Abu Dhabi Food Control Authority Development Sector ... · Format No: F3- RDD-00-01 Issue No.:01 Issue Date: 04.07.2012 Page 3 / 7 Abu Dhabi Food Control Authority Development Sector

Format No: F3- RDD-00-01 Issue No.:01 Issue Date: 04.07.2012 Page 1 / 7

Abu Dhabi Food Control Authority Development Sector

Research & Development Division

Technical Report تقرير فني

Title إنتاج البروتين أحادي الخلية من مخلفات التمور العنوان

Project Team فريق العمل وريجو توماسحسن المرزوقي كر، باعالء محمد الفارسي،

Duration From: Jan. 2012 To: Dec. 2013 فترة المشروع

Background خلفية عن الموضوع

البروتين أحادي الخلية هو عبارة عن خلية مجففة من الكائنات الحية الدقيقة تستخدم كمكمل غذائي من البروتين في األطعمة البشرية أو

. ويعتبر هذا النوع من البروتين رخيصا وينافس بقوة مصادر البروتين األخرى، كما يمكن أن يوفر قيمة غذائية جيدة .األعالف الحيوانية

، يحتوي البروتين أحادي الخلية على الدهون والكربوهيدرات %28 – 06فباإلضافة إلى نسبة البروتين العالية والتي تتراوح بين

(lysine) ، كما أنه غني باألحماض األمينية األساسية مثل الليسين (Asad et al, 2000; Jamel et al, 2008)والفيتامينات والمعادن

تنتج عن عملية إنتاج شراب. Mondal et al, 2012))والتي تفتقد إليها معظم النباتات واألعالف الحيوانية (methionine) وميثيونين

Al Farsi et al (2007 )وفي هذا السياق، ذكر .العديد من المنتجات الثانوية غير المستخدمة مثل ألياف ونواة التمور دبس التمر/ التمور

بين فيهامن التمور، تراوح متوسط البروتين متنوعة أصنافلثالثة ( أحد المنتجات الثانوية للشراب)في تقريره أن ألياف التمور

ومن الممكن ببساطة استخدام هذه المخلفات كمصدر %. 26.6 – 24.8، والكربوهيدرات بين %8.8 – 4.1ن بين ، والدهو2.8% – 6.0

وحيد للكربون والنيتروجين خالل عملية إنتاج البروتين أحادي الخلية عن طريق الكائنات الحية الدقيقة إلى وجودها في الطبيعة على نطاق

خلق مصادر أخرى إلى باإلضافةالصحية، واألخطارث واسع وتكلفتها الرخيصة، كما أن االستفادة من هذه المخلفات يمنع حدوث مشاكل التلو

. للدخل لهذا القطاع

إلى أعالف يجب تحقيق واحد على األقل من (Lignocellulosic waste) خالل العملية الميكروبية لتحويل النفايات اللجنوسيللولوزية

نية زيادة في كمية األحماض األمي( 6)ة الهضم زيادة في قابلي( 8)زيادة في مستوى البروتين ( 4: )األهداف الثالثة التالية

(Kamara and Zadrazil, 1988)األساسية

، كما تم (الدبس)التمرشراب وقد تم في هذه الدراسة تقييم خمس سالالت مختلفة من الفطريات إلنتاج البروتين أحادي الخلية من مخلفات

.مضاعفة اإلنتاجيةنمو الساللة المختارة من أجل لاختيار ظروف مناسبة

Problems التحديات

خلق مشاكل إلى ؤديوالتي ت عجينة التمرو( الدبس)التمر التمور مثل شراب منتجات إنتاجتنتج كميات كبيرة من المخلفات أثناء عمليات .ق بالتلوثتتعل

Objectives األهداف

رئيسيمستنبت ك( المنتجات الثانوية لشراب التمر)إنتاج البروتين أحادي الخلية باستخدام مخلفات التمور

تحسين مؤشرات عملية إنتاج البروتين أحادي الخلية

التمور المنتجة أثناء عملية إنتاج شراب التمرمخلفات االستفادة من.




Methods العمل ةطريق

:ألياف التمور .4

وهذه األلياف هي منتجات ثانوية ناجمة عن عملية . شركة الفوعة للتمورتم الحصول على ألياف التمور المستخدمة في هذه الدراسة من

درجة مئوية لغاية 66 -وتخزينها في درجة حرارة ( Polyethylene) إنتاج شراب التمر تمت تعبئتها في أكياس من البوليثيلين

.استخدامها

الساللة الفطرية .8

:، وهيفطريةتم الحصول على خمس سالالت 8.4 Trichoderma reese (ATCC 13631) 8.8 Fusarium venenatum (ATCC 20334) 8.6 Thermommyces lanuginosus (ATCC 34626) 8.1 Aspergillus oryzae (ATCC 14895) 8.2 Fusarium graminearum(ATCC 20333)

ATCCالمحددة من شركة للتعليماتت وفقا وقد تمت زراعة جميع السالال

وسط اإلنبات .6

: من أجل المحافظة واالستنبات الفرعي الروتيني بما في ذلك اإلنبات أوساطتم استخدام نوعين من

الوسط المعياري الذي تستخدمه شركةATCC لتجميد المستنبتات الجافة على النحو التالي:

الفطرية التتمر المستخدمة كوسط إنتاج للسالأغرة ألياف ال

الفطرية اختيار الساللة .1

، وقد تم تجفيف الكتلة الحيوية ووسط النمو بدرجة (w.v) 4:4زراعة السالالت الفطرية الخمسة في ألياف التمور المهدرجة عند تمت

إلى مسحوق ناعم وتحليلها للكشف عن محتوى ثم جرى طحن هذه السالالت. درجة مئوية حتى تحقيق الوزن الثابت 06حرارة

.درجة مئوية) - 60 (كما تم تخزين المستنبتات لفترات طويلة عند درجة حرارة . البروتين فيها

تحديد ظروف اإلنتاج المثالية .2

المصدر األمثل للنيتروجين

و 6.2، 6.0، 6.1، 6.8، 6أضيف مصدر النيتروجين المختار إلى وسط النمو عند . التركيز األمثل لمصدر النيتروجين ،

4.6 .%

تم وضع مستنبت اإلنتاج التي استخدمت في اختيار السلسلة الفطرية في . الوزن األمثل للمستنبت بالنسبة لحجم القارورة

.لكل قارورة قبل التعقيم/ غ 86و 02، 06، 12ملم عند 826قارورة سعة

وذلك قبل التعقيم 0.2و 0.6، 2.2، 2.6، 1.2، 1.6 :كالتالياألس الهيدروجيني تم تحديد.

تحديد البروتين .0

CHNSOجهاز باستخدامتم تحديد محتوى البروتين الموجود في ألياف التمر والبروتين أحادي الخلية

(HEKAtech GmbH, Wegberg, Germany)

تحديد األحماض األمينية .0

تم تحديد محتوى األحماض األمينية الموجودة في ألياف التمر والبروتين أحادي الخلية وفقا ألنظمة االتحاد األوروبي الرسمية

(EU 2009.)




Results النتائج

الفطرية لةاختيار السال. 4

، حيث يظهر بوضوح الت الفطريةالسالمحتوى البروتين الذي تنتجه 4يوضح الشكل رقم . لنمو الفطريات كوسطتم استخدام ألياف التمر

. مقارنة مع الفطريات األخرى، كما أن محتوى البروتين الذي أنتجه كان أعلى بكثير من غيره (Aspergillus oryzae)لـ النمو القوي

واستنادا على النتائج التي تم الحصول عليها . فطر العفن األبيضمخلفات قصب السكر كوسط لنمو Zadrazil.et.al (4882 )استخدم

ألمثل أللياف التمر وتم استخدامه لتوفير ابوصفة الساللة A.Oryzaeتم اختيار ( نسبة بروتين عالية، نمو نشط وعملية تبوغ غزيرة)

. ظروف اإلنتاج المثلى

مصدر النيتروجين. 8

(Ammonium sulfat) ، سلفات األمونيوم(Ammonium chloride) ستخدام ثالثة مصادر للنيتروجين وهي كلورايد األمونيومتم ا

تأثير مصدر النيتروجين على محتوى البروتين 8يظهر الشكل رقم . وذلك من أجل اختيار المصدر األمثل للنيتروجين (Urea) واليوريا

ومن المالحظ أن سلفات األمونيوم هي المصدر األفضل بين بقية مصادر النيتروجين األخرى . أيام من النمو 2بعد A.oryzaالذي ينتجه

وقد يرجع السبب في ذلك إلى وجود بعض عوامل النمو اإلضافية في سلفات األمونيوم مثل بعض األحماض األمينية والمعادن وبعض

يتميز هذا . (Shahzad and Rajoka, 2011)مقارنة مع بقية مصادر النيتروجين األخرى الفيتامينات التي أعطت نتائج أفضل للنمو

.المصدر بأنه غير مكلف نوعا ما ويسهل مزجه مع المستنبت

تركيز مصدر النيتروجين. 6

يوضح الشكل . على مستنبتات ألياف التمر A.oryzaاستخدم سلفات األمونيوم المختار في درجات تركيز مختلفة لتحديد التركيز األمثل لنمو

، إذ يزداد محتوى البروتين بزيادة A.oryzaتأثير درجات التركيز المختلفة لسلفات األمونيوم على محتوى البروتين الذي ينتجه 6رقم

.مستنبتاتال/من سلفات األمونيوم كدرجة التركيز األمثل لنمو وسائل الزرع% 6.2سلفات األمونيوم حيث تم اختيار

إلى حجم القارورة( وسط االستنبات)نسبة وزن الوسط . 1

حيث كشفت كمية A.oryzaتأثير النسب المختلفة لوزن الوسط إلى حجم القارورة على محتوى البروتين الذي ينتجه 1يوضح الشكل رقم

826غرام في قارورة سعة 02نسبة النمو األفضل كانت الركيزة أن/ البروتين التي تم الحصول عليها من مستويات مختلفة للطبقة السفلية

يعتبر هذا العامل في غاية األهمية عند تقدير كميات المستنبتات . ملم بوصفها النسبة األمثل 826/ غ 02وبالتالي تم اختيار نسبة . ملم

.المطلوبة وفقا لحجم وعاء التخمير

األس الهيدروجيني لوسط االستنبات. 2

تم استخدام قيم . في وسط االستنبات المكون من ألياف التمر A.oryzaأظهر األس الهيدروجيني األولي لوسط االستنبات حساسية تجاه نمو

. مختلفة لألس الهيدروجيني األولي للتحقق من أفضل قيمة لألس الهيدرجيني الذي من شأنه إعطاء الحد األقصى من عائدات الكتلة الحيوية

كما لوحظ تحسن في اإلنتاج 1زيادة عائدات الكتلة الحيوية من األس الهيدروجيني ( 2الشكل رقم ) الدراسةالسياق أظهرت نتائج وفي هذا

كما . قريبا من الرقم الهيدروجيين أللياف التمر الطبيعية( 2.2)ويعتبر األس الهيدروجيني . من البروتين الخام% 40.82وإنتاج 2.2عند

. ي انخفاض الرقم الهيدروجيني األولي للمستنبت في إنتاج البروتينلوحظ زيادة ف

محتوى األحماض األمينية. 0

مصدر كان على تركيبته ولذلك يجب أن يتم تحليله لمعرفة خصائص مكوناته أيتستند القيمة الغذائية للبروتين أحادي الخلية وفعاليته من

محتوى األحماض األمينية 4يظهر الجدول رقم . كموجز عن األحماض األمينية قبل استخدام المنتج النهائي كمكمالت غذائية أو أعالف

في % 46.41و % 0.68لألحماض األمينية في ألياف التمر والبروتين أحادي الخلية الموجودة في ألياف التمر، حيث بلغ المحتوى الكلي

والتي (Proline) والبرولين (aspartic)واألسبارتيك (Glutamic acid)البروتين أحادي الخلية التي تتكون في معظمها من الجلوتامين

وغير األساسية )*( كما قمنا بمقارنة األحماض األمينية األساسية . تعتبر من األحماض األمينية الرئيسية الموجودة في البروتين أحادي الخلية

مالي األحماض الموجودة في البروتين األحادي الخلية الذي قمنا بإنتاجه، حيث اشارت النتائج إلى أن نسبة األحماض األمينية األساسية إلى إج

. ، وهو ما يمكن اعتباره مصدرا جيدا للتغذية%10األمينية بلغت




الفطرية التالنسبة المئوية لمحتوى البروتين الذي تنتجه مختلف السال: 4الشكل رقم

(A.oryza)ألياف التمر بعد نمو تأثير مصدر النيتروجين على محتوى البروتين في وسط استنبات : 8الشكل رقم

0

2

4

6

8

10

Control (only media)

T reesei F venenatum T lanuginosus A oryzae F graminearum

الساللة

5

7

9

11

13

15

Control (no added nitrogen)

Ammonium chloride

Ammonium sulfate

Urea

مصدر النيتروجين




(A.oryza)اف التمر بعد نمووسط استنبات أليتأثير تركيزات سلفات األمونيوم على المحتوى البروتيني في : 6الشكل رقم

تأثير النسب المختلفة لوزن وسط االستنبات إلى حجم القارورة على محتوى البروتين في وسط استنبات ألياف التمر بعد نمو : 1الشكل رقم (A.oryza)

(A.oryza) تأثير األس الهيدروجيني لوسط االستنبات على محتوى البروتين في وسط استنبات ألياف التمر بعد نمو: 2الشكل رقم

5

7

9

11

13

15

6% 6.86% 6.16% 6.06% 6.26% 4% …

5

7

9

11

13

15

17

12/826 06/826 02/826 86/826

يينوت

رالب

ى تو

حلم

ابة

سن

…

5

7

9

11

13

15

17

19

pH 4 pH 4.5 pH 5 pH 5.5 pH 6 pH 6.5

يينوت

رالب

ى تو

حلم

ابة

سن

األس الهيدروجيني لوسط االستنبات




في ألياف التمر( النسبة المئوية)محتوى األحماض األمينية : 4الجدول رقم والبروتين أحادي الخلية المستخلص من ألياف التمر

النسبة المئوية لألحماض األمينية

البروتين أحادي الخلية ألياف التمر

Lysine * 0.28 0.48

Methionine * 0.14 0.22

Cystine 0.11 0.19

Aspartic acid 0.64 1.01

Threonine * 0.31 0.52

Serine 0.35 0.58

Glutamic acid 0.74 1.11

Proline 0.30 0.88

Glycine 0.42 0.63

Alanine 0.43 0.68

Valine * 0.37 0.57

Isoleucine * 0.27 0.44

Leucine * 0.53 0.85

Tyrosine 0.22 0.22

Phenylalanine * 0.30 0.72

Histidine * 0.16 0.28

Arginine * 0.32 0.57

Tryptophan 0.13 0.19

Total 6.02 10.14

األحماض األمينية األساسية *

Recommendations التوصيات

األفضل إلنتاج البروتين أحادي الخلية من ألياف التمر، كما بلغت الحالة األمثل الساللةباعتباره ((Aspergillus oryzaeفطر تم اختيار / غرام من وسط االستنبات 02من سلفات األمونيوم كمصدر للنيتروجين بنسبة % 6.2أللياف التمر من أجل إنتاج البروتين أحادي الخلية

لنتائج الناجحة التي حصلنا عليها من هذه الدراسة، فإننا نوصي بإجراء وبناء على ا.%. 2ملم وعند األس الهيدروجيني 826قارورة سعة .هذه الدراسة على نطاق واسع باستخدام أجهزة تخمير الحالة الصلبة

References المراجع

Asad M. J., Asghan M., Yaqub M. and Shahzad K. (2000). Production of single cell protein delignified corn cob by Arachniotus species, Pak. J. of Agric. Sci., 37, 3-4.

Jamel P., Alam M. Z. and Umi N. (2008). Media optimization for bio proteins production from cheaper carbon source, J. of Engi. Sci. and Techno., 3(2) 124-130.

Mondal A.; Sengupta S.; Bhowal J. and Bhattacharya D. (2012). Utilization of fruit wastes in producing single cell protein. International Journal of Science Environment & Technology, 1, 5, 430-438.

Nasseri AT, Rasoul-Amini S, Morowvat MH, Ghasemi Y (2011). Single cell protein: Production and process. Ame. J. Food Technol., 6, 103-116.




Nigam, N.M. (2000). Cultivation of Candida langeronii in sugarcane bagasse hemi cellulose hydrolysate for the production of single cell protein. W.J.Microbiol.and biotechnol. 16, 367- 372.

Tipparat, H., Kittikun, A.H. (1995). Optimization of single cell protein production from cassava starch using Schwanniomyces castellii. W.J. Microbiol. & Biotechnol. 11, 607-609.

Abou Hamed, S.A.A. (1993). Bioconversion of wheat straw by yeast into single cell protein. Egypt. J. Microbiol. 28(1), 1-9.

Saquido, P.M.A., Cayabyab, V.A ., Vyenco, F.R. (1981). Bioconversion of banana waste into single cell protein. J. Applied Microbiol. &Biotechnol. 5(3), 321-326.

Zhao, G., Zhang, W., Zhang, G. (2010). Production of single cell protein using waste capsicum powder produced during capsanthin extraction. Lett Appl Microbiol. 50. 187-91.

Smith, M.E., Bull, A.T. (1976). Protein and other compositional analysis of Saccharomyces fragilis grown on coconut water waste. J. Applied Bacteriol. 41, 97-107.

Al-Farsi, M., C. Alasalvar, M. Al-Abid, K. Al-Shoaily, M. Al-Amry and F. Al-Rawahy, (2007). Compositional and functional characteristics of dates, syrups and their by-products. Food Chem., 104: 943-947.

Shahzad, M. A. and M. Rajoka. (2011). Single cell protein production from Aspergillus terreus and its evaluation in broiler chicks. Int. J. Biosci. Biochem. Bioinform. 1:137-141.

Dhanasekaran, D., S. Lawanya, S. Saha, N. Thajuddin and A. Panneerselvam, (2011). Production of single cell protein from pineapple waste using yeast. Innovative Romanian Food Biotechnol., 8: 26-32.

Kamara DN, Zadrazil F (1988). Microbiological improvement of lignocellulosic in animal feed production: Rrview. Elsevier, Essex, UK, pp. 56-63.

EU. (2009). Official European union regulation no 152/2009. Official Journal of the European Union. 23-31. Zadrazil, F. and Puniya, A. K. (1995), Studies on effect of particle size on solid state fermentation of sugar

cane bagasse into animal feed using white rot fungi. Biores. Tech., 54, 85-87. Rao M., Varma A. and Deshmukh S. (2010). Production of single cell protein, essential amino acids and

xylanase by Penicillium janthinellum. BioResource, 5, 2470-2477. Ahangi Z, Shojaosadati SA, Nikoopour H (2008). Study of mycoprotein production using Fusarium

oxysporum PTCC 5115 and reduction of its RNA content. Pakistan. J. Nutr.7; 240-243. Ravinder R., Venkateshwar Rao L. and Ravindra P. (2003). Production of SCP from de-oiled rice bran. Food

Technol. Biotechnol. 41, 243–246. Anupama and Ravindra, P. (2000) Value-added food: Single Cell Protein. Biotechnol. Advances 18, 459-479.

R&D Director: ………………………..……..…….. Date: ………………..

Documents

Abu Dhabi Food Control Authority Development Sector ... · Format No: F3- RDD-00-01 Issue No.:01 Issue Date: 04.07.2012 Page 3 / 7 Abu Dhabi Food Control Authority Development Sector