تبیان، دستیار زندگی

بیوپلاستیك یا پلاستیك‌های ارگانیك از مواد تجدید پذیر طبیعی و از بیومس یا زیست توده ساخته می‌شوند و نه از نفت و سوخت‌های فسیلی. این پلاستیك‌ها خود به دو دسته تقسیم می‌گردند : تجزیه پذیر و تجزیه ناپذیر.

بیوپلاستیك‌های تجزیه پذیر می‌توانند در مدت 4 تا 6 ماه تجزیه شوند كه خبر خیلی خوشی است.

این دسته از بیوپلاستیك‌ها بیشتر برای مواد دور ریختنی استفاده می‌شوند، مثلا برای بسته بندی مواد و اجناس مختلف؛ همچنین ساخت كیسه برای مواد زاید آلی تا كیسه و محتویات با همدیگر تجزیه شوند؛ برخی سینی‌ها و ظرف‌های شامل میوه‌ها، سبزیجات،‌ گوشت و تخم مرغ، بطری‌های نوشیدنی، محصولات لبنی و  ...

بیو‌پلاستیك‌های تجزیه ناپذیر فقط از جهت این كه از منبع نفتی ساخته نمی‌شوند، حایز اهمیت هستند و این كه از منابع تجدید پذیر ساخته می‌شوند. این نوع بیوپلاستیك در محصولاتی چون قاب گوشی‌های موبایل، الیاف داخل برخی فرش‌ها، اجزای داخلی اتومبیل، صنعت لوله‌های پلاستیكی و ...

همچنین در حال حاضر ساخت بیوپلاستیك‌های هادی الكتریسیته در حال توسعه است كه می‌تواند جریان‌های الكتریكی را نیز منتقل كند.

معایب بیوپلاستیك‌ها

پکتین یکی از پرکاربردترین ترکیبات در صنایع غذایی است. بخش عمده پکتین تولید شده به وسیله صنایع فرآوری میوه مصرف می‌شود. از دیگر کاربردهای متداول آن محصولات لبنی و قنادی، محصولات میوه‌ای فرآوری شده، پرکننده‌های نانوایی و لعاب‌ها هستند. کاربرد احتمالی دیگر پکتین جایگزین چربی است، اما جدیدترین کاربرد آن در پایدارسازی امولسیون‌ها است.

پکتین به طور سنتی به عنوان عامل ژله کننده برای مربا و ژله استفاده می‌شود. مصرف سالانه پکتین در سرتاسر دنیا حدود 45 هزار تن تخمین زده می‌شود، در حالی که تولید آن 25-20 هزار تن در سال می‌باشد. با توجه به نیاز روزافزون به پکتین با ویژگی‌های عملکردی متفاوت جهت استفاده در مواد غذایی مختلف و مفید بودن این ترکیب برای سلامتی انسان، تحقیقات در جهت یافتن مواد اولیه حاوی پکتین و تولید پکتین با خصوصیات تکنولوژیکی مطلوب همچنان ادامه دارد.

کاربرد پکتین

کاربردهای میوه‌ای (مرباها- ژله‌ها – دسرها)، پرکننده‌ها و روکش‌های پخت (خوراک‌های میوه برای کاربردهای نانوایی)، کاربردهای لبنی (نوشیدنی‌های لبنی اسیدی شده و پروتئینی- ماست‌ها )، شیرینی سازی (ژله‌های میوه- ژله‌های خنثی)، نوشیدنی‌ها، غذاهای منجمد و اخیرا غذاهای کم کالری به عنوان جایگزین چربی و یا قند از کاربردهای متداول پکتین هستند. در صنایع داروسازی برای کاهش کلسترول خون و بیماری‌های معدی-روده‌ای استفاده می‌شود. کاربردهای دیگر پکتین شامل استفاده در فیلم‌های خوراکی، جایگزین کاغذ، کف‌ها و پلاستیسایزرها وغیره می‌باشد.

مربا و ژله‌ها

به طور سنتی پکتین در اصل در تولید مربا و ژله‌های میوه‌ای استفاده می‌شود. پکتین بافت مطلوب را ایجاد می‌کند، ایجاد آب/آبمیوه بر روی سطح را محدود می‌کند، به علاوه باعث توزیع یکسان میوه در محصول می‌شود. اولین کاربرد پکتین در مرباهای میوه با 60% -70% مواد جامد کل و PH در محدوده 3-3.3 بود. برای این کاربرد یک پکتین HM می‌تواند استفاده شود. بسته به نوع میوه، مقدار میوه و مقدار مواد جامد محلول، مقدار و انواع مختلف پکتین نیاز خواهد بود. مرباها و ژله‌های کم شکر نمی‌توانند با پکتین‌هایHM  تهیه شوند و معمولا با پکتین‌هایLM  آمیدی بهتر تهیه می‌شوند.

کنسروها

در این محصولات چون شیرین کننده‌ای به غیر از آبمیوه یا کنسانتره آن وجود ندارد، بنابراین مقدار مواد جامد محلول اندکی پایین است. این مقدار در کنسروهای تجاری بین 55-62% است و به طبع در دسته محصولات کم کالری یا رژیمی قرار نمی‌گیرند. در حد بالایی ماده جامد یک پکتین HM تند بند و در حد پایینی یک پکتین LM لازم است.

محصولات پخت

بعضی محصولات پخت حاوی مغز ژله‌ای هستند که رطوبت و عطر و طعم آن باید در محدوده خمیری که دور آن را احاطه کرده است، باقی بماند. برای این که لایه مرزی (بین خمیر و مغز) حفظ شود، ژل در حین حرارت دیدن نباید به سول تبدیل شود. ژل‌های پکتین HM از نظر حرارتی غیر قابل برگشت بوده و برای این منظور مفید هستند. به این ترتیب ژل از پیش آماده شده پکتین HM را داخل خمیر قرار داده و بدون نگرانی از روان شدن، پخت انجام می‌گیرد. در دونات و بعضی شیرینی‌های دیگر بعد از پختن، ژل تزریق می‌شود.

محصولات لبنی

پکتین می‌تواند دو عملکرد مجزا در محصولات لبنی و آنالوگ‌های شیر (مثل آن‌هایی که از سویا تهیه می‌شوند) داشته باشد. پکتین‌های HM می‌تواند به عنوان پایدارکننده دیسپرسیون‌های پروتئینی در PH پایین مثل ماست یا نوشیدنی‌های شیر/آبمیوه عمل کند و از مشکل ته‌نشینی در اثر لخته شدن کازئین جلوگیری کند. پکتین  LM(آمیدی) کاملا متفاوت عمل می‌کند و می‌تواند شیر یا محصولات اسیدی‌تر را به وسیله واکنش با کلسیم ژل کند.

محصولات شیرینی‌سازی

ژله‌های قنادی پکتینی می‌تواند به دو نوع تقسیم شود : لطیف، ژله‌های میوه‌ای تهیه شده با پکتین ‌HM، و ژله‌های الاستیک براساس پکتین LM مخلوط شده با بافرهای فسفات چنگال کننده مناسب برای طعم‌های خاص، نعناع و دیگر طعم‌های غیر اسیدی است.

فیلم‌های بسته‌بندی

برای تهیه فیلم‌های خوراکی می‌توان از پروتئین‌ها و پلی‌ساکاریدهای مختلف استفاده کرد. برای مثال پکتین و آلژینات تمایل به تشکیل فیلم‌های قوی، اما با مقاومت ضعیف به آب به دلیل طبیعت هیدروفیلی‌شان دارند. توانایی آن‌ها برای تشکیل ژل‌های قوی و نامحلول با کاتیون‌های دوگانه می‌تواند برای بهبود این نقاط ضعف استفاده شود.

فرآورده‌های گوشتی

هیدروکلوئیدها با خصوصیات منحصر به فردشان در ایجاد بافت، پایداری و امولسیفیکاسیون در گوشت فرآوری شده کم چربی به دلیل توانایی آن‌ها به اتصال آب و تشکیل ژل بسیار مورد توجه هستند در کل برای استفاده با مواد اتصال دهنده آب برای بهبود خصوصیات حسی غذاهای کم چربی توصیه می‌شوند. استفاده از پکتین می‌تواند برای بهبود راندمان پخت، کاهش هزینه فرمولاسیون و افزایش بافت در محصولات غذایی موفق باشد.

حذف کلسترول زرده تخم مرغ

پکتین به عنوان عامل شلاته کننده با تشکیل کمپلکس‌های نامحلول (عامل شلاته کننده-لیپوپروتئین) در آب که برای خارج کردن آسان است، استفاده می‌شود. به هر حال محدودیت این فرآیند افت بالای پروتئین‌ها که با لیپیدها همراه است و مسئول ویژگی‌های امولسیفایر زرده است، می‌باشد.

امولسیون‌ها

بسیاری از محصولات غذایی ( مثل شیر، خامه، نوشیدنی‌ها، چاشنی‌ها، سس‌ها، خمیرها و دسرها) امولسیون‌های روغن در آب هستند. امولسیون‌ها در هر حال سیستم‌های ناپایدار از لحاظ ترمودینامیکی هستند که مستعد ناپایداری هستند. یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین روش‌های استفاده شده بهبود پایداری امولسیون‌های روغن در آب کاربرد امولسیفایرها است. بر طبق Leroux 2003  پکتین مرکبات با وزن مولکولی کم و درجه متوکسیلاسیون بالا ویژگی امولسیفایری بالایی دارد و قادر است که امولسیون روغن در آب (از جمله مایونز) را پایدار کند.

 منبع :

پکتین و کاربردهای آن در صنایع غذایی

دکتر مقصودلو - بهاره فتحی

اكالیپتوس با نام علمی Eucalyptus spp و نام انگلیسی  Red Gum گیاهی است، از خانواده Myrtaceae از درختان عظیم و سریع الرشد اقیانوسیه كه به نقاط مختلف دنیا نیز انتشار یافته است و جنگل‌های وسیعی از آن در هند و مراكش ایجاد شده است. نام علمی جنس آن از دو واژه یونانی eu به معنای خوب و Kalypto به معنای پنهان مشتق شده است. بیش از 500 گونه دارد. اکالیپتوس بومی استرالیا است و در این قاره غذای اصلی موجود در وعده غذایی خرس‌های کوآلا محسوب می‌شود. امروزه این گیاه در سرتاسر جهان از جمله ایالات متحده کشت می‌شود. اکالیپتوس گونه‌های بسیاری دارد. برخی از گونه‌های آن به اندازه گل‌های تزیینی و برخی دیگر به اندازه درختان بزرگ است.

مزایای درخت اكالیپتوس:

1.    رشد سریع  و كوتاه بودن دوره بهره‌برداری.
   
2.      قابلیت كشت در ارضای فقیر وخاك‌هایی كه برای كشاورزی مناسب نیست.
3.     ایجاد تفرجگاه‌های مناسب.
4.      قابل استفاده بودن در خاك‌های باتلاقی و یا باسطح آب زیر زمینی بالا
5.      مقاومت به شوری.
6.      مقاوم در مقابل آتش سوزی بدین صورت كه مجددا شاخه و برگ می‌دهد.
7.       به دلیل قابلیت بالا در پمپاژ آب در زمین‌های باتلاقی و ماندابی مانع از تجمع پشته آنوفل می‌شود. 

تلومراز آنزیمی است که از DNA در تلومرها یا پایانه‌های کرومزوم‌ها محافظت می‌کند. در نبود فعالیت تلومراز هر بار که سلول‌های ما تقسیم می‌شوند، تلومرها نیز کوتاه‌تر می‌شوند. کوتاه‌شدن تلومرها بخشی ازفرآیند پیری طبیعی است، زیرا بیشتر سلول‌های بدن انسان فعالیت تلومرازی بالایی ندارند. سرانجام تلومرهای دارای DNA که مثل کلاهک‌های پشتیبان در سرهای کرومروزم‌ها رفتار می‌کنند، آن‌چنان کوتاه می‌شوند که سلول‌ها می‌میرند.

اما در برخی سلول‌ها مانند سلول‌های سرطانی مولکول‌های تلومراز که از RNA و پروتئین ساخته شده‌اند، بسیار فعال هستند و بر DNA پایان کرومزوم‌ها یا تلومرها می‌افزایند و از کوتاهی تلومر جلوگیری می‌کنند و بر درازی زندگی سلول می‌افزایند.

اکنون زیست‌شیمیدان‌های UCLA مدل ساختمان سه بعدی بخش RNA آنزیم تلومراز، دومین آنزیم اصلی، را آشکار کرده‌اند. چون تلومراز نقش بسیار مهمی در سرطان و پیری باز می‌کند، شناخت ساختمان آن می‌تواند رویکردهای تازه‌ای برای درمان بیماری به روی پژوهشگران بگشاید.

هنوز روشن نیست که چگونه RNA و پروتئین‌های سازنده‌ تلومراز برای انجام این کار، یعنی افزودن بر DNA تلومرها، همکاری می‌کنند. اما پژوهشگران فهمیده اند که بخش RNA این آنزیم برای افزودن برDNA  تلومرهای کرومروزم‌های بسیار بنیادی است. این بخش الگویی دارد که برای رمزدهی چگونگی ساخت تلومرها به کار می‌رود.

برخی گمان می‌کنند، اگر دانشمندان بتوانند تلومراز را فعال کنند، آن‌ها بیشتر زندگی خواهند کرد. اما پژوهشگران نمی‌خواهند، سلول‌های ما برای همیشه تقسیم شوند، زیرا همچنان که سلول‌ها پیرتر می شوند، همه‌ انواع آسیب‌های DNA در آن‌ها انباشته می‌شود. بنابراین، بهتر است در بیشتر سلول‌ها فعالیت تلومراز خیلی افزایش نیابد.

چون سلول‌های سرطانی به سرعت تقسیم می‌شوند، تلومرهای آن‌ها باید سریع‌تر از سلول‌های عادی کوتاه‌تر شود. اما با این‌ که تلومراز، فعالیت پایینی در بیشتر انواع سلول‌های سالم بدن دارد، افزایش میزان فعالیت تلومراز در سلول‌های سرطانی به بازسازی تلومرها کمک می‌کند این سلول‌های سرطانی به دلیل تلومرازهای خود، نامیرا می‌شوند و در نتیجه سرطان پیشرفت می‌کند. بنابراین اگر دریابیم تلومراز چگونه کار می‌کند، گام بزرگی به سوی درمان بیماری برداشته‌ایم.

پژوهشگران دانشگاه UCLA بیش از دو دهه است که برای آشکار کردن ساختمان این آنزیم کوشش می‌کنند. بررسی‌های آنها روشن ساخته است که بخش اصلی این آنزیم

بخش RNA از 3 قطعه ساخته شده است :

1.                   بخشی به نام گره‌ دروغین که(pseudoknot) برای فعالیت تلومراز نیاز است. در این قسمت 3 رشته‌ RNA به هم نزدیک می‌شوند و مارپیچ سه‌گانه می‌سازند.

2.                   یک حلقه‌ برآمده درونی(internal bulge loop) که بسیار نادیده گرفته می‌شد، اما اکنون روشن است که نقش مهمی دارد.

3.                   یک دنباله‌ی مارپیچی(helical extension)

سه بخش RNA

اگر بخواهیم تلومراز هدف داروها باشد، نخست باید بدانیم این آنزیم در هر مرحله از چرخه‌ سلول چه کار می‌کند؛ اگر ساختار سه‌بعدی آن را به درستی بشناسیم، می‌توانیم داروهایی برای فعال‌کردن یا غیرفعال کردن آن بسازیم. بیماری‌هایی هستند که جهش در بخش RNA یا پروتئین‌های تلومراز به غیرفعال شدن این آنزیم انجامیده است.

دانشمندانی که کشف کردند چگونه کرومزوم‌ها با فعالیت تلومراز محافظت می‌شوند، جایزه‌ی نوبل 2009 را دریافت کردند. اما هنوز دانسته‌های اندکی از ساختار این آنزیم داریم و هنوز ساختار سه بعدی کامل این آنزیم روشن نشده است. هنوز به درستی نمی‌دانیم بخش RNA و بخش پروتئین این آنزیم چه برهم‌کنش‌هایی دارند.

اکنون روشن شده است که پیچ و تاب‌های RNA نقش مهمی در فعالیت آنزیم تلومراز دارد. هم‌چنین حلقه‌ برآمده‌ درونی برخلاف آن‌چه گمان نمی‌رفت، نقش مهمی در شکل‌دادن به ساختار سه ‌بعدی بخش RNA آنزیم تلومراز دارد. همچنین روشن شده است که این حلقه‌ برجسته در فعالیت آنزمی تلومراز نیز نقش مهمی دارد.

برای این که تلومراز فعال شود، به RNA تلومراز و پروتئینی به نام رونوشت‌بردار وارونه(reverse transcriptase) تلومراز انسانی نیاز دارد. کرومروزم‌ها از رشته‌هایی از نوکلوتیدها ساخته شده‌اند که آن‌ها را به صورت تکراری از حروف  A،C،G،T   نشان می‌دهیم. همواره باز آلی A با T و باز آلی C با G جفت می شود.

درون تلومراز یک الگوی RNA است که چگونگی ساخته شدن DNA تلومرها را به رمز در خود دارد. تلومراز این الگو را به کار می‌گیرد و در برابر A آن یک T و در برابر C آن یک G می گذارد و DNA تلومر را بازسازی می‌کند. چون این آنزیم از  RNA  به عنوان الگو بهره می‌برد، نهDNA ، آن را رونوشت‌بردار وارونه می‌نامند.

آنزیم رونوشت‌بردار وارونه در ویروس‌های مانند HIV نیز یافت می‌شود. این آنزیم می‌توانند از روی الگوی RNA مولکول DNA بسازد. اما تلومراز از این نظر بی‌همتاست که الگو بخشی از ساختار آن است. بخشی از RNA سازنده‌ تلومراز به عنوان الگو به کار می رود که فقط 10 نوکلوتید از451 نوکلوتید سازنده‌ آن است، زیرا تلومرها از واحدهای تکراری ساخته شده‌اند و تنوع رمز ندارند.

پژوهشگران همچنان به بررسی‌های خود درباره‌ تلومراز ادامه می‌دهند، هرچند که اندازه، پیچیدگی و مقدار اندک آن در سلول‌ها کار را برای آن‌ها دشوار کرده است.

در یک نگاه کلی باید گفت مصرف زیاد هرگونه روغنی زیان‌بار است، زیرا مقادیر کمی روغن جهت تامین انرژی و سوخت و ساز ویتامین‌ها مورد نیاز است. چناچه بیش از حد نیاز از روغن استفاده گردد، مقادیر اضافی به صورت ماده‌ای به نام کلسترول در آمده و در دیواره رگ رسوب می‌نماید و پدیده آترواسکلروزی یا تصلب الشرائین را که در نهایت موجب تنگی و انسداد رگ‌ها می‌شود، ایجاد  می‌‌گردد.  از طرفی دیگر چون مواد چربی به صورت مخفی در بسیاری از غذا‌ها و دانه‌ها وجود دارد، اگرحداقل مقدار روغن  مورد استفاده قرار گیرد، باز هم کمبود روغن در بدن پیش نمی‌آید. اما روغن نباتی جامد یک ضرر بسیار زیاد و خطر جدی دیگری دارد که ناشی از خواص آن است.

توضیح این که ماده اصلی روغن‌ها اسیدهای چرب است که به صورت انواع اشباع شده یا اشباع نشده تقسیم‌بندی می‌شود که لازم است، موردبحث قرار گیرد. روغن جامد نباتی در ابتدا به صورت مایع بوده، در کارخانه‌ها تولید روغن به منظور جامد کردن و بالا بردن مقاومت آن در برابر حرارت و نور و اکسیژن هوا، با تزریق یون هیدوژن آن را جامد می‌نمایند. این جامدسازی سبب می‌شود که روغن نباتی جامد قابلیت تحمل درجه حرارت بالا یعنی سرخ کردن را داشته باشد. ولی نوع اسیدهای چرب تغییر می‌کند، یعنی مولکول‌های سیس تبدیل به مولکول‌های ترانس می‌شود. در نتیجه اسید چرب ترانس در آن تولید می‌شود. ثابت شده است که بهترین شرط برای حفظ سلامتی این است که میزان اسید چرب ترانس در هر روغنی کمتر از 2% آن باشد. چون در طی پخت و پز همین مقدار خودبخود تولید می‌شود، پس ایده‌آل این است که اساسا اسید چرب ترانس در هیچ روغنی نباشد. (البته نوعی از اسید چرب ترانس در روغن‌های حیوانی که به صورت سنتی تهیه می‌شود، وجود دارد که به صورت استثنایی مفید است.) حال اگر میزان اسید چرب ترانس از 2% به 4% افزایش یابد، میزان خطر بیمارهای عروق کرونر 25%  افزایش می‌یابد. متاسفانه میزان اسید چرب ترانس در روغن‌های جامد موجود در بازار ایران بین 30% تا 40% (و در بعضی از روغن‌ها تا 50%) می‌باشد. به این ترتیب میزان اسید چرب ترانس 20 برابر حد قابل قبول در بدن است. پس به ازای این افزایش در میزان اسید چرب، خطر بیمارهای عروق کرونر افزایش می‌یابد.

طبق محاسبه‌ای که انجام گرفته است، اگر روغن نباتی جامدحذف شود، 40% از بروز بیمارهای  قلبی، عروق کاسته می‌شود. حال باتوجه به این که در ایران به طور متوسط سالیانه بیش از130 هزار نفر به علت بیماری قلبی و عروقی فوت می‌نمایند، اگرروغن نباتی جامد حذف شود، از مرگ بیش از  52 هزار نفر در سال پیشگیری می‌شود. به عبارتی دیگر میزان مرگ ناشی مصرف روغن نباتی جامد دو برابر تمام مرگ‌های ناشی از تصادفات می‌باشد. این در حالی است که تصادفات در ایران از نظر فراوانی دومین عامل مرگ و میر در کشور است.