التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

ودون استكمال الدراسات الخاصة بالتركيب التفصيلي لكل مركب في النباتات المختلفة الخضراء ،ومقارنة النتائج بين الروث والنبات المأخوذ منه.

ونظ ار لاستخدام مواد كيميائية تستخدم في عمل المنظفات الصناعية في التحليل السابق فقد سمي هذا النظام بال Detergent Systemوأحيانا يسمي بإسم العالم الذي استخدمه Van Soest Systemويتناوله الأمريكيون بإسم Crude Fiber

Systemوكلها معان تؤدي إلى معنى واحد.

من المعروف أن الألياف الخام هي مركبات غذائية تحتاج إلى مجهود كبير في قضمها وهضمها مما ينقص من الاستفادة من الغذاء ،خاصة في المجترات حيث سالبا بين الألياف الخام وهضم المادة العضوية في الغذاء ،مما

وجد أن هناك ار

تباطا

دعا إلي خصم جزء من القيمة الظاهرية للغذاء أو لمادة العلف ،وهذا الجزء يتناسب طرديا مع نسبة الألياف في الغذاء والألياف الخام عديمة الفائدة من حيث قيمتها الغذائية للدواجن ،حيث أن الدواجن لا تهضمها ،ولكن بعض البكتريا التي توجد في القناة الهضمية للحيوانات المجترة والخيل تؤثر على الألياف الخام وتحللها ،وبذلك يمكن أن تستفيد هذه الحيوانات من التغذية على مواد العلف الخشنة ،أي التي

تحتوي على كثير من الألياف الخام.

ويبين الجدول معامل هضم الألياف الخام بالنسبة لمختلف حيوانات المزرعة نقلا عن Mangoldالذي وجد أن الإنسان لا يهضم سليلوز الدريس ،ولكنه يمكن

وعموما تنحصر أهمية الألياف فيما يلي:

أن يهضم سليلوز بعض الخضر الورقية

تعتبر كغذاء ماليء للمعدة لتشعر الحيوان بالشبع الفسيولوجي.

تعطي قواما للعليقة ،خاصة إذا كانت العليقة مركزة ،حتى تمتلئ بها القناة.

الهضمية فيسهل إفراز العصارات الهاضمة نتيجة احتكاك الكتلة الغذائية بجدرانها.

ج -الألياف كمادة عضوية غير مهضومة يمكن أن تتشبع بالماء ،وتحتفظ به

-١٢٠-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

وبالتالي تجعل الفضلات الناتجة في حالة رطوبة ،يسهل انزلاقها خارج القناة الهضمية ،وبذلك يكون للألياف تاثير فسيولوجي منظم لعملية الإخراج ،خاصة في

الحيوانات الوحيدة المعدة .Mono gastric

جدول رقم ):(٨هضم الألياف في الإنسان والحيوانات المختلفة

النوع

مكان هضم الألياف

معامل هضم الألياف

الإنسان

الأمعاء الدقيقة والغليظة

٦٢ – ٢٥

الحيوان المجتر

الكرش

٩٠ – ٥٠

الحصان

الأعور

٤٠ -١٣

الخنزير

الأعور

٢٥ – ٣

الأرنب

الأعور

٧٨ – ٦٥

الفأر

الأعور

٤٦ – ٣٨

الكلب

الأعور

٣٠ – ١٠

الدجاج

الأعور

٣٠ – ٢٠

-٥الكيتين :Chitin

يعتبر ثاني المركبات العضوية من حيث الإنتشار على سطح الأرض ،حيث يمثل جزء رئيسي من تركيب الحشرات والقشريات وكذلك في الجدر الخلوية للطحالب والفطريات .ومن الناحية التركيبية فهو يشبه السليولوز في التركيب البنائي حيث أن الروابط بين وحداته هي روابط جليكوسيدية من نوع بيتا ٤ – ١تربط بين وحدات

أسيتيل جلوكوز أمين .N-Acetyl glucosamine

-١٢١-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

ويتواجد الكيتين عامة مرتبطا مع مركبات أخري غير كربوهيدراتية مثل

البروتينات أو مركبات أخرى غير عضوية.

أكثر مكون تركيبي في البيولوجيا الكيتين chitinوهو مشابه جدا للسليلوز في التركيب الأولى/الابتدائي والثانوي والثلاثي .tertiaryالاختلاف الوحيد بين الكيتين والسليلوز هو أن C-2 hydroxy groupلل glucose monomersتحل محلها NH-CO-CH3وبالتالي تكون الوحدات المتكررة N-acetyl-D-glucosamines الكيتين هو المكون الاولى لجدر خلايا الفطريات والهيكل العظمي الخارجي للمفصليات arthropod exoskeletonsبالرغم أن النباتات الراقية لا تحتوي عامة على كيتين فإن chitinaseهو بروتين الدفاع النباتي الشائع a common plant

.defese protens

-٦الانيولين :Inulin

الانيولين عبارة عن سكر عديد يتكون من وحدات م -فراكتوز إلا أنه يوجد به آثار من الجلوكوز يوجد كمخزن للكربوهيدرات في درنات الطرطوفة ونبات الداليا والخرشوف )العائلة المركبة( حيث أنه يحل محل النشا في هذه النباتات ،وتكون

وحدات الفركتوز في حلقة فيرانوز.

-٧الكالوز :Callose

الكالوز هو بيتا ١،٣-جلوكان β-1.3 glucanمشابة للسليلوز وهو مكون بلمري مهم في الصفائح المثقبة لانابيب اللحاء sieve plants of phloem tubes والكالوز ينتج خلال شفاء جرح الانسجة النباتية الممزقة wound healing of

.damaged plant tissues

سكرات عديدة غير متجانسة Heteroglycans or Heteropolysaccharides

-١حمض الهاليورنيك :Hyaluronic acid

سكر عديد غير متجانس يتواجد بكثرة في الحيوانات حيث يعتبر من اهم المكونات بين الخلوية في الخلايا الحيوانية بشكل عام ،فالشخص البالغ الذي يزن

-١٢٢-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

حوالي ٧٠جرام يحتوي جسمه على حوالي ١٥جرام من حمض الهاليورنيك.

ويتكون هذا السكر العديد غير المتجانس من وحدات سكر الأسيتيل جلوكوز أمين β-N- Acetyl glucosamineمرتبطة بروابط بيتا ٣ – ١وبيتا ٤ – ١بالتبادل مع وحدات حمض الجلوكويورنيك Glucouronic acidونسبة تواجدهما .١:١ ومن وظائفه الحيوية الهامة أنه يتواجد بكميات كبيرة في الغشاء الزجاجي للعين وفي السائل المزلق بين المفاصل ،وتتمثل وظائفه الحيوية في إنه يعتبر مادة بنائية، كما انه يعتبر مكون هام في الجلد ،Skinكما وجد أنه يوجد بكمية كبيرة في مخ الفئران الصغيرة غير البالغة وتقل كميته بعد البلوغ مما يشير إلي دوره في عملية

تطور المخ.

-٢الهيبارين :Heparin

يتكون الهيبارين من وحدة كبريتات حمض الجلوكويورونيك Glucouronic acid 2 – sulfateووحدة جلوكوز أمين ثنائي الكبريتات مرتبطين مع بعضهما برابطة جليكوسيدية من نوع ألفا ،٤ –١ويتراوح وزنه الجزيئي من ٣إلي ٣٠

كيلودالتون.

-١٢٣-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

وهو سكر عديد ينتشر في الخلايا الحيوانية حيث يوجد في خلايا الكبد والطحال والدم ،ومن الناحية البيولوجية فهو يلعب دو ار هاما في منع تجلط الدم لما له من

نشاط مضاد لتجلط الدم في الإنسان والحيوان.

:Alginates -٣

مجموعة اخرى من تركيبات الكربوهيدرات التي

هيدروجينيا ممتدة extended

تنتج شرائط مرتبطة

hydrogen-bonded ribbonsهي الالجينات

الطحالب البحرية البنية اللون the alginates of

marine brown algaeوهي تشمل:

).Poly (B-D-mannuronate

).Poly (α-L-guluronate

وهي عبارة عن رابطة بيتا ٤ ،١مع سلاسل B-

D-mannuronic acid and α-L- guluronic

،acidالطحالب الحمراء البحرية Marine red

algaeتحتوي تركيب البولي سكريد آجار

The

structural polysaccharide agarوالتي تتكون من مكونين :أجاروس Agaros

وأجاروبكتين .Agaropectin

يتركب الاجاروس من بدائل D-galactose and 3.6-anhydro-L- galactoseمع سلاسل جانبية من متبقيات 6-methyl-D-galactose residues

-١٢٤-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

والآجاروبكتين مثل الاجاروس ولكن يحتوى اضافة سلاسل جانبية استر سلفاتD- ، .glucuronic acidالتركيب الثلاثي للأجاروس هو لولب أو حلزون مزدوج double helixمع ما يسمي محور لولبي ثلاثي الأضعاف threefold screw التجويف المركزي the central cavityلهذا الحلزونية المزدوج double helix ممكن يلائم جزيئات الماء ،accommodate H2O moleculesكل من الاجاروس والاجاروبكتين تكون بسرعة جل gelsتحتوي كميات كبيرة من الماء

)حتى .(%٩٩.٥

-٤حمض الالجنيك :Algenic acid

حمض الالجنيك هو عبارة عن سكر عديد يوروني يتكون من وحدات من حمض مانويورونيك في صورة سلاسل غير متفرعة ترتبط مع بعضها بروابط بيتا ،٤-١ويوجد في الطحالب البحرية وخاصة الطحالب البنية.

خواصه:

لا يذوب في الماء ولكن املاحه تذوب وتسمى الجينات الصوديوم ،وتكون محاليل سميكة لذلك يستعمل في الصناعة كمواد استحلاب كما يستعمل في

الصناعات الغذائية.

-١٢٥-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

شكل رقم )Agarose double helix (٩

-٥الصموغ :Gums

معظم الصموغ المستعملة في الغذاء ومنتجات الصناعة عبارة عن مشتقات كربوهيدرات ،منذ الآف السنين chewedقبائل الماينز والازوتيك Mayans and Aztecsتمضغ الصمغ من the dried sap of the Sapodilla treeالمعروفة ب .chictiويطلق عليها chicleفي الولايات المتحدة ومنذ ١٨٨٠يباع ك Yucatan gumبعد خلطه وتوليفته مع شراب الذرة والنعناع corn syrup and .pepper mintوالصموغ هي بولي سكاريذر تحتوي سكرات حامضية احادية sugar acid monomersمشابة إلى بلمرات جدار الخلية هيمى سليلوز وبكتينات وتتكون في جروح عديد من النباتات الخشبية ويبدو انها متضمنة في أحكام اغلاق

الجروح .sealing wounds

الصموغ والهلاميات:

هناك العديد من النباتات لها القدرة على تكوين الصموغ على القلف وذلك عند جرحها أو اصابتها بالحشرات ،وهو افراز نباتي معين يحتوي على سكر عديدي وعليه يمكن جمع هذه الاف ارزات وتجفيفها حيث يكون لها القدرة على امتصاص الماء وتتحول إلى كتلة لزجة كذلك يباع بشكل تجاري كمواد لاصقة ومنها الصمغ العربي.

-١٢٦-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

الصمغ العربي:

ينتج الصمغ العربي على قلف اشجار السنط التي تنمو في الأماكن الحارة ويستعمل كعامل استحلاب أو عامل لزوجة ،وقد أجريت عليه مجموعة كبيرة من الدراسات لأهميته الصناعية وهو ناتج بلمرة حمض الارابيك arabi acidعلى درجة عالية من النقاوة ،بالتحليل المائي يعطي سكرات جلاكتوز ،ارابينوز ،حمض جلوكويورنيك ورامنوز .التحليل المائي الجزئي له يعطي حمض الالدوبيونيك Aldobionic acidالذى يتكون من جلاكتوز وحمض جلوكويورونيك.

تطبيقات على الأغذية :Food applications

حاليا الياف الغذاء غير المهضومة non-

احد أهم شئون الصحة والتغذية

digestable dietary fiberتسمي المواد المعدلة للرطوبة/المياة

water

modifying substancesهبدروجيل hydrogelsفي علوم الأغذية.

وتعرف البروتينات بجيلاتين gelatinويتحصل عليها من الغليان ،تحليل الجلد ،والاربطة ،ligamentsالاوتار ،tendonsالعظام – إلخ ولها نفس الخواص.

ويمكن تلبية هذه الاحتياجات من نشا النباتات والبكتينات والصموغ ومشتقات الاجار، وكاراجينات ) carrageenanمن الطحالب الحمراء ،مستنقع مكسو بالطحالب (Chondrus crispus or Irish mossوجميع الكربوهيدرات .وتستخدم المكثفات والمثبتات thickeners and stabilizersفي العديد من الأغذية ،تشمل الآيس

حديثا .تستخدم الصموغ

كريم ،جيللي ،بودنج ،كثير من منتجات الأغذية المجهزة

كغطاء العديد من المخاليط الفورية المباشرة أو العاجلة instant mixesلتقليل امتصاص المياه من الجو المحيط ولهذا يقل تكتل المخاليط clumping of the mixesالكربوهيدرات غير المهضومة Non-digestable carbohydrates خاصة الذائب في الماء لها أهمية كبيرة في الغذاء الآدمي والتغذية ،وتشمل معظم

-١٢٧-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

الكربوهيدرات التي درست وذكرت في هذا الجزء من الكتاب عدا النشا وكثير من السكرات البسيطة ،ويعمل مصنعي الأغذية على تعديل النشا للتقليل من هضمة.

المخلفات الزراعيةAgricultural disposals :

تشمل المخلفات الزراعية في مصر حطب الذرة واتبان القمح والشعير وعروش بنجر السكر ومخلفات الخضروات ..إلخ وتبلغ جملة المخلفات الزراعية في مصر سنويا منها ١٥.٦مليون طن يتم الاستفادة منها ويتبقى ١٨مليون

٣٣.٥مليون طن

طن لايستفاد منها وتحرق ،ويوجد فقد في المحاصيل الزراعية المخزونة ح والى %٤٠من مهاجمة الفئران وهي تتلف أكثر مما تاكل ،ويوجد فقد أخر في الخضر والفاكهة في مراحل الجمع والنقل والتخزين توازى محصول أربعة مليون فدان من

أجود الأراضى تمثل %٣٠-٢٠من الإنتاج.

حاليا اعداد محطات لمعاملات ما بعد الحصاد من غسيل

تدرس و ازرة الزراعة

وتدريج وتعبئة والتخزين في المبردات ومن الممكن انشاء هذه المحطات في صورة اتحادات تعاونية نوعية يمتلكها المنتجون ويقوم عليها شباب الخريجين بعد التدريب الكافي مشي ار إلى أن هذه المحطات ستوفر نحو %٩٠من الفاقد الذى يتراوح ما بين سنويا ويمكن أن ترقى بجودة الخضر والفاكهة الطازجة سواء وجهت

٢٠إلى %٣٠

للسوق المحلى أو للتصدير بحيث تغطى تكلفتها في فترة زمنية قصيرة بالاضافة إلى ما توفره من فرص عمل كبيرة على مستوى الجمهورية.

%٢٥من حجم المخلفات التي لا يتم الاستفادة منها هي قش الأرز وحطب الذرة وبقايا مخلفات القمح والطماطم وقصب السكر وبقايا المحاصيل والخضر والفاكهة وهي ثروة من المخزون الغذائي يمكن الاستفادة منها كأسمدة لرفع خصوبة التربة وزيادة المحتوى النيتروجينى والعضوي لها ،وتمثل تدوير مخلفات المحاصيل الزراعية الحقلية ثروة قومية لمصر يجب استثمارها ونجد أن المتوسط السنوي لكميات قش الارز تصل إلى ٣,٥مليون طن ،وتبن القمح ٦.٩مليون طن ،حطب الذرة

-١٢٨-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

٣,٤مليون طن ،وحطب القطن ١.٦مليون طن .وهذه المخلفات الزراعية تعادل بالحساب الاقتصادي اكثر من ثلاثة مليارات جنيه %٥٠ ،من المخلفات الزراعية بها مكونات عضوية تحتوي على ٣٦٠الف طن أزوت تساوى ٦٧٥مليون جنيه٥٨ ، الف طن فوسفور قيمتها ٧٧مليون جنيه ٣٧ ،الف طن بوتاسيوم قيمتها ٣٧٩مليون جنيه واجمإلى قيمة المخلفات الزراعية ٣,٤مليار جنيه وممكن أن يستفاد منها في

انتاج الوقود الحيوي خاصة السليلوزى.

تعتبر نواتج النباتات وبقاياها مثل سوقها اوراقها وكذلك نواتج الحيوانات من أهم المصادر الطبيعية للمواد التي يستغلها الانسان للحصول على احتياجاته سواء لغذائة أو كسائة أو لاستعمالها في الوسائل العديدية لرفاهيته ،وفي الحقيقة تمدنا النباتات والحيوانات بغالبية هذه المواد منذ وجودها ،ولكن استغلال هذه المواد وكيفية الاستفادة منها قد تطور وارتقى بتقدم العلم الذي كشف عن تركيبها وساعد على الاستفادة منها، فأمكن الحصول على المواد التي تستخدم في الأغراض الطبية وعلى المنتجات التي تستخدم في الاغراض الصناعية من عصارات النباتات ومن اجزائها المختلفة ومن الحيوانات ومخلفاتها التي كانت تعبر في وقت من الأوقات مواد معملة لا قيمة لها، وعلى أنه يوجد الكثير من بقايات النباتات مازال قليل القيمة الاقتصادية مثل بقايا

سنويا كحطب القطن والذرة وقش الارز وتبن

الحاصلات الزراعية التي تنتجها المزرعة

القمح الشعير وقوالح الذرة وكثير غيرها ،وتسمى هذه البقايا عادة مخلفات المزارع farm byprodcutsويدخل ضمن هذه المخلفات الحشائش والنباتات البرية ،ولم يكن لمعظم مخلفات المزرعة قيمة تذكر إلى وقت قريب ،ذلك لعدم دراسة تركيبها وعدم الخبرة في الاستفادة منها ،اما الآن فقد اصبحت هذه المخلفات من مصادر الخامات المهمية لكثير من الصناعات الكيميائية فأدخلت في صناعات الألياف )صناعة الورق والخشب الحبيبي والحرير الصناعي( وفي صناعة البلاستيك وصناعة الورنيشات

-١٢٩-