البلاستيك الحيوي والمواد الجديدة من كاروب
البحث عن بدائل للبلاستيك الأحفوري يجعل المواد الخام النباتية ذات قيمة أخرى في علم المواد. الخروب نبات مميز في هذا الصدد: الصمغ المستخرج من بذرته هو بوليمر طبيعي، ولحم الفاكهة مادة خام غنية بالسكر، والمنتجات الثانوية الناتجة أثناء المعالجة هي مصدر للألياف والتانينات. هذه المكونات؛ يتم التحقيق في مجالات مثل الطلاءات، المواد اللاصقة، الهيدروجيلات، والوقود الحيوي.
في هذا المقال، نناقش سبب أهمية الخربوب من حيث المواد الحيوية، وأي المكونات يتم تقييمها في أي تطبيقات، واتجاهات البحث والتطوير في هذا المجال، والحدود الواقعية في الانتقال من المختبر إلى السوق، بناء على المصادر.
ما هي المواد البلاستيكية الحيوية والمواد الحيوية؟
على الرغم من أن مصطلح "البلاستيك الحيوي" يستخدم كثيرا في اللغة اليومية، إلا أنه في الواقع يشمل خاصيتين مختلفتين. يمكن أن تكون المادة الخام "حيوية" لأنها ذات أصل نباتي أو بيولوجي؛ يمكن أن تكون "قابلة للتحلل" لأنها يمكن أن تحلل بواسطة الكائنات الدقيقة في الطبيعة؛ أو يمكن أن تكون كلاهما. ليست كل المواد الحيوية قابلة للتحلل، وليس كل المواد القابلة للتحلل حيويا قائمة على الحيوية.
البوليمرات الطبيعية مثل السكريات النباتية، أي النشا، والسليلوز وأنواع مختلفة من الصمغ، هي المادة الخام لجزء كبير من الأبحاث في هذا المجال. يمكن لهذه البوليمرات أن تتفاعل مع الماء، وتشكل أغشية عند الجفاف، ويمكن دمجها مع مواد أخرى لتكوين مواد ذات خصائص مختلفة. الصمغ، المستخرج من بذور الخروب، هو أيضا عضو في هذه العائلة الطبيعية من البوليمر.
في هذا المقال، يناقش مفهوم "البلاستيك الحيوي" بالمعنى الواسع؛ نعتبرها مواد حيوية يمكن أن تحل محل أو تكمل البلاستيك والمواد الصناعية المشابهة.
لماذا يجذب الخروب الانتباه؟
تكمن قيمة الخروب من حيث البحث المادي في أن أجزائه المختلفة توفر أنواعا مختلفة من المواد الخام:
| قسم الخروب | المادة الخام التي تقدمها | الاستخدام المستكشف |
|---|---|---|
| النواة الداخلية | جالاكتومانان (نطاق خرب) | الطلاء، اللاصق، الفيلم، الهيدروجيل |
| لحم الفاكهة | السكريات القابلة للذوبان | الإيثانول الحيوي، منصة السكر |
| مسحوق الفاكهة ومنتجات المعالجة | الألياف، القشرة، اللب، البوليفينولات | حشوة المركبات الحيوية، التعبئة النشطة، الهيدروجيل، الوقود الحيوي |
| الأوراق واللحاء | تانين | دباغة الجلد، الصباغة |
| الخشب | مادة خشبية صلبة ومتينة | البناء، الأثاث، الترصيع |
تناقش المراجعة الشاملة التي أجراها مارتينز-لوساو وآخرون، والتي نشرت في مجلة Plants عام 2024، بالتفصيل إمكانيات استخدام هذه المكونات المختلفة للخروب. وفقا للمراجعة، يمكن استخدام نفايات الخروب كمنصة سكر للوقود الحيوي أو كمحسن للتربة، وتانينات الأوراق في دباغة وصبغ الجلد، والخشب في المباني والأثاث.
في تركيا، تم التأكيد على الإمكانيات الواسعة للاستخدام الخروب في الصناعة على المستوى الرسمي. في بيان وزارة الزراعة والغابات لعام 2020، تم احتساب البلاستيك أيضا ضمن المناطق الصناعية التي يستخدم فيها الخروب.
جالاكتومانان: من البوليمر الطبيعي إلى الطلاء واللصق
يعرف صمغ الخروب بأنه مثخن في الطعام برمز E410. ومع ذلك، يعتبر نفس البوليمر أيضا مادة خارج الطعام. تجمع مارتينز-لوساو وآخرون يحصي المواد اللاصقة والطلاءات ضمن الاستخدامات غير الغذائية لصمغ الخروب.
يثير اهتمام جالاكتومانان في هذه المنطقة لأنه يشكل محاليل لزجة عند إذابته في الماء ويمكن أن يترك طبقة رقيقة عند الجفاف. تشكل هذه الخاصية أساس الأغشية الرقيقة التي تغطي سطحا أو المواد اللاصقة التي تربط سطحين، على سبيل المثال. يستخدم مشابه في التاريخ: وفقا لمصادر عن مطحنة الخروب في قبرص، تم تحويل بعض المنتجات المعالجة إلى حبيبات تستخدم لصنع الغراء.
أفلام صالحة للأكل من مجموعة الخروب
كما أجريت دراسات على أفلام قائمة على صمغ الخروب (LBG) في تركيا. في دراسة نشرت في المجلة التركية للكيمياء عام 2004، تم فحص أغشية LBG التي أضيف إليها البولي إيثيلين جليكول (PEG) كملون. مع زيادة كمية PEG والوزن الجزيئي، زادت عكارة الأغشاش، وانخفضت نفاذها الضوئي، وقوة شدها، وتمددها؛ تم تحديد أكثر الملدائن الأنسب بين الفحصين PEG 200. وفي نفس الدراسة، أبلغ أن LBG لم يذوب وظل مستقرا حتى 300 درجة مئوية (أيدينلي وآخرون، 2004).
يمكن تحسين خصائص أغشية الصمغ النقي بدمجها مع عدادات السكريات الأخرى. في دراسة كورت، توكر، وتورنوك (2017)، تم استخدام التآزر بين صمغ الزانثان وLBG؛ في التركيبة المثلى التي تحتوي على 89.6٪ LBG، 10.4٪ زانثان، و20٪ جليسرول، تم قياس قوة الشد 86.97 ميغاباسكال وقياس الإطالة عند الانقطاع بنسبة 33.34٪. يشير المؤلفون إلى أن البوليمرين يتفاعلان بتناغم ويتم الحصول على خصائص محسنة للأفلام والطلاءات القابلة للتحلل. هذه النتائج على نطاق مخبري؛ تتطلب اختبارات إضافية للتغليف التجاري.
المركبات الحيوية من القشرة، اللب والبودرة
في أبحاث البلاستيك الحيوي، يستخدم الخروب ليس فقط كعلكة، بل أيضا كحشو كمسحوق فواكه مطحونة أو نفايات معالجة:
- فيلم الهيدروجيل PVA: في دراسة أجريت في جامعة بورصة التقنية، أضيفت مسحوق فاكهة الخروب بنسبة 5، 10، و20 بالمئة حسب الوزن إلى أفلام كحول البولي فينيل؛ تم تحقيق أفضل قوة شد وإطالة بمساهمة قدرها 10 بالمئة، وانخفض التورم ومحتوى الرطوبة مع زيادة محتوى الغبار (موتلو & إيروغلو، 2025).
- النشا الحيوي البلاستيكي: أضيف مسحوق الخروب إلى الأغشية الحرارية الناتجة من نشا قشرة البطاطس بمعدل يتراوح بين 2–15٪، ولوحظ التصاق قوي بين الحشو والمصفوفة (جيمور وآخرون، 2024).
- حشو الفحم الحيوي: تم إضافة الفحم الحيوي الناتج من فضلات الخروب الناتجة عن استخراج الجلوكوز إلى بوليمر PBAT القابل للتحلل بمعدل 10 و20 بالمئة؛ وبحسب المؤلفين، أظهر تأثيرا مؤجلا على تحلل البوليمر بفعل الضوء (Infurna وآخرون، 2022).
الهيدروجيلز أيضا جزء من هذا المجال. يذكر تجميع مارتينز-لوساو وآخرين مشروعا ممويلا يهدف إلى تحويل منتجات الخروب الثانوية إلى هيدروجيلات للزراعة المستدامة. تطوير مواد موفرة المياه من منتجات شجرة تتحمل الجفاف هو مثال مهم على الاقتصاد الدائري.
التغليف النشط: الطلاءات الواقية بمكونات الخروب
كما يتم دراسة بولي فينولات والمكونات المتطايرة في الخروب لإضافة خصائص مضادة للأكسدة إلى التغليف. في دراسة فحصت مستخلصات محضرة من كسور الخروب والبذور والأوراق، لوحظ أقوى تأثير مضاد للأكسدة في مستخلص البذور؛ لم يتم اكتشاف أي هجرة مواد في اختبار الهجرة في الأفلام النشطة التي تم الحصول عليها من إضافة هذا المستخلص إلى لاصق فيلم متعدد الطبقات قائم على السليلوز (واهيون وآخرون، 2022). في دراسة أخرى أجريت في قبرص، تم تطوير طبقة بولي فينولي من بقايا ثمار الخروب؛ وقد أبلغ أن الطلاء يقلل من أكسدة الدهون في شرائح السلمون المخزنة في البرد (Goulas وآخرون، 2019).
السكر، الخشب، والتانينات: مكونات أخرى
لحم ثمرة الخروب غني بالسكريات الطبيعية التي يمكن تحويلها إلى منتجات حيوية عن طريق التخمير. تحسب مجموعة مارتينز-لوساو وآخرون الإيثانول الحيوي ضمن التطبيقات التكنولوجية والحيوية المتعلقة بالخروب وتؤكد أن نفايات الخروب يمكن اعتبارها "منصة سكر" لإنتاج الوقود الحيوي. تدرج قاعدة بيانات الموارد الوراثية النباتية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية GRIN-Global أيضا الكحول والحطب والفحم النباتي ضمن الاستخدامات الاقتصادية للخروب. تشير "منصة السكر" إلى قدرة السكريات النباتية على أن تكون مادة انطلاق للمواد الكيميائية مثل اللبنات البلاستيكية الحيوية بالإضافة إلى الوقود.
تم استخدام خشب وتانينات الشجرة كمواد لقرون:
- الخشب: يمكن استخدامه في البناء والأثاث؛ وفقا لحديقة فال رحمة النباتية، فقد استخدم خشبه الأحمر في الترصيع في جنوب فرنسا في القرن التاسع عشر.
- تانين: يمكن استخدام تانين الأوراق في دباغة وصبغ الجلود. تشير المصادر التاريخية في قبرص إلى أن الحبوب المستخرجة من اللحاء والأوراق كانت تستخدم بشكل خاص في صباغة الأشرعة.
تظهر هذه الاستخدامات التقليدية أن شجرة الخروب يمكن تقييمها تقريبا بالكامل.
اتجاهات البحث والتطوير: المنشورات وبراءات الاختراع
زاد الاهتمام العلمي والتكنولوجي بالخروب بشكل كبير في السنوات الأخيرة. وفقا لتجميع مارتينز-لوساو وآخرين، فإن 54 بالمئة من المنشورات حول الخروب مرتبطة بالتطبيقات التكنولوجية والحيوية التكنولوجية، و35 بالمئة من هذه المنشورات تتكون من سجلات براءات اختراع. تشمل مجالات تطبيقه على نطاق واسع، بما في ذلك الأدوية والأغذية والإيثانول الحيوي.
في تركيا، تناقش أيضا إمكانيات الخروب في مناطق جديدة. في التصريحات التي أدلى بها في ألانيا عام 2025، ذكر أن ورشة العمل للخروب قيمت إمكانيات المنتج في العديد من المجالات من الزراعة إلى التجارة، من الأغذية إلى مستحضرات التجميل.
رؤية واقعية: من المختبر إلى السوق
بينما من المفهوم الحماس حول البلاستيك الحيوي والمواد الجديدة من الخروب، فإن التقييم الواقعي ضروري. لا تزال العديد من التطبيقات في هذا المجال في مرحلة البحث، وهناك عقبات يجب تجاوزها لتحقيق نطاق تجاري:
- التكلفة: ليس من السهل على المواد البيولوجية التنافس مع البلاستيك الأحفوري من حيث السعر.
- أولوية المواد الخام: مجموعة الخروب والسكريات هما مواد خام غذائية قيمة؛ ويعد استخدام المنتجات الثانوية أكثر بروزا في إنتاج المواد.
- الأداء: تتطلب مقاومة الماء والخصائص الميكانيكية للمواد الطبيعية القائمة على البوليمرات تحسينا في العديد من التطبيقات.
- المقياس: تطبيق طريقة ناجحة في المختبر على نطاق صناعي يتطلب عملية هندسية منفصلة.
- العرض: وفقا لمارتينز-لوساو وآخرين، انخفضت زراعة الخروب في البحر الأبيض المتوسط بنسبة 65 بالمئة في القرن الحادي والعشرين؛ استمرارية المواد الخام قضية مهمة في هذا الصدد.
لذلك، بدلا من العناوين الحازمة مثل "البلاستيك من الخروب"، من الأدق القول إن مكونات الخروب من المواد الخام الواعدة في أبحاث المواد الحيوية.
فرص تركيا
حقيقة أن دراسات فيلم LBG وفيلم الزانتان-LBG ومسحوق PVA-خروب المذكورة أعلاه من قبل باحثين أتراك تظهر وجود تراكم محلي في هذا المجال. في بيان الوزارة بتاريخ 2020، ذكر أن الطلب على المصانع التي تعالج الخروب قد ازداد؛ زيادة القدرة على المعالجة تعني المزيد من المنتجات الثانوية، وبالتالي المزيد من الفرص لاستخدام القشرة واللب والألياف.
الأسئلة الشائعة
هل يمكن صنع البلاستيك من الخروب؟
تم إنتاج أفلام صالحة للأكل من نطاق الخروب، والنشا من مسحوق الفواكه، والمركبات الحيوية القائمة على PVA في المختبر. ومع ذلك، لا تزال هذه التطبيقات في مرحلة البحث؛ لا يزال من المبكر الحديث عن المنتجات البلاستيكية التجارية الشائعة القائمة على الخروب.
أين يستخدم جاموت الخروب كمادة؟
بالإضافة إلى الطعام، يستخدم في المواد اللاصقة والطلاءات؛ ويجري دراسته للكشف عن أفلام صالحة للأكل والقابلة للتحلل الحيوي من خلال دمجه مع عديدات السكريات الأخرى مثل البلاستيكات أو الزانانثانات.
ما الذي يمكن أن يصنع فيه منتجات الخروب الثانوية في أي مكونات؟
يتم استكشاف تقييمه في مجالات مثل منصة السكر للوقود الحيوي، وتعديل التربة، والهيدروجيلز للزراعة المستدامة.
ما هي حصة براءات الاختراع في أبحاث الخروب؟
وفقا لمراجعة عام 2024، فإن 54 بالمئة من منشورات الخروب مرتبطة بالتطبيقات التكنولوجية والحيوية التقنية؛ 35 بالمئة منها هي تسجيلات براءات اختراع.
المادة الخام للمستقبل مع Carob Türkiye
الخروب هو نبات يقدم الأمل في مواد جديدة وتقنيات مستدامة تتجاوز الاستخدامات الغذائية التقليدية. تحقيق هذه الإمكانات ممكن من خلال توفير مواد خام منتظمة وقابلة للتتبع وذات جودة عالية.
بصفتنا Carob Türkiye، نوفر ثمار الخروب والفتات والدقيق/المسحوق والبذور والمستخلصات. لتلبية احتياجاتك من المواد الخام لمشاريع البحث والتطوير والتطبيقات الصناعية منتجاتنا الصفحات للمواد الخام لإنتاج الشبكة بذور الخروب يمكنك الاطلاع على صفحتنا. لطلباتك بالجملة والتصدير تواصل الآن يمكنك التواصل معنا عبر صفحتنا.
الموارد المحلية
وكالة الأناضول / هابرتورك، "وزارة الزراعة والغابات نعت للاستثمار في إنتاج الخروب"، 11 ديسمبر 2020. هابرتورك.
com/ الزراعة- و- الغابة- الوزارة- كاروب - الإنتاج... صحيفة الاقتصادي، "مهرجان حصاد الخروب في ألانيا"، 9 سبتمبر 2025. صحيفة الاقتصاد.
com/ المدن/ في ألانيا- كاروب - الحصاد- s… أيدينلي، م.، توتاس، م.، بوزديمير، أ. أ.، "الخصائص الميكانيكية وانتقال الضوء للأفلام الصالحة للأكل المعتمدة على صمغ الفاصوليا الجراد"، المجلة التركية للكيمياء، 28(2)، 163–171، 2004. المراقبة.
متوسطي. التعليم. en/ النشر/ E2710250- 24f6- 4bf8- A7A4- 5a3d4... كورت، أ.، توكر، أ. س.، تورنوك، ف.، "تأثير تفاعل الزانثان وصمغة الفاصوليا الجراد على خصائص الفيلم القابل للأكل القابل للتحلل"، المجلة الدولية للجزيئات الحيوية الكبيرة، 102، 1035–1044، 2017. دوي.
org/ 10. 1016/ j. إيجبيوماك. 2017. 04. 081 موتلو، ب.، إروغلو، م.، "دمج مسحوق كبسولات الخروب على فيلم هيدروجيل حيوي قائم على البوليفينيل الكحولي"، مجلة أبحاث البوليمر، 32(10)، 2025. دوي.
org/ 10. 1007/ S10965- 025- 04590- y المصادر الأجنبية
مارتينز-لوساو، م.أ.، كوريا، ب.ج.، رومانو، أ.، "الخروب: مورد متوسطي للمستقبل"، البلانتس، 13(9)، 1188، 2024. دوي.
org/ 10. 3390/ نباتات13091188 USDA ARS GRIN-Global، "سيراتونيا سيليكوا" (الاستخدامات الاقتصادية). اختبار NPGS.
ARS- ابتسامة. الحاكم/ Gringlobal/ التصنيف/ تفصيل تصنيفي؟id=... جاردين بوتانيك فال رحمة (MNHN)، "سيراتونيا سيليكوا – خروب". جاردينبوتاني والراهمهمنتون.
fr/ هو/ عقدة/ 3952 أندروز، ر.، "الذهب الأسود في قبرص"، نشرة مجموعة هامبشاير ميلز 123، 2018. هامبشايرميلز.
org/ النشرات الإخبارية/ 123٪20شتاء٪2018٪20Newsle... تاريخ ليماسول، "تغيير مطحنة الخروب في وسط ليماسول من ذلك الحين وحتى الآن"، كل شيء عن ليماسول. كل شيء عن ليماسول.
com/ en/ ال- التغيير- من- خربوب- ميل- في- ال- c… جيمور، ه.، خيفاشي، د.، خير، ن.، "البلاستيك الحيوي القائم على النشا المستدام مدعما بحشو الخروب: تقييمات التوصيف والتحلل الحيوي"، المجلة الدولية لتحليل وتوصيف البوليمر، 2024. دوي.
org/ 10. 1080/ 1023666X. 2024. 2377648 إنفورنا، ج.، بوتا، ل.، مانيسكالكو، م.، موريشي، إ.، كابوتو، ج.، مارولو، س.، دي آنا، ف.، دينتشيفا، ن. ت.، "جزيئات الفحم الحيوي المستخرجة من نفايات الخروب الزراعية كحشو مناسب لتركيبات المركبات الحيوية المستدامة"، بوليمرز، 14(15)، 2022. دوي.
org/ 10. 3390/ polym14153075 أوهايون، ل. أ.، ورونا، م.، بيسيريل، ر.، سالافرانكا، ج.، نيرين، سي.، جينان، د.، "كيبلز سيراتوينيا سيليكوا L. كمصدر للمركبات الحيوية المتطايرة الفعالة لتطبيقات تغليف الأغذية المضادة للأكسدة"، مجلة Food Packaging and Shelflife، 31، 100764، 2022. دوي.
org/ 10. 1016/ j. FPSL. 2021. 100764 جولاس، ف.، هاجيفاسيليو، ل.، بريميكيري، أ.، مايكل، ك.، بوتساريس، ج.، تزاكوس، أ. ج.، جيروثاناسيس، إ. ب.، "تثمير بقايا ثمار الخروب لتحضير طلاء متعدد الفينول ثنائي الوظيفي جديد لتطبيقات تعبئة الأغذية"، جزيئات، 24(17)، 3162، 2019. دوي.
الموارد العلميةorg/ 10. 3390/ الجزيئات24173162
