فلاونوئید

نگهدارنده‌ها در صنایع غذایی در تمام مراحل مختلف فرآوری مواد غذایی (تولید، بسته بندی، انبار و توزیع) برای حفظ کیفیت محصول در سطح مطلوب و افزایش ماندگاری به کار می‌روند. یکی از ترکیبات اصلی موجود در فرمولاسیون نگهدارندها، فلاونوئیدها هساتند. فلاونوئیدها گیاهان را در برابر یخ زدگی و همچنین کم آبی محافظت می‌کنند و صنایع غذایی با توجه به چنین خاصیتی، متوجه ویژگی‌های نگهدارنده این ترکیب شده‌اند.

فلاونوئید

 فلاونوئیدها دارای خواص آنتی اکسیدانی، ضد التهابی، ضد جهش‌زایی و ضد سرطان‌زایی هستند و بر عملکرد آنزیم‌های سلولی اثر می‌گذارند. همچنین، مهار کننده‌های قوی آنزیم‌هایی از قبیل گزانتین اکسیداز، سیکلواکسیژناز، لیپوکسیژناز و فسفوئینوزیتید 3-کیناز هستند. بسیاری از فلاونوئیدها به عنوان ترکیبات زیست فعال تکامل یافته‌اند که با اسید نوکلئیک یا پروتئین‌ها تداخل دارند و دارای خواص ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی قوی هستند؛ دو ویژگی ضروری نگهدارنده‌ها که مانع رشد باکتری‌ها می‌شوند و غذا را برای مدت طولانی‌تری تازه نگه می‌دارند. کالکون‌ها، فلاون‌ها، ایزوفلاونوئیدها، فلاوانون‌ها، آنتوگزانتین‌ها و آنتوسیانین‌ها فلاونوئیدهای رایج موجود هستند که از پوست، ریشه، ساقه و گل گیاهان استخراج می‌شوند.

ساختار شیمیایی فلاونوئید

فلاونوئیدها، گروهی از نگهدارنده‌های طبیعی با وزن مولکولی پایین و ساختارهای پلی فنلی متغیر هستند. پتانسیل آنتی اکسیدانی فلاونوئیدها ناشی از ساختار مولکولی و به طور دقیق‌تر، مربوط به مکان و تعداد گروه‌های OH، اثرات کونژوگاسیون و رزونانس است که با مواد شیمیایی موجود در محیط، واکنش ترمودینامیکی مطلوب می‌دهند. بسیاری از مطالعات اشاره کرده‌اند که فعالیت آنتی اکسیدانی این ترکیبات در شرایط آزمایشگاهی به آرایش گروه‌های عاملی بر روی ساختار آن بستگی دارد.

کاربرد‌های فلاونوئیدها

جلوگیری از اکسیداسیون چربی و روغن، مکمل برای خوراک دام، محافظت از ویتامین‌ها و آنزیم‌ها و مهار رشد میکروبی در مواد غذایی از جمله کارکردهای تخصصی فلانوئید در صنایع غذایی هستند. خواص آنتی اکسیدانی فلاونوئیدها به منبع استحصال آن‌ها نیز وابسته است؛ فلاونوئیدهایی که مستقیماً از گیاهان استخراج می‌شوند باید بیشتر پردازش شوند تا خاصیت ضد میکروبی پیدا کنند در حالی که فلاونوئیدهای تولید شده از مخمر به پردازش ابتدایی نیاز ندارند و به طور طبیعی دارای خواص ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی هستند. رایج‌ترین آنتی اکسیدان‌های مکمل مورد استفاده در صنعت، ویتامین‌های C و E هستند. پتانسیل آنتی اکسیدانی فلاونوئیدها قوی‌تر از ویتامین C و E است و می‌توانند به عنوان جایگزین این ویتامین‌ها در مواد غذایی و مکمل‌های غذایی عمل کنند. این نگهدارنده قابلیت تغییر فعالیت میکروبی، حفظ تعادل pH و اصلاح دژنراسیون پروتئین را دارد.

محصولات گوشتی

در آزمایش‌هایی که توسط دانشگاه معتبر NTU سنگاپور که بر روی نمونه‌های گوشت و آب میوه انجام شد، نگهدارنده فلاونوئید، محصول را به مدت دو روز بدون یخچال و در دمای اتاق تازه و سالم نگه داشت؛ در مقایسه، نمونه‌های دیگر تحت حفاظت نگهدارنده‌های مصنوعی در عرض شش ساعت تسلیم آلودگی باکتریایی شدند.  فلاونوئید در طی فرآوری گوشت قرمز و مرغ برای مهار اکسیداسیون لیپیدها و کند کردن رشد میکروارگانیسم‌های عامل فساد در گوشت‌ها به کار می‌رود. در واقع، فلاونوئیدها خواص آنتی اکسیدانی دارند که می‌توانند در برابر رادیکال‌های آزاد اکسیژن و پراکسیداسیون لیپیدی به طور موثر عمل کنند.

محصولات آرایشی بهداشتی و دارویی

فلاونوئیدها به طور گسترده‌ به عنوان رنگ و عوامل محافظتی در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) در مواد غذایی کاربردی، مکمل های‌غذایی و محصولات دارویی و آرایشی استفاده می‌شوند. خواص ضد پیری، ضد ادم، آنتی اکسیدان و ضد التهاب دارند. فلاونوئیدها پوست را صاف و مرطوب می‌کنند، از ایجاد چین و چروک جلوگیری می‌کنند و سنتز کلاژن را تقویت می‌کنند. آنها همچنین می‌توانند رشد سلول‌های سرطانی را مهار کنند، زخم معده را درمان کنند و از عفونت در بدن جلوگیری کنند.

آبمیوه و نوشیدنی

نتایج آزمایشی علمی نشان داد که اضافه کردن بنزوات سدیم به فلاونوئیدها در محلول آبمیوه، ماندگاری فلاونوئید و همچنین محصول را بهبود می‌بخشد.

سنتز فلاونوئید با روش‌های بیوتکنولوژی

فلاونوئیدها در میوه‌ها، سبزیجات، غلات، پوست درخت، ریشه، ساقه، گل‌ها و چای یافت می‌شوند. استخراج گیاهی به دلیل نیاز به انرژی و مصرف حلال بیش از حد، دارای جنبه‌های منفی قابل توجهی مانند هزینه بالا و محتوای کربن زیاد است. سنتزهای شیمیایی دارای معایب مشابهی هستند، به اضافه اینکه محصولی با گزینش پذیری ضعیف تولید می‌کنند. با توجه راندمان پایین تولید از گیاهان و سنتز شیمیایی، گروه‌های تحقیقاتی و کارخانجات صنایع غذایی توجه خود را به تولید فلاونوئیدها از میکروارگانیسم‌ها با استفاده از مهندسی متابولیک و بیوتکنولوژی معطوف کرده‌اند. چندین پروکاریوت و یوکاریوت مانند E. coli، Saccharomyces cerevisiae، Streptomyces venezuelae، وPhellinus igniarius، برای تولید فلاونوئیدها به کار می‌روند. فلاونوئیدهای تولید شده از مخمر بر اساس مسیر بیوسنتز طبیعی تولید می‌شوند و بنابراین، هیچ چیز مصنوعی فرایند تولید آن‌ها وجود ندارد.  

چشم انداز بازار جهانی و تولید کنندگان معتبر فلاونوئید

تا سال 2015 بازار جهانی و تقاضا برای فلاونوئیدها بالغ بر 840 میلیون دلار بود. این رقم در سال 2023 معادل 1.3 میلیارد دلار است. با نگاه به آینده، انتظار می‌رود که ارزش بازار تا سال 2032 به 2.1 میلیارد دلار برسد. بیشتر فلاونوئید مصرفی در جهان در دو گرید مایع و پودر توسط تولید کنندگان زیر عرضه می‌شوند:

• Alchem International Pvt. Ltd
• Bordas S.A.
• ayman Chemical Company
• Extrasynthese
• Flavon Usa LLC
• Indena S.p.A
• INDOFINE Chemical Company Inc.
• Nutralliance
• Merck KGaA 
• Quercis Pharma AG
• FoodChem Ltd
• WelBloom Bio Technology