تعطين

maceration -

 التعطين

التعطين

عدنان نظام

تعطين الكتان	تعطين الجنين fetal maceration
تعطين النباتات الطبية	التعطين خلال الهضم maceration during digestion
تعطين الزيتون الأسود	تعطين الهياكل العظمية
تعطين الشاي الأسود	التعطين في صناعة النبيذ
تعطين الجلد skin	التقنيات الأخرى المستخدمة لاستخلاص المنتجات الطبيعية

التعـطين maceration مصطلـح يطلـق على عملية استخلاص extraction لمواد كيميائية من مطحون جسم صلب أو مجروشه باستعمال مذيب محدد. ويجري الاستخلاص ضمن وعاء مغلق وبدرجة حرارة الغرفة (º25س). حيث يُترك مطحون الجسم الصلب أو مجروشه ضمن هذا المذيب مدة من الزمن؛ ليتاح استخلاص المواد الكيميائية المرغوبة منه. والتعطين طريقة من طرائق الاستخلاص البسيطة المستخدمة لفصل المركّبات الكيميائية المرغوبة من المنتجات الطبيعية الخام. وقد كانت هذه الطريقة التقنية الشائعة الاستخدام منزلياً بسبب بساطتها وقلة تكلفتها. واستُعمِل التعطين بهذا المعنى على نطاق واسع لاستخلاص المركّبات الفعالة وتحضير الخلاصات المختلفة من الأجزاء النباتية المختلفة (العقاقير). كذلك استُخدمت على نطاق واسع في معالجة ألياف الكتّان، وفي تحضير العُطون الصيدلانية المختلفة وفي صناعة النبيذ وغيرها. ويُطلَق مصطلح التعطين على تطبيقات مختلفة:

- التعطين في علم الحياة النباتية وفي علم العقاقير: يجري الاستخلاص في درجة حرارة الغرفة، بغمر أجزاء النباتات أو مساحيقها في مذيب مناسب مثل الماء أو الزيت أو الكحول أو أي مذيب مناسب آخر، وذلك ضمن حاوية مغلقة وفي مدة زمنية لا تقل عن ثلاثة أيام، وربما تصل إلى عدة شهور بحسب المادة النباتية والمذيب المستخدم.

- التعطين في الطب: يكون نتيجة بقاء العضو أو الجسم الميت على تماس مع المذيب لفترة من الزمن مثل تَعطُّن الجنين الميت في رحم أمه.

- التعطين في علم الأحياء: عموماً هو تليين المادة الصلبة بالتشريب في سائل؛ مثل هضم الطعام، وتعطين الجلد بتليين البشرة وتفكيكها عند التعرض لرطوبة زائدة، وتحضير العينات الهيكلية لغرض عرضها في متاحف التاريخ الطبيعي.

- التعطين في التقنية الدقيقة micro technique: هو معالجة الأعضاء أو جزء منها لغرض تليين النسج وحل الخلايا بطريقة كيميائية؛ ما يفيد في تعرّف الخلايا المختلفة. وللتعطين أمثلة عديدة منها:

تعطين الكتان

اشتُهرت مصر القديمة بإنتاج ألياف الكتان التي تُعدّ من أقوى الألياف الطبيعية. وكذلك استُعمِلت منسوجات ألياف النخيل والأعشاب والقصب؛ حيث تُفصل الألياف من السوق الخشبية واللُب الذي يربط ألياف السلولوز معاً، ثم تُغمر في أحواض التعطين، فيتحلل البكتين بفعل البكتريا الهوائية خلال فترة تراوح بين أربعة أيام وسبعة؛ تبعاً لدرجة تخشب المادة النباتية أو تليفها وخشونتها، وتكون درجة الحرارة الفضلى بين 28-º30س، ودرجة الحموضة (الباهاء) pH المفضلة 4-6, (الشكل1).

الشكل (1) ألياف الكتان ونموذج من الكتان المنسوج في مصر القديمة.

تعطين النباتات الطبية

تتضمن العملية وضع العقار drug الخام الكامل أو مسحوقه الخشن (الأوراق أو السوق أو الجذور) في حاوية مغلقة مع سائل (مذيب) وتركه للتشريب بدرجة حرارة الغرفة مدة 3 أيام على الأقل مع التقليب المتكرر. وخلال ذلك تتفعل العمليات الإنزيمية والكيميائية مسببة تلين جدر الخلايا وتجزئتها وتفكيكها وتسريع تحرر المواد الكيميائية النباتية القابلة للذوبان في المذيب المستخدم. ثم تُفصل الخلاصة (العطانة) بالترشيح أو التركيد (الشكل 2). ويجب الانتباه دائماً إلى اختيار المذيب المناسب بناءً على ذوبانية المركّبات المستهدفة بالاستخلاص والموجودة في النبات وخواص الخلاصة الناتجة. ومثال ذلك فقد أظهر تعطين نبات البقلة (الرَّجلة) Portucala oleracea لاستخلاص الفينولات phenols الكلية فعالية جيدة باستخدام الأسيتون 70% مذيباً للحصول على خلاصة بنسبة 10:1 وزن/حجم (مدة التعطين ساعة واحدة)، وأظهر تعطين العينات المجففة المسحوقة من شجرة البان Moringa oleifera بالإتانول 70% للحصول على خلاصة بنسبة 40:1 وزن/حجم بأعلى محتوى من الفينولات والفلافونوئيدات flavonoids مقارنة بطرائق أخرى.

الشكل (2) مخطط التعطين لاستخلاص المركّبات الكيميائية النباتية.

تعطين الزيتون الأسود

يمكن تعطين صنف مميز كبير الثمار من الزيتون الأسود بغلي كمية من الماء وغمر الزيتون فيه مدّة قصيرة، يُترك بعدها ليجف تحت أشعة الشمس يوماً أو يومين، ويُقلَّب عند الحاجة، ثم يُضاف الملح غير الميودن ويغطّى الزيتون، ويوضَع ثقل فوقه لكبس الزيتون. ويُترك أسبوعاً كاملاً أو أكثر بحسب الضرورة، فيرتص الزيتون، ويمتص الملح جيداً. يُعبأ الزيتون في الأوعية الزجاجية أو القوارير للحفظ، مع إضافة بعض الزيت والخل أو الليمون أو الفليفلة الحدة، ويسمى في هذه الحالة العطّون. وقبل وضعه على المائدة يمكن غسله بالخل أو إضافة قليل من زيت الزيتون إليه (الشكل 3) .

الشكل (3) الزيتون المعطن.

تعطين الشاي الأسود

يؤدي التعطين التقليدي للشاي الأسود باستعمال البكرات المتدحرجة إلى تفاعلات أكسدة أقل؛ وذلك بامتزاج الكاتيكين catechins مع إنزيم البولي فينول أُكسيداز، وتكون الأكسدة بطيئة، حيث يحدث تكسير أقل لارتباط الخلايا مقارنة بالطرائق الأخرى للتعطين ذات المعايير العليا لجودة الشاي؛ لكن يكون عطرها أقل.

تعطين الجلد skin

يُطلَق مصطلح تعطين الجلد عندما يُعرَّض الجلد أو البشرة للرطوبة أو الماء فترة طويلة من الزمن (الشكل 4)؛ فيتليَّن الجلد ويتفكك ويتجعّد ويأخذ لوناً أفتح. وقد يبدأ الجلد بالتفسخ، وتنفصل الألياف الضامة بعضها عن بعض. ويتميز الجلد المُتعطِّن بلون أبيض، ويكون منتبجاً. ويحدث تعطين الجلد غالباً عند وضع ضمادة على الجرح مثلاً؛ حيث تتسبب رطوبة التعرّق بنوع من التغيرات السطحية في الجلد، وكذلك في حالة ارتداء قفازات اللاتكس latex الكتيمة، أو من جراء الجلوس في الحمّام لفترة طويلة من الزمن. ولكن في هذه الحالات يعود الجلد بسرعة إلى حالته الطبيعية بمجرد تركه ليجف، فالتغيرات التي حدثت له كانت سطحية بسيطة كما أن أجزاء من النسيج الحي تقوم باستعادة دور الجلد الطبيعي من فور انتهاء العامل الخارجي المسبب؛ لأن التعطين حدث بسبب الماء الزائد الخارجي المضاف أو المحلول الملحي؛ إذ إن الإماهة الزائدة تساعد على تجمع كبير للماء في الفراغات بين الخلايا وفي الخلايا المتقرنة. وقد يسبب تعطين الجلد لفترة طويلة من الزمن جعل الجلد أكثر عرضة للأخماج infections. ويمكن أن يُصاب بالتعطين الموضعي بسبب الرطوبة الناجمة عن سلس البول و/أو الإسهالات؛ نتيجة تأثّر النسج بالإنزيمات الهاضمة كالتربسين الموجود في البراز، وبالمثيرات irritants المختلفة مع وجود الرطوبة لفترة طويلة من الزمن. ويمكن أن يزيد من الخطر تطور التهاب الجلد في منطقة العجان والأرداف والمناطق الأربية، وهو حالة خطرة في حالة المسنين.

الشكل (4) تعطن الجلد بسبب الضماد.

يعتمد التئام الجروح إلى حد كبير على مستوى الماء، فالإماهة (الترطيب) هي العامل الخارجي الأكثر تأثيراً في شفاء الجروح ومقاومة التعطين بسبب المكوّنات الموجودة مثل مفرزات الجروح، كالماء والمتحللات الكهربائية (الكهرليت) electrolyte والمغذيات والكريات البيضاء والإنزيمات الهاضمة للبروتين وعوامل النمو ونواتج المخلفات؛ ولذلك أمكن تصميم ضمادات متقدمة لتدبير السوائل والحدّ من تعرّض النسج للتخريب.

تعطين الجنين fetal maceration

يمكن أن يحدث تعطين للجنين في رحم الأم لسبب خمجي أو لتشابك الحبل السري أو لعيوب خلقية قد تتسبب في موت الجنين fetus بعد تكوّن العظام داخل الرحم، حيث يخضع الجنين للتحلل، فتبقى كتلة العظام فقط. ويتغيّر لون الجلد، ويتقشر بعد موت الجنين الذي لا يُطرح خارج الرحم؛ إذا لم يجرِ تحريض للرحم للتخلص من الجنين الميت أو إذا لم يُستأصل بالجراحة. ويمكن الاستعانة بمظهر الجلد المتعطن عند الجنين الميت لتحديد الوقت التقريبي للوفاة. وفي حالة تعطن الجنين يغيب التلون الأصفر، ويحدث تفكيك بفعل البكتريا المحللة للبروتينات putrefaction، ويبقى عنق الرحم متمدداً عند الأم؛ وثمة مفرزات حمراء رمادية كريهة الرائحة، وتلطخات مختلفة، والملمس رملي؛ إضافة إلى حالة ارتفاع درجة الحرارة والخفقان والقَهَم (الشكل 5).

الشكل (5).

التعطين خلال الهضم maceration during digestion

تفرز المعدة حمض كلور الماء والإنزيمات الهاضمة لتفكيك الطعام المخلوط باللعاب من فور وصوله إليها، وعندها يتحول مزيج كتلة الطعام وحموضة المعدة واللعاب والإنزيمات الهاضمة إلى كيموس chime، فيحدث تعطين يستغرق 40 دقيقة إلى بضع ساعات.

تعطين الهياكل العظمية

تُقشر الجثة، وتُزال أعضاؤها الداخلية، ثم تُوضع داخل وعاء مغلق فيه ماء (وأحياناً مسحوق غسيل/منظف) بدرجة حرارة 35-º50س عادة، تتفكك النسج الخلوية بفعل البكتريا، وتنفسخ مسببة انفصال النسج عن العظام. يُستعمل التعطين غالباً لتنظيف الهياكل العظمية التي تُعرض في المتاحف الطبيعية (الشكل 6). ويفيد تعطين الهياكل العظمية في القضايا الجنائية، حيث يُطبَّق على البقايا الضعيفة التحلل لتحديد الإصابات التي حدثت أو نوع السلاح المستعمل على نحو أكثر وضوحاً. ويمكن تفكيك العضلات والنسج الرخوة الأخرى بالتعطين الكيميائي بغمر العينة في محلول هدروكسيد الصوديوم NaOH أو هدروكسيد البوتاسيوم KOH بتركيز 5-10 %. ويُستعمَل هدروكسيد البوتاسيوم لتعطين معظم الحشرات الكبيرة، وتُعالَج العينات الدقيقة في هدروكسيد الصوديوم لتجنّب التلف الكامل للحشرات. ويعتمد طول الفترة الزمنية التي تتعرض فيها العينة للتعطين على الحجم والخصائص الفيزيائية للعينة وتركيز السائل الكيميائي ودرجة الحرارة.

الشكل (6) هيكل عظمي بعد عملية التعطين.

التعطين في صناعة النبيذ

هو تقنية استخلاص تجري بوضع حبات العنب (قشور العنب ولبه) في خزان العصير. تسمح هذه العملية بإعطاء المكونات العطرية والمكونات الموجودة في القشرة وفي الطبقات الخلوية التي تليها إلى العصير؛ مما يُكسب النبيذ المنتج الروائح المتنوعة واللون والتركيب المناسبين، وتكون وفق معالجتين:

- المعالجة الأولى، وفيها:

أ- التعطين السابق للتخمر pre-fermentative maceration: هو تقنية لصنع النبيذ تُجرى في درجات حرارة منخفضة بين 10-º15س تقريباً وبوجود غاز ثنائي أكسيد الكبريت. وتُستعمل هذه الطريقة لزيادة الاستخلاص غير الكحولي، وتُسمى أيضاً التعطين البارد cold maceration. يحدث التعطين مباشرة بعد ملء الخزان بالعنب (الأجزاء العصيرية والصلبة) وقبل بداية التخمر الكحولي، وذلك خلال 12-48 ساعة للنبيذ الأحمر، ولا يزيد على 24 ساعة للنبيذ الأبيض، وإن كان يحدث هذا تلقائياً خلال بضعة أيام لبدء التخمير بفعل الخمائر yeasts. وهذه الطريقة من أكثر الأساليب شيوعاً التي تفيد في الحصول على كمية أكبر من الأصباغ والأنتوسيانين ذات تركيز أعلى من المواد العطرية. حيث يتشكل نبيذ فاكهي قوي بروائح عطرية مختلفة ولون أكثر شدة في النبيذ الأحمر؛ إضافة إلى إطالة مدة الحفظ.

ب- التعطين التخميري fermentative maceration: يستمر التعطين خلال التخمر الكحولي، ويكون بترك العنب وأجزاء الفاكهة مدة 3–10 أيام لتتخمر، حيث يصل الاستخلاص إلى أقصى مستوى لجميع مكوناته تقريباً.

ج- التعطين التالي للتخمر post-fermentative maceration: يبدأ بمجرد انتهاء التخمر الكحولي؛ عندئذ تميل كثافة النبيذ إلى الازدياد لزيادة استخلاص التانينات (العفص) tannins أيضاً. ويجب استعمال هذه الطريقة بحذر حيث يمكنها أيضاً استخلاص الروائح والمذاق الذي لا يُرغب فيه.

- المعالجة الثانية، وفيها:

أ- التعطين الكربوني carbonic maceration: توضع عناقيد العنب كاملة في خزانات التخمير (الشكل 7)، ونظراً إلى استنفاد الأكسجين المتاح إلى 5% أو أقل، تبدأ الثمار بالاستقلاب الداخلي الخلوي intracellular، ويستمر حتى تخرب خلايا العينات النباتية عند نحو 2% من الإتانول. وتراكم الإتانول هو التعطين الكربوني (الشكل 8)، وفيه تتحول الحموض العضوية (ولاسيما المالات malate) وسكاكر الغلوكوز والفركتوز إلى الإتانول وثنائي أكسيد الكربون CO₂. ويتميز النبيذ الناتج بلون خفيف وانخفاض نسبة الحموضة والتانينات، وله رائحة الفاكهة ونكهتها اللاذعة المميزة.

الشكل (7) العناقيد كاملة في عملية التعطين، تفكيك نسبي للقشرة واللب.

الشكل (8) مخطط عملية تخمر العنب بالتعطين الكربوني.

ب- التعطين الجُليدي pellicular maceration: توضع قشور العنب والعصير معاً حيث تبقى متلامسة من دون وجود الأكسجين للحصول على عصير عطري إضافي، وهو وسيلة أكثر شيوعاً في عمليات التعطين السابق للتخمير.

ويمكن تطبيق المعالجتين قبل التخمر في صناعة نوع من نبيذ العنب .Vitis vinifera L.: التعطين البارد والتعطين الكربوني؛ وهذا يترك تأثيراً مهماً في تركيب النبيذ وشدة اللون والصفات الحسية.

تترسب في النبيذ الأبيض white wines معظم التانينات عند التخمير؛ وهذا يحدّ من مقـدرتها على التـأثير في الجوانب الحسية للنبيذ. ويعزز التعطين المطول المحتوى الفينولي؛ إذ يرتبط الطعم بالكاتيكين والتانينات والفلافونوئيدات؛ مما يزيد من قابلية ذوبان التانينات، ويبقيها في حالة المعلّق (مع الاحتفاظ بخصائصها المرّة والقابضة).

تُجنى الثمار آلياً في معظم الحالات؛ وقد يؤدي الجني الآلي إلى تمزق الثمار أكثر من المطلوب والمرغوب فيه في عملية التعطين الكربوني. تؤدي زيادة درجة الحرارة المطبقة علـى الثفل وطـول مدة الاستـخلاص التـي تصـل إلى 48 سـاعة إلى إضعاف خلايا البشرة وتعزيز استخلاص المركّبات؛ ولأجل زيادة إجمالي استخلاص البولي فينول بنسبة 25% تُطال مدة التعطين لأكثر من 8 أيام.

التعطين الإنزيمي enzymatic maceration: هو عملية تحويل النسج إلى معلّق للخلايا السليمة باستعمال إنزيمات؛ ما يؤدي إلى بقاء منتجات اللب كمواد أساسية لعصائر اللب والشراب الثمري nectars الحلو وأغذية الأطفال ومكونات لمنتجـات الألبـان. مثـل: اسـتـعمال إنزيمـات البكتينـاز pectinases لمشروبات عصير الفاكهة، وإنزيمات الماسيراز macerases (متضمناً بولي غالاكتوروناز polygalacturonase أو البكتينليـاز pectinlyase)، ويفضّل اسـتعمال إنزيمـات الإندوبكتات لياز endopectate lyase البكتري لتعطين الخضار vegetable maceration بسبب درجة القلوية (Ph) المثلى.

التقنيات الأخرى المستخدمة لاستخلاص المنتجات الطبيعية

- الاستخلاص بالمذيبات solvent extraction هو أكثر الطرائق استعمالاً، حيث تذوب المركّبات الكيميائية في المذيبات، وتنتشر خارج المادة النباتية الصلبة. تؤثّر في كفاية الاستخلاص العوامل الآتية: خصائص المذيب، حجم جزيئات المواد الخام، نسبة المذيب إلى المادة النباتية الصلبة، درجة الحرارة ومدة الاستخلاص.

- المنقوع infusion: تُحضّر المنقوعات الطازجة بالتعطين بواسطة نقع العقار الخام بالماء البارد أو المغلي مدة لاتزيد على ربع ساعة.

- الهضم digestion: يُجرى الاستخلاص بوضع مسحوق المادة النباتية في المذيب فترة كافية من الزمن (بضع ساعات إلى يومين) وبدرجة حرارة لا تزيد على 50ºس.

- الاستخلاص بالطبخ (بالغليان) decoction: يُغلى العقار في حجم محدد من الماء لفترة زمنية محددة (دقائق أو ساعات) وبدرجة الغليان؛ ومن ثم تُترك لتبرد وتصَّفى أو ترشَّح. وتُستعمل هذه الطريقة لاستخلاص مكونات قابلة للذوبان في الماء وثابتة بالحرارة.

- التشبع، التزحيل percolation: تُرطّب المكونات الصلبة بكمية مناسبة من المذيب، وتُترك نحو أربع ساعات إلى ثماني ساعات في وعاء مغلق. بعد ذلك تُعبّأ المادة النباتية في عمود زجاجي مزود بمرشحة وصنبور من الأسفل. يضاف المذيب الإضافي لتشكيل طبقة سطحية رقيقة. ثم يترك المزيج للتعطين في العمود قرابة 24 ساعة، ثم يضاف مزيد من سائل الاستخلاص ويُترك السائل للتدفق البطيء بالتنقيط من أسفل العمود. يُضاف المذيب الإضافي بحسب الحاجة. وبعد ذلك يُضغط الثفل، ويُضاف السائل المعصور إلى الراشح، ويُصفّى السائل المختلط بالترشيح، أو يُترك مدة ثم يُصفّى بالترويق أو بالإبانة. يبين الجدول (1) مقارنة بين طرائق الاستخلاص المختلفة.

الجدول (1) مقارنة بين طرائق الاستخلاص المختلفة.

طريقة الاستخلاص المذيب درجة الحرارة الضغط الزمن حجم المذيب المستهلك قطبية المنتجات الطبيعية المستخلصة التعطين الماء، المذيبات المائية وغير المائية درجة حرارة الغرفة جوي طويل كبير يعتمد على مذيب الاستخلاص الاستخلاص بالمكرويف Microwave-Assisted Extraction (MAE) الماء، المذيبات المائية وغير المائية ------ جوي قصير صغير التشبع الماء، المذيبات المائية وغير المائية درجة حرارة الغرفة، أو في درجات حرارة مختلفة أحياناً جوي طويل كبير استخلاص بالمجال الكهربائي النبضي Pulsed Electric Field (PEF) الماء، المذيبات المائية وغير المائية درجة حرارة الغرفة، أو في درجات حرارة مختلفة جوي قصير متوسط استخلاص بالموجات فوق الصوتية Ultrasound-Assisted Extraction (UAE) الماء، المذيبات المائية وغير المائية درجة حرارة الغرفة، أو في درجات حرارة مختلفة جوي قصير متوسط الاستخلاص بالإنزيمات  enzyme extraction الماء، المذيبات المائية وغير المائية درجة حرارة الغرفة، أو التسخين بعد المعالجة الإنزيمية جوي متوسط متوسط الاستخلاص المنعكس reflux extraction المذيبات المائية وغير المائية درجات حرارة مختلفة جوي متوسط متوسط استخلاص بالسائل المضغوط Pressurized Liquid Extraction (PLE) الماء، المذيبات المائية وغير المائية درجات حرارة مختلفة عالٍ قصير صغير الاستخلاص بطريقة سوكسليه Soxhlet extraction مذيب عضوي درجات حرارة مختلفة جوي طويل متوسط الاستخلاص بالغليان (الطبخ) decoction extraction الماء درجات حرارة مختلفة جوي متوسط لا مركّبات قطبية استخلاص بالسوائل فوق الحرجة  Supercritical Fluid  Extraction (SFE) سائل حرج للغاية (عادة ) أحياناً من دون معدل modifier قريب من درجة حرارة الغرفة عالٍ قصير لا أو صغير مركّبات لاقطبية إلى متوسطة القطبية التقطير المائي hydro distillation والتقطير البخاري steam distillation الماء درجات حرارة مختلفة جوي طويل لا زيت أساسي (لاقطبي عادة)

مراجع للاستزادة - A. M. Christensen, A Laboratory Manual for Forensic Anthropology Spiral-bound, Academic Press; Illustrated, 2018.  - S. S. Handa, S. Khanuja, G. Longo, D. Rakesh, Extraction Technologies for medicinal and aromatic plants, international Centre for science and high technology, Trieste, 2008. - Ronald S. Jackson, Wine Science: Principles and Applications, Academic Press, 2020.

---

- التصنيف : علم الحياة (البيولوجيا) - المجلد : المجلد التاسع مشاركة :