بخشی از مقاله
چکیده:
تکنولوژي ترکیبی نگهداري مواد غذایی یا همان تکنولوژي هردل یک روش نوین در نگهداري مواد غذایی است که هدف آن تامین ایمنی غذاها بدون کاهش ارزش تغذیه اي و اثرات نامطلوب بر ویژگی هاي ارگانولپتیک است. باکتریوسین ها پپتیدهایی سنتز شده در ریبوزوم هستند که فعالیت ضدمیکروبی داشته و پتانسیل نگهداري غذاها در برابر فساد و بیماري زایی را دارند.
کاربرد باکتریوسین در غذا می تواند مصرف مواد نگهدارنده شیمیایی و شدت فرآیند حرارتی را کاهش داده از طرفی رضایت مشتري را با ارائه غذاهاي سالم و کم فرآوري شده جلب نماید. در سال هاي اخیر باکتریوسین ها نیز وارد تکنولوژي هردل شده و چون موادي بی ضرر براي مصرف کننده با قدرت باکتري کشی بالا حتی بر روي اسپورها هستند، به خوبی در این تکنولوژي ایفاي نقش کرده اند.
مقدمه:
تکنولوژي هردل ترکیبی منطقی از روش هاي نگهداري مواد غذایی است که درکنار یکدیگر و براي ارتقاي کیفیت، ایمنی و خواص ارگانولپتیکی محصولات غذایی به کار می روند. در این تکنولوژي سعی بر آن است که از شدت هر فرآیند کاسته شده و در عوض ایمنی لازم را با تلفیق سایر روش ها فراهم نمود. کاربرد این تکنولوژي زمانی رواج یافت که دانشمندان مشاهده کردند با اعمال همزمان چند فاکتور مهار کننده، زنده مانی باکتري هاي بیماریزا و فسادزا در مواد غذایی به شدت و بسیار بهتر از یک فاکتور تنها کاهش می یابد
تحقیقات نشان داده است که باکتریوسین ها با اغلب فرآیندهاي نگهداري سینرژي داشته و می توانند به عنوان یک هردل در کنار این فرآیندها به کار روند.
باکتریوسین ها پپتیدهاي کاتیونی کوچکی هستند که توسط ریبوزوم موجودات پروکاریوت سنتز شده،معمولاً حاوي 60-30 اسید آمینه بوده ونقش ضدباکتریایی ایفا می کنند. نحوه عمل آن ها اغلب به این صورت است که با ایجاد منفذ در غشا سیتوپلاسمی سلول هدف و تغییر نفوذ پذیري آن منجر به مرگ سلول می شوند. در این بین استفاده از باکتریوسین ها در تکنولوژي هردل به چندین علت مورد توجه قرار گرفته است:
- 1 امکان کاهش شدت فرآیند حرارتی اعمال شده و حفظ بهتر ارزش تغذیه اي و ویتامین ها - 2 مقاومت نسبی بالا به تغییرات pH و دما - 3 کارایی بالا در حین نوسانات دمایی - 4 هضم در سیستم گوارش مصرف کننده و بی اثر بودن بر فلور میکروبی روده اي - 5 اثر اختصاصی بر روي پاتوژن هاي منتقل شونده با غذا - 6 شناخته شدن به عنوان مواد GRAS یا همان - Generally Recognized As Safe -
در سال هاي اخیر کارهاي زیادي براي تلفیق باکتریوسین ها در تکنولوژي هردل انجام شده است و ترکیب باکتریوسین با هریک یا چندتا از سایر روش هاي فرآوري آزموده شده تا کارایی آن ها سنجیده شود. در زیر به نمونه هایی از کارهاي انجام شده تا کنون اشاره می شود.
روش هاي ترکیبی نگهداري حاوي باکتریوسین:
در یک تلفیق منطقی از انواع فرآیندهاي نگهداري باید به این نکته توجه شود که هر فرآیند با استفاده از چه مکانیسمی باکتري ها را از بین می برد و سپس این هردل با هردل هاي تشدید کننده و مکمل همراه گردد براي مثال استفاده از میدان الکتریکی پالسدار که منجر به افزایش نفوذ پذیري غشا و نشت مواد درون سلولی به بیرون می شود و می توان با اعمال این فرآیند به همراه باکتریوسین نایزین قدرت آن را تشدید کرد براي افزایش کارایی این دو هردل بر روي باکتري هاي گرم منفی می توان مقداري نیز EDTA به محیط افزود. EDTA با حذف دیواره خارجی در باکتري هاي گرم منفی باعث نفوذ بهتر نایزین و اثر بهتر میدان الکتریکی می گردد.
از زمان شناسایی باکتریوسین ها تا کنون، کاربرد آن ها در روش هاي ترکیبی مختلف یکی از اصلی ترین زمینه هاي تحقیق بر روي باکتریوسین ها بوده است. استفاده از باکتریوسین ها در صنعت غذا و به عنوان بخشی از یک روش ترکیبی به چند دسته کلی تقسیم می شود که عبارتند از: - 1 تلفیق باکتریوسین و مواد ضدمیکروبی طبیعی یا شیمیایی نظیر اسانس هاي گیاهی - 2 تلفیق باکتریوسین و شلاته کننده ها نظیر - 3 EDTA تلفیق باکتریوسین و فشار هیدرو استاتیک بالا - 4 تلفیق باکتریوسین و فرآیند حرارتی - 5 تلفیق باکتریوسین و بسته بندي اتمسفر اصلاح شده - 6 تلفیق باکتریوسین و میدان الکتریکی پالس دار - 7 تلفیق باکتریوسین و تابش اشعه گاما. هر یک از این هردل ها در زیر به تفضیل توضیح داده خواهند شد.
- 1 تلفیق باکتریوسین و مواد ضدمیکروبی طبیعی یا شیمیایی نظیر اسانس هاي گیاهی: از موادي که به عنوان نگهدارنده هاي شیمیایی استفاده می شوند می توان به نمک طعام یا همان کلرور سدیم ، نیتریت، اسیدهاي آلی و نمک هاي آن ها، الکل و اسانس هاي گیاهی اشاره کرد. مطالعات قبلی نشان داده که حضور نمک می تواند منجر به تشدید اثر باکتریوسین - هریس، - 1991 و یا کاهش اثر بازدارندگی آن شود. اثر محافظتی نمک را می توان به مداخله آن در برهمکنش هاي یونی بین باکتریوسین و گروه هاي باردار غشا سلول باکتري نسبت داد همچنین نمک در غلظت هاي بالا می تواند باعث تغییر در شکل فضایی باکتریوسین - به دلیل ماهیت پپتیدي و پدیده ي دناتوراسیون - و یا تغییر در ماهیت دیواره سلولی باکتري - براي مثال کپسول زایی در اثر تنش اسمزي - گردد.
ترکیب نیتریت و نایزین علاوه بر اینکه می تواند مقدار نیتریت مصرفی را کاهش دهد، باعث تاخیر در تولید سم بوتولینیوم شده و بر روي اندوسپورهاي آن نیز موثر تر است. حضور نیتریت نیز خاصیت ضدلیستریایی باکتریوسین ها را تشدید می کند. تحقیقاتی نیز در زمینه کاربرد همزمان باکتریوسین و اسیدهاي آلی یا نمک هاي آن ها وجود دارد که همگی موئد سینرژیس بین این دو ماده اند. علت افزایش کارایی باکتریوسین ها در مجاورت اسید این است که در pH پایین انحلال پذیري و در نتیجه انتشار باکتریوسین در ماده غذایی افزایش یافته از طرفی بار خالص سطحی بر روي مولکول باکتریوسین نیز در pH پایین افزایش می یابد که این امر نفوذ پذیري بیشتر باکتریوسین از غشا سلولی را به دنبال دارد.
سایر ترکیبات ضد میکروبی نظیر الکل ها و استرهاي اسیدچرب ساکاروز - نظیر ساکاروز پالمیتات و ساکاروز استئارات - نیز با حضور باکتریوسین ها خاصیت سینرژیستی در مهار رشد L. monocytogenes، B. cereus - سلول زنده و اسپور - ، L. plantarum و Staphylococcus aureus داشتند اما بر روي باکتریث هاي گرم منفی بی اثر بودند
اسانس هاي روغنی و اجزاي فنولی آن ها نیز نگهدارنده هاي طبیعی اند که زمانی که همراه با باکتریوسین به کار برده شوند دوز مصرف آن ها کاهش یافته و بنابراین اثر آن ها بر عطر و طعم غذا نیز کاهش می یابد - یامازاکی و همکاران، . - 2004 نایزین می تواند اثر کارواکرول ، اوژنول و تیمول را بر علیه باسیلوس سرئوس و لیستریا مونوسیتوژنز تشدید کند. همچنین در سس سبزیجات، اثر ضد میکروبی انتروسین AS-48 بر S. aureus با افزودن کارواکرول، ژرانیول، اوژنول، ترپینول، کافئیک اسید، پی کوماریک اسید، سیترال و هیدروسینامیک اسید تشدید می شود
ترکیب چند باکتریوسین در کنار هم نیز از نظر تشدید کنندگی اثر ضدباکتریایی بررسی شده و نشان داده شده که کارایی ترکیب چند باکتریوسین بالاتر از هریک به تنهایی است. این عمل همچنین این مزیت را دارد که از رشد مجدد باکتري هاي مقاوم به یک نوع باکتریوسین جلوگیري می کند.
باکتریوسین ها را همچنین می توان در ترکیب با لیزوزیم یا سیستم لاکتوپروکسیداز یا لاکتوفرین نیز به کار برد که در همه این حالت ها اثر بازدارندگی هر یک از عوامل تشدید خواهد شد.
- 2 تلفیق باکتریوسین و شلاته کننده ها نظیر :EDTA عوامل شلاته کننده با خارج کردن کاتیون هاي +٢Ca و +٢Mg از غشا خارجی باکتري هاي گرم منفی باعث ناپایداري لیپوپلی ساکاریدهاي این ساختار شده و نفوذ پذیري آن را افزایش میدهند که این امر موجب نفوذ بیشتر باکتریوسین ها به غشا سیتوپلاسمی می شود. محققان زیادي اثر تشدید کنندگی شلاته کننده هایی نظیر EDTA ، دي سدیم پیروفسفات، تري سدیم فسفات ، هگزامتافسفات یا سیترات و باکتریوسین ها را بر علیه باکتري هاي گرم منفی ثبت کرده اند. مزیت این ترکیب این است که هم کارایی باکتریوسین را بر باکتري هاي گرم مثبت افزایش می دهد و هم آن را بر باکتري هاي گرم منفی که در حالت عادي بر آن ها بی اثر است، موثرتر می گرداند.
- 3 تلفیق باکتریوسین و فشار هیدرواستاتیک بالا : - HHP - فشار هیدرواستاتیک بالا یک روش نوین در فرآوري مواد غذایی است که از طریق اعمال فشار بالا منجر به شکست پیوندهاي هیدروژنی، یونی و برهمکنش هاي هیدروفوبیک و در نتیجه تغییراتی در غشا سیتوپلاسمی شده و با ممانعت از تولید ATP و فعالیت پروتئین هاي انتقال دهنده در غشا، آسیب شدید و در نهایت مرگ سلول باکتري را به دنبال دارد.
با توجه به اینکه باکتریوسین ها نیز با اثر بر غشا سلول را از بین می برند می توان نتیجه گرفت که اعمال این دو هردل در کنار یکدیگر باعث تشدید اثر هریک و تکمیل کاستی هاي هریک خواهد شد براي مثال باکتري هاي آسیب دیده در اثر فشار در صورتی که از بین نروند، قدرت مقاومت در برابر فشار - pressure resistance - ایجاد خواهند کرد که در اینجا باکتریوسین وارد عمل شده و آن ها را از بین می برد. باکتریوسین ها نیز بر باکتري هاي گرم منفی کم اثرند که اعمال فشار با آسیب به دیواره سلولی باعث نفوذ بیشتر باکتریوسین به غشا سیتوپلاسمی و اثر بر گرم منفی ها می شود.
فشار بالا ممکن است منجر به تغییرات نامطلوب در مواد غذایی به ویژه شیر و گوشت ها گردد و با توجه به اینکه در فرآیند فشار بالا، دما و pH از عوامل موثرند که بر همین اساس می توان تکنولوژي هاي ترکیبی با استفاده از 4 عامل فرآیند حرارتی، کاهش pH، باکتریوسین و فشار طراحی کرد تا هم ایمنی ماده غذایی افزایش یابد و هم اثرهاي نامطلوب هر یک این فرآیندها کاهش یابند.
جدول 1 مواردي از کاربرد باکتریوسین و فشار بالا را آورده است. آنچه مسلم است این است که می توان با استفاده از چند باکتریوسین همزمان و فشار بالا، کارایی را بسیار افزایش داد به ویژه زمانی که ماده غذایی مورد فرآیند داراي فلور میکروبی هتروژن باشد.
- 4 تلفیق باکتریوسین و فرآیند حرارتی: براي کاهش شدت فرآیند حرارتی در مواد غذایی حساس می توان از باکتریوسین ها استفاده کرد بدون اینکه ایمنی محصول کاهش یابد. براي مثال نایزین و حرارت اثر سینرژیستیک در برابر L. plantarum و L. monocytogenes دارند - ماهادئو و تاتینی، . - 1994 باکتریوسین ها می توانند ماده غذایی را در طی نگهداري، در برابر فساد ناشی از اندوسپورهاي زنده مانده در فرآیند حرارتی محافظت کنند. همچنین نشان داده شده که با افزودن نایزین یا انتروسین ٤٨AS- می توان شدت فرآیند حرارتی بر علیه اندوسپورها را کاهش داد - گراند و همکاران - 2006 که هم هزینه هاي فرآیند و هم اثرات نامطلوب آن بر غذا کاهش می یابد.
حرارت هاي پایین تر از حد مطلوب کشندگی می توانند حساسیت باکتري هاي گرم منفی را به باکتریوسین مختلف از جمله نایزین و پدیوسین AcH افزایش داده و کارایی آن را بالا ببرند - آنانوئو ، . - 2005 بیشترین حساسیت به باکتریوسین زمانی گزارش شده که از ترکیب حرارت، باکتریوسین و عوامل شلاته کننده استفاده شده است
