تقنيات استخراج الخروب
ما يجمع منتجات مثل الخروب الفاسد، دبس السكر، الشراب، والمستخلص هو أن المكونات القابلة للذوبان في الفاكهة تنتقل إلى مذيب، وغالبا ما يكون الماء. تسمى هذه المرحلة الاستخراج والطريقة المستخدمة؛ تؤثر مباشرة على إنتاج السكر، وكمية المركبات الفينولية، والطعم، واللون، ووقت الإنتاج.
في هذا المقال، نناقش بمقارنة تقنيات الاستخراج المستخدمة في الخروب، من الاستخلاص المائي التقليدي إلى الطرق الموجات فوق الصوتية والمساعدة بالميكروويف، ومن هناك إلى تقنيات التنقية والإثراء، في ضوء الدراسات العلمية.
ما هو الاستخلاص ولماذا هو مهم في الخروب؟
الاستخلاص هو نقل المكونات المطلوبة في المادة الخام من الهيكل الصلب إلى الطور السائل بمساعدة مذيب مناسب. يحتوي لب ثمرة الخروب على مستويات عالية من السكر والألياف والمركبات الفينولية. وفقا لأنطونيو وآخرون (2020) من معهد البحوث الزراعية القبرصي، تحتوي شقوق الخروب على حوالي 48–56٪ سكر، وحوالي 40٪ ألياف خام، و2–7٪ بروتين، و1.4–2.0٪ من إجمالي البوليفينولات فوق الوزن الجاف.
تعرف نفس الدراسة استخراج فتات الخروب المائي بأنه "الخطوة الأساسية" في إنتاج الفطر الخروب والدبس. لأن دبس السكر أو الشراب هو في الواقع الشكل المكثف لهذا الدبس. لذلك، كلما مر السكر في المحلول أثناء الاستخلاص، زادت كفاءة الإنتاج في مرحلة التكثيف التالية.
تعود صعوبة الاستخلاص إلى البنية الليفية للخروب. في أطروحة دكتوراه أجريت في جامعة منزور (إروغلو، 2020)، ذكر أن وقت الاستخلاص يمكن تمديده من 12 ساعة إلى 3 أيام للحصول على اللب في إنتاج دبس الخروب التقليدي، وذلك بسبب صعوبة ذوبان السكر بسبب البنية الليفية للثمرة. تم تطوير معظم تقنيات الاستخراج الجديدة لتقصير هذه الفترة أو زيادة الإنتاجية.
الاستخراج المائي التقليدي
الطريقة الأكثر شيوعا وأقدم هي نقع الخروب المهروس في الماء أو تسخينه وجعله يلامس الماء. ميزة هذه الطريقة هي بساطتها وحقيقة أنها لا تحتاج إلى مذيبات عضوية؛ لذلك، من الطبيعي تفضيل الماء كمنتجات غذائية.
قام أنطونيو وآخرون بدراسة أربعة متغيرات رئيسية تؤثر على العائد في الاستخراج المائي: مصدر المادة الخام، حجم الشق، درجة الحرارة، والمدة. تشمل النتائج البارزة للدراسة:
- العامل الذي حدد كمية المركبات الفينولية أكثر كان مصدر المادة الخام.
- كما أن مصدر المادة الخام أثر على نسبة السكروز والجلوكوز والفركتوز لبعضها البعض؛ وقد يغير ذلك الحلاوة المدركة للعجينة.
- رفع درجة الحرارة من 25 درجة مئوية إلى 75 درجة مئوية في الاستخراج بمساعدة الحرارة يمرر الفينولات إلى محلول أكثر من السكريات.
- تمديد الفترة عند 25 درجة مئوية حسن إنتاج السكر دون التسبب في زيادة مفرطة في الظاهرات.
هذا الاستنتاج مهم في الواقع: مفهوم "ماء أكثر سخونة واستخلاص أفضل" ليس دائما صحيحا. يمكن لدرجة الحرارة العالية أن تمر المزيد من المركبات الفينولية إلى الوورت، مما يغير طعم المنتج نحو القابضة. يشير الباحثون إلى أن الاعتماد على دعم الحرارة لزيادة إنتاج السكر لا يزال محدودا، بينما يمكن أن يزيد الاستخراج لفترة أطول في ظروف قريبة من درجة الحرارة المحيطة من إنتاج السكر من خلال الحفاظ على انخفاض الفينولات.
تأثير حجم القطعة
يتسارع انتقال الكتلة عادة مع زيادة مساحة سطح التلامس مع المذيب أثناء الاستخلاص. قارن أنطونيو وآخرون بين حجمين للكسر: كسر متوسط بحجم 9–13 مم وكسر بحجم الغبار بحجم 1–4 مم. وجد أن تأثير حجم الكسر كان أكثر وضوحا في الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية مقارنة بالطريقة بمساعدة الحرارة، لكن هذا التأثير انخفض مع تمديد وقت الأشعة الصوتية.
ومن الجدير بالملاحظة أيضا من ملاحظة الباحثين: في التجارب التي خلط الضوء عليها، ترسبت كسور بحجم مسحوق في القاع ومنعت دوران المذيب، بينما تم التغلب على هذه المشكلة بتطبيق الموجات فوق الصوتية المستمرة. تشير الدراسة إلى أن الكسور بحجم المسحوق هي منتج ثانوي حتمي ومنخفض التكلفة لسحق الخروب الصناعي، وغالبا ما يستخدم كعلف أو في إنتاج العصير ودبس السكر.
في أطروحة دكتوراه أجريت في جامعة مرسين (يلم كايا، 2010)، تم تحسين حجم الجسيمات، نسبة الماء/الفاكهة، درجة حرارة الاستخلاص والوقت معا لإنتاج شراب السكر عالي النقاء من الخروب. يظهر هذا النهج أن الاستخلاص ليس إعدادا واحدا، بل هو توازن بين المتغيرات التي تؤثر على بعضها البعض.
الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية
في الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية، تؤدي الموجات الصوتية عالية التردد المطبقة على الوسط السائل إلى تكوين وانهيار فقاعات صغيرة (التجويف). يمكن لهذا التأثير أن يريح هياكل الخلايا، مما يسرع مرور المكونات القابلة للذوبان إلى السائل. الجانب الجذاب في طريقة الخروب هو أنه يمكنه إنتاج نتائج في وقت قصير عند درجات حرارة منخفضة نسبيا.
في أطروحة إيروغلو (2020)، تم تحسين ظروف الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية حسب الوقت ودرجة الحرارة ونسبة الفاكهة إلى المذيب ومتغيرات قوة الموجات فوق الصوتية؛ تم تحديد الظروف المثلى على أنها 40 درجة مئوية، 21 دقيقة، نسبة 1:9، و84 بالمئة من قوة الموجات فوق الصوتية. عند مقارنة دبس السكر الناتج من الورت بالموجات فوق الصوتية مع دبس السكر الناتج من الوروت التقليدي، لم تجد فروقات ذات دلالة إحصائية من حيث التركيب الكيميائي، اللون، القدرة المضادة للأكسدة، والمواد الفينولية الكلية. تم الإبلاغ عن أن قيم HMF كانت أعلى قليلا في تطبيق الموجات فوق الصوتية، لكنها بقيت أقل من الحدود المقبولة. خلص المؤلف إلى أن الطريقة يمكن أن تقلل الاستخراج التقليدي من ساعات إلى حوالي 21 دقيقة.
يذكر أنطونيو وآخرون أيضا أن الموجات فوق الصوتية أداة فعالة في استخراج السكر، خاصة من الكسور بحجم المسحوق. في دراسة أخرى (بن حمودة وآخرون، 2025)، تم تحسين النقع والاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية بناء على متغيرات مثل تركيز الإيثانول، ودرجة الحرارة، والمدة، وقوة الموجات فوق الصوتية لزيادة إنتاج مضادات الأكسدة.
استخراج السوائل فوق الحرجة بالميكروويف والسائل فوق الحرج
في الاستخراج بمساعدة الميكروويف، تنتقل الطاقة مباشرة إلى الماء في المذيب والمواد الخام؛ وبهذه الطريقة، يحدث التسخين بسرعة ويمكن لزيادة الضغط داخل الخلايا أن تسهل خروج المكونات. في استخراج السوائل فوق الحرجة، يستخدم ثاني أكسيد الكربون عادة كمذيب في الظروف التي تتجاوز درجة الحرارة والضغط الحرج.
قارنت دراسة بمشاركة باحثين من المغرب وإيطاليا وإسبانيا (منصوري وآخرون، 2022) أربع طرق للحصول على المركبات الفينولية من فاكهة الخروب. تلخص النتائج في الجدول أدناه:
| المنهج (منصوري وآخرون، 2022) | الفينولات الكلية (ملغ/غغرام المادة الجافة) |
|---|---|
| الاستخراج بمساعدة المايكروويف | 34,35 |
| استخراج السائل فوق الحرج (CO₂) | 28,38 |
| الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية | 20,38 |
| استخراج سوكسهليت | 11,55 |
في هذه الدراسة، تم تطبيق الموجات الدقيقة في وعاء مغلق عند 100 درجة مئوية، بقوة 400 واط وبخليط من الأسيتون/الماء. كما تم العثور على قيم التانين الكلية للفلافونويد والمكثف في أعلى مستخلص ميكروويف. يجب ملاحظة فرق مهم هنا: تجرى مثل هذه الدراسات على نطاق مخبري وغالبا باستخدام مذيبات عضوية للتحليل أو استخراج المركبات النشطة حيويا. في إنتاج العصير أو الدبس، وهو منتج غذائي، يكون المذيب هو الماء والهدف الأساسي هو إنتاج السكر. لذلك، فإن كون الطريقة هي "الأفضل" في الحصول على الفينولات لا يعني أنها الطريقة الأنسب لإنتاج الغذاء.
التنقية والإثراء: ماذا يحدث بعد الاستخلاص؟
السائل المستخرج عن طريق الاستخلاص؛ بالإضافة إلى السكريات، يحتوي على الظاهريات والمعادن والبروتينات والجسيمات الصلبة المعلقة. اعتمادا على غرض المنتج، يخضع هذا السائل لعمليات مختلفة:
- الترشيح والتوضيح: إزالة المواد الصلبة المعلقة والمواد العكارة
- تطبيق الممتصات: تقليل اللون وبعض المركبات الفينولية
- ترشيح الغشاء: فصل الجزيئات بناء على حجمها
- التكثيف: زيادة المادة الجافة عن طريق إزالة الماء
في أطروحة ياليم كايا (2010)، تم الإبلاغ عن أن شرابا يحتوي على 73.62٪ من السكروز، 14.58٪ جلوكوز، و9.06٪ من الفركتوز مع إجمالي سكر حوالي 97.26٪ تم الحصول عليه من خلال خطوات التوضيح والتنقية. يظهر هذا المثال أن منتجا مختلفا تماما عن دبس السكر التقليدي يمكن الحصول عليه من نفس المادة الخام حسب العمليات بعد الاستخلاص.
مثال على التخصيب هو دراسات D-بينيتول. قام هاجي أوغلو وآخرون (2020) بإثراء D-بينيتول من مستخلص الخروب عن طريق الاستخلاص، والتوضيح، وتطبيق الماصات، والترشيح النانوي؛ وصل إلى أعلى تركيز من D-بينيتول مع غشاء 5 كيلو دالتون، عند ضغط تغذية 3 بار وعند 25 درجة مئوية، وحصل على 10.48 جم/لتر D-بينيتول في الترشيح. للحصول على معلومات تفصيلية عن D-بينيتول ما هو D-بينيتول في خروب؟ يمكنك الاطلاع على مقالنا.
منتجات الاستخلاص البارد و"مستخلص الخروب"
تذكر بعض المنتجات المباعة في السوق تحت اسم "مستخلص الخروب" أنها تنتج عن طريق تكثيف العصير المستخرج بالبرد على درجة حرارة منخفضة. قارن ياڤوز كوجوك ودوراكلي فيليوغلو (2022) هذه المنتجات بدبس الخروب التقليدي. بلغت المادة الفينولية الكلية حوالي 5.80–18.00 ملغ GAE/g في عينات الدبس و0.10–18.40 ملغ GAE/g في عينات المستخلصات؛ وجد أن HMF حوالي 0.79–50.25 ملغ/كغ في الدبس و1.25–68.77 ملغ/كغ في المستخلصات. لم يكتشف الباحثون فرقا ذا دلالة إحصائية بين المجموعتين من حيث الخصائص المقاسة، وذكروا أن النتائج قد تسلط الضوء على تعديلات مستقبلية لهذه المجموعة المنتجة.
تذكرنا هذه النتيجة بأن تعبير "بارد" أو "درجة حرارة منخفضة" وحده لا يضمن جودة المنتج؛ العامل الرئيسي هو المادة الخام، والتحكم في العمليات، وتحليل المنتج النهائي. حول مفهومي الاستخلاص والاستخراج ما هو مستخلص الخروب؟ يمكنك العثور على مزيد من المعلومات في مقالنا.
ما الذي يجب البحث عنه عند اختيار طريقة
لا توجد طريقة واحدة "أفضل" لاستخراج الخروب. الاختيار يعتمد على المحصول المستهدف:
| الهدف | النهج المميز | نقطة جديرة بالذكر |
|---|---|---|
| العصير والدبس | الاستخلاص المائي، ودعم الموجات فوق الصوتية إذا لزم الأمر | توازن السكر/الفينول، الطعم، HMF |
| شراب السكر النقي | الاستخراج المائي + التوضيح والتنقية | اللون، الوضوح، نقاء السكر |
| مستخلص فينولي/مضاد للأكسدة | الميكروويف، فوق الحرج، الموجات فوق الصوتية (غالبا مع خلطات مذيبات) | أمان المحلل، قابلية التوسع |
| مكون محدد (مثل D-بينيتول) | الاستخراج + فصل الغشاء | النقاء، الإنتاجية، التكلفة |
تظهر المراجعات التي تقيم مزيجا من تقنيات الاستخراج المتقدمة المستخدمة لاستخراج المكونات الحيوية النشطة من مصادر طبيعية (مثل بهادانجي وآخرون، 2024) أن هذه الطرق يتم التحقيق بشكل متزايد في المواد الخام المختلفة. ومع ذلك، يجب حساب قضايا مثل استثمار المعدات، واستهلاك الطاقة، والنقل على نطاق واسع بشكل منفصل لكل عمل؛ ليس من السهل دائما تكرار النتائج الجيدة التي تم الحصول عليها في المختبر بنفس الطريقة في المنشآت الصناعية.
الأسئلة الشائعة
لماذا نستخدم الماء في استخراج الخروب؟
في المنتجات الغذائية مثل العبوس، والدبس، والشراب، يكون الهدف في الغالب السكريات القابلة للذوبان في الماء. الماء هو مذيب آمن ورخيص وعالي الجودة للغذاء.
هل رفع درجة الحرارة دائما يحسن عملية الاستخلاص؟
أفادت إحدى الدراسات أن ارتفاع درجة الحرارة يمرر الفينولات إلى محلول أكثر من السكريات، مما قد يحول الطعم إلى القابض.
هل تفسد الموجات فوق الصوتية جودة دبس السكر؟
في دراسة أطروحة تم فحصها، لم يتم العثور على فرق ذي دلالة إحصائية بين دبس السكر الناتج من الدبس المدعوم بالموجات فوق الصوتية والدبس التقليدي من حيث التركيب واللون والقدرة المضادة للأكسدة؛ على الرغم من أن HMF كان مرتفعا قليلا، إلا أنه ظل أقل من الحدود.
هل يمكن استخدام طريقة الميكروويف في إنتاج الغذاء؟
في دراسات الخروب، تم تجربة الميكروويف في الغالب للحصول على المركبات الفينولية وغالبا مع المذيبات العضوية. يجب تقييم استخدامه على مقياس الغذاء بشكل منفصل.
مادة خام الخروب مع Carob Türkiye
أيا كانت طريقة الاستخراج المختارة، فإن أول عامل يحدد النتيجة هو المادة الخام. كما أظهرت الدراسات، فإن مصدر المادة الخام وحجم الكسر يؤثران مباشرة على إنتاج السكريات والظاهريات.
في Carob Türkiye، نوفر فاكهة الخروب والفتات والدقيق/المسحوق والحبوب والمستخلصات. كسر الخروب (حبيبي), مستخلص الخروب و مستخلص D-بينيتول يمكنك مراجعة صفحاتنا حيث نشرح إنتاج دبس السكر. ما هو دبس الخروب وكيف يصنع؟ يمكنك قراءة مقالنا. لطلباتك بالجملة والتصدير تواصل الآن يمكنك التواصل معنا عبر صفحتنا.
الموارد المحلية
إيروغلو، ز.، "دراسة بعض خصائص جودة دبس السكر المستخرج من الخروب من خلال تحديد معلمات الاستخلاص بمساعدة فوق صوتية"، أطروحة دكتوراه، معهد جامعة منزور للتعليم العالي 2020 (رسالة YÖK رقم: 628859). تيزارا.
org/ أطروحات/ 628859 يلم كايا، س.، "إنتاج شراب السكر عالي النقاء من ثمرة الخروب"، رسالة دكتوراه، معهد جامعة ميرسين للعلوم الطبيعية والتطبيقية، 2010 (رسالة YÖK رقم: 283071). تيزارا.
org/ أطروحات/ 283071 يافوز كوجوك، أ.، دوراكلي فيليوغلو، س.، "تحديد بعض الخصائص الكيميائية للمنتج المعروض للبيع تحت اسم 'مستخلص الخروب' ومقارنة مع دبس الخروب"، جيدا، 47(5)، 889–903، 2022. دوي.
org/ 10. 15237/ الطعام. GD22033 حاجي أوغلو، أ.، أسومو، ي. ت. ز.، يلدز، م.، أرسلان كولجان، أ.، يافوز، إي.، كرهان، م.، "تحسين تخصيب دي-بينيتول من مستخلص الخروب (كيتشيبوينوزو) عن طريق الترشيح النانوي باستخدام منهجية سطح الاستجابة" (عنوان المقال بالإنجليزية)، المجلة التركية للزراعة – علوم وتكنولوجيا الأغذية، 8(9)، 1846–1853، 2020. دوي.
org/ 10. 24925/ تورجاف. v8i9. 1846- 1853. 3429 المصادر الأجنبية
أنطونيو، سي.، كيراتزيس، أ.، روفائيل، ي.، ستيليانو، س.، كيرياكو، م. س.، "الاستخراج المائي بمساعدة الحرارة والموجات فوق الصوتية للكربوهيدرات والفينوليات القابلة للذوبان من كتل الخروب ذات الحجم والمادة المصدرية المتغيرة"، فودز، 9(10)، 1364، 2020. دوي.
org/ 10. 3390/ أطعمة 9101364 منصوري، ف. إ.، وآخرون، "تقييم طرق الاستخلاص المختلفة على الملف الفينولي وإمكانات مضادات الأكسدة لمستخلص سيراتونيا سيليكوا إل. كبساطة"، جزيئات، 27(19)، 6163، 2022. دوي.
org/ 10. 3390/ الجزيئات27196163 بن حمودة، ج.، بطيب ربي، إ.، زار كلاي، ف.، حمامي، م.، كسوري، ر.، "تعزيز إنتاج مضادات الأكسدة من الخروب (Ceratonia siliqua L.): تقييم فعالية طرق النقع والطرق المدعومة بالموجات فوق الصوتية"، المجلة الدولية لأبحاث الصحة البيئية، 35(7)، 1793–1805، 2025. دوي.
org/ 10. 1080/ 09603123. 2024. 2407456 بهادانجي، ي. أ.، كاربنتر، ج.، ساهاران، ف. ك.، "مراجعة شاملة لتقنيات الاستخراج المتقدمة لاسترجاع المكونات النشطة حيويا من المصادر الطبيعية"، ACS أوميغا، 9(29)، 31274–31297، 2024. دوي.
الموارد العلميةorg/ 10. 1021/ أكسوميغا. 4c02718
