بخشی از مقاله
چکیده: استفاده از فیلم هاي خوراکی، بجاي بسته بندي ها رایج و یا در کنار آنها میتواند سبب آلودگی کمتر محیط زیست شده و علاوه بر آن بواسطه ي داشتن خصوصیات ویژه عمر قفسه اي محصولات غذایی را افزایش دهد. در این میان فیلم هاي کیتوسان علاوه بر استفاده بعنوان ماده ي بسته بندي، به دلیل خواص ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی ذاتی خود میتوانند در این رابطه نقش بهتري را ایفا کنند.
مقدمه:
کیتین پس از سلولوز دومین بیوپلیمر طبیعی موجود به لحاظ فراوانی در طبیعت است که در جاندارانی چون در جاندرانی چون خرچنگ و قارچ ها و... یافت میشود. کیتوسان شکل دي استیله1 شده - در درجات متفاوت - کیتین است که برخلاف کیتین در محلول هاي اسیدي قابل حل است. بیوپلیمرهاي کیتین و کیتوسان از واحدهاي گلوکوزآمین و ان-استیل گلوکوز امین با اتصال - 1-4b - تشکیل شده اند.
به دلیل بار مثبت در شاخه سی- 2 مونومر گلوکوز امین در pH کمتر از 6 کیتوسان حلالیت و خاصیت ضد باکتري بیشتري از کیتین دارد. در pH بالاتر از 7 کیتوسان به دو دلیل اثر ضد میکروبی نشان نمیدهد: .1حضور تعداد زیادي گروه هاي آمین بدون بار. .2حلالیت کم کیتوسان بیشترین فساد مواد غذایی توسط میکروارگانیسم ها بر روي سطح مواد غذایی رخ میدهد .
خصوصیات ضد میکروبی و ضد قارچی در کیتوسان با توجه به این مطلب است که ثابت شده آمینو پلی ساکاریدها رشد میکروبی را کاهش میدهند در نتیجه این پلی ساکارید علاوه بر توانایی تشکیل پوشش بر روي مواد غذایی، بطور ذاتی داراي خاصیت ضد میکروبی نیز هست. علاوه بر این موارد به دلیل وجود بار مثبت گروه آمین کیتوسان، این ماده با ترکیبات داراي بار منفی مانند چربی متصل شده و از نفوذ چربی جلوگیري میکند. از طرف دیگر ملکول هاي کیتوسان داراي خاصیت چلاته کنندگی2 هستند که این خاصیت از رنسید3 شدن چربی ها در غذاهاي حساس جلوگیري میکند.
نتایج و بحث:
خصوصیات ضد میکروبی و ضد قارچی کیتوسان: کیتوسان در نگهداري مواد غذایی موثر است به همین دلیل از کیتوسان در فیلم هاي ضد میکروبی بعنوان پوشش محافطت کننده استفاده میشود که استفاده از آن بصورت غوطه ور کردن ماده ي غذایی یا اسپري کردن بر روي آنها میباشد. فعالیت ضد میکروبی کیتوسان متاثر از فاکتورهاي داخلی چون نوع کیتوسان، درجه پلیمریزه شدن کیتوسان، مواد مغذي موجود در محدوده، ترکیب شیمیایی یا مغذي سوبسترا و شرایط محیطی است.
اعمال کیتوسان در جهت فعالیت ضد میکروبی شامل موارد متفاوتی میشود: بعنوان عامل چلاته کننده با عناصر کمیاب ترکیب شده و از تولید توکسین و رشد میکروبی جلوگیري میکند، کیتوسان در بافتی که حضور دارد با اتصال به آب از عمل آنزیمها جلوگیري کرده، همچنین اتصال کیتوسان با DNA و جلوگیري از ساخته شدن mRNA همزمان با نفوذ کیتوسان به ماده نوکلئوتیدي میکروارگانیسم سبب ایجاد تداخل در تولید mRNA و پروتئن شده و به نابودي میکروارگانیسم منجر میشود. تحقیقات نشان میدن که کیتوسان مثل یک لایه ي خارجی باکتري عمل میکند .
کیتوسان پلی کاتیونی با بار منفی سطح باکتري ترکیب شده و آگلومره4 میشود. در حالیکه که در غلظت بالا تعداد زیاد بارهاي مثبت، شبکه اي از بارهاي مثبت در سطح باکتري ایجاد میکند که آنها را معلق نگه میدارد. کیتوسان با درجه بالاي دي استیله شدن خاصیت ضد میکروبی بالاتري نسبت به کیتوسان با درصد بیشتر گروه هاي آمین استیله شده دارد، چرا که حلالیت بالاتري داشته و دانسیته ي بار الکتریکی آن بالاتر است.
بزرگترین مشکل پس از برداشت گوجه فرنگی ها آلودگی قارچی است. روش رایج نگهداري پس از برداشت استفاده از دماي ملایم پایین و و رطوبت بالاست. که براي محصولاتی مانند گوجه ایجاد آسیب سرمایی میکند، روش دیگر پوشش دهی گوجه فرنگی ها با کیتوسان است. کیتوسان بطور ذاتی در برابر بوتیریس سینرا و رایزپوس استولونیفر که از کپک هاي مخرب گوجه فرنگی هستند خاصیت ضد قارچی دارد.
پوشش دهی با کیتوسان سبب کاهش سرعت تنفس و تولید اتیلن گوجه فرنگی هاي پوشش دهی شده نسبت به نمونه هاي شاهد میشود که هر دو اینها کیفیت گوجه فرنگی را تحت تاثیر قرار میدهند. پوشش کیتوسانی میزان تخریب در اثر بوتریس سینرا را کاهش میدهد. در نمونه هاي شاهد اولین نشانه هاي کپک در روز دوم ظاهر شد در حالیکه در پوششش داده ها نمود ظاهري کپک پس از ده روز آشکار شد.
در این مطالعه مشخص شد که کیتوسان در میزان 2% موثرتر از 1% است. پوشش دهی میزان دي اکسید کربن درونی را افزایش داده و سطح اکسیژن داخلی را کاهش میدهد در نتیجه بافت محکم تر و اسیدیته قابل تیتر بالاتر، تخریب کمتر و کاهش پیگمان هاي رنگ قرمز در مقایسه با میوه هاي شاهد در پایان دوره ي نگهداري کمتر بود . در استفاده از این پوشش باید دقت شود که احتمال تخمیر میوه پوشش هاي مانند واکس یا اناُ-- کربوکسی متیل کیتوسان5 به دلیل کمبود اکسیژن وجود دارد. همین روند در توت فرنگی هاي پوشش داده شده با کیتوسان نیز مشاهده شد.
کیتوسان یک ترکیب فلوکله کننده ي موثر بوده و برهم کنش بین پلیمر/ذره وابسته به pH است.کیتوسان میتواند پیوندهاي هیدروژنی با پلی ساکاریدهاي آزاد شده یا پلی مرهاي خارج سلولی و در سطح سلول اتصال برقرار کرده و شبکه ي پلیمري ایجاد کند - تصفیه آلودگی ها در محیط مایع نیز با همین سیستم رخ میدهد - . کیتوسان بعنوان آمینو پلی ساکارید کاهش دهنده ي رشد میکروبی پاتوژنهایی چون لیستریا مونو سیتوجنس 6 شناخته میشود. این خصوصیت در پوشش هاي خوراکی کیتوسان بوسیله ي ي شمارش سلول هاي زنده مانده با استفاده از اپی فلورسنس نشان داده شده است.
استفاده از محلول تشکیل دهنده ي فیلم در محیط کشت مایع پدیده ي فلوکله شدن را در ترکیب با فعالیت باکتریایی نشان داد که تنها 20 % از بار میکروبی اولیه به شکل سلول هاي زنده در توده باقی مانده بودند که به تدریج هم افزایش میابد. فعالیت ضد باکتري اندازگیري شده با آزمون اپی فلورسنس نشان داد که فیلم هاي کیتوسانی در کمتر از 8 روز %100 از رشد منو سیتوجنس جلوگیري میکنند. نتایج شمارش کلونی هاي نمونه هاي پنیر نگه داري شده در 37 درجه سانتیگراد در 36 ساعت در نمونه هاي بدون کیتوسان ده برابر بیشتر از تعدادکلونی هاي باکتریایی در برابر نمونه هاي پوشش داده شده با کیتوسان بود.
بعد از 3.5 تا 5.5 روز نگهداري در 37 درجه باز هم هیچ کلونی در نمونه هاي تیمار شده با کیتوسان مشاده نشد درحالیکه در نمونه هاي بدون کیتوسان خلاف این بود. تاثیر ضد باکتري کشی در طول زمان کاهش میابد که احتمالن به دلیل کاهش دسترسی به گروه هاي آمین کیتوسان است . این نتایج در پنیر امنتال که در آن ازنژاد L. innocua - به دلیل غیر پاتوژن بودن - استفاده شد معتبر بود. افزودن کمتر از 8% کیتوسان تاثیر چندانی بر رشد باکتري نداشت ولی افزودن 8% از آن سبب بازدارندگی 100 درصد لیستریا مونوسیتوجنس میشود.
اسپرژیلوس نایژر در محصولات با چربی بالا مثل مغزها و دانه هاي روغنی رشد میکنند. گونه هاي نایژر تولید مایکوتوکسین هایی چون آفلاتوکسین میکنند که از عوامل ایجاد کننده ي سرطان است. آزمون شمارش اسپور در فیلم ها و پوشش هاي کیتوسانی نشان داد که بازدارندگی کلی در برابر آسپرژیلوس نایژر زمانی که محلول تشکیل دهنده ي فیلم غلطت اندکی دارد - w/v %0.1 - موثرتر است.
درصد بالاي بازداري میتواند به وسیله ي دسترسی پایین به اکسیزن به دلیل پوشش دهی با فیلم باشد که سبب محودیت جوانه زنی اسپور نایژر میشود. SEBTI و همکاران - 2005 - نشان دادند که حضور %0.1 - w/v - و %1 از کیتوسان از رشد نایژر کاملا جلوگیري شد. - w/v - %0.1 از کیتوسان براي توقف رشد کلی قارچی به مدت حداقل 10 روز کافی است.
خصوصیات ضد آنتی اکسیدانی کیتوسان و مشتقات کیتوسان: گوشت و محصولات گوشتی بسیار حساس به اکسیداسیون لیپید بوده و مستعد بد طعم شدن و رنسید شدن به دلیل محتواي بالاي اسیدهاي چرب غیر اشباع هستند. براي مثال بوي پختگی در مرغ و گوشت عمل آوري نشده در حین نگه داري افزایش میابد که در نتیجه سبب ایجاد طعم نامناسب در گوشت میشود.
کیتوسان علاوه بر خاصیت ضد میکروبی، داراي خاصیت آنتی اکسیدانی بوده و میتواند اکسیداسیون لیپیدها را به تاخیر بیاندازد. مکانیسم جلوگیري کننده مرتبط با چلاته کردن یون هاي آهن آزاد شده از هموپروتین هاي گوشت حین فرایند گرمایی است. که آن هم به نوبه خود از فعالیت کاتالیتی یون هاي آهن جلوگیري میکند. همچنین به سبب بار مثبت گروه هاي آمین در شرایط اسیدي کیتوسان با ملکول هاي حاوي بار منفی مانند چربی و روغن ها اتصال برقرار میکند.
افزودن %1 کیتوسان میزان -2تیوباربیوتیک اسید 7 را طی سه روز نگهداري گوشت در 4 درجه سانتیگراد به اندازه %70 کاهش میدهد . پس از 10 روز نگهداري، میزان - TBA - نمونه هاي گوشت حاوي % 0.5 تا 1.0% کیتوسان همانند روز شروع کار بود در حالیکه میزان - TBA - نمونه هاي شاهد به سرعت افزایش یافت. کیتوسان به همچنین تاثیر خوبی بر رنگ قرمز گوشت گاو حین نگهداري داشت .
همچنین در مطالعه اي دیگر مشاهده شد که افزودن کیتوسان هنگامی که با نیتریت و لاکتوباسیلوس پلانتاروم ترکیب میشود بر افزایش عمر قفسه اي گوشت گاو خرد شده موثر است. این ترکیب رشد باکتري را تا log 2 کاهش داده، - TBA - نیز تا 36% کاهش یافت و همچنین از بین رفت نیتریت باقی مانده 63% بوده که در نتیجه سبب رنگ بهتر در گوشت تخمیر شده میشود.
تاثیر ان-کربوکسی متیل کیتوسان8 نیز براي جلوگیري از ایجاد بوي پختگی در گوشت عمل آوري شده مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت گذارش شد که کربوکسی متیل کیتوسان بر کنترل 9 - WOF - در رنج وسیعی از دما موثر است. استفاده از ppm 5000 از ان -کربوکسی متیل کیتوسان در گوشت چرخ شده تا %93 تیوباربیوتیک اسید و %99 محتواي هگزانال را در محصول کاهش میدهد.
