زين

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الزين ( يُلفظ / ˈziːɪn / ) هو نوع من بروتينات البرولامين الموجودة في الذرة . يُصنع عادةً على شكل مسحوق من جلوتين الذرة . يُعد الزين من أكثر البروتينات النباتية فهمًا. [ 1 ] الزين النقي شفاف ، عديم الرائحة والطعم، صلب، غير قابل للذوبان في الماء، وصالح للأكل، وله استخدامات صناعية وغذائية متنوعة. [ 2 ] [ 3 ]

الاستخدامات التجارية

استُخدم الزين تاريخيًا في صناعة مجموعة واسعة من المنتجات التجارية، بما في ذلك طلاءات أكواب الورق، وبطانات أغطية زجاجات المشروبات الغازية، وأقمشة الملابس، [ 4 ] والأزرار، والمواد اللاصقة، والطلاءات، والمواد الرابطة. وكان الاستخدام التاريخي الأبرز للزين في سوق ألياف النسيج، حيث كان يُنتج تحت اسم "فيكارا". [ 2 ] [ 5 ] ومع تطور البدائل الاصطناعية، اختفى استخدام الزين في هذا السوق تدريجيًا. وباستخدام تقنية الغزل الكهربائي ، أُعيد إنتاج ألياف الزين في المختبر، حيث ستُجرى أبحاث إضافية لإعادة طرحها في سوق الألياف. [ 6 ] [ 7 ] ويمكن استخدامها كطلاء مقاوم للماء والشحوم للورق المقوى ، كما أنها قابلة لإعادة التدوير. [ 8 ]

تُضفي خصائص الزين قيمةً كبيرةً عليه في صناعة الأغذية المُصنّعة والأدوية، مُنافسًا بذلك شمع الحشرات . ويُستخدم حاليًا كطلاء للحلوى والمكسرات والفواكه والحبوب وغيرها من الأطعمة والأدوية المُغلّفة. في الولايات المتحدة، قد يُسوّق تحت مُسمّى " طلاء الحلويات " (والذي قد يُشير أيضًا إلى الطلاءات القائمة على الشمع) ويُستخدم كطلاء على مُنتجات المخابز [ 9 ] أو تحت مُسمّى "بروتين نباتي". وقد صنّفته إدارة الغذاء والدواء الأمريكية ضمن المواد المُعترف بها عمومًا بأنها آمنة ( GRAS ). في مجال طلاء الأدوية، يُفضّل استخدام الزين على شمع الطعام، نظرًا لكونه طبيعيًا بالكامل ويتطلب اختبارات أقل وفقًا لمواصفات دستور الأدوية الأمريكي (USP).

يمكن معالجة الزين لإنتاج الراتنجات وبوليمرات البلاستيك الحيوي الأخرى ، والتي يمكن بثقها أو دحرجتها لتشكيل مجموعة متنوعة من المنتجات البلاستيكية. [ 10 ] [ 11 ] مع تزايد المخاوف البيئية بشأن الطلاءات الاصطناعية وارتفاع أسعار البتروكيماويات القائمة على الهيدروكربونات، يتزايد التركيز على الزين كمادة خام لمجموعة متنوعة من تطبيقات البوليمرات غير السامة والمتجددة، لا سيما في صناعة الورق. [ 12 ] [ 8 ] تشمل الأسباب الأخرى للاهتمام المتجدد بالزين القلق بشأن تكاليف دفن البلاستيك، واهتمام المستهلكين بالمواد الطبيعية. كما توجد أيضًا عدد من التطبيقات الجديدة المحتملة في صناعة الأغذية.

أجرى باحثون في جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين وشركة ويليام ريجلي جونيور مؤخرًا دراسةً حول إمكانية استخدام الزين كبديل جزئي لقاعدة العلكة في صناعة العلكة. [ 13 ] كما يدرسون تطبيقات طبية، مثل استخدام جزيء الزين لنقل المركبات الحيوية إلى مواقع محددة في جسم الإنسان. [ 14 ] ويرى باحثون آخرون أن هناك عددًا من التطبيقات المحتملة لتغليف الأغذية باستخدام الزين. ويجري أحد المتعاقدين مع الجيش أبحاثًا حول استخدام الزين لحماية عبوات وجبات الإعاشة العسكرية . [ 15 ] وتشمل تطبيقات التغليف/سلامة الأغذية الأخرى التي خضعت للدراسة الأطعمة المجمدة، [ 16 ] والدجاج الجاهز للأكل، [ 17 ] والجبن والبيض السائل . [ 18 ] وقد لاحظ باحثون في مجال الأغذية في اليابان قدرة جزيء الزين على العمل كحاجز مائي. [ 19 ]

رغم وجود استخدامات عديدة قائمة ومحتملة للزين، إلا أن ارتفاع سعره تاريخياً كان العائق الرئيسي أمام نجاحه التجاري على نطاق أوسع حتى وقت قريب. أما الآن، فأسعار الزين تنافسية للغاية مقارنةً بأسعار الشيلاك الغذائي. ويمكن استخلاص الزين كمنتج ثانوي في عملية تصنيع الإيثانول [ 20 ] أو في عمليات تصنيع جديدة خارج البلاد.

عائلة الجينات

تُعدّ بروتينات ألفا-برولامين البروتينات الرئيسية لتخزين البذور في أنواع قبيلة الأعشاب أندروبوغونيا . وهي غنية بشكل استثنائي ببقايا الغلوتامين والبرولين والألانين والليوسين ، وتُظهر تسلسلاتها سلسلة من التكرارات المتتالية التي يُفترض أنها ناتجة عن تضاعف جيني داخلي متعدد . [ 21 ] في الذرة (Zea mays)، يتم ترميز بروتينات الزين بوزن 22 كيلو دالتون و19 كيلو دالتون بواسطة عائلة جينية كبيرة متعددة الجينات، وهي البروتينات الرئيسية لتخزين البذور ، حيث تُمثل 70% من إجمالي بروتينات الزين. من الناحية التركيبية، تتكون بروتينات الزين بوزن 22 كيلو دالتون و19 كيلو دالتون من تسعة حلزونات متجاورة ومتوازية عكسيًا، مُتجمعة داخل أسطوانة مشوهة . يتم ترميز بروتينات ألفا-زين بوزن 22 كيلو دالتون بواسطة 23 جينًا ؛ [ 22 ] يوجد اثنان وعشرون منها في ترتيب متتالي تقريبًا، مُشكلةً مجموعة جينية كثيفة . تتخلل الجينات غير المُعبر عنها في هذه المجموعة الجينية جيناتٌ غير مُعبر عنها . وتختلف بعض الجينات المُعبر عنها في تنظيمها النسخي . ويبدو أن تضخيم الجينات يحدث في مجموعات جينية، مما يفسر التوسع السريع والمُدمج لهذه المجموعة الجينية خلال تطور الذرة. [ 23 ]

بوليمرات أخرى قابلة للتحلل الحيوي

مراجع

  1. ↑ موماني، فرانك أ.؛ سيسا، ديفيد ج.؛ لوتون، جون س.؛ سيلينج، جوردون و.؛ هاماكر، شارون أ.هـ.؛ وويلت، جوليوس ل. "التوصيف البنيوي لبروتين ألفا-زين" 27 ديسمبر 2005، مجلة الكيمياء الزراعية والغذائية. doi : 10.1021/jf058135h
  2. 1 2 لوتون، جون دبليو. " الزين: تاريخ المعالجة والاستخدام " مؤرشف في 3 نوفمبر 2006، في Wayback Machine ، 1 نوفمبر 2002، الجمعية الأمريكية لكيميائيي الحبوب
  3. ↑ جيناديوس، أريستيبوس، محرر. (2002). الأغشية والطلاءات القائمة على البروتين . مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 9781420031980.
  4. ↑ لجنة علوم الحياة " المنتجات الصناعية القائمة على المواد الحيوية: أولويات البحث والتسويق " 2002.
  5. ↑ تير هورست، دبليو بي (1949). "فيكارا - ألياف جديدة مشتقة من الزين". تقرير الأصباغ الأمريكية 38 : ص 335.
  6. ↑ ميوشي، تي.، تويوهارا، إتش.، مينيماتسو، إتش. " تحضير أغشية الزين الليفية فائقة الدقة عن طريق الغزل الكهربائي [ تمت إزالة الرابط ] "، بوليمر إنترناشونال المجلد 54، العدد 8، 2005.
  7. ↑ Selling, G., Biswas, A., Patel, A., Walls, D., Dunlap, C., Wei, Y. “ تأثير المذيب على الغزل الكهربائي للزين وتحليل الألياف الناتجة [ تمت إزالة الرابط ] “, Macromolecular Chemistry and Physics Vol. 208, no. 9, 2007.
  8. 1 2 باريس، نيكولاس؛ سايكس، مارغريت؛ ديكي، ليلاند سي.؛ وايلز، جاك إل.؛ أوربانيك، توماس جيه.؛ كوك، بيتر إتش. " ورق كرافت مطلي بالزين قابل لإعادة التدوير، مؤرشف في 23 فبراير 2006، في Wayback Machine "، التقدم في إعادة تدوير الورق ، المجلد 11، العدد 3، مايو 2002.
  9. ↑ كوبس، ليزا (مايو 2000). "إضفاء اللمعان على المظهر" . مجلة المنتجات الطبيعية .
  10. ↑ لي، ريتشارد " الراتنجات والصفائح والأغشية القابلة للتحلل الحيوي متعددة الاستخدامات والمصنوعة من الزين الذرة هي بديل جذاب للبلاستيك. مؤرشف في 30 مارس 2006 في Wayback Machine "، جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين .
  11. ↑ لوتون الابن، جي دبليو " الملدنات للزين: تأثيرها على خصائص الشد وامتصاص الماء لأغشية الزين" مؤرشفة في 29 سبتمبر 2007، في Wayback Machine " 12 يناير 2004، كيمياء الحبوب .
  12. ↑ جابار، أنتوني الابن؛ بيلودو، مايكل أ.؛ نيفاندت، ديفيد ج.؛ سبندر، جوناثان " تركيبات الحاجز والمقالات المنتجة باستخدام التركيبات مؤرشفة في 17 سبتمبر 2008، في Wayback Machine "، 29 ديسمبر 2005، براءة اختراع الولايات المتحدة (قيد الانتظار)
  13. ↑ ماكجوان بي إيه، بادوا جي دبليو، ولي إس واي. " تركيب علكة الزين المصنوعة من الذرة وتقييم الخصائص الحسية بطريقة شدة الوقت "، سبتمبر 2005، مجلة علوم الأغذية .
  14. ↑ بيكلسيمر، فيليس. " عالمة تكنولوجيا النانو تخطط لبناء أشياء باستخدام جزيئات الذرة الشبيهة بالطوب" مؤرشفة في 19 يوليو 2008، في Wayback Machine ،" جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين .
  15. ↑ بيرتراند، كيت، " الحزم العسكرية تضع التكنولوجيا على المحك "، سبتمبر 2005
  16. ↑ بادوا، غراسييلا دبليو، راكوتونيرايني، أندريانيفو، ووانغ، تشين، " تغليف قابل للتحلل الحيوي قائم على الزين للأطعمة المجمدة " ، مؤرشف في 27 فبراير 2006 على موقع Wayback Machine ، جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين
  17. ↑ Janes ME; Kooshesh S.; Johnson MG " السيطرة على الليستيريا المستوحدة على سطح الدجاج المبرد الجاهز للأكل والمغطى بغشاء الزين الصالح للأكل مؤرشف في 22 يوليو 2015 في Wayback Machine " سبتمبر 2002، مجلة علوم الأغذية .
  18. ↑ داوسون، بول " أغلفة التغليف تحارب البكتيريا وتساعد البيئة" مؤرشف في 24 سبتمبر 2006 على موقع Wayback Machine ، جامعة كليمسون
  19. ↑ تشيانغشيان وو، هيروشي ساكابي وسييتشيرو إيسوبي " دراسات حول صلابة ومقاومة الماء للبوليمرات القائمة على الزين عن طريق التعديل " يونيو 2003، المعهد الوطني لأبحاث الأغذية، اليابان.
  20. ↑ كور، جيم. " بروتين الذرة يمكن أن يقلل من تكاليف إنتاج الإيثانول "، 15 أبريل 2002، وزارة الزراعة الأمريكية، دائرة البحوث الزراعية .
  21. ↑ غارات ر، أوليفا ج، كاراشيلي إ، ليتي أ، أرودا ب (يناير 1993). "دراسات حول بروتينات ألفا-برولامين الشبيهة بالزين بناءً على تحليل تسلسل الأحماض الأمينية: دلالات على تطورها وبنيتها ثلاثية الأبعاد". البروتينات . 15 ( 1): 88-99 . doi : 10.1002/prot.340150111 . PMID 8451243. S2CID 32504936 .  
  22. ↑ سونغ ر، ولاكا ف، ولينتون إي، وميسينغ ج (نوفمبر 2001). "تسلسل وتنظيم وتطور عائلة جينات ألفا زين في الذرة بوزن 22 كيلو دالتون" . أبحاث الجينوم . 11 (11): 1817-25 . doi : 10.1101/gr.197301 . PMC 311139. PMID 11691845 .  
  23. ↑ شنابل، جيمس سي. (29 أبريل 2015). "تطور الجينوم في الذرة: من الجينومات إلى الجينات" . المراجعة السنوية لبيولوجيا النبات . 66 (1). المراجعات السنوية : 329-343 . Bibcode : 2015AnRPB..66..329S . doi : 10.1146/annurev-arplant-043014-115604 . ISSN 1543-5008 . PMID 25494463 .  ص  335