جمعه , 10 فروردین 1403 - 2:06 بعد از ظهر

ترکیبات و کاربردهای جدید پوسته تخم مرغ

چکیده

پوسته تخم مرغ همراه با غشا پوسته 5/9 درصد وزن تخم مرغ را شامل می شود و شامل 17/91 درصد نمک های غیرآلی (شامل 4/98% کلسیم کربنات، 8/0 درصد منیزم کربنات و 8/0 درصد تری کلسیم فسفات) 4/6 % پروتئین، 7/1 % آب و 03/0 % لیپید می باشد(1). گالاکتوز، مانوز، فوکوز، گالاکتوزآمین و گلوکورونیک اسید بوسیله تکنیک های کروماتوگرافی و الکتروفورتیک شناسایی شده اند(7). ضخامت کوتیکول در تخمِ مرغان اهلی بین 8/12 – 5/0  میکرومتر می باشد و تا 96 ساعت پس از گذاشتن تخم عمر موثر مفید[1] دارند(10). کوتیکول حاوی 85 – 87 % پروتئین، 4/4 – 5/3 % کربوهیدرات، 5/2 – 5/3 % چربی و 5/3 % خاکستر می باشد. غشای پوسته تخم مرغ به عنوان جاذب برای حذف رنگ های واکنشی از رنگ های فاضلاب، حذف کننده یون های فلزی از فاضلاب های محلول مورد استفاده قرار می گیرد(6). کشف ترکیبات طبیعی موجود در غشای پوسته تخم مرغ مانند ترکیبات کلاژن، گلوگزآمین، کوندرویتین و هیالورونیک اسید ارزش این مواد را در درمان بافت های پیوندی و مفاصل آشکار کرد(3).

مقدمه

پوسته تخم مرغ علاوه بر مورد استفاده قرار گرفتن به عنوان کود در حاصلخیزی مزارع و یا به عنوان منبع کلسیمی در تغذیه دام و طیور استفاده های دیگری نیز دارد که در این تحقیق به آن می پردازیم. سالیانه بیش از 4 میلیون تن پوسته تخم مرغ در چین تولید می شود که می تواند در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار گیرد(4). در حدود 30% تخم مرغ های مصرف شده امروزی بصورت تخم مرغ های فراوری شده هستند که در تهیه خوراک و مواد غذایی به کار می روند و پوسته آنها دور ریخته می شود(5). پوسته حاصل از تخم مرغ های مایع پاستوریزه احتمالاَ مهمترین بخش دورریز پوسته ها هستند که مدیریت آن مشکل به نظر می رسد زیرا اجزای مایع که روی پوسته باقی می مانند سبب بوی بد سولفوری می شوند و باید این پوسته ها را سریع از مراکز پاستوریزاسیون تخم مرغ جمع آوری کرد. کلاژن خالص شده از غشای پوسته بیش از 1000 دلار به ازای هر گرم به فروش می رسد. کلاژن برای کاشت دندان، پیوند پوست، ترمیم قرنیه، دستکش آنژیوپلاستیکی[2]، جراحی پلاستیک، استئوپروسیز و ساخت مواد دارویی به کار می رود(6). پوسته بدون غشا در صنایع کاغذسازی و یا به عنوان مواد آهکی یا مکمل کلسیمی در کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. کاربردهای دیگر پوسته تخم مرغ و ضایعات هچری شامل تولید پلاستیک های قابل تجزیه از پروتئین های غشا پوسته و تامین مکمل کلسیمی انسان بویژه برای زنان پس از دورن یائسگی می باشد، پوسته تخم مرغ همچنین دارای عناصر کم مصرف مانند استرونتیوم[3]، فلورین و سلنیم می باشد(6). پوسته حاوی تقریبا 95% کلسیم کربنات می باشد و باقی مانده، 5/3 % ماتریکس آلی می باشد که بطور عمده گلیکوپروتئین و پروتئوگلیکان می باشد. ماتریکس پوسته تخم مرغ که حدود 2% از وزن کل پوسته تخم مرغ را شامل می شود از پروتیئن (70%) و پلی ساکارید (11%) تشکیل شده است. عصاره پروتئین قابل حل ماتریکس پوسته تخم مرغ دارای خاصیت ضد میکروبی علیه St. aureus  P. aureginosa, و B.cereus در سطوح پایین (25 – 100 میکروگرم در میلی لیتر) می باشد(10).


ترکیبات تشکیل دهنده پوسته

ماده آلی پوسته تخم مرغ و غشای پوسته حاوی پروتئین ها (به عنوان بخش اصلی) و مقدار اندکی کربوهیدرات و لیپید می باشد. بین سطوح اسید یورونیک پوسته تخم مرغ و مقاومت پوسته همبستگی معنی داری وجود دارد. غلظت اسید سیالیک در غشای درونی بیشتر از غشای بیرونی می باشد در حالی که مقدار یورونیک اسید در غشای درونی و بیرونی یکسان  می باشد و غلظت نیتروژن نیز در دو غشا برابر است(2).  Schaafsm و همکاران (2000) پودر پوسته تخم مرغ را مورد آنالیز قرار دادند و بیان نمودند که پودر پوسته تخم مرغ دارای کلسیم زیاد (تقریبا 400 میلی گرم) و استرانسیوم (تقریبا 350 میلی گرم) می باشد. سطوح مواد سمی مانند آلومنیوم، کادمیوم، سرب و جیوه بسیار پایین بود، وبرابر با مقدار آهن، روی، فسفر، منیزیم، نیتروژن، فلور، سلنیوم، مس، بور، وانادیوم و کروم بود. فاکتور رشد β1، پروژسترون، اسیدهای آمینه گلایسین و آرژنین نیز مشاهده شد و استرادیول  β17 و کلسی تونین نیز به مقدار اندکی مشاهده شدند (8).

شاید این مطلب هم مورد نظر شما باشد :   تولید تخم‌مرغ در آبان افزایش می‌یابد

گلوگوزآمینوگلیکان پوسته حاوی 48 % هیالورونیک اسید و 52 % گالاکتوزآمینوگلیکان می باشد و غلظت یورونیک اسید در پوسته تخم مرغ بطور میانگین 24/0 درصد میلی گرم در میکروگرم وزن خشک پوسته می باشد. غلظت کوندرویتین سولفات گلوگزآمینوگلیکان ها نسبتا با ضخامت پوسته تخم مرغ رابطه مستقیم دارد(9).

 درجدول 1 ترکیبات اسیدهای آمینه در پوسته تخم مرغ بدون کلسیم و غشاهای پوسته نشان داده شده است.

جدول 1. ترکیبات اسیدهای آمینه در پوسته تخم مرغ بدون کلسیم[4]  و غشاهای پوسته(2)

اسید آمینه پوسته تخم مرغ بدون کلسیم غشای داخلی پوسته غشای بیرونی پوسته
آسپارژین و آسپارتات 1/8 4/8 8/8
تریپتوفان 2/6 9/6 9/6
سرین 7/9 2/9 2/9
گلوتامین و اسید گلوتامیک 8/11 1/11 9/11
گلایسین 13 1/11 6/10
آلانین 9/6 6/4 1/4
والین 3/7 2/7 9/7
متیونین 2 3/2 3/2
ایزولوسین 6/2 3/3 4/3
لوسین 1/6 6/5 8/4
تیروزین 8/1 2/2 7/1
فنیل آلانین 1/2 6/1 5/1
هیستیدین 2/4 1/4 3/4
لیزیین 6/3 6/3 4/3
آرژنین 9/5 7/5 8/5
پرولین 3/8 6/11 12
هیدروکسی پرولین 3/0 5/1 4/1

وزن خشک غشای بیرونی بسیار بیشتر (تقریبا 6 برابر) از غشای درونی است. غشای پوسته تخم مرغ حاوی کلاژن های نوع  I،  Vو  Xمی باشد(2). غشای بیرونی پوسته غالبا از کلاژن نوع I تشکیل شده است در حالی که غشای داخلی از کلاژن نوع  V و  I تشکیل شده است. کلاژن نوع  Xدر هر دو غشا مشاهده شده است(5).

غشای پوسته تخم مرغ حاوی گلوکوزآمینوگلیکان ها مانند درماتان سولفات و کوندرویتین سولفات و گلیکوپروتئین های سولفاته (که حاوی هگزوزآمین مانند گلوگوزآمین می باشد) است. دیگر ترکیباتی که در غشای پوسته تخم مرغ شناسایی شده اند شامل هیالورونیک  اسید، سیالیک اسید، دسموزین[5]، ایزودسموزین، اووترانسفرین[6]، لیزیل اکسیداز[7]، لیزوزیم و بتا – ان استیل گلوگوزآمینیداز می باشد. گلوگوزآمینوگلوکان ها پلی ساکاریدهای آنیونی هستند که از واحدهای تکراری دی ساکاریدهای هگزوزآمین و اسید  یورونیک بوجود آمده اند. گلوکوزآمینوگلوکان ها اجزای اصلی ماده زمینه برون سلولی بافت پیوندی هستند که دارای عملکرد فیزیولوژیکی مهم مانند کنترل ابقا الکترولیت و آب  می باشد. گلوکوزآمینوگلوکان ها نقش زیادی در مصارف بهداشتی، آرایشی، داروسازی و صنایع مواد غذایی دارند. 5 نوع پروتئین مختلف در بخش آلی پوسته تخم مرغ شناسایی شده است که شامل اووسیلیدن 17[8] که یک پروتئین محلول در ماتریکس می باشد و مقدار آن به کیفیت پوسته تخم مرغ بستگی دارد، اوستوپنتین[9] که بیان ژن این پروتئین در زمان کلسیفیکاسیون بیشتر می باشد، اووموسین که در نقاط پستانی[10] پوسته شناسایی شده است، لیزوزیم و اووترانسفرین می باشند. بخش آلی پوسته نیز حاوی چندین مولکول پروتئوگلیکان[11] می باشد(5).

استفاده از پوسته تخم مرغ در پزشکی

 پودر خالص شده غشای پوسته تخم مرغ حاوی بیش از 1% گلوگوزآمین برحسب وزن خشک، بیش از 2% کوندرویتین سولفات، بیش از 2% هیالورونیک اسید و بیش از 25% کلاژن از نوع I می باشد. استفاده از غشای طبیعی پوسته تخم مرغ روش مطمئن و موثر جدید برای درمان درد و انعطاف پذیری مفاصل و ناهنجاری های بافت پیوندی می باشد. Ruff و همکاران (2009) بیان نمودند که مصرف خوراکی غشای طبیعی پوسته تخم مرغ[12] (NEM) به مقدار 500 میلی گرم در روز در طول 4 هفته سبب افزایش 7/43 درصدی انعطاف پذیری مفاصل و کاهش 9/75 درصدی درد مفاصل هنگام حرکات مفاصل در بیماران مبتلا به مشکلات مفاصل شده است(3). Mine و همکاران (2004) نیز بیان نمودند پپتیدهای مشتق شده از غشا پوسته که با قلیا تیمار شدند سبب تحریک فیبروبلاست های پوست (سلول های پوست که سبب ساخت کلاژن و فیبرهای دیگر می شود) انسان در شرایط آزمایشگاهی شده است (12).

شاید این مطلب هم مورد نظر شما باشد :   فهرست تخصیص ارز کالاهای کشاورزی و نظر دستگاه بهمن ماه اعلام شد

استفاده از پوسته تخم مرغ در صنعت

بیودیزل (سوخت زیستی) سوخت جایگزین تجدیدپذیر به جای نفت خام می باشد که از استرهای مونوآلکیل اسیدهای چرب تشکیل شده است و خصوصیات فیزیکی مشابه با سوخت نفتی دارد اما مزیت ممتاز آن شامل تجدیدپذیر بودن، قابلیت تجزیه در محیط زیست، غیرسمی بودن و آلودگی کمتر می باشد. سوخت زیستی معمولا بوسیله تبادل استری روغن های گیاهی یا چربی های حیوانی با الکل های کوتاه زنجیر (معمولا متانول) در حضور کاتالیست ها تولید می شوند. کاتالیست های قدیمی برای واکنش تبادل استری پایه های قوی همگن[13] مانند آلکالی متال هیدروکسیدها[14] و آلکوکسیدها و اسیدهای همگن مانند H2So4 بودند. کاتالیست های آلکالین خاصیت خورندگی بر روی وسایل و تجهیزات داشتند و هم چنین با اسیدهای چرب آزاد برای تشکیل صابون های فرعی ناخواسته[15] واکنش می دادند و جداسازی آنها پرهزینه بوده است؛ کاتالیست های اسیدهای همگن نیز به سختی قابل بازیابی می باشند و در دمای بالا عمل کرده و هم چنین مشکلات زیست محیطی و خورندگی نیز ایجاد می کنند. بنابراین توسعه کاتالیست های جامد مورد توجه قرار گرفت که به آسانی قابل جداسازی هستند و خاصیت خورندگی فلزات و سمیت نیز ندارند. اما آماده سازی کاتالیست های جامد با تاثیرگذاری زیاد (موثر قوی) پیچیده، پرهزینه و نیاز به مهارت خاص دارد. در نتیجه Wei و همکاران (2009) از پوسته تخم مرغ به عنوان کاتالیزور در تولید سوخت بیودیزل از روغن گیاهی و متانول آزمایشی را انجام دادند و بیان نمودند که پوسته طبیعی تخم مرغ دارای منافذ و ساختار کریستالی نامنظم می باشد و در دمای کمتر از 700 درجه سانتی گراد اندازه و شکل اجزای پوسته شبیه پوسته طبیعی بود اما در دمای بیشتر از 800 درجه سلسیوس اندازه ذرات کاهش یافت و شکل ذرات منظم تر شد. آب و مواد آلی در دمای کمتر از 600 درجه سلسیوس از بین می روند در حالی که کربن دی اکسید در دمای 700 – 800 درجه سانتی گراد از بین می رود. دمای کمتر از 600 درجه سلسیوس سبب تولید CaO نمی شود و خاصیت کاتالیستی بسیار پایین می باشد و بهترین عملکرد کاتالیستی در دمای بالای 800 درجه سانتی گراد بوجود می آید، پوسته تخم مرغی که به عنوان کاتالیست مورد استفاده قرار می گیرد برای 13 بار قابل استفاده و قابل بازیابی می باشد و به تدریج از فعالیت آن کم می شود و برای دفعه 17 به بعد به طور کامل غیرفعال می شود. غیرفعال شدن کاتالیست مشتق شده از پوسته احتمالا به دلیل تغییر در ساختار آن می باشد و هنگامی که بیشتر از 17 مرتبه مورد استفاده قرار گیرد به صورت Ca(OH)2 در می آید، در حالی که کاتالیست تازه مشتق شده از پوسته تخم مرغ به شکل CaO می باشد(4).

قانعیان و همکاران (1388) اثر پوسته تخم مرغ به عنوان جاذب طبیعی را در حذف رنگ رادیواکتیو قرمز 123 از فاضلاب سنتتیک نساجی (این رنگ ها دارای خاصیت سرطان زایی بوده و برای محیط زیست نیز زیان آور می باشند) مورد مطالعه قرار دادند و بیان نمودند که با توجه به pH قلیایی و دمای بالای اغلب فاضلاب های نساجی و رنگریزی و کارایی مطلوب پوسته تخم مرغ، با توجه به ساختار حفره ای آن به عنوان جاذب در pH قلیایی و محدوده دمایی 45 درجه سانتی گراد؛ می توان نتیجه گرفت که پوسته تخم مرغ می تواند در تصفیه چنین فاضلاب هایی کاربرد داشته باشد. علاوه  بر این پوسته تخم مرغ جاذب مس، کادمیوم، کروم، سرب، نیکل و فسفر فاضلاب ها هم می باشد، که تحقیقات کمی در این زمینه صورت گرفته است(12).

شاید این مطلب هم مورد نظر شما باشد :   واردات خوراک دام و طیور از مالیات بر ارزش افزوده معاف شود


آنالیز ماتریکس، غشا و کوتیکول پوسته تخم مرغ(7)

ماتریکس (برحسب درصد سولفات معدنی) غشا (برحسب درصد ماده معدنی) کوتیکول (برحسب درصد ماده معدنی)
نیتروژن 01/15 54/15 94/15
نیتروژن هگزوزآمینی 46/0 11/0 24/0
نیتروژن غیر هگزوزآمینی 55/14 43/15 7/15
هگزوزآمین 83/5 (25/3) 45/1 (81/0) 06/3 (71/1)
قند خنثی (بصورت گالاکتوز) 57/3 (98/1) 97/1 (09/1) 87/2 (59/1)
اسید یورونیک (بصورت اسید گلوکورونیک) 45/1 (75/0)
استر سولفات 1/1 (15/1)

نتیجه گیری

از آنجایی که تقریبا تمامی پوسته های حاصل از تخم مرغ های فراوری شده که حدود 60 درصد تخم مرغ های مصرفی را شامل می شوند و دارای سلامت بیشتری نسبت به ضایعات هچری هستند و در نتیجه نیاز به فراوری کمتری دارند ، دور ریخته می شوند، می توان با بکارگیری مدیریت صحیح به عنوان یک منبع قابل دسترس و ارزان قیمت در صنایع مختلف و بویژه علوم پزشکی علاوه بر استفاده از آن به عنوان منبع کلسیمی در کشاورزی و تغذیه دام و طیور، استفاده نمود؛ البته این امر مستلزم  تحقیقات بیشتر می باشد.

منابع

  1. Kovacs- Nolan, J., Phillips, M. And Mine, Y. Advances in the value of eggs and egg components for human health. Journal of agricultural and food chemestry. 53, 8421-8431, 2005.
  2. T. Nakano, N. I. Ikawa and L. Ozimek. Chemical composition of chicken eggshell and shell membranes. Poultry Science, 82:510–514, 2003.
  3. Ruff, K., Devore, D., Leu, M. and Robinson, M. Eggshell membrane: A possible new natural therapeutic for joint and connective tissue disorders. Results from two open-label human clinical studies. Clinical interventions in aging. 2009.
  4. Wei, Z., Xu, C. and Li, B. Application of waste eggshell as low – cost solid catalyst for biodiesel production. Bioresource technology 100, 2883–2885, (2009).
  5. Davis, C. and Reeves, R. High value opportunities from the chicken egg. Printed on environmentally friendly paper by Canprint. 2002.
  6. Gittins, J. Utilization of egg shell waste from UK egg processing and hatchery establishments. 2002.
  7. Baker, J. R. and Balch, D. A. A study of the organic material of hen’s – egg shell. Biochemistry journal.  82, 352, 1962.
  8. Schaafsma, A., Pakan, I., Hofstede, G.J.H., Muskiet, F.A.J., Van Der Veer, E.and De Vries, P.J.F. Mineral, amino acid, and hormonal composition of chicken eggshell powder and the evaluation of its use in human nutrition. Poultry Science, 79:1833–1838, 2000.
  9. Nakano, T., Ikawa, N. and Ozimek, L. Extraction of glycosaminoglycans from chicken eggshell. Poultry Science, 80:681–684, 2001.
  10. Mine, Y., Oberle, C. and Kassaify, Y. Eggshell matrix proteins as defense mechanism of avian eggs. Journal of agricultural and food chemestry, 51, 249-253, 2003.
  11. Mine, Y. and Kovacs – Nolan, J. Biology active hen egg components in human health and disease. Journal of Poultry Science, 41: 1 – 29, 2004.
  1. م.ت. قانعیان، ق. غنی زاده، م. غلامی، ف. قادری نسب.کاربرد پوسته تخم مرغ به عنوان جاذب طبیعی در حذف رنگ رادیواکتیو قرمز 123 از فاضلاب سنتتیک نساجی  طبیب شرق، دوره 11، شماره 4، زمستان 88..

1 . effective life span

[2].  angioplasty sleeves

[3] . strontium

[4] . decalcified

[5]. desmosine

[6]. ovotransferrin

[7]. lysyl oxidase

[8]. ovocleidin-17

[9]. osteopontin

[10]. Mammillary knobs

[11].  proteoglycan

[12]. Natural Eggshell Membrane

[13]. homogeneous strong bases

[14]. alkali metal hydroxides

[15]. unwanted soap by-products

درباره ی نویسنده

مطلب پیشنهادی

تنظیم بازار مرغ و تخم‌مرغ به بخش خصوصی واگذار شد/ توقف 40 کشتی در بندر و پرداخت خسارت روزانه

وزیر جهاد کشاورزی با بیان اینکه تنظیم بازار مرغ، تخم مرغ و جوجه یکروزه به …