وانیلین طبیعی چیست و چه کاربردهایی دارد؟
وانیلین چیست؟
غلاف های وانیل حاوی بذرهای گیاه وانیل پس از برداشت درارای ترکیب “وانیلین” که فقط به شکل گلوکوزید” (glucoside) هستند که در این حالت فاقد عطر و طعم وانیل” طبیعی می باشند.
عطر و طعم مخصوص “وانیلین” پس از برداشت غلاف “وانیل” به صورت تدریجی افزایش می پذیرد و حدود یک ماه پس از آن مبتنی بر نوع فرآیندهایی که موسوم به “عمل آوری” (curing) هستند، افزایش می یابد
“وانیلین” طبیعی (natural vanillin) را از نیام های حاوی بذور گیاه ” vanilla planifolia” که یک نوع گیاه ارکیده رونده (vining orchid) بومی کشور مکزیک است، استخراج می نمایند. این گیاه امروزه در بسیاری از مناطق گرمسیری دنیا پرورش می یابد و کشور ماداگاسکار به عنوان بزرگترین تولید کننده جهانی آن مطرح می باشد. مهمترین ترکیبات سازنده عطر و طعم “وانیل” که باعث محبوبیت جهانی آن شده است عبارتند از:
- فنولیک آلدئید (phenolic aldehyde)
- الیس آلدئید (anis aldehyde)
- وانیلین (vanillin)
ترکیبات وانیلین چیست؟
” وانیلین” (vanillin) یک ترکیب آلی یا ارگانیک با ساختار مولکولی 03 H8 C8 و فرمولی، هیدروکسی، متوکسی بنزآلدئید می باشد. امکان تهیه مصنوعی این ترکیب که در واقع نوعی “فنولیک آلدئید” محسوب می گردد، بطور مصنوعی وجود دارد. از دیگر اعضاء مؤثر این گروه عبارتند از:
آلدئید (aldehyde)
هیدروکسیل (hydroxyl)
وانیلین بارزترین و اصلی ترین ترکیب معطر موجود در لوبیاهای “وانیل” می باشد بطوریکه در حدود ۲ درصد وزنی نیام های خشک گیاه مزبور را تشکیل می دهد. “وانیلین” را می توان بر روی غلاف های خشک شده “وانیل” به شکل غبار سفید رنگی مشاهده نمود. وانیلین مصنوعی حداقل ۲۰ برابر ارزان تر از وانیل طبیعی است لذا تولید صنعتی آن بسیار رایج گردیده است بطوریکه سالانه حدود ۲۰۰۰۰ تن از آن را در بازارهای جهانی به فروش می رسانند.
اولین وانیلین ساخته شده
ترکیب شیمیائی “وانیلین” (vanillin) اولین ترکیب آلی استخراجی از لوبیاهای “وانیل” محسوب می گردد. این ترکیب شیمیائی برای نخستین دفعه در سال ۱۸۵۸ میلادی توسط شخصی به نام “نیکولاس تئودور گوبلی” از گیاه “وانیل” جداسازی شد. “گوبلی” از طریق تبخیر عصاره “وانیل” تا مرحله خشکاندن توانست کریستال های جامدی را از داخل آب داغ جداسازی نماید.
متعاقبا ساختار شیمیانی وانیلین” در سال ۱۸۷۴ میلادی توسط دانشمندان آلمانی به نام های ” فردیناند تیمان” و “ویلهلم هارمن” مشخص شد و آنها هم زمان توانستند آن را به طرق نیمه مصنوعی از گلیکوزیدهای شیره گیاهی درختان کاج و پوست ساقه هایش به دست آورند و بدین ترتیب بطور موقتی موجبات رکود اقتصادی را در صنایع وابسته به “وانیل” طبیعی به وجود آوردند. گلیکوزیدی که دانشمندان آلمانی “وانیلین” مصنوعی را از آن به دست آوردند، “ایزو ایوژنول” نام دارد.
اندکی پس از آن “تیمان” و “هارمان” اقدام به تأسیس شرکتی به نام “هارمان و ریمر” کردند و بدین ترتیب اولین تولید صنعنی “وانیلین” را در شهر “هولزمیدن” آلمان آغاز نمودند. امروزه شرکت “هارمان و ریمر” به عنوان بخشی از شرکت بزرگ و بین المللی “سیمرایز” محسوب می گردد.
تاریخچه وانیلین
محققین در اواخر قرن نوزدهم میلادی (سال های ۱۸۷۴۵ میلادی) و حدودا ۲۰ سال پس از نخستین شناسائی و جداسازی ” وانیلین” توانستند آن را به صورت نیمه سنتزی از “ایوژنول” به دست آورند که در روغن میخک وجود دارد و به صورت تجارتی در دسترس می باشد.
در سال ۱۸۷۶ میلادی “کارل ریمر” آلمانی توانست فرآیند تهیه “وانیلین مصنوعی را از روغن معطر “گوائکول” به سرانجام برساند.” وانیلین” تجارتی پس از آن تا سال های ۱۹۲۰ میلادی عمدتا از “ایوژنول” به دست می آمد اما پس از آن شروع به سنتز “وانیلین” مصنوعی از لیکور قهوه ای (brown liquor) که حاوی ماده ای به نام “لیگنین” (lignin) بود، اقدام نمودند.
امروزه در حدود ۱۵ درصد از وانیلین” تولیدی جهان از “لیگنوسولفانات ها” (lignexulinutes) حاصل می گردند و این ماده به عنوان محصول جانبی کارخانجات سلولزی از طریق فرآیند سولفیت (sulfite process) حاصل می آید.
بزرگترین فروشنده وانیلین” در دنیا شرکت “بورگارد” (Rairregaard) می باشد که در شهر “سارپزبورگ” کشور نروژ قرار دارد.” وانیلین” مبتنی بر چوب با کاتالیزوری مس و از طریق اکسیداسیون ساختار “لیگنین” در شرایط قلیانی انجام می پذیرد و با تشکیل “لیگنوسولفات ها” آغاز می گردد. اخیرا این روش توسط مشتریان طرفدار سلامت محیط زیست با استقبال بی سابقه ای روبرو گردیده است زیرا مقدار کربن کمتری نسبت به شیوه سنتز “وانیلین” از مواد پتروشیمی برجا می گذارد.
کاربرد وانیلین
امروزه عصاره وانیلین بیشتر از وانیل طبیعی مورد استفاده قرار می گیرد موارد مصرف وانیل مصنوعی بسیار زیاد و متنوع است اما مهمترین آن در صنایع زیر استفاده می شود.
غذاها
نوشابه های غیر الکلی
دارو ها
امروزه وانیلین در اکثر مواد غذایی استفاده می شود به دلیل هزینه کمتری که نسبت به وانیل طبیعی دارد. وانیل مصنوعی به دلیل داشتن ساختار مشابه با وانیل طبیعی جایگزین خوبی برای وانیل طبیعی شده است در بیشتر خوراکی ها کیک ها دسر ها آبمیوه ها برخی غذاها نوشیدنی های الکلی و… مورد استفاده قرار می گیرد.
تولید وانیلین
تاکنون چندین مسیر برای سنتز ” وانیلین” از “گوآنکول” کشف شده اند ولیکن در حال حاضر مطلوب ترین آنها را یک فرآیند دو مرحله ای تشکیل می دهد که از سال های ۱۹۷۰ میلادی توسط شرکت “رودیا” انجام می پذیرد و در اثر آن “گوآنگول” با “اسید گلی أکسیلیک” با کمک مواد معطره الکترفیل واکنش انجام می دهد و در نتیجه ماده “اسید وانیلیل مندلیک” و نهایتا ” وانیلین” حاصل می آید.
در سال ۱۹۸۱ میلادی، یک کارخانه در استان “اونتاریو” کشور کانادا توانست ۶۰ درصد ” وانیلین” سنتزی مورد نیاز بازارهای جهانی را تأمین نماید ولیکن متعاقبا توسعه صنایع استفاده از خمیر چوب باعث شد که ضایعات حاوی “لیکنین” از جذابیت کمتری برای کاربرد به عنوان ماده خام در سنتز “واثیلین” برخوردار باشند.
این زمان هنوز در حدود ۱۵ درصد از تولید وانیلین” دنیا همچنان از ضایعات “لیگنین” تهیه می شود و ۸۵ درصد مابقی را “وانیلین” سنتزی از طریق یک فرآیند دو مرحله ای از مواد نفتی زیر تدارک می گردند. با اینکه بر اساس تجربیات علمی توانسته اند که “وانیلین” را از طریق سنتز برخی از مواد خام طبیعی به دست آورند ولیکن به هر حال امروزه در حدود ۹۹ درصد از “وانیلین” خالص را از مادة “کوالکول” (guaincol) با منبع پتروشیمی تهیه می کنند.
در حال حاضر “وائیلین” و “اتیل وانیلین” (ethylvanillin) به وفور در صنایع غذایی کاربرد یافته اند. باید در نظر داشت که “اتیل وانیلین” نسبت به “وانیلین” گران تر و معطرتر است اما کاربرد آن نیازمند رعایت ملاحظات و احتیاطات بیشتری می باشد.
فرمول شیمیایی وانیل مصنوعی
“وانیل وانیلین” از نظر داشتن یک گروه “اتوکسی” موسوم به – CH2CH3 بجای گروه “متوکسی” (methoxy group) موسوم به CH3- با “وانیل” تفاوت دارد. باید توجه داشت که عصارة “وانیل” طبیعی علاوه بر “وانیلین” حاوی صدها نوع ترکیب متفاوت دیگر نیز می باشد
“وانیلین” را همچنین در گیاه “leptotes رbicolor” که یکی از گونه های ارکیده بومی کشور پاراگوئه و مناطق جنوبی کشور برزیل است، یافته اند وانیلین” در کاج های قرمزی (red pine) که در جنوب کشور چین می رویند، نیز پیدا شده است.” وانیلین” مصنوعی اغلب دارای عطری همچون “وانیل” طبیعی خالص است ولیکن به صورت مصنوعی و از موادی بجز میوه های طبیعی “وانیل” تولید می گردد.
مواد اولیه وانیل مصنوعی
غالب “وانیلین” مصنوعی مورد نیاز از مواد زیر تهیه می شود.
روغن معطر “گوآنکول”
لیگلبن
روغن معطر گوآنگول“: روغن معطر “گوآنگول” یک نوع ترکیب آلی است که توسط تعدادی از ارگانیزم های زنده بیوسنتز می گردد. این روغن معطر را معمولا از درخت “قیچ” یا “گوآنگوم” (gaafacum) یا “کالتروپ (caltrop) که بومی نواحی گرمسیری قاره آمریکا است و صمغ آن کاربردهای پزشکی دارد، استخراج می کنند.
حتماً بخوانید:
لیگنین: لیگنین ماده سلولز مانند و آلی است که الیاف سلولزی را به همدیگر متصل می سازد، “لیگنین” از خانواده پلیمرهای زیستی فنلی محسوب می گردد که یک دسته از پلیمرهای آلی و ماده اصلی ساختاری در حمایت از بافت های گیاهی است. این ماده در شکل گیری دیواره سلولی گیاهان به ویژه در چوب و پوست درختان نقش ویژه ای دارد و به آسانی نمی پوسد.
وانیل” مصنوعی که بر اساس “لیگنین” تهیه شده باشد، دارای عطر و طعم بسیار بیشتری نسبت به “وانیل ” مصنوعی حاصل از روغن “گوآنکول” است و علت آن به واسطه حضور یک نوع ترکیب شیمیائی موسوم به “استووانیلون” می باشد که یک ترکیب بسیار جزئی در تولیدات حاصل از “لیگنین” شمرده می شود ولیکن این ماده در ترکیب “وانیلین” مصنوعی حاصل از “گو آنکول” یافت نمی گردد.
با آغاز سال ۲۰۰۰ میلادی، شرکت معظم “رودیا” شروع به بازاریابی برای ” وانیلین” حاصل از فعالیت میکروارگانیزم ها بر عصارة “اسید فرولیک” حاصل از سبوس برنج نمود. امروزه محصول “وانیلین” این شرکت با نام تجارتی “رووانیل طبیعی” و با بهای هر کیلوگرم ۷۰۰ دلار آمریکا در بازارهای جهانی مبادله می گردد. “وانیلین” شرکت “رودیا” گواینکه از نظر قیمت با وانیلین پتروشیمیائی” حاصل از مواد نفتی که به بهای هر کیلوگرم ۱۵ دلار آمریکا معامله می شود، قابل رقابت نیست ولیکن بر خلاف ” وانیلین” ستنتزی حاصل از “لیکتین” با “گوآنگول” عنوان طعم دهنده طبیعی را با خود یدک می کشد.
در آخر می توان گفت وانیلین یا وانیل مصنوعی یک ترکیب قابل استفاده و ارزان قیمت به جای وانیل طبیعی است ولی باید در نظر داشت هیچ ماده شیمیایی نمی تواند جایگزین واقعی مواد طبیعی شود لذا وانیل طبیعی بسیار مفیدتر و کم ضرر تر از وانیل مصنوعی است.
