وانیل
وانیلین (4-هیدروکسی-3-متوکسی بنزآلدئید) یک عامل طعم دهنده معطر طبیعی و جزء اصلی وانیل استخراج شده از غلاف پوششی وانیل است. آزتکها در اوایل قرن شانزدهم از وانیل برای طعم دادن به شکلات استفاده میکردند، اما وانیلین تا سال 1858، زمانی که زیست شیمیدان فرانسوی، نیکلاس تئودور گوبلی، آن را از عصاره وانیل متبلور کرد، به طور منفرد استخراج نشده بود. در سال 1874، دانشمندان آلمانی فردیناند تیمان و ویلهلم هارمن ساختار آن را تعیین کردند و آن را از پوست نوعی درخت کاج (مخروطیان) سنتز کردند. به طور کلی، وانیل در مواد غذایی و نوشیدنی به عنوان شیرین کننده یا تقویت کننده طعم استفاده میشود. یکی از اشکال مهم وانیل در محصولات غذایی، قند وانیلین است و به طور معمول از ترکیب شکر (ساکارز) با محلول وانیلین تهیه میشود و میتواند به عنوان یک شیرین کننده طعمدار در محصولات پخت و نان، بستنیها، خمیر و کرم خوراکی استفاده شود.
خواص فیزیکوشیمیایی وانیل
- فرمول مولکولی: C8H8O3
- جرم مولی: 152.15 گرم بر مول
- دارای گروههای عاملی آلدهید، هیدروکسیل و اتر
- پودر کریستالی سفید تا زرد ملایم با رایحه شیرین
- حلالیت نسبتا کم در آب با دمای معمولی، حلالیت بسیار خوب در آب جوش
- دمای ذوب: 81 تا 83 درجه سانتیگراد
- دمای جوش: 285 درجه سانتیگراد
کاربرد وانیل در صنایع مختلف
وانیل کاربردهای متعددی در مواد غذایی، نوشیدنی، داروها، عطرها و لوازم آرایشی و بهداشتی دارد. وانیل یکی از تقویت کنندهها و بهبود دهندههای طعم است که در صنایع مختلف غذایی به وفور استفاده میشود. به عنوان یک ماده معطر در عطرها و لوازم آرایشی و همچنین محصولات دارویی به کار میرود. بسته به نوع محصولات، وانیل را میتوان در مرحله اول تولید، در حین تولید و یا در آخرین مرحله تولید به فرمولاسیون محصولات اضافه کرد.
- صنعت غذایی
آب نبات، دسر، آدامس، کیک، کلوچه، بستنی، نوشابه، شکلات، شیرینی، تنباکو و محصولات پخت و نان از وانیل در ترکیب خود بهره میبرند. با توجه به تقاضای زیاد و متنوع برای وانیل در فراوری مواد غذایی، میزان مصرف وانیلین عمدتاً به ماهیت محصول نهایی و عطر و طعم مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال در کارخانههای شکلات سازی، معمولاً مقدار متوسط مصرف وانیلین 20 گرم در 100 کیلوگرم است، در حالی که در محصولاتی مانند بیسکویت و کلوچه، مقدار متوسط حدود 35 گرم در هر 100 کیلوگرم استفاده میشود. وانیلین معمولاً پس از پخت اضافه میشود چرا که دمای بالا باعث تخریب بافت آن میشود. حضور وانیل در مواد غذایی همچنین به تامین سلامتی و جلوگیری از فساد کمک میکند چرا که قابلیت فعالیتهای ضد میکروبی علیه طیف وسیعی از میکروبها را دارد. وانیل بهعنوان یک ترکیب فعال زیستی کاربردهای ضد سرطانی، ضد دیابتی یا آنتیاکسیدانی دارد.
- خوراک دام
در خوراک دام، وانیل به عنوان اشتها آور برای تقویت و خوش طعم کردن خوراک حاوی مواد معدنی با طعم و بوی بد استفاده میشود. این امر بسیار مهم است زیرا خوراک با بو و طعم نامطبوع ممکن است منجر به کاهش مصرف خوراک و در نهایت کند شدن سرعت رشد حیوانات شود. احتمالا میکروارگانیسمها مسئول بو و طعم نامطبوع خوراک دام هستند و نقش وانیلین در جلوگیری از این اثرات نامطلوب را میتوان به خاصیت ضد میکروبی وانیلین نسبت داد.
- صنایع آرایشی، بهداشتی، عطر و ادکلن
کاربرد وانیل در عطرها و لوازم آرایشی عمدتاً با هدف پوشاندن بوی نامطبوع و ایجاد عطر و رایحه ملایم است. پایداری وانیلین در ترکیب عطرها بستگی به واکنش یا عدم واکنش با سایر مواد اولیه مانند میخک، ارکیده، خزه بلوط، کومارین و مشتقات مرکبات دارد. در برخی شرایط، بروز چنین واکنشهایی ممکن است باعث اندکی تغییر در رنگ محصول شود. علاوه بر این، استفاده از مقادیر زیاد وانیل در صابون باعث تغییر رنگ و کاهش کفکنندگی میشود. اگر نیاز به مقادیر زیاد وانیلین باشد از اتیل وانیلین استفاده میشود زیرا تغییر رنگ کمتری نسبت به وانیلین ایجاد میکند.
- صنایع دارویی
وانیل به عنوان یک مکمل دارویی در ترکیب داروهای خوراکی مانند قرصهای جویدنی، شربتها، سوسپانسیونها به کار میرود. در بیشتر موارد مصرف، به دلیل استفاده از مقادیر کم وانیلین در فرآیند، تداخلات نامطلوب به ندرت رخ میدهند. به دلیل اثرات ضد میکروبی وانیل از آن در فرمولاسیون متیل دوپا و تری متوپریم استفاده میشود. علاوه بر اینها، وانیل دارای اثرات ضد سرطانی، ضد دیابتی، آنتی اکسیدانی، ضد میکروبی، ضد التهابی، تقویت کننده قوای جنسی، محافظت از قلب، ادرار آور و غیره است.
- سایر صنایع
از کاربردهای وانیل در سایر صنایع میتوان به خاصیت ضد کف در روغنهای روانکننده و خاصیت ضد اشعه ماوراء بنفش در پلاستیک و لاستیک اشاره کرد. همچنین در پوشش و آبکاری روی به کار میرود. به عنوان یک جاذب در تولید حشره کشها کاربرد دارد. در جلوگیری از زبری دهان ایجاد شده در حین کشیدن تنباکو و به عنوان یک کاتالیزور برای فرآیندهای پلیمریزاسیون استفاده میشود.
منشا استخراج و روشهای تولید وانیل
در اصل، وانیلین عمدتاً در گیاهانی از جنس وانیل از قبیل Vanilla planifolia و Orchidaceae یافت میشود. البته در سایر گیاهان گونههای غیر وانیلی مانند Poaceae، Rhizophoraceae، Meliaceae، Lamiaceae، Apocynaceae نیز یافت میشود. بدیهی است که پاسخ به تقاضای جهانی برای وانیلین، با استخراج سنتی وانیلین از گیاه محقق نمیشود. در واقع، تنها حدود 0.2 درصد از مصرف جهانی، از وانیلین گیاهی تامین میشود؛ بنابراین، صنایع غذایی کاملا به تولید شیمیایی یا میکروبی وانیلین وابسته هستند. تقریباً بیشتر وانیلین مورد استفاده در غذاها عمدتاً از مواد اولیه پتروشیمی تولید میشود. با این حال، تولید میکروبی اغلب ترجیح داده میشود، زیرا سازگار با محیط زیست است و هزینه کمتری نسبت به فرآیند شیمیایی دارد. میکروارگانیسمهای رایج تولید میکروبی وانیلین گرید غذایی عبارت هستند از:
- Pseudomonas sp
- Amyclatopsis sp
- Sphingomonas pauimobilis
- Rhodococcus
- Pseudomonas putida KT2440
- Pseudomonas fluorescens
- Streptomyces setoniirich
این میکروارگانیسمها در طول مسیر متابولیک سنتر وانیلین، یک واکنش مهم مشترک دارند: تبدیل اسید فرولیک به وانیلی. اخیراً جایگزین ارزانتری برای مسیر میکروبی با استفاده از منابع کربن ساده مانند گلوکز، گلیسرول و زایلوز معرفی شده است.
