درفرآیند تبدیل شلتوک به برنج سفید در کارخانجات شالیکوبی، محصول جانبی مهمی به نام سبوس حاصل می گردد که به عنوان غذای دام و طیور مصرف می شود. یکی از فراورده های مهم استخراجی از سبوس برنج، روغن آن است. روغن برنج بخشی از نیازهای غذایی کشورهای آسیایی مانند: چین کمونیست، ژاپن و هند را تأمین می کند. کشورما، تاکنون تجهیزات، علم وتخصص لازم را برای استخراج، تصفیه و تحقیقات تولید این روغن، در دسترس نداشته است. ولی از آن جا که، تولید این محصول به مقیاس هرچند کوچک قسمتی از مواد غذایی ضروری مردم را جبران می کند و از کیفیت خوبی برخوردار است به طور یقین جایگاه ویژه ای در اقتصاد خواهد داشت. این مقاله از کتاب RICE: CHEMISTRY AND TECHNOLOGY تألیف: بن وینیدو او. جولیانو به فارسی ترجمه شده است.
لیپیدها
اخیرا، مقالاتی در باره شیمی لیپیدهای برنج انتشار یافته است. لیپدها به صورت اجسام کروی شکل یا قطرات چربی به قطر کم تر از 5/1 میکرومتر در لایه آلورن و کوچک تر از 7/0 میکرو متر در جنین دانه برنج حضور دارند. علاوه براین، رنگ دیواره یاخته ای آندوسپرم به دلیل وجود رنگ لیپیدهاست. بیش ترلیپیدهای آندوسپرم ( درون دانه ) به اجسام پروتئینی متصل بوده ولی دانه های نشاسته نیز با آن ها دارای پیوندند.
روش های استخراج
لیپیدها عموما به دونوع: لیپیدهای غیر نشاسته ای که عمدتا در لایه آلورن و جنین به صورت اجسام کروی یا قطرات چربی وجود دارند و لیپیدهای نشاسته ای، طبقه بندی می شوند. علاوه براین، موریسون در سال 1981 اصطلاح لیپیدهای سطحی نشاسته را برای لیپیدهای غیر نشاسته ای که همراه با لیپیدهای نشاسته ای داخلی یا لیپیدهای داخلی دانه های نشاسته ای وجود دارند، به کاربرد. اگرچه، این نوع طبقه بندی قابل قبول است، اما در عمل ناخاصی های همراه آن غیر
قابل چشم پوشی می باشد. حلّال های غیر قطبی نظیر دی اتیل اتر، اتر نفت و مخلوط کلروفرم – متانول ( نسبت حجمی 1:2 ) لیپیدهای غیر نشاسته ای را به آسانی از دانه خشک استخراج می کنند. لیپیدهای غیر نشاسته ای باقی مانده را با آب اشباع از بوتانول به مدت زمان 35 دقیقه تا یک ساعت در 30 – 25 درجه سانتی گراد به مقدار بیش تری می توان استخراج کرد. دانه های برنج خرد شده ای که طی مراحل تبدیل به دست می آیند، بر خلاف دانه های سالم، لیپیدهای نشاسته ای را به داخل آب اشباع از بوتانول (درجه حرارت معمولی ) انتقال داده و در لیپیدهای غیر نشاسته ای ایجاد ناخالصی می کنند.
حدود 84 درصد لیپیدهای پروتئینی برنج توسط مخلوط کلرو فرم - متانول ( به نسبت حجمی 1:2 ) در 25 درجه سانتی گراد به مدت 8 ساعت استخراج می شود و 11 درصد باقی مانده نیز به وسیله آب اشباع از بوتانول سرد به مدت 5 دقیقه جدا می گردد، در نتیجه کل استخراج این مواد به 95 درصد می رسد. بنابراین، لیپیدهای متصل به جسم پرتئینی اغلب در بخش لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای و سفید وجود دارند.
پس از استخراج لیپیدهای غیر نشاسته ای می توان لیپیدهای نشاسته ای را نیز با آب اشباع از بوتانول استخراج کرد. اگرچه آب اشباع از بوتانول در استخراج لیپیدهای پروتئینی داخلی گندم به مدت 5 شبانه روز در 4 – 2 درجه سانتی گراد نتایج تحسین برانگیزی نشان داده است، اما برای استخراج تمامی لیپیدهای نشاسته ای داخلی برنج تحت چنین شرایطی به 105 × 5/2 ساعت زمان نیاز دارد. پس از دوبار استخراج لیپیدهای آرد برنج حل شده در پروناز با آب اشباع از بوتانول به مدت 12 ساعت در درجه حرارت معمولی می توان 85 – 83 در صد لیپیدهای برنج های واکسی و 86 – 50 درصد لیپیدهای برنج های غیرواکسی را جدا نمود.
برای مثال، برنج قهوه ای IR42 که لیپیدهای غیر نشاسته ای آن استخراج شده بود، بیش تر استخراج با آب اشباع از بوتانول سرد، آبکافت چربی را از 41/0 درصد به 09/0 درصد کاهش داد که دلالت بر استخراج 78 درصدی لیپیدهای نشاسته ای توسط این حلّال دارد. عمل رفلکس آب اشباع از بوتانول ( 67 درصد بوتانول و 33 درصد آب ) در 92 درجه سانتی گراد که سبب ژلاتینی شدن دانه های نشاسته می شود، موجب استخراج کامل لیپیدهای نشاسته ای می گردد. عمل رفلکس اتانول 95 درصد به اندازه آب اشباع از بوتانول سرد در استخراج لیپیدها از نشاسته تخلیص شده به طور مطلوبی قابل استفاده است. DBS ( دودسیل بنزن سولفونات ) لیپیدهای غیر نشاسته ای و پروتئین برنج را به آسانی جدا می نماید. ولی، لیپیدهای نشاسته ای را به ندرت استخراج می کند. DBS به مقدار کمی توسط آب اشباع از
بوتانول و به طور کامل با گرم آن استخراج شده و چون با استن نیز شستشو می شود، سبب ناخالص شدن جزء گلیکولیپیدها از ژل اسید سیلیسیلیک می گردد. پروتئاز قلیایی ( پروناز)، پروتئین برنج سفید را حل کرده و تمامی لیپیدهای نشاسته ای را باقی می گذارد. اما، لیپیدهای غیر نشاسته ای که از سطح دانه های نشاسته ای جذب می گردند در آن ایجاد ناخالصی می نماید. بنابراین، نمونه ای از چنین نشاسته تهیه شده با پروتئاز قلیایی هنوز 15/0 درصد لیپیدهای غیر نشاسته ای به اضافه 57/0 درصد لیپیدهای نشاسته ای را در خود خواهد داشت.
لیپیدهای غیر نشاسته ای
پوسته خارجی برنج IR42 در رطوبت 14 درصد دارای حدود 4/0 درصد لیپید غیر نشاسته ای است که نسبت به کل لیپیدهای شلتوک سهم اندکی دارد. توزیع آن به اندازه 4/0 درصد کل لیپیدهای غیر نشاسته ای، 3/0 درصد کل لیپیدهای خنثی ، 17/0 درصد کل گلیکولیپیدها و 7 درصد کل فسفولیپیدهای شلتوک بوده و اساسا از لیپیدهای خنثی بودند. لیپیدهای پوسته که با استفاده از هگزان استخراج شده دارای اسید های چرب اصلی همانند لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای بود، اما کم تر از یک درصد اسید اراشیدیک ( C20:0 ) و کوچک تر از 2 درصد اسید به هینیک ( C22:0 ) و کم تر از 4 درصد اسید لیگنوسریک ( C30:0) را به همراه داشت.
برادبوری و کولینز در سال 1982 با استفاده از روش اسپکترومتری رزونانس مغناطیسی هسته ای C13 ( 13CNMR ) در برنج IR 480 – 5 – 9 با رطوبت 14 درصد مقدار لیپیدهای برنج قهوه ای را 1/3 درصد، آندوسپرم 75/0 درصد، جنین 3/27 درصد و یاخته های آلورن به اضافه پوشش بذر را 7/36 درصد تخمین زدند که معادل 22 درصد لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای در آندوسپرم و جنین و 56 درصد در یاخته های آلورن به اضافه پوشش بذر بود.
لیپیدهای غیر نشاسته ای در سه نمونه برنج قهوه ای با رطوبت 14 درصد برای برنج های با آمیلوز 29 درصد برابر 5/2 درصد و برای برنج های با آمیلوز 24 درصد حدود 7/2 درصد و در برنج های واکسی با آمیلوز 7/1 در صد گزارش شد. این تفاوت در مقدار چربی ممکن است به دلیل بالا بودن مقدار لیپیدهای غیر نشاسته ای داخل آندوسپرم برنج واکسی ( 07/0 درصد ) در مقایسه با 4/0 درصد در دو رقم برنج غیرواکسی باشد. لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای ژاپنی 4/2 درصد و هندی 6/2 درصد گزارش شده اند.
لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای و اجزاء آن دارای مقادیر عدد صابونی و یدی و ماده غیرقابل صابونی شونده مشابه اند. اما عدد صابونی و یدی لیپیدهای پوسته و برنج قهوه ای با هم تفاوت دارند که احتمالا به دلیل بالا بودن مقدار ماده غیر قابل صابونی شونده و پائین بودن مقدار اسید لینولئیک است.
اسیدهای چرب اصلی شامل 38 – 36 درصد اسید لینولئیک ( C18:2)، 37 – 35 درصد اسید اولئیک ( C18:1) و 23 – 24 درصد اسید پالمتیک (C16:0) هستند. سطوح بالای اسید پالمتیک و پائین اسید اولئیک در لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج سفید می تواند در نتیجه وجود ناخالصی لیپیدهای نشاسته ای باشد. اسیدهای چربی که به مقدار اندک وجود دارند، عبارتند از: اسید میریستیک (C14:0)، اسید استئاریک (C18:0 )، اسید لینو لینیک (C18:3) به اضافه مقادیر ناچیزی از اسید لوریک (C12:0)، 5/0 – 1/0 درصد اسید پالمتولئیک (C16:1)، 7/0 – 3/0 درصد اسید اراشیدیک، 5/0 – 4/0 درصد اسید ایکوزنوئیک و مقدار ناچیزی درحدود 8/0 درصد اسید بهینیک و 4/2 درصد اسید لیگنوسریک است.
اسید سیلیسیک بخش لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای، سبوس، پولیش و جنین دارای 91 – 86 درصد لیپیدهای خنثی ( غیر قطبی ) خالص شده با کلروفرم، 5 – 2 درصد گلیکولیپیدهای خالص شده با استن و 9 – 7 درصد فسفولیپیدهای خالص شده با متانول است. در ضمن لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج سفید، مقدار لیپیدهای خنثی کم تر و گلیکو لیپیدهای بیش تری دارد که احتمالا به دلیل آغشته شدن به لیپیدهای نشاسته ای است. نسبت های گزارش شده لیپیدهای خنثی، گلیکولیپیدها و فسفولیپیدهای موجود در لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج زیر گونه ژاپنی عبارت بودند از 12:10:77 و 4:9:87 برای برنج قهوه ای، 2:9:89 برای سبوس و 12:12:76 برای برنج سفید. میازاوا همکاران ( 1978 ) گزارش دادند که لیپیدها غیر نشاسته ای دارای 6/90 درصد لیپیدهای خنثی است. اخیرا این نسبت ها به صورت 7:3:90 برای لیپیدهای سبوس و 5:4:91 برای لیپیدهای سبوس – پولیش گزارش شده است.
لیپیدها
اخیرا، مقالاتی در باره شیمی لیپیدهای برنج انتشار یافته است. لیپدها به صورت اجسام کروی شکل یا قطرات چربی به قطر کم تر از 5/1 میکرومتر در لایه آلورن و کوچک تر از 7/0 میکرو متر در جنین دانه برنج حضور دارند. علاوه براین، رنگ دیواره یاخته ای آندوسپرم به دلیل وجود رنگ لیپیدهاست. بیش ترلیپیدهای آندوسپرم ( درون دانه ) به اجسام پروتئینی متصل بوده ولی دانه های نشاسته نیز با آن ها دارای پیوندند.
روش های استخراج
لیپیدها عموما به دونوع: لیپیدهای غیر نشاسته ای که عمدتا در لایه آلورن و جنین به صورت اجسام کروی یا قطرات چربی وجود دارند و لیپیدهای نشاسته ای، طبقه بندی می شوند. علاوه براین، موریسون در سال 1981 اصطلاح لیپیدهای سطحی نشاسته را برای لیپیدهای غیر نشاسته ای که همراه با لیپیدهای نشاسته ای داخلی یا لیپیدهای داخلی دانه های نشاسته ای وجود دارند، به کاربرد. اگرچه، این نوع طبقه بندی قابل قبول است، اما در عمل ناخاصی های همراه آن غیر
قابل چشم پوشی می باشد. حلّال های غیر قطبی نظیر دی اتیل اتر، اتر نفت و مخلوط کلروفرم – متانول ( نسبت حجمی 1:2 ) لیپیدهای غیر نشاسته ای را به آسانی از دانه خشک استخراج می کنند. لیپیدهای غیر نشاسته ای باقی مانده را با آب اشباع از بوتانول به مدت زمان 35 دقیقه تا یک ساعت در 30 – 25 درجه سانتی گراد به مقدار بیش تری می توان استخراج کرد. دانه های برنج خرد شده ای که طی مراحل تبدیل به دست می آیند، بر خلاف دانه های سالم، لیپیدهای نشاسته ای را به داخل آب اشباع از بوتانول (درجه حرارت معمولی ) انتقال داده و در لیپیدهای غیر نشاسته ای ایجاد ناخالصی می کنند.
حدود 84 درصد لیپیدهای پروتئینی برنج توسط مخلوط کلرو فرم - متانول ( به نسبت حجمی 1:2 ) در 25 درجه سانتی گراد به مدت 8 ساعت استخراج می شود و 11 درصد باقی مانده نیز به وسیله آب اشباع از بوتانول سرد به مدت 5 دقیقه جدا می گردد، در نتیجه کل استخراج این مواد به 95 درصد می رسد. بنابراین، لیپیدهای متصل به جسم پرتئینی اغلب در بخش لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای و سفید وجود دارند.
پس از استخراج لیپیدهای غیر نشاسته ای می توان لیپیدهای نشاسته ای را نیز با آب اشباع از بوتانول استخراج کرد. اگرچه آب اشباع از بوتانول در استخراج لیپیدهای پروتئینی داخلی گندم به مدت 5 شبانه روز در 4 – 2 درجه سانتی گراد نتایج تحسین برانگیزی نشان داده است، اما برای استخراج تمامی لیپیدهای نشاسته ای داخلی برنج تحت چنین شرایطی به 105 × 5/2 ساعت زمان نیاز دارد. پس از دوبار استخراج لیپیدهای آرد برنج حل شده در پروناز با آب اشباع از بوتانول به مدت 12 ساعت در درجه حرارت معمولی می توان 85 – 83 در صد لیپیدهای برنج های واکسی و 86 – 50 درصد لیپیدهای برنج های غیرواکسی را جدا نمود.
برای مثال، برنج قهوه ای IR42 که لیپیدهای غیر نشاسته ای آن استخراج شده بود، بیش تر استخراج با آب اشباع از بوتانول سرد، آبکافت چربی را از 41/0 درصد به 09/0 درصد کاهش داد که دلالت بر استخراج 78 درصدی لیپیدهای نشاسته ای توسط این حلّال دارد. عمل رفلکس آب اشباع از بوتانول ( 67 درصد بوتانول و 33 درصد آب ) در 92 درجه سانتی گراد که سبب ژلاتینی شدن دانه های نشاسته می شود، موجب استخراج کامل لیپیدهای نشاسته ای می گردد. عمل رفلکس اتانول 95 درصد به اندازه آب اشباع از بوتانول سرد در استخراج لیپیدها از نشاسته تخلیص شده به طور مطلوبی قابل استفاده است. DBS ( دودسیل بنزن سولفونات ) لیپیدهای غیر نشاسته ای و پروتئین برنج را به آسانی جدا می نماید. ولی، لیپیدهای نشاسته ای را به ندرت استخراج می کند. DBS به مقدار کمی توسط آب اشباع از
بوتانول و به طور کامل با گرم آن استخراج شده و چون با استن نیز شستشو می شود، سبب ناخالص شدن جزء گلیکولیپیدها از ژل اسید سیلیسیلیک می گردد. پروتئاز قلیایی ( پروناز)، پروتئین برنج سفید را حل کرده و تمامی لیپیدهای نشاسته ای را باقی می گذارد. اما، لیپیدهای غیر نشاسته ای که از سطح دانه های نشاسته ای جذب می گردند در آن ایجاد ناخالصی می نماید. بنابراین، نمونه ای از چنین نشاسته تهیه شده با پروتئاز قلیایی هنوز 15/0 درصد لیپیدهای غیر نشاسته ای به اضافه 57/0 درصد لیپیدهای نشاسته ای را در خود خواهد داشت.
لیپیدهای غیر نشاسته ای
پوسته خارجی برنج IR42 در رطوبت 14 درصد دارای حدود 4/0 درصد لیپید غیر نشاسته ای است که نسبت به کل لیپیدهای شلتوک سهم اندکی دارد. توزیع آن به اندازه 4/0 درصد کل لیپیدهای غیر نشاسته ای، 3/0 درصد کل لیپیدهای خنثی ، 17/0 درصد کل گلیکولیپیدها و 7 درصد کل فسفولیپیدهای شلتوک بوده و اساسا از لیپیدهای خنثی بودند. لیپیدهای پوسته که با استفاده از هگزان استخراج شده دارای اسید های چرب اصلی همانند لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای بود، اما کم تر از یک درصد اسید اراشیدیک ( C20:0 ) و کوچک تر از 2 درصد اسید به هینیک ( C22:0 ) و کم تر از 4 درصد اسید لیگنوسریک ( C30:0) را به همراه داشت.
برادبوری و کولینز در سال 1982 با استفاده از روش اسپکترومتری رزونانس مغناطیسی هسته ای C13 ( 13CNMR ) در برنج IR 480 – 5 – 9 با رطوبت 14 درصد مقدار لیپیدهای برنج قهوه ای را 1/3 درصد، آندوسپرم 75/0 درصد، جنین 3/27 درصد و یاخته های آلورن به اضافه پوشش بذر را 7/36 درصد تخمین زدند که معادل 22 درصد لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای در آندوسپرم و جنین و 56 درصد در یاخته های آلورن به اضافه پوشش بذر بود.
لیپیدهای غیر نشاسته ای در سه نمونه برنج قهوه ای با رطوبت 14 درصد برای برنج های با آمیلوز 29 درصد برابر 5/2 درصد و برای برنج های با آمیلوز 24 درصد حدود 7/2 درصد و در برنج های واکسی با آمیلوز 7/1 در صد گزارش شد. این تفاوت در مقدار چربی ممکن است به دلیل بالا بودن مقدار لیپیدهای غیر نشاسته ای داخل آندوسپرم برنج واکسی ( 07/0 درصد ) در مقایسه با 4/0 درصد در دو رقم برنج غیرواکسی باشد. لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای ژاپنی 4/2 درصد و هندی 6/2 درصد گزارش شده اند.
لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای و اجزاء آن دارای مقادیر عدد صابونی و یدی و ماده غیرقابل صابونی شونده مشابه اند. اما عدد صابونی و یدی لیپیدهای پوسته و برنج قهوه ای با هم تفاوت دارند که احتمالا به دلیل بالا بودن مقدار ماده غیر قابل صابونی شونده و پائین بودن مقدار اسید لینولئیک است.
اسیدهای چرب اصلی شامل 38 – 36 درصد اسید لینولئیک ( C18:2)، 37 – 35 درصد اسید اولئیک ( C18:1) و 23 – 24 درصد اسید پالمتیک (C16:0) هستند. سطوح بالای اسید پالمتیک و پائین اسید اولئیک در لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج سفید می تواند در نتیجه وجود ناخالصی لیپیدهای نشاسته ای باشد. اسیدهای چربی که به مقدار اندک وجود دارند، عبارتند از: اسید میریستیک (C14:0)، اسید استئاریک (C18:0 )، اسید لینو لینیک (C18:3) به اضافه مقادیر ناچیزی از اسید لوریک (C12:0)، 5/0 – 1/0 درصد اسید پالمتولئیک (C16:1)، 7/0 – 3/0 درصد اسید اراشیدیک، 5/0 – 4/0 درصد اسید ایکوزنوئیک و مقدار ناچیزی درحدود 8/0 درصد اسید بهینیک و 4/2 درصد اسید لیگنوسریک است.
اسید سیلیسیک بخش لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج قهوه ای، سبوس، پولیش و جنین دارای 91 – 86 درصد لیپیدهای خنثی ( غیر قطبی ) خالص شده با کلروفرم، 5 – 2 درصد گلیکولیپیدهای خالص شده با استن و 9 – 7 درصد فسفولیپیدهای خالص شده با متانول است. در ضمن لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج سفید، مقدار لیپیدهای خنثی کم تر و گلیکو لیپیدهای بیش تری دارد که احتمالا به دلیل آغشته شدن به لیپیدهای نشاسته ای است. نسبت های گزارش شده لیپیدهای خنثی، گلیکولیپیدها و فسفولیپیدهای موجود در لیپیدهای غیر نشاسته ای برنج زیر گونه ژاپنی عبارت بودند از 12:10:77 و 4:9:87 برای برنج قهوه ای، 2:9:89 برای سبوس و 12:12:76 برای برنج سفید. میازاوا همکاران ( 1978 ) گزارش دادند که لیپیدها غیر نشاسته ای دارای 6/90 درصد لیپیدهای خنثی است. اخیرا این نسبت ها به صورت 7:3:90 برای لیپیدهای سبوس و 5:4:91 برای لیپیدهای سبوس – پولیش گزارش شده است.
دیدگاه ها