استخراج و توصیف اجزا روغن از لوبیای سویا

منبع طبیعی روغن سویا از قبل امولسیون شده

مقدمه: اجسام روغنی (Oil Bodies)، اندامک‌های طبیعی ذخیره چربی در دانه‌های روغنی مانند سویا هستند. این ساختارهای کروی به طور طبیعی توسط لایه‌ای از پروتئین‌های ویژه به نام “اولئوسین” پوشیده شده‌اند که نقش اساسی در پایدار نگه داشتن آن‌ها و محافظت در برابر تنش‌های محیطی ایفا می‌کنند. این پژوهش با هدف استخراج اجسام روغنی از دانه سویا با روش آبی (بدون استفاده از حلال‌های آلی) و ارزیابی جامع ویژگی‌ها و پایداری آن‌ها تحت شرایط محیطی متداول در فرآوری مواد غذایی، از جمله تغییرات pH، غلظت‌های مختلف نمک و فرآیندهای حرارتی، انجام شده است. پتانسیل این اجسام روغنی به عنوان جایگزینی طبیعی برای امولسیون‌های روغن سویا رایج، که نیازمند همگن‌سازی و افزودن امولسیفایر هستند، مورد بررسی قرار گرفته است.

یافته‌های کلیدی در خصوص پایداری اجسام روغن سویا

پایداری اجسام روغنی استخراج‌شده تحت تأثیر عوامل محیطی مختلف ارزیابی گردید:

1. تأثیر pH محیط
   • پایداری و بار سطحی: نتایج نشان داد که این اجسام روغنی در محدوده‌های pH اسیدی پایین (pH=2) و قلیایی (pH=8) پایداری قابل توجهی از خود نشان می‌دهند. این پایداری با بار الکتریکی سطحی (پتانسیل زتا) مرتبط است؛ پتانسیل زتا از حدود ۱۲+ میلی‌ولت در pH=2 به حدود ۲۰- میلی‌ولت در pH=8 تغییر می‌کند. وجود بار خالص مثبت یا منفی قابل توجه در این pHها باعث ایجاد دافعه الکترواستاتیک بین ذرات و جلوگیری از تجمع آن‌ها می‌شود.
   • نقطه ایزوالکتریک و ناپایداری: در مقابل، در حوالی pH=4، بار خالص سطحی به صفر نزدیک شده (نقطه ایزوالکتریک یا pI) و ذرات به شدت ناپایدار شده و تجمع می‌یابند (فلوکولاسیون و خامه بستن سریع). این رفتار تاییدی بر نقش کلیدی پروتئین‌های سطحی (اولئوسین‌ها) در پایداری این ساختارها پس از استخراج آبی است.
   • مقایسه pI و توجیه احتمالی: نقطه ایزوالکتریک مشاهده شده (حدود ۴) اندکی پایین‌تر از مقادیر گزارش‌شده برای اجسام روغنی سایر گیاهان (حدود ۵-۶) است. یک توضیح احتمالی برای این تفاوت می‌تواند حضور پروتئین‌های دیگری باشد که به صورت ضعیف‌تر به سطح اجسام روغنی متصل هستند و همراه با اولئوسین استخراج می‌شوند. فرضیه دیگر، که ممکن است نقش مهم‌تری داشته باشد، فعالیت آنزیم‌های طبیعی موجود در سویا (مانند فسفولیپازها و لیپازها) حین یا پس از استخراج است. این آنزیم‌ها می‌توانند لیپیدهای موجود در سطح (فسفولیپیدها و تری‌گلیسیریدها) را تجزیه کرده و مولکول‌هایی با بار منفی بیشتر (مانند اسید فسفاتیدیک یا اسیدهای چرب آزاد) تولید کنند که با قرار گرفتن در سطح، نقطه ایزوالکتریک کل ساختار را به سمت مقادیر پایین‌تر pH شیفت می‌دهند. البته اثبات قطعی نقش آنزیم‌ها نیازمند تحقیقات تکمیلی است.
   • اندازه ذرات: توزیع اندازه ذرات نیز این یافته‌ها را تأیید کرد. در pH های دور از pI (مانند ۲ و ۸)، بیشتر جمعیت ذرات کوچک بودند (پیک اصلی حدود ۰.۳ میکرومتر و پیک کوچک‌تری حدود ۳ میکرومتر که مربوط به اجسام روغنی منفرد بزرگ‌تر است). اما در pH=4، ذرات به شدت تجمع یافته و ابعاد بسیار بزرگی (> ۱۰ میکرومتر) مشاهده شد. شاخص خامه‌بستن نیز کمترین مقدار را در pH های ۲، ۷ و ۸ و بیشترین مقدار را در pH های ۴ و ۵ نشان داد.
2. تأثیر غلظت نمک (قدرت یونی): اجسام روغنی در غلظت‌های پایین نمک (کلرید سدیم کمتر از ۲۵ میلی‌مولار) پایداری خوبی داشتند. اما با افزایش غلظت نمک به بیش از ۵۰ میلی‌مولار، به دلیل اثر پوششی یون‌ها بر بارهای سطحی و کاهش دافعه الکترواستاتیک، پایداری کاهش یافته و تجمع ذرات رخ داد.
3. تأثیر فرآیند حرارتی: از آنجا که حرارت‌دهی (مانند پاستوریزاسیون و استریلزاسیون) در صنایع غذایی رایج است، پایداری اجسام روغنی تحت تیمار حرارتی (۲۰ دقیقه در دماهای ۳۰ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد) بررسی شد. نتایج جالب توجه بود:
   • پایداری ساختاری: حرارت‌دهی تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد تغییر معنی‌داری در میانگین اندازه ذرات (D32 ≈ ۰.۲۳ میکرومتر) ایجاد نکرد و هیچ نشانه‌ای از تجمع یا دوفاز شدن (تشکیل لایه خامه یا سرم) مشاهده نشد. این نشان‌دهنده پایداری ساختاری بالای اجسام روغنی در برابر حرارت است.
   • تغییرات سطحی: با این حال، حرارت‌دهی بالاتر از ۷۰ درجه سانتی‌گراد باعث کاهش قابل توجه در بزرگی پتانسیل زتا (از حدود ۲۰- میلی‌ولت در ۳۰ درجه به ۷- میلی‌ولت در ۹۰ درجه) شد. این امر نشان‌دهنده تغییراتی در ترکیب یا ساختار لایه پروتئینی سطحی در دماهای بالاست، هرچند این تغییرات منجر به ناپایداری فیزیکی ذرات نشد. همچنین، برخلاف برخی پروتئین‌های کروی که با حرارت دچار افزایش آبگریزی سطحی می‌شوند، چنین پدیده‌ای در اجسام روغنی مشاهده نشد.

     

نتیجه‌گیری و پتانسیل کاربرد

این مطالعه نشان داد که می‌توان اجسام روغنی پایدار را با استفاده از روش استخراج آبی (بدون حلال) از دانه سویا به دست آورد. این ساختارها پایداری قابل توجهی در محدوده‌های pH دور از نقطه ایزوالکتریک (≈۴)، غلظت‌های پایین نمک و در برابر حرارت تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد از خود نشان می‌دهند. این ویژگی‌ها، اجسام روغنی استخراج‌شده از سویا و سایر منابع گیاهی را به عنوان یک منبع لیپیدی جدید و جذاب برای صنایع غذایی مطرح می‌کند. مزایای اصلی آن‌ها عبارتند از:

• عدم نیاز به فرآیندهای استخراج با حلال‌های شیمیایی.
• عدم نیاز به همگن‌سازی شدید برای تولید امولسیون.
• عدم نیاز به افزودن امولسیفایرهای سنتزی یا اضافی (برخلاف امولسیون‌های روغن معمولی).
• بهره‌گیری از سیستم حفاظتی طبیعی (پوشش اولئوسینی) برای پایدارسازی فاز روغنی در برابر تنش‌های شیمیایی و فیزیکی در محصولات غذایی.

این پیشرفت می‌تواند راه را برای کاربردهای نوین سویا در فرمولاسیون محصولات غذایی متنوعی مانند انواع سس، نوشیدنی‌های امولسیونی، دسرها و سایر سیستم‌های غذایی که نیازمند پایداری فاز روغنی هستند، هموار سازد.

بررسی توسط دکتر میلاد چنگلوایی