قائمة المحتوى
● المصادر الطبيعية للإريثريتول
● المواد الخام للإنتاج الصناعي
● إنتاج التخمير من الإريثريتول
● الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة
● نظرة عامة على التوليف الكيميائي
● خاتمة
● الأسئلة الشائعة حول الإريثريتول
>> 2. هل يعتبر الإريثريتول طبيعيًا أم اصطناعيًا؟
>> 3. كيف يقارن الإريثريتول مع كحول السكر الأخرى؟
>> 4. هل يمكن استخدام الإريثريول بأمان من قبل مرضى السكري؟
>> 5. ما الذي يجعل الإريثريتول القائم على التخمير صديقًا للبيئة؟
Erythritol هو كحول شهير لسكر السكر الطبيعي المعروف بمحتواه منخفض السعرات الحرارية وحلاوة معتدلة. إنه بمثابة بديل ممتاز للسكر عبر الصناعات الغذائية والمشروبات والرعاية الصحية. لفهم أين يأتي Erythritol ، من الضروري استكشاف أصوله الطبيعية والمواد الخام وعمليات الإنتاج الصناعي التي تجعلها متاحة بسهولة في جميع أنحاء العالم. تقدم هذه المقالة نظرة مفصلة على مصادر الإريثريتول ، وتقنية التخمير المتطورة المستخدمة في تصنيعها ، ومعالجة المصب ، وتطبيقاتها المختلفة.
الإريثريتول هو كحول سكر من السكر بأربعة كربون ، أو بوليول ، يحدث بشكل طبيعي بكميات صغيرة في العديد من الفواكه مثل العنب والبطيخ والكمثرى ، وكذلك في الأطعمة المخمرة مثل صلصة الصويا والنبيذ. إنه حوالي 60 إلى 70 ٪ من الحلو مثل السكروز (سكر المائدة) ولكن مع ما يقرب من صفر السعرات الحرارية وتأثير ضئيل على مستويات السكر في الدم ومستويات الأنسولين. هذه الخصائص تجعل الإريثريتول محلية طبيعية مرغوبة للغاية للمنتجات الصديقة للسكريين والمنخفضة السعرات الحرارية.
في الطبيعة ، تم العثور على الإريثريتول بكميات ضئيلة داخل ثمار معينة والأطعمة المخمرة:
- الفواكه بما في ذلك البطيخ والكمثرى والعنب والبطيخ يحتوي على كميات صغيرة من الإريثريتول.
- المنتجات المخمرة مثل ساكي وصلصة الصويا والنبيذ تحتوي بشكل طبيعي على الإريثريتول ، التي تشكلت أثناء عملية التخمير.
ومع ذلك ، فإن الكميات في المصادر الطبيعية ضئيلة ، والاستخراج من هذه ليست عملية أو مجدية اقتصاديا للإمدادات التجارية. لذلك ، يعتمد إنتاج الإريثريتول على مقياس صناعي اعتمادًا كبيرًا على تكنولوجيا التخمير باستخدام المواد الأولية للكربوهيدرات.
يبدأ الإنتاج الصناعي للإريثريتول بالمواد الخام الغنية بالكربوهيدرات التي يمكن تحويلها إلى الجلوكوز-وهي ركيزة رئيسية للتخمير. تشمل المصادر الأكثر شيوعًا:
- نشا الذرة ، الذي يتم تقسيمه بشكل إنزيمي لإنتاج الجلوكوز.
- مصادر النشا الأخرى مثل القمح ، التابيوكا ، والبطاطا الحلوة.
- تم أيضًا استكشاف ركائز بديلة مثل دبس السكر أو الجلسرين ، على الرغم من أن الذرة لا تزال سائدة.
يعتبر الجلوكوز المستمدة من هذه النشويات بمثابة المواد الأولية الرئيسية للتخمير الميكروبي لإنتاج الإريثريتول.
التخمير هو الطريقة الأساسية لإنتاج الإريثريتول الصناعي ، المفضل لكفاءته وأصله الطبيعي. هذه العملية التكنولوجية الحيوية تسخر من الخمائر أو الفطريات المحددة لتحويل الجلوكوز إلى الإريثريتول.
العديد من سلالات الخميرة فعالة في إنتاج الإريثريتول ، بما في ذلك:
- Moniliella Pollinis (المعروف أيضًا باسم Moniliella sp.)
- Yarrowia lipolytica
- أنواع Trichosporon
هذه الكائنات الحية الدقيقة تستقلب الجلوكوز في ظل الظروف الخاضعة للرقابة لتوليد الإريثريتول كمنتج ثانوي.
عادة ما تتبع عملية تخمير الإريثريول هذه الخطوات:
1. إعداد وسط التخمير:
يتم تحضير محلول يحتوي على نسبة من الجلوكوز بنسبة 30-40 ٪ مع المواد الغذائية مثل خلاصة الخميرة واليوريا ، والمعادن النزرة مثل الكبريتات الحديدية وكبريتات الزنك من أجل نمو الخميرة الأمثل.
2. التعقيم:
يتم تعقيم الوسط في درجات حرارة عالية (حوالي 121 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة) للتخلص من الملوثات.
3. التلقيح:
يتم إدخال ثقافة بذور الخميرة ذات الكثافة البصرية المثلى (OD) من 0.5-0.9 في خزان التخمير عند حوالي 8-12 ٪ من وزن الوسط.
4. التخمير الخاضع للرقابة:
يتم الحفاظ على الثقافة في الظروف المثالية ، وعادة ما تكون درجة حرارة 28-32 درجة مئوية ، ودرجة الحموضة 6.0-7.0 ، والضغط المعتدل ، ومستويات التهوية. يضمن المراقبة المستمرة الحفاظ على مستويات الأكسجين والمواد المغذية.
5. مدة التخمير:
تستمر العملية عمومًا أقل من 100 ساعة. يستمر حتى يستقر تركيز الإريثريتول فوق 14 جم/ديسيلتر ويتم تقليل الجلوكوز المتبقي إلى أقل من 0.5 ٪ ، مما يشير إلى أقصى قدر من التحويل.
6. التغذية لمرة واحدة مقابل التغذية المستمرة:
تستخدم بعض العمليات الحديثة التغذية لمرة واحدة لتقصير وقت التخمير وتقليل مخاطر التلوث ، مما يعزز كل من العائد واستقرار المنتج.
- درجة الحرارة ودرجة الحموضة: تؤثر التحكم الصارم على استقلاب الخميرة وعائد الإريثريتول.
- إمدادات الأكسجين: تدعم التهوية الكافية التخمير الهوائي دون التسبب في تكوين المنتج الثانوي المفرط.
- جودة ثقافة البذور: تؤثر مرحلة نمو بذور الخميرة على كفاءة التخمير ؛ وتستخدم السلالات المهندسة وراثيا في بعض الأحيان لتحسين الإنتاجية.
بعد التخمير ، يخضع المرق الذي يحتوي على إريثريتول على عدة مراحل تنقية لعزل المنتج البلوري النهائي:
1. إزالة الخلايا:
تتم إزالة الخلايا الميكروبية والمواد الصلبة عن طريق الطرد المركزي أو ترشيح الغشاء.
2. استرداد الإريثريتول:
يتعرض السائل الذي يحتوي على الإريثريتول إلى تقنيات فصل التنازل أو المذيبات لإزالة الأملاح غير العضوية وغيرها من الشوائب.
3. التنقية:
عمليات التبلور تترسب الإريثريتول في شكلها البلوري النقي. يتم تحقيق ذلك عن طريق التبريد والتحكم في تركيزات المذيبات.
4. التجفيف والطحن:
يتم تجفيف البلورات النقية لإزالة الرطوبة المتبقية والطحن إلى أحجام الحبيبات المرغوبة أو أشكال المسحوق المناسبة للتطبيقات المختلفة.
يعد هذا التطهير أمرًا بالغ الأهمية لتلبية معايير الجودة الصارمة من الدرجة الغذائية والدوائية.
في حين أن التخمير هو المهيمن ، يمكن أيضًا تصنيع الإريثريتول كيميائيًا من خلال الهدرجة الحفزية لمشتقات الكربوهيدرات. ومع ذلك ، هذه الطريقة:
- ينطوي على تفاعلات أكثر تعقيدًا ويتطلب ظروفًا كيميائية قاسية.
- يميل إلى إنتاج منتجات ثانوية مختلطة.
- أقل ودية من الناحية البيئية من التخمير.
وبالتالي ، لا يزال التخمير هو المسار التجاري المفضل والأكثر استدامة لإنتاج الإريثريتول.
يتم استخدام الإريثريتول على نطاق واسع عبر صناعات متعددة بفضل خصائصه المفيدة:
- صناعة الأغذية:
تم دمجها في الشوكولاتة الخالية من السكر والمعتاد على السعرات الحرارية ، والحلوى ، والسلع المخبوزة ، والمربى ، ومنتجات الألبان.
- صناعة المشروبات:
تستخدم في الغذاء الغذائي ، والمياه المنكهة ، والمشروبات الرياضية ، ومشروبات الطاقة كحللة خالية من السعرات الحرارية.
- الرعاية الصحية والمستحضرات الصيدلانية:
يضاف إلى منتجات الرعاية عن طريق الفم مثل معجون الأسنان وغسول الفم لتأثيراتها الصديقة للأسنان ، وكذلك منتجات التغذية المصابة بمرض السكري وإدارة الوزن.
- صناعة مستحضرات التجميل:
يعمل كعامل فكاهة ومرطب في تركيبات العناية بالبشرة.
تشمل مزايا الإريثريتول مؤشر نسبة السكر في الدم المنخفض ، والسعرات الحرارية الصفر ، والتسامح الجهاز الهضمي الممتاز مقارنة بالبوليول الأخرى ، وخصائص مضادات الأكسدة.
يتم الحصول على الإريثريتول في المقام الأول من خلال عملية تخمير التكنولوجيا الحيوية عالية الكفاءة التي تحول الجلوكوز المستمدة من مواد خام غنية بالنشا إلى محلية طبيعية منخفض السعرات الحرارية. بفضل حدوثها الطبيعي وأساليب الإنتاج المستدامة ، أصبح الإريثريتول مكونًا حيويًا في السوق العالمية للأغذية والمشروبات والرعاية الصحية الأكثر صحة. تضمن التطورات المستمرة في تكنولوجيا التخمير وعمليات التنقية أن الإريثريتول يحافظ على جودة عالية ونقاء وفعالية من حيث التكلفة ، وتلبية الطلب المتزايد على المحليات الطبيعية في جميع أنحاء العالم.
يتم إنتاج الإريثريتول بشكل رئيسي عن طريق تخمير الجلوكوز المستمدة من مصادر النشا مثل الذرة أو القمح باستخدام سلالات الخميرة المتخصصة.
يعتبر الإريثريتول بمثابة تحلية طبيعية لأنه يتم إنتاجه من خلال عمليات التخمير الطبيعية ، على الرغم من أن المواد الخام التي تبدأ في بعض الأحيان قد يتم تعديلها وراثياً.
بالمقارنة مع البوليول الأخرى ، يحتوي الإريثريتول على عدد أقل من السعرات الحرارية ، ويسبب انزعاجًا أقل في الجهاز الهضمي ، وله تأثير ضئيل على مستويات السكر في الدم والأنسولين.
نعم ، لا يرفع الإريثريتول مستويات الجلوكوز في الدم أو الأنسولين بشكل كبير ، مما يجعله آمنًا ومناسبًا للمنتجات الصديقة للسكري.
يستخدم التخمير المواد الأولية المتجددة الكربوهيدرات وتوليد الحد الأدنى من النفايات السامة مقارنة بطرق التوليف الكيميائي ، مما يجعلها خيارًا أكثر خضرة.
[1] (https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc8195806/)
[2] (https://www.fine-mill.com/info/detailed-description-of-the-production-method-102837261.html)
[3] (https://patents.google.com/patent/cn110564782a/en)
[4] (https://elchemy.com/blogs/chemical-market/what-is-erythritol-made-from-a-took-at-its-sources-and-production-process)
[5] (https://www.sciendirect.com/science/article/pii/S0959652620305801)
[6] (https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5434377/)
