استخراج لیکوپن از پسماند گوجه‌فرنگی با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین: تمرکز بر کاهش انرژی و بهبود بازده صنعتی

Abstract

پسماند حاصل از فراوری صنعتی گوجه‌فرنگی شامل: پوست و تفاله یکی از غنی‌ترین منابع طبیعی لیکوپن است؛ بااین‌حال، ساختار شیمیایی این رنگ‌دانه و اتصال محکم آن به ماتریکس پکتینی سلولزی موجب می‌شود روش‌های سنتی بازده محدودی داشته باشند. هدف این پژوهش ارائه تحلیلی مقایسه‌ای، مبتنی بر داده‌های مطالعات اخیر (2024-2016)، به‌منظور شناسایی کارآمدترین و تجاری‌پذیرترین فناوری استخراج لیکوپن است. این مطالعه کارایی فناوری‌های استخراج به کمک امواج مایکروویو [1] (MAE)، استخراج به کمک امواج فراصوت (UAE)[2]، استخراج به کمک آنزیم (EAE)[3]، دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی [4] (SC–CO₂) و روش‌های ترکیبی استخراج با مایعات یونی به کمک امواج مایکروویو [5] (IL–MAE)، استخراج با حلال‌های یوتکتیک عمیق طبیعی به کمک امواج فراصوت [6] (NADES–UAE)، استخراج با دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی به کمک امواج فراصوت [7] (SC–CO₂ –UAE) و استخراج به کمک امواج فراصوت - آنزیم[8] (UAE–EAE) بر اساس راندمان استخراج، پایداری ایزومری لیکوپن، زیست‌فراهمی، مصرف نتایج نشان می‌دهد فناوری‌های وابسته به امواج به‌ویژه MAE  و UAE با ایجاد شکست ساختار سلولی و تقویت انتقال جرم، تعادلی مطلوب میان بازده و مصرف انرژی ارائه می‌کنند؛ به‌طوری‌که MAE  مصرف انرژی را ۴۰-۶۰٪ و UAE بازده آزادسازی را ۳۰-۴۵٪ افزایش می‌دهد. رویکرد NADES–UAE  با حذف حلال‌های آلی، هزینه مدیریت پسماند را حدود ۳۰٪ کاهش می‌دهد. در استخراج با SC–CO₂ باوجود مصرف انرژی ۱.۵ تا ۲ برابر بیشتر، به دلیل انتخاب‌پذیری بالا و خلوص محصول، گزینه‌ای ارزشمند در صنایع غذایی دارویی محسوب می‌شود.  EAE با افزایش میانگین زیست‌فراهمی حدود ۱۵-۲۰٪، روشی کم‌فشار و زیست‌سازگار است، اما برای دستیابی به راندمان فناوری‌های فیزیکی هنوز نیازمند بهینه‌سازی بیشتر است.

جمع‌بندی نشان می‌دهد که خلأ اصلی پژوهش‌ها، نبود مقایسه جامع فناوری‌های سبز در مقیاس صنعتی است، و نتایج نیز نشان می‌دهد که روش‌های NADES–UAE و IL–MAE بیشترین پتانسیل را برای تجاری‌سازی استخراج لیکوپن از پسماند گوجه‌فرنگی دارند.