بخشی از مقاله
چکیده
به دلیل تقاضای روزافزون مصرف کنندگان برای محصولات لبنی تازه «با عطر و طعم مطلوب و ارزش تغذیه ای بالا و به دلیل وجود مشکلات مربوط به فرایندهای حرارتی توجه زیادی به روشهای نوین - فرآیندهای غیرحرارتی - برای نگهداری و فرآوری محصولات لبنی شده است.در میان این روشها هدف بررسی استفاده از مواد ضد میکروبی طبیعی «باکتریوسینهای تولید شده توسط لاکتیک اسید باکتری ها - از قبیل نایسین،پدیوسین،A»1ر ،لاکتسین 3147 و انتروسین ها - که برای صنایع غذایی مفید هستند می باشد.
نایسین رایج ترین باکتریوسینی است که سالهاست به عنوان نگهدارنده در صنایع غذایی به کار می رود «اما ترکیب آن با روشهای حرارتی و غیرحرارتی مانند فشار بالا «میدان های الکتریکی پالسی و دیگر مواد ضدمیکروبی می تواند از دیگر امکانات ابتکاری برای کاربرد این مواد در محصولات لبنی باشد که باعث پیشرفت امیدوارکننده ایی برای ایمنی میکروبیولوژیکی و نگهداری خصوصیات حسی در محصولات لبنی شود.
مقدمه
باکتری ها ترکیبات بازدارنده شیمیایی بسیاری تولید می کنند که توانایی جلوگیری از رشد میکروارگانیسم های مولد فساد یا بیماری زا را دارند.این ترکیبات بازدارنده باکتریوسین نامیده می شوند .باکتریوسینها «پروتئینها یا پپتیدهای ضدمیکروبی هستند که سبب کاهش مصرف نگهدارنده های شیمیایی «افزایش ماندگاری ماده غذایی «کاهش خطر انتقال پاتوژن های با منشا غذایی « کاهش شدت فرایند حرارتی و در نهایت اینکه باعث حفظ خواص تغذیه ای و ارگانولپتیکی ماده غذایی می شوند .صنعت غذا بیشتر علاقمند به باکتریوسین هایی است که توسط میکروارگانیسم های مفید مثل اعضای لاکتیک اسید باکتری ها تولید می شوند .
بررسی تاثیرات نایسین و دیگر باکتریوسین ها :
لاکتیک اسید باکتری ها - LAB - به عنوان استارتر کالچر در فرایند تخمیر شیر، گوشت و سبزیجات بکار می روند .تاثیر نگهدارندگی این باکتری ها به خاطر یک یا بیشتر متابولیت های فعال با خاصیت ضدمیکروبی مانند اسیدهای آلی - اسید لاکتیک و استیک - می باشد و تشدید عمل آنها توسط کاهش PH محیط است .باکتریوسین هایی که از LAB تولید می شوند به عنوان ایمن - GRAS - به رسمیت شناخته شده و به خاطر فعالیت آنها در برابر پاتوژن های گرم مثبت درگیر در بیماری های منتقله از غذا مانند لیستریا مونوسیتوژنز و استافیلوکوکوس اورئوس در صنایع غذایی مورد توجه هستند.
نایسین :پپتیدی متشکل از 71 آمینواسید با جرم مولکولی 35KDa است و درکلاس 1a یا لانتی بیوتیک طبقه بندی شده است . توسط لاکتوکوکوس لاکتیس تولید و از محصولات بر پایه شیر و سبزیجات جدا شده است و اهمیت آن به خاطر طیف وسیع فعالیت در برابر باکتری های گرم مثبت و گرم منفی می باشد .نایسین تنها باکتریوسینی است که توسط سازمان بهداشت جهانی به عنوان نگهدارنده تائید شده و به صورت کنسانتره خشک تجاری شده است .نایسین اثر باکتری کشی بر روی سلولهای حساس دارد و یک دقیقه پس از افزودن سبب مرگ سریع آنها می شود .
محل اثر نایسین «ملکلولهای وابسته غشا سیتوپلاسمی که عهده دار انتقال انرژی در سلولهای حساس است می باشد .عمل نایسین از طریق اتصال و تشکیل روزنه صورت می گیرد و به تراوش سریع ترکیبات با وزن ملکلولی کم و غیر قطبی شدن غشا منتج می شود .اتصال به غشا مشروط به باردار بودن غشا است و در لیپوزوم فاقد انرژی اتفاق نمی افتد.
پدیوسین A»1ر :گروه دیگری از بازدارنده های کوچک مقاوم به گرما می باشد که توسط پدیوکوکوس اسیدی لاکتیس تولید می شود .به تازگی در یک تحقیق مشخص شده است که پدیوسین هم در غشا سیتوپلاسمی گونه های حساس روزنه هایی تشکیل می دهد «داده ها بیانگر این می باشند که فعالیت پدیوسین مستقل از ولتاژ است و بستگی به یک گیرنده غشایی بخصوص و ناشناخته دارد .یکی از خصوصیات مهم این گروه میزان بالای فعالیت در مقابل لیستریا مونوسیتوژنز بیماریزا با منشا غذایی است . توسعه کاربرد آن در محصولات لبنی به خاطر فعالیت آنتی لیستریائی،پایداری آن در محلول های آبی، فعالیت در محدوده وسیعی از pH و اینکه تحت تاثیر انجماد و حرارت قرار نمی گیرد می باشد
لاکتیسین :3147 توسط لاکتوکوکوس لاکتیس تولید می شود «این گونه توانایی تولید نایسین را ندارد .این باکتریوسین هم مانند نایسین وابسته به PH می باشد «محیط اسیدی باعث افزایش فعالیت آن و پایداری در برابر روش های حرارتی می باشد . لاکتیسین3147در PH=9 و دمای 121 درجه سانتی گراد به مدت 41 دقیقه غیر فعال می شود در حالیکه در :5هp تنها 50% فعالیت آن کاهش می یابد .افزودن لاکتیسین پس از - HP - 150-275MPa اثر سینرژیستی دارد و باعث غیر فعال شدن استافیلوکوکوس اورئوس در شیر پس چرخ بازساخته می شود .لاکتیسین3147 به آسانی توسط آنزیم های هاضمه شکسته شده و بنابراین خطری برای انسان ندارد.
انتروسین 4411 :توسط گونه های انتروکوکوس فاسیوم تولید می شود .از نظر ژنتیکی دارای مشابهت ساختمانی به پدیوسین می باشد ودر مقابل لیستریا خیلی فعال است .اثر مهارکنندگی برعلیه استافیلوکوکوس اورئوس در شیر پس چرخ و ماست دارد. لاکتوکوکسین:Aیک پپتید آب گریز با 51 اسیدآمینه است که بر روی سایر گونه های لاکتوکوک اثر باکتری کشی دارد .جزئیات نحوه اثر آن مورد مطالعه قرار گرفت ونتیجه گیری شده است که لاکتوکوکسینA مانند نایسین در غشا سیتوپلاسمی سلولهای حساس عمل می کند که منجر به تخریب غشا وتراوش ترکیبات با وزن ملکولی کم می شود این ملکول احتمالا با یک گیرنده غشائی خاص اثر متقابل دارد و متراکم می شود تا روزنه را تشکیل دهد .بر خلاف نایسین تشکیل روزنه لاکتوکوکسینA مستقل از ولتاژ غشائی است.
لاکتوکسین:Bیک پپتید با 13 اسید آمینه است و با ملکول لاکتوکسینAمشابهت ساختمانی اندکی دارد اما پپتیدهای رهبر تشابه قابل توجهی 90 - درصد - دارند و امکان دارد که کامل شدن لاکتوکوکسینA وB به وسیله یک آنزیم انجام شود .لاکتوکوکسین B مکانیزم عمل مشابهی با لاکتوکوکسین A دارد و در غشائ سیتوپلاسمی برای تشکیل روزنه «مستقل از ولتاژ عمل می کند.
کاربرد نایسین در فراورده های لبنی :
تحقیقات نشان داده است که نایسین درکنترل میکروبی محصولات لبنی موثر است و می توان از آن به طور گسترد ه برای محصولاتی که در PH پائین تولید می شوند استفاده کرد .یکی از مسائل مهم در استفاده از باکتریوسین ها در تولید یک محصول لبنی «توزیع یکنواخت آن در محصول نهایی می باشد که می توان باکتریوسین یا بازدارنده را وقتی شیر هنوز فرآوری نشده اضافه کرد ولی احتمال دارد که علاوه بر ارگانیسم های مولد فساد یا بیماریزا از رشد باکتری های استارتر هم ممانعت شود «اگر برای تولید محصول از کالچرهای مقاوم به باکتریوسین یا از استارترهای تولید کننده همان باکتریوسین که مصونیت طبیعی دارند استفاده گردد مشکل حل می شود .
در آن دسته از فراورده های لبنی که نیازی به استارتر نیست «باکتریوسین های با طیف وسیع اولویت دارند «بنابراین بازدارنده ها بدون توجه به اثری که روی فلور مفید دارند می توانند اضافه شوند. سالهاست که از نایسین برای ممانعت از رشد اسپورهای کلستریدیومی در پنیرهای پرورده استفاده می شود«که این یک عملیات صنعتی موفق است .از نایسین برای جلوگیری از رشد اسپورهای کلستریدیومی مانند بوتولنیم بیش از چهل سال است که استفاده می شود .نایسین به صورت افزودنی به نام نیساپلین به تولیدکنندگان این اجازه را می دهد که فرآورده ای با درصد رطوبت بالاتر بدون توجه به خطر فساد و مسائل مربوط به سلامتی مصرف کننده بسازند .
یکی دیگر از مهمترین اثرات نایسین ممانعت از بادکردگی دیررس که به علت رشد اسپورهای کلستریدیومی است می باشد این مساله به عنوان یک مشکل خاص در تعدادی از پنیرهای نیمه سخت مانند پنیر دانمارکی و سویسی گزارش شده است که علت آن« رشد اسپورهای کلستریدیوم بوتیریکوم و تیروبوتیریکوم می باشد .افزودن نایسین به عنوان یک بازدارنده و استفاده از کالچرهای تولید کننده نایسین در کاهش این مشکل موثر می باشد «البته به دلیل اینکه احتمالا نایسین روی فلور طبیعی پنیر اثر بگذارد پژوهشگران در حال بررسی می باشند .
یک راه دیگر برای کنترل ارگانیسم های مولد فساد یا بیماریزا در فرآورده های لبنی استفاده از باکتریوسین هایی با یک محدوده فعالیت خاص است به طور مثال انتروسین 1146 که مانند باکتریوسین پدیوسین در مقابل لیستریا مونوسیتوژنز بسیار فعال است «بر روی استارترهای لاکتوکوک اثری ندارد . در آزمایشی از این اختصاصی بودن و مقاومت به گرمای انتروسین استفاده شد «شیر ابتدا با انتروکوکوس فاسیوم1146 تخمیر و بعد پاستوریزه گردید « باکتریوسین مقاوم به حرارت در شیر تولید شد و با عملیات حرارتی غیرفعال نگردید «این شیر را با شیر تازه مخلوط و برای تولید پنیر از ان استفاده کردند «استارترهای لاکتوکوک در این مخلوط رشد نموده و به طور طبیعی اسید تولید کردند اما باکتری لیستریا مونوسیتوژنز به سرعت از بین رفت.
شکل-1 مکانیسم عمل نایسین
محدودیت استفاده نایسین در محصولات لبنی:
محدودیت استفاده نایسین شامل جذب سطحی آن به سطح گلبول های چربی و پروتئین ها، توزیع ناهمگن در ماتریس محصولات لبنی ، مهار استارتر کالچرهای غیرمقاوم یا تغییر طعم روی گونه های تولیدکننده نایسین به عنوان استارترکالچر می باشد .برای غلبه بر این محدودیت ها میکروانکپسولاسیون نایسین در کیسه های فسفولیپیدی پیشنهاد شده است .واکنش بین چربی شیر و نایسین ممکن است کاربرد آن را در محصولات لبنی چرب محدود کند
