بخشی از مقاله
چکیده:
با توجه به تقاضای روزافزون مصرفکنندگان برای محصولات لبنی تازه, با عطر و طعم مطلوب و ارزش تغذیهای بالا و به دلیل وجود مشکلات مربوط به فرایندهای حرارتی توجه زیادی به روشهای نوین - فرایند های غیرحرارتی - برای نگهداری و فرآوری محصولات لبنی شده است. در میان این روشها هدف بررسی استفاده از مواد ضدمیکروبی طبیعی, باکتریوسینهای تولید شده توسط لاکتیک اسید باکتریها - از قبیل نایسین، پدیوسین PA-1، لاکتیسین 7413 و انتروسینها - که بطور بالقوه برای صنایع غذایی مفید هستند میباشد.
نایسین رایج ترین باکتریوسینی است که سالهاست به عنوان نگهدارنده در صنایع غذایی به کار میرود, اما ترکیب آن با روشهای حرارتی و غیرحرارتی مانند فشار بالا, میدانهای الکتریکی پالسی و دیگر مواد ضدمیکروبی میتواند از دیگر امکانات ابتکاری برای کاربرد این مواد در محصولات لبنی باشد که باعث پیشرفت امیدوارکنندهایی برای ایمنی میکروبیولوژیکی و نگهداری خصوصیات حسی در محصولات لبنی شود. در این مقاله به بررسی اثرات و کاربردهای باکتریوسینهای مختلف در نگهداری محصولات لبنی خواهیم پرداخت.
مقدمه:
باکتریها ترکیبات بازدارنده شیمیایی بسیاری تولید میکنند که توانایی جلوگیری از رشد میکروارگانیسمهای مولد فساد یا بیماریزا را دارند. این ترکیبات بازدارنده باکتریوسین نامیده میشوند. باکتریوسینها, پروتئینها یا پپتیدهای ضدمیکروبی هستند که سبب کاهش مصرف نگهدارندههای شیمیایی, افزایش ماندگاری ماده غذایی, کاهش خطر انتقال پاتوژنهای 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 علاقهمند به باکتریوسینهایی است که توسط میکروارگانیسمهای مفید مثل اعضای لاکتیک اسید باکتریها تولید میشوند. لاکتیک اسید باکتریها“LAB - × به عنوان استارتر کالچر در فرایند تخمیر شیر، گوشت و سبزیجات بکار می روند. تاثیر نگهدارندگی این باکتریها به خاطر یک یا بیشتر متابولیتهای فعال با خاصیت ضدمیکروبی مانند اسیدهای آلی - اسید لاکتیک و استیک - میباشد و تشدید عمل آنها توسط کاهش PH محیط است. باکتریوسینهایی که از LAB تولید میشوند به عنوان ایمن - GRAS - به رسمیت شناخته شده و به خاطر فعالیت آنها در برابر پاتوژنهای گرم مثبت درگیر در بیماریهای 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 لانتیبیوتیک 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 میباشد. نایسین تنها باکتریوسینی است که توسط سازمان بهداشت جهانی به عنوان نگهدارنده تائید شده و به صورت کنسانتره خشک تجاری شده است.
نایسین اثر باکتریکشی بر روی سلولهای حساس دارد و یک دقیقه پس از افزودن سبب مرگ سریع آنها میشود. محل اثر نایسین, ملکلولهای وابسته غشا سیتوپلاسمی که عهدهدار انتقال انرژی در سلولهای حساس است میباشد. عمل نایسین از طریق اتصال و تشکیل روزنه صورت میگیرد و به تراوش سریع ترکیبات با وزن ملکلولی کم و غیر قطبی شدن غشا منتج میشود. اتصال به غشا مشروط به باردار بودن غشا است و در لیپوزوم فاقد انرژی اتفاق نمی افتد.
پدیوسین:PA-1 گروه دیگری از بازدارندههای کوچک مقاوم به گرما می باشد که توسط پدیوکوکوس اسیدیلاکتیس تولید میشود. به تازگی در یک تحقیق مشخص شده است که پدیوسین هم در غشا سیتوپلاسمی گونههای حساس روزنههایی تشکیل میدهد, دادهها بیانگر این میباشند 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 آنتیلیستریائی، پایداری آن در محلول های آبی، فعالیت در محدوده وسیعی از pH و اینکه تحت تاثیر انجماد و حرارت قرار نمیگیرد می باشد.
لاکتیسین:7413 توسط لاکتوکوکوس لاکتیس تولید میشود, این گونه توانایی تولید نایسین را ندارد. این باکتریوسین هم مانند نایسین وابسته به HP میباشد, محیط اسیدی باعث افزایش فعالیت آن و پایداری در برابر روشهای حرارتی میباشد. لاکتیسین7413 درPH=9 و دمای 424 درجه سانتی گراد به مدت 41 دقیقه غیر فعال می شود در حالیکه در pH:5 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 میشود. لاکتیسین 7413 به آسانی توسط آنزیمهای هاضمه شکسته شده و بنابراین خطری برای انسان ندارد.
انتروسین:4411 توسط گونههای انتروکوکوس فاسیوم تولید میشود. از نظر ژنتیکی دارای مشابهت ساختمانی به پدیوسین میباشد ودر مقابل لیستریا خیلی فعال است. اثر مهارکنندگی برعلیه استافیلوکوکوس اورئوس در شیر پس چرخ و ماست دارد.
لاکتوکوکسین :A یک پپتید آبگریز با 51 اسیدآمینه است که بر روی سایر گونههای لاکتوکوک اثر باکتری کشی دارد. جزئیات نحوه اثر آن مورد مطالعه قرار گرفت ونتیجهگیری شده است که لاکتوکوکسینA مانند نایسین در غشا سیتوپلاسمی سلولهای حساس عمل میکند که منجر به تخریب غشا وتراوش ترکیبات با وزن ملکولی کم میشود این ملکول احتمالا با یک گیرنده غشائی خاص اثر متقابل دارد و متراکم میشود تا روزنه را تشکیل دهد. بر خلاف نایسین تشکیل روزنه لاکتوکوکسینA مستقل از ولتاژ غشائی است.
لاکتوکسین:B یک پپتید با 13 اسیدآمینه است و با ملکول لاکتوکسین A مشابهت ساختمانی اندکی دارد اما پپتیدهای رهبر تشابه قابل توجهی 90 - درصد - دارند و امکان دارد که کامل شدن لاکتوکوکسین A و B به وسیله یک آنزیم انجام شود. لاکتوکوکسین B مکانیزم عمل مشابهی با لاکتوکوکسینA دارد و در غشائ سیتوپلاسمی برای تشکیل روزنه, مستقل از ولتاژ عمل میکند.
بحث و بررسی:
کاربرد نایسین و دیگر باکتریوسینها در فراوردههای لبنی
تحقیقات نشان داده است که نایسین درکنترل میکروبی محصولات لبنی موثر است و می توان از آن به طور گسترده برای محصولاتی که درHP پائین تولید میشوند 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 میتوان باکتریوسین یا بازدارنده را وقتی شیر هنوز فرآوری نشده اضافه کرد ولی احتمال دارد که علاوه بر ارگانیسمهای مولد فساد یا بیماریزا از رشد باکتریهای 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 فراوردههای لبنی که نیازی به استارتر نیست, باکتریوسینهای با طیف وسیع اولویت دارند, بنابراین بازدارندهها بدون توجه به اثری که روی فلور مفید دارند میتوانند اضافه شوند. سالهاست که از نایسین برای ممانعت از رشد اسپورهای کلستریدیومی در پنیرهای پرورده استفاده میشود,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 میدهد که فرآوردهای 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 میباشد 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 میباشد, البته به دلیل اینکه احتمالا نایسین روی فلور طبیعی پنیر اثر بگذارد پژوهشگران در حال بررسی میباشند. یک راه دیگر برای کنترل ارگانیسمهای مولد فساد یا بیماریزا در فرآوردههای لبنی استفاده از باکتریوسینهایی با یک محدوده فعالیت خاص است
به طور مثال انتروسین 4411 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 فاسیوم 4411 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.
