بخشی از مقاله
بررسي امکان کاهش فعاليت آنزيم پراکسيداز در سبزيجات خوراکي با استفاده از اسانس هاي طبيعي
چکيده
آنزيمهاي موجود در بافتهاي گياهي ميتوانند داراي اثرات مفيد و مضري بر روي کيفيت ميوهها و سيزيجات باشند. بنابراين مديريت تغييرات آنها در ميوهها و سبزيجات به عنوان يکي از مسائل مورد توجه در صنايع غذايي مطرح است. آنزيم پراکسيداز يکي از آنزيمهاي مهم در بافت هاي گياهي است که ميتواند با پراکسيد هيدروژن )آب اکسيژنه( ترکيب شود و توليد کمپلکس فعالي نمايد که قادر به انجام واکنش با طيف گستردهاي از مولکولهاي دهنده الکترون ميباشد. بنابراين غير فعالسازي اين آنزيم ميتواند زمان ماندگاري سبزيجات خام و غير بلنچ شده منجمد را افزايش دهد. جهت غير و يا افزودنيهاي شيميايي aw يا pHفعالسازي آنزيم پراکسيداز از روشهاي فيزيکي و شيميايي مختلفي نظير حرارت دهي )بلنچينگ(، کاهش استفاده ميشود اما هر کدام از اين روشها داراي محدوديتهاي مخصوص به خود ميباشند. امروزه تمايل مصرف کنندهها به سمت استفاده از محصولت غذايي تازه و يا محصولت توليد شده با حداقل فرآيند ممکن است. بنابراين توليد کنندهها به دنبال روشهاي جايگزين براي افزايش عمر نگهداري محصولت هستند. هدف از اين مقاله بازنگري استفاده از مواد طبيعي و غير مضر )نظير اسانس هاي طبيعي که مواد اوليه آنها در داخل کشور به فراواني توليد شده و به سادگي قابل استحصال ميباشند(، جهت جايگزيني و حذف سموم و قارچکشهاي شيميايي وارداتي )مورد استفاده در کنترل رشد قارچهاي توليد کننده سموم خطرناک و کاهش ضايعات سردخانه اي محصولت کشاورزي( است. لذا اسانس هاي گياهي داراي خاصيت آنتي اکسيداني هستند و با غير فعال کردن پراکسيداز که به عنوان پيشنياز پلي فنل اکسيداز مي باشد و در قهوه اي شدن آنزيمي نقش دارد موجب حفظ رنگ و طعم ميوه ها و سبزيجات خوراکي خواهند شد.
کليد واژه: ميوه، سبزيجات، اسانس، فعاليت آنزيم پراکسيداز، آنتي اکسيدان.
مقدمه
رشد روز افزون جمعيت در دهه هاي اخير و استفاده بي رويه از منابع طبيعي باعث افزايش سير تخريبي اين منابع محدود شده است. بيشتر ميوه ها و سبزيجات به علت داشتن آب زياد فسادپذير هستند و بيشتر آنها پس از برداشت بايد بلفاصله مصرف شوند و يا اين که به روش هاي خاصي نگهداري
. افزايش تقاضا براي فرآورده هاي تازه ]٢[شوند. تاخير در ايجاد شرايط مناسب براي نگهداري اين فرآورده ها منجر به ضايعات فراواني مي شود
کشاورزي به دليل ارزش غذايي بالتر، ايجاب مي کند که بازنگري دقيق تري در بازار رساني فرآورده ها انجام گيرد. بازار رساني نادرست مي تواند باعث از بين رفتن مقدار زيادي از محصول شود که براي توليد آن وقت و سرمايه هاي زيادي صرف شده است. اين ضايعات طبق برآورد مراجع گوناگون، ٢٢
. با عنايت به محدوديتهاي روز افزون استفاده از مواد شيميايي ضد ميکروبي ناشي از ]٢[تا ٠٨ درصد از ميوه و سبزي هاي تازه را شامل مي شود گسترش مقاومت دارويي به نظر مي رسد اسانس هاي فرار منابع ضد ميکروبي بهتري در حفظ مواد خوراکي و کنترل بيماري هاي انساني باشند. بعلوه
تمايل به استفاده از ترکيبات طبيعي براي جلوگيري از رشد ميکروبي در اثر فشار مصرف کننده براي کاهش يا عدم استفاده از افزودني هاي شيميايي در ميوه و سبزي ها در حال افزايش است.
اسانس ها و فعاليت ضد ميکروبي آنها
تقسيم بندي مواد موثره گياهان دارويي که امروزه مورد تائيد مي باشند به صورت چهار گروه اصلي آلکالوئيدها، گليکوزيدها، روغن هاي فرار )اسانس ها( و ساير مواد موثره است. منظور از مواد موثره ترکيباتي نظير مواد تلخ، فلون ها، فلونوئيدها، موسيلژها و کربوهيدراتهاي خاص مشابه آن، ويتامين ها و تانن ها، اسيد ساليسيک و اسيدهاي خاص مشابه آن ميباشد. اسانس ها عليرغم اين که از نظر ترکيب شيميايي همگن نبوده و به صورت
ترکيبات مختلفي مشاهده ميشوند اما به طور کلي جزء گروه شيميايي موسوم به ترپن ها بوده و يا منشاء ترپني دارند. اين ترکيبات معمولً داراي بو و
. يکي از مهمترين مسائل ]١[مزه تندي بوده و وزن مخصوص آنها غالبا از آب کمتر است و به ندرت برخي از آنها وزن مخصوص بيشتر از آب دارند گياهان دارويي مطالعه و تحقيق در مورد اسانس موجود در اندامهاي مختلف يک گياه و مقايسه آنها از نظر کميت و کيفيت با يکديگر ميباشد. اسانس ها معمولً در داخل سلول هاي گياهي به شکل قطرات کروي و گلبول مانند قرار دارند. در صد سال گذشته مطالعات زيادي روي ويژگي هاي ضد قارچي اسانس هاي گياهي متداول انجام شده که نتايج بدست آمده حاکي از اثرات ضد ميکروبي رضايت بخش اسانس هاي گياهي ميباشد. آثار محافظت کنندگي بعضي اسانس هاي طبيعي از ديرباز شناخته شده است و استفاده از اسانس ها و ادويهجاتي مانند دارچين، ميخک و کاسيا به وسيله مصريان قديم در موميايي کردن اجساد داراي مستندات تاريخي زيادي است. در پژوهش هايي انجام دادند تاثير اسانس دارچين، ميخک، آلدئيد سيناميک و اوژنول بر کنترل رشد آسپرژيلوس پارازيتيکوس و توليد آفلتوکسين در محيط کشت مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد که اثر اين مواد در کنترل رشد کپک بيشتر از کنترل توليد سم ميباشد. همچنين مقادير ٢٢٨ ميکروگرم در ليتر سينام آلدئيد و ٢٨٨ ميکروگرم در ليتر اوژنول به همراه اسيد استيک و کلريد سديم داراي آثار سينرژيستي در کنترل رشد کپک و توليد آفلتوکسين مي باشد. فعاليت ضد باکتريايي ترکيبات معطره حاصله از ٤٨ گياه بررسي و فعاليت ٤٨ اسانس طبيعي و ٢١ ترکيب موثره بر عليه اشريشياکلي و باسيلوس سابتيليس در دو محيط مايع و گاز ارزيابي
. ]٤[و مشخص شد که اکثر اسانس ها و ترکيبات معطره داراي فعاليت کمي بر عليه باکتري اشريشياکلي در فاز بخار نسبت به شرايط معمولي هستند در يک پژوهش آزمايشگاهي تاثير اسانس هاي آويشن و زنيان را در کنترل رشد قارچ کپک سياه روي گلبي در سردخانه مورد بررسي قرار گرفت.
نتايج نشان داد که اسانس هر دو گياه داراي مقادير متفاوتي از ترکيبات ضد ميکروبي مانند ترکيبات فنلي و از جمله تيمول و کارواکرول مي باشند.
نتايج تجزيه و تحليل آماري نشان داد، علي رغم اين که مقدار ماده موثر تيمول )که يک ميکروب کش قوي است( در اسانس زنيان بالتر از اسانس آويشن بود ولي اسانس آويشن بهتر توانست از رشد قارچ جلوگيري نمايد که اين امر ممکن است به علت وجود آثار سينرژيستي ترکيبات فنلي ديگر مانند کارواکرول باشد که به مقدار بيشتري در اسانس آويشن وجود دارد. در بررسي اثر اسانس ها بر طعم ميوه در آزمون چشايي مشخص شد که نمونه هاي تيمار شده با اسانس زنيان از نمونه هاي ديگر حتي شاهد داراي طعم بهتري تشخيص داده شدند. در نتيجه مي توان از دو اسانس فوق به عنوان دو منبع قارچ کش قوي و طبيعي بدون ضرر براي انسان و محيط زيست به جاي قارچ کش هاي شيميايي و مضر که آثار سوء مصرف آنها نيز اثبات شده است، استفاده نمود. فعاليت ضد ميکروبي اسانس در ارتباط با ترکيبات فنلي موجود در محصولت بوده و اين مواد در غير فعال کردن
. کاربرد اسانس هاي گياهي ]٤[ميکروارگانيسم هاي هوازي نقش هاي واسطه اي داشته و بدين شکل در سلمت انسان مي توانند نقش داشته باشند پس از برداشت موجب تاخير در پيک فرازگرايي و حفظ شاخص هاي کيفي ميوه در حين و پس از انبارداري ميگردد. نقش کليدي اسانس ها در سيستم دفاعي محصولت تازه بر ضد فساد ميکروبي به حضور بعضي از ترکيبات معطر نسبت داده شده است. تاثير ضد ميکروبي اسانس هاي گياهي به خاصيت آبگريزي و انحلل پذيري آنها در غشاء سيتوپلسمي ميکروارگانيسم ها وابسته است. نقش اسانس آويشن در جلوگيري از رشد باکتري به دليل خاصيت آبگريزي و تشکيل باندهاي هيدروژني توسط ترکيبات فنلي آن با پروتئين هاي غشاء سيتوپلسمي ميکروارگانيسم ها بعد از تجزيه در قسمت ليپيدي غشاء است. از دست رفتن انتقال الکترون و نفوذ پذيري در سطح غشاء سيتوپلسمي ميکروارگانيسم ها دليل خاصيت ضد ميکروبي آويشن عنوان گرديد. سلولهاي هدف اوليه براي ترکيبات موثره اسانس ها، سلولهاي غشاي سيتوپلسمي بوده که تخريب غشاء سيتوپلسمي باکتري و قارچ توسط مواد ترپني مشاهده گرديده است. همچنين ترکيبات فنلي وظايف غشا سيتوپلسمي را مختل مي کنند. آبگريزي ترکيبات آروما روي حلليت آنها در غشاء سيتوپلسمي اثر مي گذارد و فعاليت آنها در ابتدا به انحلل پذيري در غشاء سيتوپلسمي وابسته مي باشد. خاصيت چربي دوستي
منوترپن هاي غيرخطي، انحلل پذيري آنها را در غشاء سيتوپلسمي افزايش داده که منجر به جلوگيري از فعاليت آنزيم هاي داخل غشاء سيتوپلسمي داخل سلولي، فشار ATP. مواد موثر برخي ترکيبات آروما در اثر کمبود يونهاي خاص روي توان حرکت پرتون در غشاء سلولي، کاهش ]٢[مي شود
اسمزي، انتقال مواد محلول و متابوليسم موثر است. اسانس آويشن هم با تغيير در نفوذ پذيري غشاء ميکروارگانيسم ها سبب کمبود پرتون، فسفات و
ATPپتاسيم داخلي سلول مي گردد. کارواکرل يک ترکيب ترپني بوده و در اسانس گياهان آويشن و ميخک و زنيان يافت مي گردد که سبب حذف مي گردد. فعاليت ضد باکتريايي ATPداخل سلول باکتري به سبب کاهش سنتز يا هيدروليز بدون تغيير در نفوذ پذيري غشاء نسبت به ورود
ترکيبات فرار در درجه اول به قدرت انحلل پذيري آنها در غشاء سيتوپلسمي سلول باکتري و در درجه بعدي به فشار بخار اين ترکيبات و به طور غير مستقيم به خاصيت آبگريزي آنها نيز وابسته است که سبب افزايش فعاليت ضد باکتريايي آنها مي گردد. پس وجود هر عاملي که سبب افزايش فشار بخار گردد مثل افزايش دما، سبب افزايش فعاليت ضد باکتريايي اين ترکيبات مي گردد. خاصيت آبگريزي ترکيبات فرار با افزايش طول زنجير يابد. ميوه هاي رسيده نسبت به مواد خام و گونه هاي گياهي آماده، بيشتر در معرض فساد قرار دارند. ايمني اين هيدروکربني آنها افزايش مي محصولت عمدتاً بر اساس زنجير سرمايي و عوامل بهداشتي صحيح مي باشد که اجرا و کنترل آن مشکل به نظر ميرسد. در سالهاي اخير نيز فشار قابل توجهي توسط مصرف کنندگان جهت کاهش يا دفع تجمع ترکيبات شيميايي در غذاها بوجود آمده است. اين رويکردها جهت کنترل تشديد قهوه هدف گذاري شده اند. ساير نگهدارنده هاي طبيعي، به عنوان مثال مواد توليد شده توسط باکتري اسيد لکتيک نيز به SO2اي شدن و کاهش کاربرد
. ]١[عنوان باز دارنده هاي قهوه اي شدن آنزيمي پيشنهاد شده اند
خواص آنتي اکسيداني اسانس ها و قهوه اي شدن آنزيمي
فعال شدن سيستم هاي آنزيمي مي تواند تغييرات رنگ، نرم شدن، تغييرات طعم و از دست رفتن ارزش غذايي محصولت کشاورزي را سبب شود. اين واکنش اغلب در اثر فعاليت دو آنزيم پلي فنل اکسيداز و پراکسيداز حاصل مي شود. هر دو آنزيم منجر به تعداد زيادي از واکنشها ميگردند و روي مواد زيادي اثر ميگذارند که نه تنها موجب قهوه اي شدن مي گردند بلکه سبب تغيير رنگ، کاهش طعم و خسارات تغذيهاي نيز مي شوند. پراکسيداز مي تواند به پرکسيد هيدروژن متصل شده و ايجاد يک کمپلکس فعال نمايد که مي تواند با دامنه وسيعي از مولکولهاي دهنده الکترون واکنش دهد
بنابراين غيرفعال کردن اين آنزيم سبب افزايش مدت نگهداري محصولت کشاورزي مي شود. جلوگيري از فعاليت اين آنزيم و بالطبع جلوگيري از قهوه - اي شدن آنزيمي در ميوه ها و سبزيجات معمول با تيمارهاي فيزيکي و شيميايي مختلف صورت ميگيرد که برخي از اين تيمارها شامل: ١( اسيدي و کاهش آب آزاد ٢( استفاده از مواد چلته کننده ٤( استفاده از افزودنيهاي شيميايي ٠( استفاده از تيمار حرارتي که pHکردن و در واقع کاهش روش اخير روش خوبي براي غيرفعال کردن آنزيم پراکسيداز بوده ولي خسارت حرارتي به مواد تغذيه اي و کيفيت محصول ممکن است رخ دهد. از طرف ديگر مصرف کننده، محصول تازه، بدون کاهش خصوصيات کيفي نظير
