ها به‌عنوان مواد بالقوه منابع زیستی برای چندین هدف در نظر گرفته می‌شوند. به دلیل ترکیبات زیست فعال موجود در ضایعات فرآوری مرکبات، فواید سلامتی بی‌شماری دارند و می‌توان از آنها برای تهیه غذاهای طراحی شده استفاده کرد. همچنین، اجزای مختلف ضایعات مرکبات را می توان به طور گسترده در صنایع غذایی به عنوان مواد افزودنی در تهیه اقلام قندی برای صنایع شیرینی پزی/ نانوایی یا به عنوان منبع پکتین، رنگ، یا ترکیب طعم دهنده مورد بررسی قرار داد. جدا از این، ضایعات مرکبات را می توان در بخش داروسازی نیز به کار گرفت. مصارف غیر غذایی ضایعات مرکبات شامل استفاده از آنها به عنوان بستری برای تولید جاذب زیستی، سوخت زیستی، کود زیستی، مواد بسته بندی و کربن فعال است. علاوه بر این، به دلیل وجود ترکیبات با ارزش مانند اسانس ها و رایحه منحصر به فرد، مناسب بودن آن را برای ترکیب در محصولات آرایشی و بهداشتی ثابت می کند. بررسی حاضر کار اخیر انجام شده در زمینه استفاده جامع از ضایعات فراوری مرکبات به عنوان منبع بالقوه مواد خام در مواد غذایی، آرایشی، دارویی، بسته بندی و سایر بخش های غیر غذایی را پوشش می دهد. این بررسی برای برنامه ریزی استفاده پایدار از ضایعات به دست آمده از صنایع فرآوری مرکبات سودمند خواهد بود.

هدف اصلی این بررسی ایجاد کانالی برای استفاده بهتر از ضایعات فرآوری مرکبات است که با هدف توسعه پایدار سازمان ملل متحد شماره 12: تولید و مصرف پایدار مطابقت دارد. این هدف به چالش اصلی استفاده بهینه از منابع طبیعی و مدیریت پسماند به منظور کمک به کشورهای در حال توسعه برای حرکت به سمت الگوهای مصرف پایدارتر تا سال 2030 می پردازد. راه رو به جلو برای صرفه جویی در انرژی، زمان و منابع که منجر به پایداری و اقتصاد دایره ای می شود.

تولید جهانی، واردات، صادرات و فرآوری مرکبات

مرکبات تقریباً 98٪ از کل محصولات صنعتی را تشکیل می دهند، که پرتقال حدود 82٪ از کل مرکبات تولید شده را تشکیل می دهد. تولید کلی مرکبات در جهان در سال 2020 حدود 158.49 میلیون تن بوده است که آسیا بیشترین (47.7 درصد) کل تولید مرکبات را به خود اختصاص داده است و پس از آن آفریقا (43.7٪)، آمریکا (8.1٪)، اروپا (0.4٪) و اقیانوسیه (0.1%) قرار دارند. در میان کشورهای تولیدکننده مرکبات، چین با تولید 44.63 میلیون تن مرکبات پیشتاز است که 28.16 درصد از کل تولید مرکبات جهان در سال 2020 را به خود اختصاص داده است. برزیل، هند و مکزیک دیگر کشورهای بزرگ هستند که هر کدام بیش از 5 درصد از کل تولید را دارند. تولید جهانی مرکبات همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است (2a). در سطح جهان، حدود 10.07 میلیون هکتار زمین برای تولید مرکبات اشغال شده است. چین، هند، نیجریه، برزیل و مکزیک بزرگترین کشورهای تولید کننده مرکبات در جهان هستند (2b).

واردات مرکبات در سراسر جهان در سال 2015 حدود 14.57 میلیون تن برآورد شده است که پرتقال حدود 47٪، نارنگی (29٪)، لیمو/لیمو ترش (17٪) و گریپ فروت (7٪) در رتبه های بعدی قرار دارند. فدراسیون روسیه واردکننده پیشرو در جهان مرکبات است که 10.63 درصد از واردات جهانی را به خود اختصاص داده است. آلمان (7.54%)، فرانسه (7.19%)، هلند (6.72%) و ایالات متحده آمریکا (6.44%) دیگر واردکنندگان عمده مرکبات هستند (2c).

در زمینه صادرات جهانی مرکبات، اسپانیا با صادرات سالانه 3.64 میلیون تن در جایگاه اول قرار دارد که 24.06 درصد از کل صادرات مرکبات جهان در سال 2015 را به خود اختصاص داده است (شکل 2 (d)). صادرات جهانی مرکبات 15.62 میلیون تن برآورد شده است که پرتقال 44.00 درصد، نارنگی نزدیک به 30.50 درصد، به دنبال آن لیمو/لیمو ترش (18.50 درصد) و گریپ فروت (7.00 درصد) قرار دارند. اسپانیا یکی از صادرکنندگان پیشرو پرتقال (1.58 میلیون تن)، نارنگی (1.48 میلیون تن) و لیمو و لیمو ترش (0.52 میلیون تن) است.

پنج درصد از کل صادرات جهانی مرکبات توسط اسپانیا، آفریقای جنوبی، ترکیه، مصر، چین و ایالات متحده آمریکا انجام می شود. با توجه به فرآوری جهانی مرکبات، برزیل با 12.11 میلیون تن مرکبات استفاده شده برای فرآوری، کشور پیشرو است که 48.47 درصد از کل جهان را تشکیل می دهد. در میان مرکبات مختلف، پرتقال عمدتاً مرکبات فرآوری شده (80.00%) است و پس از آن نارنگی (7.26%)، لیمو/لیمو ترش (9.74%) و گریپ فروت (3.00%) قرار دارند. همانطور که در شکل  (2c) نشان داده شده است، ایالات متحده آمریکا، مکزیک، آرژانتین، و چین، سرزمین اصلی کشورهای اصلی فرآوری مرکبات در جهان هستند. .

با توجه به فرآوری جهانی مرکبات، برزیل با 12.11 میلیون تن مرکبات استفاده شده برای فرآوری، کشور پیشرو است که 48.47 درصد از کل جهان را تشکیل می دهد. در میان مرکبات مختلف، پرتقال عمدتاً مرکبات فرآوری شده (80.00%) است و پس از آن نارنگی (7.26%)، لیمو/لیمو ترش (9.74%) و گریپ فروت (3.00%) قرار دارند. همانطور که در شکل نشان داده شده است، ایالات متحده آمریکا، مکزیک، آرژانتین، و چین، سرزمین اصلی کشورهای اصلی فرآوری مرکبات در جهان هستند (2e).

کاربردهای ضایعات فرآوری مرکبات

با توجه به ترکیب عملکردی ارزشمند موجود در پسماندهای مرکبات و با افزایش نگرانی در مورد ارزش‌گذاری زباله، محققان از ضایعات مرکبات به روش‌های مفیدی استفاده می‌کنند و آسیب‌های زیست‌محیطی ناشی از دفع نامناسب زباله را به حداقل می‌رسانند.

ضایعات مرکبات تشکیل دهنده پوست، پالپ ، تفاله و هسته ها حاوی چندین ماده شیمیایی فعال زیستی گیاهی مانند پکتین، اسانس، پلی فنل فلاونوئیدها (polyphenolic- flavonoids)، کاروتنوئیدها، فیبر غذایی، لیمونوئیدها (limonoids)، اسیدهای آلی و ویتامین ها هستند. این ترکیبات از ضایعات مرکبات را می توان استخراج کرد و برای تهیه غذاهای کاربردی و مواد مغذی مورد استفاده قرار داد. این اجزای زیست فعال نه تنها به عنوان یک عنصر کاربردی عمل می کنند، بلکه از سلامت فرد در برابر میکروب ها، آلرژی ها و بیماری ها نیز محافظت می کنند.

ضایعات مرکبات همچنین به عنوان خوراک دام، برای تهیه کمپوست و برخی از سوخت های زیستی (bio-fuels) و بیواتانول  استفاده می شود. ضایعات جامد و غلیظ مایع مرکبات را می توان به ملاس مبتنی بر ضایعات مرکبات، لاکتیک اسید، مخمر خوراک (feed yeast)، الکل صنعتی/اتانول و همچنین سرکه تبدیل کرد. اخیراً استفاده از ضایعات مرکبات برای تولید نانوذرات آهن و همچنین نقره دارای سمیت سلولی، نانوسلولز  و آنزیم هایی مانند پکتیناز ، لاروکش ها  (larvicides) پیشنهاد شده است. کاربرد بخش های مختلف ضایعات مرکبات در بخش غذایی و غیر غذایی در شکل 3, 4 نشان داده شده است.

پوست مرکبات

در جریان تهیه آب میوه از مرکبات، حدود 30 تا 34 درصد از پوست مرکبات به عنوان محصول زائد اصلی به دست می آید. پوست مرکبات حاوی مقدار زیادی انواع مواد شیمیایی گیاهی و ترکیبات زیست فعال است، به عنوان مثال، پلی فنل ها- فلاونوئیدها (polyphenols-flavonoids) (فلاون های پلی متوکسیله- هسپریدین (polymethoxy- lated flavones- hesperidin,)، نارینگین (naringin)، نوبیلتین (nobiletin)، تانگرتین (tangeretin))، اسانس ها (دی-لیمونن (D-limonene) )، رنگدانه ها (کاروتنوئیدها (carotenoids)، همی سلولز (hemicellulose)، و فیبرهای غذایی، ترکیبات طعم‌دهنده و رنگدانه‌ها، پوست مرکبات به‌عنوان منبعی قوی از مواد شیمایی گیاهی (phytochemicals) در غذاها، نوشیدنی‌ها، عطرسازی (perfumery)، داروها و صنایع آرایشی و بهداشتی استفاده می‌شود که در جدول 1 ارائه شده است.

جدول 1. کاربرد پوست مرکبات در بخش های غذایی و غیر غذایی

کاربردهای غذایی

مطالعات گزارش شده در مورد استفاده از پوست مرکبات یا از طریق بازیافت ترکیبات فعال زیستی، تقویت/تلفیق پوست مرکبات در غذاهای کاربردی، یا افزودن ارزش توسط چندین محقق در بخش‌های فرعی زیر مورد بحث قرار گرفته است.

منبع ترکیبات فعال زیستی

بسیاری از محققان روی روشی نوآورانه، مقرون به صرفه و کارآمد برای استفاده از ضایعات میوه های فرآوری شده برای تولید سبز و پاک کار کرده اند. روش های استخراج انجام شده برای آماده سازی نمونه به همراه فرآوری مورد توجه انجمن علمی است. استخراج، جداسازی و شناسایی اجزای زیست فعال از ضایعات میوه گام های اساسی در جهت بازیابی ترکیبات زیست فعال است. اقدامات مناسب باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که اجزای فعال زیستی بالقوه در طول فرآیند استخراج تخریب (destroyed) نمی شوند، هدر (lost) نمی روند یا تحریف (distorted) نمی شوند. علاوه بر این، انتخاب حلال باید بر اساس ماهیت ترکیب فعال زیستی باشد. برای استخراج ترکیبات محلول در آب، از حلال های قطبی به عنوان مثال متانول، اتانول یا اتیل استات استفاده می شود، در حالی که برای ترکیبات محلول در چربی، دی کلرومتان یا ترکیبی از دی کلرومتان / متانول به نسبت 1:1 باید استفاده شود. علاوه بر این، روش استخراج مناسب مورد استفاده برای بازیابی ترکیبات فعال زیستی خاص باید بررسی شود. با توجه به بهبود عملکرد، استفاده حداقل یا صفر از حلال‌های آلی، صرف کمتر زمان، انرژی و سایر منابع، استفاده از استراتژی‌های استخراج سبز اهمیت زیادی پیدا کرده است و روی روشی مبتکرانه، مقرون به صرفه و کارآمد کار می‌کند.

اخیراً تعدادی از تحقیقات در مورد ارزش‌گذاری جامع پوست مرکبات برای بازیابی ترکیبات فعال زیستی با استفاده از روش‌های استخراج سبز انجام شده است. تکنیک های سبز مانند استخراج به کمک مایکروویو، استخراج به کمک امواج فراصوت، استخراج آب/CO2 فوق بحرانی، استخراج میدان الکتریکی پالسی، استخراج مایع تحت فشار و تخلیه الکتریکی با ولتاژ بالا برخی از روش های بالقوه مورد استفاده برای استخراج مواد زیست فعال هستند. ترکیباتی مانند پلی فنل ها، پکتین، اسانس ها، فیبرهای غذایی، کاروتنوئیدها و غیره از ضایعات پوست مرکبات.

پلی فنول ها

تعدادی پلی فنول در انواع مختلف مرکبات یافت می شود. فلاونوئیدها یعنی فلاونول ها، فلاونون ها، فلاون ها، ایزوفلاون ها و آنتوسیانیدین ها ترکیبات فنلی اصلی موجود در پوست مرکبات هستند. مطالعات متعددی اثربخشی روش‌های استخراج سبز را بر استخراج سنتی فنل‌ها از پوست مرکبات توصیف می‌کنند.   (2018) Nipornram استخراج فنل ها را از پوست مرکبات انجام دادند، جایی که استخراج به کمک اولتراسوند حداکثر بازدهی 26.52 درصد را نشان داد که 1.77 برابر بیشتر از استخراج با مایکروویو بود. ساینی (Saini) (2019) با استفاده از خیساندن و استخراج به کمک اولتراسوند، پلی فنل‌ها را از پوست نارنگی (Citrus reticulata) و موسامبی (mousambi) (Citrus limetta) استخراج کردند، که در آن راندمان استخراج به کمک اولتراسوند در مقایسه با ماسرینگ بالاتر بود. . بازده استخراج به‌دست‌آمده از استخراج به کمک اولتراسوند نارنگی و موسامبی به‌ترتیب 85/5 و 95/12 درصد بود، در حالی که بازده 20/5 و 20/12 درصد از روش خیساندن به دست آمد. در مطالعه دیگری، گومز-مجیا (Gomez-Mejia) (2019) از ترکیبی از استخراج مایع جامد شامل محلول آبی اتانول، CLC-DAD و شیمی سنجی برای استخراج و همچنین تعیین کمیت استفاده کردند. پلی فنول های Citrus sinensis L. Osbeck، Citrus lemon L. و Citrus ×clementina پوسته، که در آن مقادیر بالایی از هسپریدین  (hesperidin) (از 280 تا 673 میلی گرم در گرم) در عصاره پوست مرکبات مشاهده شد. علاوه بر این، استخراج CO2 فوق بحرانی برای استخراج پلی فنل ها از پوست مرکبات استفاده شد، جایی که هسپریدین (0.16 4 تا 15.07 میلی گرم در گرم) به وفور در ضایعات پوست مرکبات یافت شد. با این حال، 5-هیدروکسی متیل فورفورال (5-hydroxymethylfurfural) (5-HMF) و اسید کلروژنیک نیز در دمای بالا شناسایی شدند. استخراج پلی فنل ها از سه رقم هیبریدی ماندارین (کلمنویلا (Clemenvilla)، اورتانیک (Ortanique) و نادورکات (Nadorcott)) با استفاده از تکنیک استخراج به کمک اولتراسوند در توان (400 وات)، دما (40 درجه سانتی گراد) و چرخه کاری (80 درصد) انجام شد. مورد بررسی قرار گرفت. استخراج اولتراسوند برای مدت زمان کمتر (بین 5 تا 15 دقیقه اولیه) منجر به افزایش مشخصات فیزیکوشیمیایی، محتوای ترکیبات فعال زیستی و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره پوست نارنگی شد. این نشان می دهد که فناوری اولتراسوند یک تکنیک استخراج کارآمد و پایدار است.

پکتین (Pectin)

پکتین پوست مرکبات به عنوان یک عامل ژل کننده  (gelling agent) برای تولید ژله و مربا در صنایع غذایی استفاده می شود. تقریباً 85 درصد از پکتین تجاری جهان از بقایای پوست مرکبات تهیه می شود. مواد خام برای تولید پکتین می تواند پوست تازه مرکبات مانند لیمو، گریپ فروت و پرتقال یا شسته به همراه پوست خشک باشد. پوست مرکبات تازه حاوی 1.5 تا 3 درصد پکتین و پوست خشک حاوی 9 تا 18 درصد پکتین است. محققان به طور جالبی بر روی استخراج پکتین از پوست مرکبات با تکنیک های غیر سنتی کار کردند. استخراج پکتین در مایکروویو از پوست Citrullus lanatus با قدرت مایکروویو متغیر (160-480 W)، نسبت مایع به جامد (1: 10-1: 30 g/ml) و زمان تابش (irradiation time) (60-180 ثانیه) انجام شد. که در آن بازده پکتین 79/25 درصد در توان (477 وات)، زمان (128 ثانیه) و نسبت جامد به مایع (1:20) در گذشته استفاده شده است. علاوه بر این، بازیابی پکتین از لایه برداری مرکبات از طریق استخراج با کمک مایکروویو مبتنی بر سورفاکتانت (surfactant-based microwave-assisted extraction)، بازده پکتین 28 درصد در توان (400 وات)، زمان (7 دقیقه) و pH (1.2) را نشان داد. استخراج متوالی پکتین با حلال به کمک مایکروویو از پوست نارنگی (Kinnow) بازده پکتین (27.58٪) را نشان داد. علاوه بر این، از پکتین به دست آمده از پوست مرکبات نیز می توان برای تهیه مربا استفاده کرد.

روغن های اسانسی (Essential oils)

اسانس ها مایعات معطری هستند که حاوی مجموعه ای از ترکیبات فرار  (volatile compounds) هستند که عموماً در کیسه های روغنی (oil sacs) از پوست مرکبات و کوتیکول  (cuticle) یافت می شوند. اسانس استخراج شده از پوست مرکبات به عنوان طعم دهنده و عطر استفاده می شود. با این حال، شایان ذکر است که بازده اسانس پوست مرکبات و ترکیب شیمیایی بسته به روش استخراج متفاوت است.

روش استخراج بدون حلال مایکروویو برای استخراج اسانس از پوست لیمو مرکبات منجر به بازیابی لیمونن (1.26٪) شد. روش سیال فوق بحرانی برای استخراج روغن از پوست لیمو مرکبات منجر به بازده بیشتر دی لیمونن (4.5%) شد. در یک مطالعه مشابه، استخراج فوق بحرانی CO2 لیمونن از پوست نارنگی (Citrus unshiu Kuno) بازده لیمونن بالای 30.65 درصد در فشار 300 بار را نشان داد در حالی که بازده لیمونن 13.16 درصد در فشار 100 بار یافت شد. بنابراین، روش فوق بحرانی برای استخراج نفت موثر بود، اما مشکل اصلی استخراج سیال فوق بحرانی (super critical fluid extraction) هزینه بالای تجهیزات و نگهداری آن شناسایی شد.

فیبر غذایی (Dietary fiber)

اخیراً فیبر غذایی به عنوان یک مکمل غذایی و به عنوان یک عنصر در غذاهای طبیعی و مهندسی شده تقاضای زیادی دارد. فیبر به دست آمده از پوست مرکبات منبع غنی فیبر محلول و نامحلول است که به طور گسترده به دلیل فواید بالقوه تغذیه ای و سلامتی آن در نظر گرفته می شود. در ادبیات، از پوست مرکبات برای استخراج فیبر غذایی، با استفاده از انواع فن آوری های مختلف، از جمله فراصوت، درمان اسیدی-قلیایی (acid-alkali treatment)، آنزیم ها، درمان خشک/تر و ترکیبی از این روش ها استفاده می شود. در یک مطالعه، روش انفجار بخار و روش خیساندن اسید رقیق با موفقیت برای استخراج فیبر غذایی از پوست Citrus sinensis استفاده شد، که در آن بازده فیبر محلول (33.74٪) مشاهده شد که نشان دهنده استفاده از آن به عنوان یک ماده بالقوه در غذا.

از این رو،  مقالات ذکر شده در بالا به وضوح استفاده بالقوه از پوست مرکبات را برای بازیابی ترکیبات فعال زیستی از طریق استفاده از فناوری های استخراج صرفه جویی در انرژی نشان می دهد. اما، در واقع، کار زیادی در این زمینه لازم است تا مکانیسم اثر این ترکیبات فعال بیولوژیکی مبتنی بر پوست مرکبات در پیشگیری از بیماری بررسی شود.

افزودنی مواد غذایی. افزودنی های غذایی موادی هستند که طعم، رنگ، طعم و کیفیت های تغذیه ای را به محصول غذایی می بخشند. با افزایش مصرف مواد غذایی ارگانیک، تمرکز بیشتری بر روی گنجاندن افزودنی‌های طبیعی به‌دست‌آمده از ضایعات فرآوری محصولات کشاورزی معطوف می‌شود. زباله های تولید شده از صنایع فرآوری مواد غذایی شامل اجزای زیست فعال دارای فعالیت آنتی اکسیدانی است که می تواند جایگزینی طبیعی برای افزودنی های مواد غذایی مصنوعی باشد. طبق مقررات اتحادیه اروپا 1333/2008، افزودنی غذایی «هر ماده ای است که معمولاً به خودی خود به عنوان غذا مصرف نمی شود و معمولاً به عنوان یک عنصر مشخصه یک غذا استفاده نمی شود، خواه ارزش غذایی داشته باشد یا نداشته باشد، افزودن عمدی آن به یک ماده غذایی برای یک هدف تکنولوژیکی در ساخت، پردازش، آماده سازی، درمان، بسته بندی، حمل و نقل یا ذخیره چنین نتایج غذایی، یا ممکن است به طور منطقی انتظار می رود که منجر به تبدیل شدن آن یا محصولات جانبی آن به طور مستقیم یا غیرمستقیم به جزئی از چنین مواد غذایی شود. ”

قشر (rind) و پوست (peel) مرکبات به دلیل طعم، رنگ و کیفیت غذایی منحصر به فرد خود به طور گسترده ای به عنوان افزودنی های غذایی در تهیه اقلام شیرینی برای صنایع قنادی / نانوایی مورد استفاده قرار می گیرند. ارزش بازار جهانی محصولات نانوایی در سال 2020 به 507.38 میلیارد دلار رسید. همچنین انتظار می‌رود که بخش نانوایی در سال‌های آینده با CAGR 2.5 درصدی توسعه یابد و تا سال 2026 به ارزشی نزدیک به 574.05 میلیارد دلار برسد. بیسکویت ها بیشترین سهم بازار را در بخش نانوایی دارند و پس از آن نان و رول، کیک و شیرینی و سوخاری قرار دارند.

با ظهور فناوری، بخش‌های مختلف ضایعات مرکبات را می‌توان پردازش کرد و در اقلام پخته گنجانید که نه تنها باعث افزایش ارزش غذایی، بلکه استفاده مؤثر از ضایعات می‌شود. به عنوان مثال، کلوچه ها با ترکیب 10% و 15% باگاس پرتقالی غنی از فیبر غذایی تهیه شدند. کلوچه های توسعه یافته (15%) دارای فیبر غذایی بالا (15.3%) و چربی کم (15%) بودند. کاهش در شاخص گلیسمی پیش بینی شده با افزودن باگاس پرتقال غنی از فیبر در رژیم غذایی گزارش شد. علاوه بر این، پکتین پوست مرکبات (23/0 درصد) و فیبر (50/2 درصد) با آرد گندم ترکیب شدند.

با ظهور فناوری، بخش‌های مختلف ضایعات مرکبات را می‌توان پردازش کرد و در اقلام پخته گنجانید که نه تنها باعث افزایش ارزش غذایی، بلکه استفاده مؤثر از ضایعات می‌شود. به عنوان مثال، کلوچه ها با ترکیب 10% و 15% باگاس پرتقالی غنی از فیبر غذایی تهیه شدند. کلوچه های توسعه یافته (15%) دارای فیبر غذایی بالا (15.3%) و چربی کم (15%) بودند. کاهش در شاخص گلیسمی پیش بینی شده با افزودن باگاس پرتقال غنی از فیبر در رژیم غذایی گزارش شد. علاوه بر این، پکتین پوست مرکبات (23/0 درصد) و فیبر (50/2 درصد) با آرد گندم برای تهیه نان ترکیب شدند. رئولوژی خمیر نشان داد که گنجاندن الیاف پوست مرکبات منجر به افزایش جذب آب به میزان 6.5 درصد در فارینوگرافی، 6.4 درصد در میکسولاب، 7 درصد در میکسوگرافی و 10 درصد در پخت شده است. پوست مرکبات فرآوری شده به شکل تخمیر شده و تخمیر نشده به عنوان یک افزودنی در خمیر برای تهیه نان مورد استفاده قرار گرفت، جایی که ترکیب 4% و 6% از پوست تخمیر نشده خشک شده در دمای 150 درجه سانتیگراد و 100 درجه سانتیگراد به طور جداگانه پذیرش حسی بیشتری را نشان داد. کیک اسفنجی با ترکیب نسبت های مختلف پودر پوست مرکبات (0، 10، 20، 30 و 40 درصد) تهیه شد. این مطالعه نشان داد که جایگزینی 10 درصدی پودر پوست مرکبات به کیک اسفنجی برای کیفیت و همچنین پذیرش حسی ایده آل است. بعلاوه، بیسکویت ها به جای آرد گندم با پودر پوست نارنگی به میزان 3، 6 و 9 درصد تولید شدند. ترکیب 6 درصد پودر لایه بردار، فیبر (0.85٪)، خاکستر (1.32٪)، اسید اسکوربیک (1.5 میلی گرم / 100 گرم)، کاروتنوئیدها (69 میکروگرم معادل اسید گالیک در گرم)، پلی فنل (2150 میکروگرم معادل اسید گالیک) را نشان داد. / گرم) و فعالیت آنتی اکسیدانی (24.5٪) بیسکویت ها نسبت به شاهد بدون جایگزینی. به همین ترتیب، الیاف ضایعات پرتقال تلخ شده به نسبت های مختلف (30، 50 و 70 درصد) به عنوان جایگزین چربی در محصولات نانوایی (نوعی نان بریوش) استفاده شد. ادغام 50 درصد فیبر پرتقال تلخ، 4.5 درصد افزایش در محتوای چربی در مقایسه با 10 درصد چربی در بریوش شاهد فاقد فیبر پرتقال تلخ نشان داد. محتوای فیبر مطلوب، خواص تکنولوژیکی و میکروبی در 24 ساعت اولیه از تولید تا 5 روز ذخیره سازی مشاهده شد.

یکی دیگر از کاربردهای قابل توجه پوست مرکبات در کاربردهای غذایی، استفاده از پکتین پوست به عنوان تغلیظ کننده (thickener)، تثبیت کننده (stabilizer)، امولسیفایر (emulsifier)، بافت ساز (texturizer) و عامل ژل کننده (gelling agent) در تهیه مربای میوه، ژله و همچنین اقلام کم چرب/قند است. علاوه بر این، پوست مرکبات علاوه بر این به عنوان یک ماده در فرمولاسیون نوشیدنی های پروبیوتیک، بستنی ها و سایر مواد غذایی استفاده می شود. مان، مینهاس و آگگاروال (2013) بستنی هایی را با استفاده از 5% پوست بلانچ شده منجمد و 3% پوست خرچنگ سفید نشده تهیه کردند. نویسندگان افزایش طعم، ظاهر و مقبولیت کلی بستنی پوست مرکبات را گزارش کردند. پرز-بوریلو و همکاران (2019) با استفاده از فیبر مرکبات (1.5%)، عصاره گیاهی قهوه، چای و زیتون (0.3%) و سویه پروبیوتیک Lactobacillus rhamnosus، سالامی رژیمی غنی از فیبر پروبیوتیک تهیه کرد. با گنجاندن فیبر مرکبات، بهبود قابل توجهی در فعالیت آنتی اکسیدانی و اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه سالامی گزارش شد.

پکتین پوست مرکبات نیز به عنوان هیدرولیز استفاده می شود. در یک مطالعه اخیر که توسط Dangi و Yadav (2020) انجام شد، پکتین هیدرولیز پوست مرکبات به دست آمده از هیدرولیز اسیدی برای خواص فیزیکی و شیمیایی و عملکردی آن تجزیه و تحلیل شد. این مطالعه پیشنهاد کرد که هیدرولیزهای پکتین با حلالیت افزایش یافته، پتانسیل زیادی برای استفاده به عنوان یک منبع فیبر غذایی برای تهیه محصولات غذایی مایع، به ویژه نوشیدنی ها دارند.

<علاوه بر این، ضایعات مرکبات حاوی مقادیر زیادی کاروتنوئید است که می تواند به عنوان یک رنگدانه طبیعی در صنایع غذایی و نوشیدنی استفاده شود. کاروتنوئیدهایی مانند غلظت کاروتن 200 میلی گرم در 100 گرم نمونه وزن خشک در پوست نارنگی (Citrus reticulate L.) مشاهده شد. تحقیقی که توسط Ordonez-Santos، Esparza-Estrada و Vanegas-Mahecha (2021) انجام شد، از عصاره جمع آوری شده از نارنگی (Citrus reticulate L.) epicarp به عنوان یک رنگدانه رنگ طبیعی در تهیه کیک و نان استفاده کرد. افزایش قابل توجهی در محتوای کاروتنوئید در محصولات پخته شده حاوی آرد اپی کارپ ماندارین گزارش شد. همچنین، استفاده قوی از چنین رنگدانه های طبیعی به کاهش استفاده از رنگدانه های سنتزی (synthetic pigments) مانند تارترازین (tartrazine) در مواد پخته شده کمک می کند.

پری بیوتیک با وجود استفاده از آن در تهیه مربا، ژله و مارمالاد، پکتین پوست مرکبات دارای اثرات پربیوتیک قوی است. به نظر می رسد الیگوساکاریدهای مبتنی بر پکتین مرکبات جزء پری بیوتیکی پویا هستند. پری بیوتیک ها معمولاً به عنوان “یک ماده غذایی غیرقابل هضم که با تحریک خاص رشد و/یا فعالیت یک یا چند میکروارگانیسم در روده بزرگ، فوایدی را برای میزبان فراهم می کند و سلامت میزبان را بیشتر بهبود می بخشد” نامیده می شود (دوانی داوری و همکاران). ، 2019)، در زندگی روزمره اهمیت پیدا می کنند. چندین مطالعه اخیر از استفاده بالقوه از ضایعات پوست مرکبات در تولید مواد غذایی پربیوتیک کاربردی با عملکرد زیستی بهبود یافته پرده برداری کرده است. الیگوساکاریدهای پکتیک (POS) که از طریق هیدرولیز جزئی پکتین به دست می آیند، پری بیوتیک نوظهور مشتق شده از ضایعات کشاورزی به عنوان مثال ضایعات پوست مرکبات هستند. مطالعه ای که توسط لی و همکاران انجام شده است. (2014) فعالیت ضد توموری پلی ساکاریدهای پکتیک HBE-III به‌دست‌آمده از پوست‌های هالابونگ مرکبات کره‌ای را بررسی کرد. این مطالعه اثرات مهاری HBE-III بر متاستاز ریه را به صورت وابسته به دوز گزارش کرد. HBE-III بطور اساسی سمیت سلولی NK را در برابر سلولهای تومور Yac-1 افزایش داد.

علاوه بر این، سرکه با استفاده از ضایعات ترنج (Citrus bergamia) تولید شد. از سویه استوباکتر استی (Acetobacter aceti strain) برای تهیه سرکه در pH 2.9 استفاده شد. این مطالعه سودمندی ترنج را در تولید سرکه مرکبات حاوی محتوای بالای ترکیبات فعال زیستی مانند بروتیریدین (brutieridin) و ملیتیدین (melitidin) و استفاده از استارترهای میکروبی مناسب نشان داد. یک تحقیق جدیدتر اثرات پری بیوتیک فیبر غذایی ضایعات مرکبات را بر مدل آزمایشگاهی دستگاه گوارش خوکچه بررسی کرد. این مطالعه نسبت استات بالاتر و بهبود ایمنی روده و روده خوک‌ها را گزارش کرد. مطالعه دیگری که توسط فوتی و همکاران انجام شده است. (2021) استفاده از فیبر پوست پرتقال را برای توسعه الیگوساکاریدهای با ارزش افزوده بالا پیشنهاد کرد. فعالیت پربیوتیک بالاتر پکتین به دست آمده از هیدرولیز آنزیمی فیبر مبتنی بر پوست پرتقال در مقایسه با پکتین تجاری مبتنی بر بازار گزارش شده است. از این رو، الیگوساکاریدهای پکتیک (pectic oligosaccharides) مبتنی بر ضایعات مرکبات می توانند به عنوان پری بیوتیک های اضطراری با فعالیت افزایش یافته استفاده شوند.

تولید قارچ

قارچ‌ها قارچ‌های ساپروفیت تشکیل دهنده اسپور هستند که بدن مشخصی را تشکیل می‌دهند و می‌توانند منشأ اپیژیک یا هیپوژیک داشته باشند. این قارچ ها به دلیل غنی بودن از پروتئین، ویتامین ها، مواد معدنی و اثرات درمانی، سهم قابل توجهی در تغذیه انسان دارند. پسماندهای کشت و صنعت یا ضایعات لینگوسلولزی به عنوان بستری برای کشت قارچ در محیط کنترل شده استفاده می شود. تولید قارچ یک فرآیند بیوتکنولوژیکی قابل توجه برای ارزش گذاری موثر ضایعات کشاورزی و فرآوری مواد غذایی بوده است. همچنین قدرت خود را در جنبه های اکولوژیکی و اقتصادی با استفاده از انواع میکروارگانیسم ها برای تبدیل پسماندهای مبتنی بر کشاورزی نشان داده است. استفاده از ضایعات صنعتی کشاورزی در کشت قارچ به کاهش مشکلات مدیریت پسماند جهانی کمک می کند. علاوه بر این، تبدیل بیولوژیکی این ضایعات به پروتئین خوراکی را نیز نشان می دهد. ضایعات زراعی لینگوسلولزی کاه/سبوس گندم، کاه برنج، کاه جو، کاه/ساقه ذرت، سبوس/کاه جو، پوسته قهوه، باگاس نیشکر، پوسته نارگیل، کیک روغن آفتابگردان، کاه/برگ موز، تفاله گوجه فرنگی، تفاله سیب، پوست پرتقال، پوست لیمو، پوست/برگ آناناس و غیره به دلیل استفاده از آن به عنوان بستری کم‌هزینه برای تولید قارچ به طور گسترده مورد تحقیق قرار گرفته‌اند. از آنجایی که ضایعات فرآوری مرکبات منبعی غنی از کربوهیدرات های محلول و نامحلول است، بنابراین، ماده خام عالی برای تبدیل زیستی است.

رشاد (Rashad) (2009) روی تولید قارچ (Pleurotus ostreatus) با استفاده از ضایعات صنایع تبدیلی مواد غذایی کار کردند. تفاله لیمو (lemon pulp)، ضایعات میوه پاپایا (papaya fruit waste) و کاه برنج (rice straw) از طریق تخمیر فاز جامد. بهترین قارچ های برداشت شده با بستری حاوی همان غلظت تفاله لیمو و کاه برنج (rice straw) به دست آمدند که منجر به میوه های تازه (957.80 گرم در کیلوگرم) با بازده بیولوژیکی 26.98 درصد شد. نتایج مطالعه نشان داد که بدن میوه حاوی پروتئین قابل هضم (26.0 تا 31.5٪)، کل کربوهیدرات های محلول (20.9٪ تا 33.0٪) و چربی (2.0 تا 5.9٪) بر اساس وزن خشک است. ارزش انرژی اجسام بارده از 189 تا 253 کیلوکالری در 100 گرم قارچ خشک متغیر بود. مطالعه دیگری که توسط Inccio و همکاران انجام شده است. (2015) به تولید آنزیم های هیدرولیتیک و اکسید کننده توسط Pleurotus pulmonarius (Fr.) که از طریق تخمیر حالت جامد با استفاده از ضایعات پرتقال به عنوان بستر رشد کرده بود، نگاه کرد.

در یک مطالعه جدیدتر که توسط Otieno، Mulaa، Obiero و Midiwo (2021) انجام شده است، پوست میوه های خشک مختلف به عبارتی؛ از پوست پرتقال، آناناس، آووکادو، انبه، موز و هندوانه برای کشت قارچ استفاده شد و از کاه گندم به عنوان زیرلایه کنترل استفاده شد. این مطالعه محتوای آنتی اکسیدانی بالایی ( مجموع فنل (total phenol)، مجموع فلاونوئید (total flavonoids) و مجموع تانن (total tannins)) در قارچ تولید شده با استفاده از ضایعات میوه را گزارش کرد. بنابراین استفاده از ضایعات میوه در تولید قارچ یک رویکرد مقرون به صرفه برای مدیریت ضایعات است.

پروتئین تک سلولی علاوه بر استفاده از ضایعات مرکبات در غذاهای کاربردی مختلف، می توان از آن در تولید پروتئین های تک سلولی نیز استفاده کرد. این پروتئین های تک سلولی به عنوان بخش عمده ای از سلول های خشک شده در نظر گرفته می شوند که از طریق عمل میکروب ها، مخمرها، باکتری ها، قارچ ها و غیره تولید می شوند. پروتئین تک سلولی می تواند جایگزین بسیار خوبی برای منابع پروتئین گیاهی باشد، زیرا این منابع نیاز زمین و آب زیادی برای تولید ندارند. مهمترین عامل در کاهش هزینه تولید پروتئین های تک سلولی، انتخاب بسترهای ارزان و مناسب یا پسماندهای کشاورزی و صنایع غذایی تجزیه پذیر زیست تخریب پذیر به عنوان منبع غذایی برای رشد میکروارگانیسم ها و تولید مقادیر زیادی پروتئین است. برای این منظور از زیر لایه های مختلفی استفاده شده است. برخی از رایج ترین زیرلایه ها عبارتند از: پوست پرتقال، تفاله سیب، تفاله سیب زمینی، تفاله مرکبات، تفاله سیب زمینی، ضایعات آناناس، ضایعات پاپایا و غیره. موندال (Mondal) (2012) روی بررسی تولید پروتئین تک سلولی با استفاده از ضایعات میوه کار کرد. آنها از پوست پرتقال و خیار به عنوان بستری برای تولید پروتئین تک سلولی از طریق تخمیر غوطه ور با استفاده از ساکارومایسس سرویزیه (Saccharomyces cerevisiae) استفاده کردند. نتایج نشان داد که این ضایعات میوه را می توان با استفاده از میکروارگانیسم های مناسب به SCP تبدیل کرد. محصولات به دست آمده از تبدیل زیستی ضایعات کشاورزی از نظر اقتصادی و تغذیه ای غنی از پروتئین هستند.

عامل کپسوله کننده (Encapsulating agent)

از چند سال گذشته با افزایش تحقیقات در زمینه نانوتکنولوژی، پکتین به دست آمده از پوست مرکبات به عنوان کپسول‌کننده مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این، مخلوط‌های پلیمری مختلف به عنوان عوامل کپسوله‌کننده برای بهبود پایداری و همچنین کارایی کپسوله‌سازی مورد مطالعه قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، امولسیون روغنی مبتنی بر ضایعات پوست مرکبات با استفاده از یک جزء محلول در آب از ضایعات مرکبات (پکتین)، اسید سیتریک، یون +Ca2 و اسکوربیک اسید (ascorbic acid) ساخته شد. مطالعه گزارش داد که امولسیون آماده شده با کاهش اندازه قطرات پایدار است. علاوه بر این، پکتین و زین پوست مرکبات برای تولید نانوذرات غنی شده با رسوراترول (resveratrol) استفاده شد. نانوذرات توسعه‌یافته در محدوده pH 2 تا 7، شرایط گرمایش 80 درجه سانتی‌گراد به مدت 1 ساعت و غلظت نمک کمتر از 50 میلی‌مولار پایدار بودند. علاوه بر این، آزمایش‌های آزمایشگاهی، دسترسی زیستی بالایی به رسوراترول محصور شده را در مقایسه با رزوراترول آزاد پیشنهاد کردند. همچنین، افزایش در خواص آنتی اکسیدانی رسوراترول مشاهده شد. بنابراین، می توان پیشنهاد کرد که محصولات جانبی مرکبات ممکن است به عنوان یک کپسول کننده استفاده شوند.

خوراک دام (Livestock feed)

برخی از مطالعات استفاده از ضایعات فرآوری مرکبات را به عنوان منبع جیره برای دام گزارش کردند. پورحسین  (Pourhossein) و همکاران (2015) توضیح داد که استفاده از پوست پرتقال به عنوان خوراک جوجه های گوشتی به افزایش گلبول های سفید خون، لنفوسیت ها (lymphocytes)، ایمونوگلوبولین G  (immunoglobulin G,) و غلظت ایمونوگلوبولین M  (immunoglobulin M) کمک کرد. به همین ترتیب، کور  (Kour) (2016) تأثیر افزودن ضایعات غده (Citrus reticulate) در مصرف خوراک و همچنین استفاده از مواد مغذی در بزها را تجزیه و تحلیل کردند. این مطالعه نشان داد که گنجاندن 40 درصد ضایعات خرچنگ منجر به افزایش نسبت کلسیم به فسفر می شود که به طور کلی باید در هنگام تغذیه حیوانات مراقب آن بود. با این حال، هیچ اثر مضر ضایعات kinnow در سلامت بز مشاهده نشد که توسط پروفایل بیوشیمیایی خون بررسی شد. سیفتچی (Ciftci) و همکاران (2016) نشان داد که گنجاندن عصاره پوست پرتقال در رژیم غذایی بلدرچین منجر به افزایش وزن بدن، کاهش سطح تری گلیسیرید و همچنین بهبود ضریب تبدیل خوراک شد. صیداوی (2020) استفاده از ضایعات پوست پرتقال را به عنوان یک خوراک سالم، متوسط و بهداشتی برای جیره طیور پیشنهاد کردند. با این حال، استفاده متوسط از ضایعات مرکبات در خوراک دام پیشنهاد می شود، زیرا بیش از حد آن ممکن است دستگاه گوارش دام را مختل کند.

برنامه های غیر غذایی (Non-Food applications)

استفاده از ضایعات پوست مرکبات به عنوان داروی دارویی، جاذب زیستی، کربن فعال، سوخت زیستی، کود زیستی، مواد بسته بندی و افزودنی برای محصولات مراقبت از پوست، برخی از کاربردهای غیر غذایی ضایعات پوست مرکبات است.

دارو (Pharma drug)

جدا از نقش آنها به عنوان یک افزودنی غذایی، رنگدانه، ترکیب زیست فعال یا عامل کپسوله‌کننده (encapsulating agent)، این پوست‌های مرکبات نقش خود را در صنعت داروسازی نیز دارند. وجود اجزای فعال زیستی آن را به یک ماده مناسب برای فرمولاسیون دارو تبدیل می کند. پوست مرکبات علاوه بر اسانس‌ها، از فلاونوئیدها (flavonoids)، به‌ویژه فلاون پلی‌متوکسیله (polymethoxylated flavone)، متشکل از نوبیلتین (nobiletin) و نارنگی‌ (tangeretin) نیز تشکیل شده است که اثرات فارماکولوژیک متعددی در برابر بیماری‌های قلبی عروقی، سرطان، مقاومت در برابر اکسیداسیون و ضد التهاب دارند. . چندین محقق اثر ارتقاء سلامت پوست مرکبات را توصیف کردند، به عنوان مثال، اثرات ضد میکروبی، ضد پیری، محافظ کبد، سرکوب کننده سیستم ایمنی و محافظت از قلب.

اسانس به دست آمده از Citrus Changshan – huyou Y.B. چانگ فعالیت بازدارنده‌ای را در برابر سلول‌های لیستریا مونوسیتوژن پلانکتون (planktonic Listeria monocyto- genes cells) با حداقل غلظت بازدارنده 4% (v/v)، ناحیه مهار 1.41 ± 25.48 میلی‌متر و حداقل غلظت باکتری‌کشی 8 درصد نشان داد. خاصیت ضد بیوفیلم (anti-biofilm property) نیز توسط اسانس پوست مرکبات به نمایش گذاشته شد. این مطالعه از استفاده احتمالی از اسانس پوست مرکبات به عنوان یک عامل ضد میکروبی / نگهدارنده در بخش داروسازی حمایت کرد. تحقیقات بیشتر بر روی بررسی نقش ترکیبات پلی متوکسی فلاونوئید (polymethoxy flavonoid compounds) به‌دست‌آمده از عصاره پوست مرکبات در درمان و مدیریت زخم معده در موش‌های صحرایی نر آلبینو  (male albino) متمرکز شد. مشخص شد که با تجویز عصاره پوست، pH معده به طور قابل توجهی افزایش یافت و تعداد ضایعات، حجم معده و ترشح اسید معده کاهش یافت.

عصاره پوست مرکبات نیز اثرات ضد چاقی از خود نشان می دهد. به عنوان مثال، مطالعه ای که توسط ژانگ و همکاران (2020) انجام شده است  فعالیت ضد چاقی پوست مرکبات مسن (چنپی) را با مداخله آن در موش به مدت 11 هفته بررسی کرد. مداخله منجر به کاهش وزن قابل توجه، مهار بزرگ شدن سلول های چربی و تجمع لیپیدها در بافت چربی شد. علاوه بر این، افزایش تولید اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه، ترویج رشد پروبیوتیک (promoting probiotic growth)، و تنظیم پیکربندی میکروب های روده (gut microbiota)، عملکرد قدرتمند پربیوتیک  (powerful prebiotic) عصاره پوست مرکبات را برجسته می کند.

جاذب های زیستی (Bio-Adsorbents)

جاذب های زیستی جاذب های زیستی ترکیباتی هستند که برای تسهیل حذف فلزات سنگین استفاده می شوند. امروزه زباله های کشاورزی به طور گسترده ای به عنوان یک جاذب زیستی کم هزینه برای حذف فلزات سنگین از محلول مورد استفاده قرار می گیرند. بسیاری از محققان روی استفاده از پوست مرکبات به عنوان منبع سبز جاذب زیستی برای از بین بردن فلزات سنگین یا مواد سمی کار کردند. کربن فعال کم‌هزینه و سازگار با محیط‌زیست از پوسته‌های Citrus limetta از طریق کربن‌سازی و فعال‌سازی شیمیایی قلیایی برای حذف رانیتیدین در فاضلاب دارویی تهیه شد. مطالعه حذف عمده (63/85 درصد) رانیتیدین را در دمای 85/39 درجه سانتی گراد، سرعت هم زدن 140 دور در دقیقه در pH 6، دوز جاذب (200 میلی گرم)، و غلظت جاذب 10 پی پی ام را گزارش کرد. علاوه بر این، یک جاذب کربن فعال آغشته به FeCl 3 با استفاده از پوسته های Citrus limetta ساخته شد. آخرین مطالعه انجام شده توسط Villen-Guzman (2021) پتانسیل جاذب زیستی پوست لیمو اصلاح شده قلیایی را در حذف فلزات سنگین مانند نیکل و کادمیوم از پساب های صنعتی بررسی کرد. این مطالعه 90 درصد جذب نیکل و کادمیوم را در پنج دقیقه اولیه گزارش کرد. تحقیق دیگری اثر جاذب زیستی مبتنی بر پوست پرتقال و ماسه سیلیکونی را در تصفیه خاک از طریق آبیاری آب دریا بررسی کرد. حفظ نمک از آب دریا با استفاده از ترکیبی از جاذب زیستی پوست پرتقال و شن و ماسه سیلیکونی با موفقیت به دست آمد. در نتیجه، جاذب های زیستی مبتنی بر پوست مرکبات را احتمالاً می توان به عنوان جاذب زیستی طبیعی ارزان قیمت عصر جدید در نظر گرفت.

منبع سوخت های زیستی (Source of biofuels)

ضایعات پوست مرکبات همچنین به عنوان یک منبع طبیعی برای تولید سوخت زیستی مانند بیواتانول، بیودیزل و بیوگاز استفاده می شود. فرآیندهای طبیعی متنوع، به عنوان مثال، تخمیر و هضم بی هوازی برای تبدیل زیستی پوست مرکبات به سوخت زیستی استفاده می شود. به عنوان مثال، بیواتانول (50-600 لیتر در 1000 کیلوگرم) از پوست نارنگی با استفاده از پیش تیمار با انفجار بخار و تخمیر میکروبی تهیه شد. علاوه بر این، ضایعات پوست پرتقال برای تولید اتانول زیستی با پیش تصفیه همزمان با انفجار بخار کاتالیز شده با اسید و هیدرولیز آنزیمی جداگانه به علاوه تخمیر با ساکارومایسس سرویزیه F15  (Saccharomyces cerevisiae F15) استفاده شد. این مطالعه بازده اتانول را 0.495 گرم در گرم و بهره وری 4.85 گرم در لیتر را بیان کرد. اخیراً، پوست لیمتای مرکبات به عنوان ماده خام برای تولید بیواتانول با پیروی از پیش تیمار بخار اسیدی کاتالیز شده، همراه با هیدرولیز آنزیمی و تخمیر مورد استفاده قرار گرفت. این مطالعه بازده اتانول 64 درصد را در pH 4 پس از درمان 48 ساعته گزارش کرد. به همین ترتیب، بیو دیزل را می توان از ضایعات پوست مرکبات از طریق ترانس استریفیکاسیون اسانس (trans-esterification of essential oil) با الکل به دست آورد. بنابراین، از ضایعات پوست مرکبات نیز می توان به عنوان منبع انرژی تجدید پذیر استفاده کرد.

مواد بسته بندی (Packaging material)

کاربرد ضایعات پوست مرکبات در سنتز مواد بسته بندی زیست تخریب پذیر یک حوزه تحقیقاتی نوظهور است. لیمو مرکبات و پوست مرکبات aurantifolia برای توسعه پوشش خوراکی برای توت فرنگی تازه مورد بهره برداری قرار گرفتند. همچنین، فیلم بسته بندی خوراکی با استفاده از پکتین پوست لیمو و نشاسته سیب زمینی شیرین (به نسبت 3:1) همراه با نانوذرات اکسید تیتانیوم (0.5-2.0 درصد وزنی) ساخته شد. از آرد پوست دارابی (Pomelo) (Citrus grandis) و پلی فنل های چای برای تولید فیلم بسته بندی خوراکی زیست فعال با روش ریخته گری استفاده شد. این مطالعه گزارش داد که پوست پوملو و مواد بسته بندی کامپوزیتی مبتنی بر پلی فنل چای با غلظت 10 درصد پلی فنل چای، مانع رطوبت خوبی هستند و اثرات ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی و مکانیکی موثری دارند. این بسته بندی همچنین می تواند جایگزین سبز برای بسته بندی روغن سویا به مدت 30 روز باشد. اخیراً از ترکیب پکتین پوست پرتقال خونی و ژلاتین ماهی برای تهیه فیلم خوراکی استفاده شده است. یک فیلم خوراکی متشکل از 50 درصد پکتین پوست پرتقال و 50 درصد ژلاتین ماهی استحکام کششی، آنتی اکسیدانی و فعالیت ضد میکروبی بالایی داشت. از فیلم خوراکی تهیه شده نیز برای پوشش پنیر به روش بسته بندی استفاده شد و این مطالعه بهبود پایداری فیزیکوشیمیایی، بافتی و میکروبی پنیر (ریکوتا (ricotta)) پیچیده شده در فیلم خوراکی مخلوط را نشان داد.

محصولات مراقبت از پوست (Skin care products)

به عنوان منبع غنی از ترکیبات فعال زیستی، آنتی اکسیدان ها، ویتامین ها (ویتامین C و E) و ترکیبات پلی فنلی، امروزه زباله های کشاورزی و صنعتی نیز به عنوان یک ماده فعال برای محصولات مراقبت از پوست مورد استفاده قرار می گیرند. ضایعات پوست مرکبات یکی از ضایعات کشاورزی است که به طور گسترده در صنایع آرایشی و بهداشتی استفاده می شود، آنتی اکسیدان های موجود در پوست مرکبات به تاخیر در پیری پوست کمک می کند و به کاهش آسیب اکسیداتیو و همچنین مشکلات مربوط به پوست مانند آکنه، چین و چروک، لکه های تیره کمک می کند. با وجود این، ضایعات مرکبات نیز برای تولید محصولات مراقبت از پوست روشن کننده در حال تحقیق هستند. به عنوان مثال، خواص ضد پیری پوست عصاره الکلی پوست مرکبات از طریق استفاده از روش‌های آنتی‌اکسیدانی به علاوه آنتی آنزیم در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت، جایی که استفاده از آن در فرمول‌های مراقبت از پوست ضد چروک پیشنهاد شد. اخیراً، تحقیقی انجام شده است که بر بررسی فعالیت ضد تیروزیناز عصاره پوست پرتقال (Citus sinesis L.) متمرکز شده است و در نتیجه کرم سفید کننده از عصاره پوست فرموله می شود که به جلوگیری از تولید و تجمع رنگدانه ملانین کمک می کند. پوست پرتقال خاصیت ضد تیروزیناز (anti-tyrosinase activity) قابل توجهی با مقدار IC50 255.10 میکروگرم بر میلی لیتر نشان داد. کرم سفید کننده تولید شده با استفاده از ضایعات پوست پرتقال (2%) وزن وزنی می تواند رنگدانه ملانین را تا 17.33% کاهش دهد. در نتیجه، ضایعات پوست مرکبات را می توان به عمد برای درمان بیماری های مضر پوستی و هایپرپیگمانتاسیون  (hyperpigmentation) استفاده کرد. با این حال، تحقیقات بیشتری در مورد اثربخشی آن به عنوان یک عنصر برای محصولات آرایشی باید بررسی شود.

هسته مرکبات (Citrus seeds)

مرکبات حاوی تقریباً 20 تا 25 درصد دانه هستند که معمولاً پس از فرآوری میوه بدون استفاده باقی می مانند. دانه های مرکبات ممکن است ارزش تجاری خوبی به عنوان منبع اسانس و پروتئین داشته باشند. مطالعات علمی انجام شده در زمینه فرآوری کشت و صنعت نشان داد که دانه های مرکبات از ترکیبات با ارزش قوی تشکیل شده اند، به عنوان مثال، اسانس، لیمونوئیدها (limonoids)، پلی فنول ها (polyphenols)، کاروتنوئیدها  (carotenoids) و همچنین توکوفرول ها  (tocopherols) که می توانند به طور قابل توجهی برای مصارف متعدد مورد استفاده قرار گیرند. بذر مرکبات تقاضای زیادی در بخش مواد غذایی، دارویی و آرایشی دارد.

هسته مرکبات ارزش غذایی خوبی نیز دارند. مطالعه ای که توسط آکپاتا (Akpata) (1999) انجام شد، دانه های پرتقال شیرین (Citrus sinensis) را به شکل های بدون پوست و پوست کنده برای آنالیز ترکیبات فیزیکی و شیمیایی فرآوری کرد. دانه بدون پوسته چربی (54.80٪)، پروتئین (3.15٪)، فیبر (7.00٪)، خاکستر (2.85٪) و عصاره بدون نیتروژن (23.00٪) را نشان داد، با این حال، دانه پوست کنده کربوهیدرات بالایی را نشان داد. 28.5٪ و ارزش انرژی (614 کیلو کالری / 100 گرم). از میان ریز مغذی‌ها، هسته های مرکبات بدون پوست حاوی سدیم (7.50 میلی‌گرم در 100 گرم)، پتاسیم (160 میلی‌گرم در 100 گرم)، آهن (0.42 میلی‌گرم در 100 گرم) و کلسیم (136 میلی‌گرم در 100 گرم) بودند. علاوه بر این، روغن به دست آمده از دانه های مرکبات دارای ارزش یدی (iodine value) (99.9-110.0)، چگالی در 24 درجه سانتی گراد (0.920-0.941 میلی گرم در میلی لیتر)، ضریب شکست در دمای 40 درجه سانتی گراد (1.4639-1.4670)، ارزش صابونی سازی  (saponification value) (180.90-180.90) بود. ماده صابونی‌ناپذیر (saponifiable matter) (0.3-0.5%)، ارزش اسیدی (acid value) (0.5-2.2 میلی گرم KOH/g روغن)، و رنگ (سلول 1 اینچی) (1.4-3.0R + 15.0-30.0Y). از این رو، با توجه به محتوای مواد مغذی مورد نظر و خواص عملکردی روغن مرکبات، می توان از آن به عنوان یک منبع قوی روغن پخت و پز استفاده کرد. کاربردهای متعدد بذر مرکبات در جدول 2 ارائه شده است.

کاربردهای غذایی

تعدادی از محققین با استفاده از ضایعات دانه مرکبات از طریق استخراج روغن بنیادی، لیمونن، یا ترکیب روغن دانه مرکبات در محصولات غذایی سروکار داشتند.

منبع اسانس. محصولات جانبی اصلی بذر مرکبات کنجاله و روغن دانه است. دانه های مرکبات منبع موثری از اسانس ها هستند. محتوای روغن دانه مرکبات عمدتاً به نوع مرکبات بستگی دارد. از 20 تا 40 درصد (از نظر وزن) متغیر است. چندین مطالعه در ادبیات مربوط به پروفایل اسیدهای چرب ارقام مختلف (Citrus sinensis، Citrus paradisi و Citrus reticulate) روغن دانه مرکبات وجود اسیدهای پالمتیک، اولئیک و لینولئیک را گزارش کرده اند، اما مقادیر کمتری از اسیدهای استئاریک و لینولنیک را گزارش کرده اند. معمولا در روغن دانه مرکبات یافت می شود. مطالعه ای که توسط جوهایمی، ماتهاوس، اوزجان و غفور (2016) انجام شد، محتوای اسید چرب 98.60 درصد در روغن دانه مرکبات را با حضور 21.9 درصد اسید پالمیتیک، 21.3 درصد اسید اولئیک، 4.0 درصد اسید استئاریک، 43.7 درصد اسید لینولئیک نشان داد. 2.0٪ سیس-واسنیک اسید، 5.0٪ اسید لینولنیک، 0.4٪ اسید آراشیدیک، 0.1٪ الکوزنوئیک اسید، 0.2٪ اسید behenic و 13.7 میلی گرم بر کیلوگرم محتوای توکوفرول. مشخصات اسیدهای چرب روغن دانه مرکبات نشان می دهد که می توان آن را به عنوان یک روغن سالم طبقه بندی کرد.

در حال حاضر تنها تعداد کمی از تولیدکنندگان داخلی در تولید گسترده اسانس مرکبات فعالیت دارند. بنابراین، این محصولات عموماً در بازارهای بین المللی با کمبود مواجه هستند و هر سال بر تقاضا افزوده می شود. علاوه بر استخراج روغن دانه مرکبات، فرآوری و استفاده از آن راهی برای استفاده قابل توجه از ضایعات بذر مرکبات است. برخی از روش‌های استخراج غیر متعارف برای فرآوری تمیز اسانس مرکبات در دهه‌های اخیر توسعه یافته‌اند. به عنوان مثال، مطالعه‌ای خواص شیمیایی، بیولوژیکی و تغذیه‌ای دانه‌های ماندارین (Citrus reticulata)، لیمو (Citrus limon) و گریپ فروت (Citrus paradisi) را که از طریق تکنیک استخراج فوق‌العاده بحرانی CO2 و استخراج سوکسله بازیابی می‌شوند، تجزیه و تحلیل کرد. آنها گزارش کردند که اسانس های اصلی موجود در روغن دانه اولئیک (22-28٪)، لینولئیک (35-42٪)، 𝛼-لینولنیک (4-10٪)، پالمتیک (21-25٪) و استئاریک (4) است. -7٪ اسیدها. مونولینولئین (Monolinolein) و دیلینولئین (Dilinolein) تری اسیل گلیسرول های اصلی موجود در روغن دانه بودند. با توجه به استخراج، بازده روغن کمتری در استخراج سوکسله در مقایسه با روش استخراج فوق بحرانی مشاهده شد. علاوه بر این، لیمونوئیدها (Limonoids) نیز به مقدار کافی در دانه های مرکبات یافت می شوند. اینها تری ترپن های اصلاح شده هستند. معمولاً دو دسته اصلی لیمونوئیدها در مرکبات وجود دارند که عبارتند از: آگلیکون های لیمونوئیدی (limonoid aglycones) و گلوکوزیدهای لیمونوئیدی (limonoid glucosides). یک مطالعه تحقیقاتی علمی، دانه‌های مرکبات (پوملو (pummelo)) را برای محتوای لیمونوئید تجزیه و تحلیل کرد و عملکرد 11.52 میلی‌گرم در گرم را در تیمار با استون (89.68 میلی‌لیتر) در دمای 78.94 درجه سانتی‌گراد به مدت 4.62 ساعت گزارش کرد.

افزودنی مواد غذایی

علاوه بر این، به دلیل محتوای پروتئین، مواد معدنی و فیبر بالا، ضایعات دانه مرکبات نیز ممکن است برای کاربردهای غذایی و تهیه اقلام با ارزش افزوده مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل وجود ظرفیت نگهداری روغن عملکردی عالی در آرد مرکبات، به عنوان یک افزودنی غذایی در فرمولاسیون پنکیک (pancakes)، دونات  (doughnuts) و کلوچه (muffins) عمل می کند. همچنین، اثر امولسیونی بالا و پایداری آرد مرکبات، استفاده قابل تصور از آن را در اقلام تهیه شده از گوشت مانند سوسیس، گوشت چرخ کرده و به عنوان تثبیت کننده در غذاهای کلوئیدی توصیه می کند.

کاربردهای غیرغذایی (Non-Food applications)

دانه های مرکبات حاوی مقادیر زیادی اسانس هستند که احتمالاً می تواند در تهیه لوازم آرایشی، عطر، صابون و پاک کننده ها استفاده شود. همچنین، به طور بالقوه به عنوان منبع سوخت زیستی استفاده می شود.

محصولات مراقبت از پوست (Skin care products)

هسته های مرکبات به عنوان منبعی غنی از روغن طبیعی، به لحاظ اقتصادی در صنایع آرایشی و بهداشتی برای تهیه صابون، لوسیون بدن، اسپری بدن و سایر محصولات آرایشی مورد استفاده قرار می گیرند. محققان از روغن هسته Citrus sinensis استفاده کردند که از طریق روش استخراج سوکسله بازیابی شده و آن را با محلول طبیعی لیمو در نسبت های مختلف صابون سازی کردند تا صابون دارویی تولید کنند. این مطالعه وجود  لینولئیک اسید (36٪) و همچنین اولئیک اسید (27٪) در روغن دانه را گزارش کرد. صابون تولید شده با روغن دانه مرکبات خواص ضد میکروبی، ضد قارچی، ضد انگلی و آنتی اکسیدانی قابل توجهی از خود نشان داد. از این رو، استفاده از این روغن دانه مرکبات به طور طبیعی در دسترس برای محصولات آرایشی، از قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی سنتزی جلوگیری می کند و از سوی دیگر، به استفاده بهتر از ضایعات بذر کمک می کند.

منبع سوخت های زیستی یکی دیگر از کاربردهای روغن هسته مرکبات به عنوان منبعی برای سوخت زیستی است. در سال های اخیر استفاده از روغن هسته به عنوان ماده تشکیل دهنده برای تولید سوخت زیستی اهمیت پیدا کرده است و تعدادی از محققین در حال کار بر روی آن هستند. بازیابی روغن از هسته های Citrus reticulata (ماندارین) و استفاده بالقوه آن در تولید بیودیزل در حال بررسی است. فرآیند ترانس استریفیکاسیون متوکسید سدیم (Sodium methoxide) با متانول برای تولید بیودیزل مورد استفاده قرار گرفت و مشخص شد که روغن دانه مشبک توسعه‌یافته مرکبات تمام استانداردهای تولید بیودیزل را برآورده می‌کند. علاوه بر این، سنتز بیودیزل از دانه‌های مرکبات با استفاده از فرآیند ترانس استری‌سازی (trans-esterification) انجام شد که در آن عملکرد بیودیزل 93/76 درصد مشاهده شد.

تفاله مرکبات

تفاله مرکبات بقایای جامدی است که هنگام فرآوری مرکبات برای تولید آب یا سایر محصولات باقی می ماند. تفاله مرکبات از بذر، خمیر و پارچه تشکیل شده است. تفاله به عنوان منبع خوبی از پکتین، ملاس، اسانس ها و لیمونن در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، حاوی پلی فنول ها- فلاونوئیدها (polyphenols-flavonoids) و آنتی اکسیدان های طبیعی است که می توان از آنها برای استفاده در سطح صنعتی استفاده کرد. تجزیه و تحلیل تغذیه ای تفاله مرکبات وجود رطوبت بالا (10٪)، قند (30-40٪)، پکتین (pectin) (14-25٪)، سلولز و همچنین همی سلولز (13-17٪)، چربی (0.4-1.6٪) را نشان می دهد. ٪، و ریز مغذی ها (0.5٪) (Widmer, Zhou & Grohmann, 2010). تفاله پرتقال خشک شامل مواد مغذی، پروتئین (5.9٪)، محتوای چربی کل (1.52٪)، خاکستر (3.00٪) و کربوهیدرات (89.50٪) است. با توجه به ویژگی های تغذیه ای و عملکردی خوب، تفاله مرکبات به طور گسترده ای در بخش های غذایی و غیر غذایی مورد استفاده قرار می گیرد (جدول 2).

جدول 2: کاربردهای دانه و تفاله مرکبات

کاربردهای غذایی

استفاده از تفاله مرکبات برای استخراج اجزای فعال زیستی، پکتین و فیبر از جمله کاربردهای غذایی قوی تفاله مرکبات است.

منبع پکتین و فیبر

یکی از راه های ممکن برای استفاده از تفاله مرکبات در بخش غذایی به عنوان منبع پکتین است. بقایای مرکبات دارای محتوای پکتین بالا و مقدار لیگنین پایین هستند که منجر به استفاده از آنها در تولید الیگوساکاریدهای پکتین شده است. استخراج پکتین از ضایعات فرآوری مرکبات مورد توجه محققان قرار گرفته است. استخراج پکتین از تفاله Citrus reticulata (kinnow) از طریق آب اسیدی شده با استخراج نیتریک اسید در دمای 60 درجه سانتی گراد به مدت 70 دقیقه در pH 1.75 عملکرد پکتین 6.2٪ را نشان داد.

محصولات غذایی غنی از فیبر که حاوی ضایعات مرکبات هستند نیز اهمیت زیادی پیدا کرده اند. تفاله مرکبات همچنین به عنوان یک منبع غنی از فیبر در مواد غذایی مختلف استفاده می شود. ورمیشل غنی از فیبر با استفاده از آرد گندم غنی شده با تفاله و تفاله Kinnow تلخ شده فرموله شد. خصوصیات کیفی مطلوب ورمیشل با ترکیب 15 درصد تفاله و تفاله تلخ شده به دست آمد.

منبع ترکیبات فعال زیستی تفاله مرکبات به عنوان منبعی غنی از فیتوکمیکال های طبیعی و آنتی اکسیدان ها، توسط تعدادی از محققین برای بررسی پتانسیل آن، با استفاده از تکنیک های مختلف استخراج، حلال ها و شرایط فرآوری مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، اثر تابش پرتو الکترونی بر کل فنل‌ها، مهار رادیکال، و قدرت کاهش تفاله مرکبات نشان داد که تابش در 37.9 کیلوگری منجر به افزایش محتوای فنل کل از 6543.2 به 7405.4 𝜇M در حین کاهش و کاهش رادیکال می‌شود.

تفاله مرکبات به ترتیب از 37.6% به 52.9% و 0.64 تا 0.90 در مقایسه با نمونه های بدون تابش افزایش می یابد. علاوه بر این، تاثیر امواج مایکروویو بر کل فنل ها به علاوه فعالیت آنتی اکسیدانی تفاله نارنگی مرکبات مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که تیمار مایکروویو مناسب می‌تواند یک تکنیک موثر در آزادسازی ترکیبات فنلی متصل و بهبود محتوای آنتی‌اکسیدانی تفاله نارنگی مرکبات باشد.

اثر استخراج CO2 فوق بحرانی بر محتوای پلی فنل تفاله نارنجی (Citrus sinensis) آنالیز شد و افزایش در بازده استخراج کلی (2.01 تا 2.62٪) گزارش شد. با این حال، کاهش فعالیت آنتی اکسیدانی تفاله پرتقال در فشارهای بالاتر مشاهده شد. با توجه به استفاده از حلال‌های مختلف، محتوای فنل کل 21.20 میلی‌گرم GAE/g عصاره با استفاده از اتانول به عنوان حلال و 20.7 میلی‌گرم GAE/g عصاره با استفاده از اتانول و آب (9:1) به عنوان حلال بود. علاوه بر این، تأثیر پارامترهای استخراج اولتراسوند یعنی اندازه ذرات، دمای استخراج، زمان و همچنین قدرت مافوق صوت بر استخراج هسپریدین، کلروژنیک اسید (chlorogenic acid)، کافئیک اسید (caffeic acid) و اسید p-کوماریک (p -coumaric acid) از تفاله مرکبات، نشان دهنده اهمیت قابل توجهی است. تاثیر دمای استخراج و اندازه ذرات بر بازیابی اجزای فنلی، با این حال، هیچ اثر قابل توجهی از زمان استخراج و قدرت مافوق صوت مشاهده نشد.

نانو ذرات

یکی دیگر از کاربردهای منطقی تفاله مرکبات، استفاده از آن در توسعه نانوذرات است. برای مثال، فن و همکاران. (2016) روی توسعه سلولز نانو باکتریایی از ضایعات مرکبات، تفاله و پوست توسط Komagataeibacter xylinus کار کرد و خواص ساختاری فیلم سلولز باکتری توسعه یافته را ارزیابی کرد. آنها 5.7 گرم در لیتر سلولز باکتریایی را از آنزیمولیز پوست مرکبات و تفاله در حین پردازش در دمای 30 درجه سانتیگراد به مدت 8 روز گزارش کردند. از این رو، این مطالعه آنزیمولیز پوست مرکبات و تفاله را به عنوان یک رویکرد سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه برای تولید سلولز باکتریایی (bacterial cellulose) از ضایعات مرکبات در نظر گرفت.

برنامه های غیر غذایی

تفاله مرکبات به عنوان منبع غنی از مواد معدنی برای غنی سازی خاک به عنوان کود زیستی استفاده می شود. علاوه بر این، تفاله مرکبات نیز می تواند در تصفیه فاضلاب به عنوان یک جاذب زیستی موثر مفید باشد.

کود زیستی

یکی دیگر از کاربردهای ضایعات مرکبات برای مصارف غیر غذایی، استفاده از آن به عنوان کود زیستی برای بهبود حاصلخیزی خاک است. کود زیستی مبتنی بر ضایعات مرکبات منبع غنی از ریزمغذی‌ها مانند کربن، نیتروژن و پتاسیم است. به دلیل PH بالا و لیگنوسلولز (lignocellulose)، کود زیستی مبتنی بر ضایعات مرکبات دارای خواص ضد میکروبی موثری است و فلزات سنگین سمی را از خاک حذف می کند.

مطالعه ای که توسط Panuccio (2016) انجام شد، استفاده دوگانه از ضایعات پالپ مرکبات را به عنوان کود زیستی و برای تولید بیو گاز کشف کرد. آنها گزارش دادند که ترکیب سیلوی ذرت، کود حیوانی همراه با ضایعات پالپ مرکبات می تواند بستر بهتری برای توسعه بیو گاز باشد. همچنین، هضم غنی از آنتی اکسیدان باقیمانده ممکن است به عنوان یک کود زیستی استفاده شود.

جاذب زیستی (Bio-Adsorbent)

علاوه بر این، پکتین به دست آمده از تفاله مرکبات نیز برای تولید جاذب های کربن متخلخل برای حذف رنگ های آلی و فلزات از ضایعات صنعتی استفاده می شود. با این حال، پکتین برای جذب فلزات سنگین و همچنین یون‌های دو ظرفیتی و ترکیب فیزیکی با آنها شناخته شده است، بنابراین ساختار “جعبه تخم مرغ” را تشکیل می‌دهد. با این وجود، توانایی اتصال فلز پکتین ممکن است به دلیل ساختار درجه متیل استریفیکاسیون (methyl esterification) و محل واحدهای GalA پکتین باشد که با متیل استری نشده اند.

علاوه بر این، گزارش های تحقیقاتی نشان داد که درجه کمتر متیلاسیون، و همچنین تعداد زیادی از واحدهای GalA استری نشده با متیل، می تواند منجر به تشکیل ژل های سخت شود. بنابراین، اصلاح آنزیمی یا شیمیایی ساختار پکتین  (pectin) به بهبود قابلیت اتصال و جذب جذب بیولوژیک مشتق شده از پکتین کمک می کند. با این حال، هنوز تحقیقات بیشتری در این زمینه برای بررسی پتانسیل تفاله مرکبات به عنوان یک جاذب زیستی کم هزینه برای تصفیه فاضلاب که فلزات سنگین و رنگ های سمی را حذف/بازیافت می کند، مورد نیاز است.

نتیجه گیری

جهت ارزشیابی ضایعات مرکبات باید جهت‌های تحقیقاتی آتی مورد بررسی قرار گیرد، زیرا نه تنها مشکلات دفع زباله را ارزش‌گذاری می‌کند، بلکه راه‌حل‌هایی برای از بین بردن آلودگی‌های محیطی نیز ارائه می‌دهد. با توجه به کار اخیر گزارش شده در مورد ارزش گذاری و استفاده از ضایعات مرکبات برای کاربردهای غذایی و غیرغذایی، می توان به تعدادی از چشم اندازها برای در نظر گرفتن پتانسیل آنها برای محصولات با ارزش افزوده پرداخت.

در زمینه کاربردهای غذایی ترکیبات مشتق شده از ضایعات مرکبات، حد مجاز/ایمنی، برهمکنش با ماده منبع، و فراهمی زیستی ترکیب در سیستم‌های in vitro و in-vivo باید تجزیه و تحلیل شود. با وجود این، برای بررسی کاربرد مواد بسته بندی خوراکی مبتنی بر ضایعات مرکبات به پیشرفت قابل ملاحظه ای نیاز است. همچنین، یک چارچوب صنعتی با ایده اقتصاد دایره ای برای یک رویکرد پایدار ممکن برای استفاده از ضایعات مرکبات که منجر به ضایعات صفر می شود، باید ایجاد شود.

مراجع: