تحويل مخلفات الفاكهة إلى قيمة لإنتاج إنزيمات جليكوسيدية عبر التخمر الحالة الصلبة

تحويل نفايات الفاكهة إلى أدوات مفيدة

يوميًا، تتخلص محلات العصائر والمصانع الغذائية من جبال من قشور اللبّ والفواكه التي عادة ما تنتهي في مدافن النفايات. تستعرض هذه الدراسة مسارًا أنظف: استخدام تلك البقايا كغذاء للميكروبات التي تُنتج إنزيمات مفيدة تُستخدم في المنظفات والنسيج ومعالجة الأغذية وصناعات أخرى. من خلال إيجاد طريقة بسيطة لتحويل النفايات إلى منتجات ذات قيمة، يتماشى العمل مع مفاهيم إعادة التدوير والاقتصاد الدائري والحد من التلوث.

من أكوام القشور إلى مصانع ميكروبية

تركز الباحثون على «البقايا» أو اللبّ المتبقي بعد عصر العصير من الرمان والمنغا والبرتقال والعنب. هذه الفضلات الملونة غنية بالكربوهيدرات والألياف والمعادن، والتي يمكن أن تغذي الميكروبات كما تغذي وسائل الزراعة المكلفة. اختبر الفريق عشرة سلالات بكتيرية وأربع سلالات خميرة لمعرفة أي تركيبات من الميكروب وبقايا الفاكهة تُنتج أفضل ثلاثة إنزيمات مهمة لتفكيك سكريات النبات. أظهر هذا الاختبار الأولي أن ليس كل مخلفات الفاكهة أو الميكروبات متساوية عندما يتعلق الأمر بتحويل النفايات إلى منتجات نافعة.

شراكة مميزة: الرمان والخميرة

من بين جميع الأزواج المختبرة، برز زوج واحد. خميرة تُدعى Candida guilliermondii نمت بشكل خاص على بقايا الرمان وأنتجت كميات عالية ملحوظة من الأميلاز، وهو إنزيم يقطع سلاسل النشاء الطويلة إلى وحدات سكرية أصغر. في البقايا غير المخمّرة كانت نشاطات الأميلاز غائبة عمليًا، لكن عند إضافة هذه الخميرة أصبحت نفايات الرمان بمثابة مصنع صغير للإنزيمات. دعمت بقايا فواكه أخرى مثل المانجو والبرتقال والعنب إنتاج الإنزيم أيضًا، لكن لم تُضاهِ مستويات الأميلاز التي تم الوصول إليها مع الرمان، ربما بسبب توازن الكربون والنيتروجين المناسب ومزيج المركبات النباتية الطبيعية الغني فيه.

ضبط شروط التخمير بدقة

لاستخراج أقصى قدر من هذا النظام المكون من الخميرة والرمان، استخدم العلماء نهجًا إحصائيًا منظمًا لضبط شروط التخمير. غيّروا بشكل منهجي الحموضة (pH)، وكمية الخميرة المضافة، ودرجة الحرارة، ومدة الحضانة. ساعد التحليل الموجَّه بالحاسوب في رسم كيفية تفاعل هذه العوامل بدلًا من اختبار كل عامل على حدة. تبين أن نقطة التوازن المثلى كانت ظروفًا حمضية خفيفة، وجرعة معتدلة من الخميرة، ودرجة حرارة أعلى قليلًا من درجة حرارة الغرفة المعتادة، وتخمير قصير ليوم واحد. تحت تلك الظروف، ارتفعت كمية الأميلاز إلى مستويات أعلى، وتطابقت التجارب عن كثب مع توقعات النموذج.

قليل من الإضافات، وقوة أكثر طبيعية

سأل الفريق بعد ذلك ما إذا كانت تقوية البقايا بسكريات إضافية أو بروتينات أو أحماض أمينية أو أملاح معدنية ستدفع الإنتاج إلى مستويات أعلى. ومن المدهش أن معظم هذه الإضافات كانت تُسوء الحال. بدا أن السكريات البسيطة تُوقف حاجة الخميرة لصناعة الأميلاز، والإضافات النيتروجينية أو الأحماض الأمينية تُخلّ بتوازن المغذيات الطبيعي. غالبًا ما سببت الأملاح المعدنية المضافة إجهادًا للخلايا بدلًا من مساعدتها. تشير النتائج إلى أن بقايا الرمان تحتوي بالفعل على مزيج المغذيات المناسب، وأن «تحسينها» بمكونات إضافية قد يعيق العملية فعليًا.

نفايات بسيطة، إنتاج قيّم

بوضوح، تبين هذه الدراسة أن ما نطلق عليه غالبًا نفايات الفاكهة يمكن أن يكون قاعدة جاهزة ومنخفضة التكلفة لصنع إنزيمات صناعية مفيدة. خميرة محددة نمت على بقايا الرمان وأنتجت كميات كبيرة من الأميلاز دون حاجة إلى مكملات مكلفة أو خطوات معالجة معقدة. للخلاصة العامة: بدلًا من دفع تكاليف التخلص من أكوام القشور، يمكننا إطعامها لميكروبات مختارة بعناية وحصاد منتجات قيّمة. قد تساعد مثل هذه الأساليب الصناعات على خفض التكاليف، تقليل النفايات، وتقليص البصمة البيئية في آن واحد.

الاستشهاد: Hafez, Z.H., Mahmoud, A.E., Mahmoud, H.A. et al. Valorization of fruit pomaces for glycosidic enzymes production via solid state fermentation. Sci Rep 16, 15507 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52343-8

الكلمات المفتاحية: مخلفات الفاكهة, إنتاج الأميلاز, التخمر في الحالة الصلبة, قشر الرمان, الإنزيمات الميكروبية