بخشی از مقاله
کپسولاسیون پروبیوتیک ها در شکلات
چکیده
در دهه گذشته، تمایل زیادي براي تولید مواد غذایی شامل باکتري هاي پروبیوتیک کپسوله شده بوجود آمده است. بر طبق منافع بهداشتی، پروبیوتیک ها در محصولات لبنی گنجانده شدهاند اما چالشهاي جاري گستردهاي به منظور عرضهي مواد غذایی پروبیوتیک جدید به بازار، در حال انجام می باشد. در بخش پژوهش، مطالعات زیادي بر روي محصولات لبنی مثل پنیر، ماست و بستنی به عنوان مواد غذایی حامل، و محصولات غیرلبنی مثل گوشت، میوهها، غلات و حبوبات، شکلات و غیره گزارش شده است. در حالیکه، در بخش تجاري تنها تعداد کمی از محصولات شامل پروبیوتیک هاي کپسوله شده را میتوان یافت. در دهه گذشته، تمایل زیادي براي تولید مواد غذایی شامل باکتري هاي پروبیوتیک کپسوله شده بوجود آمده است. بر طبق منافع بهداشتی ، پروبیوتیک ها در محصولات لبنی گنجانده شدهاند. Nutraceuticals حاملین پروبیوتیک هاي مهم دیگري میباشند که در حال حاضر توسط چند کارخانه به شکل کپسول یا قرص ارائه میشود. در این بررسی تکنولوژي ها براي کپسوله کردن سلول ها به منظور زنده نگه داشتن آنها و ماتریس هاي غذایی استفاده شده در بخش پژوهشی و تجاري براي تحویل به مصرف کننده ، استفاده میگردد.
-1 مقدمه
پروبیوتیکها مکملها یا غذاهاي مورد نیاز مفیدي هستند که بر بدن میزبان تاثیر می گذارند. اصطلاح پروبیوتیک شامل گستره وسیعی از باکتريها و نیز همچنین مخمرها می باشند. آنها می توانند در بدن میزبان در سیستم گوارشی زنده بمانند و اثرات مفید خود را بر بدن میزبان بگذارند، باکتريهاي اسید لاکتیک و نیز باکتريهاي غیر اسید لاکتیک و همچنین مخمرها جزو پروبیوتیکها طبقه بندي میشوند(6). باکتريهاي اسید لاکتیک مهمترین باکتريهاي پروبیوتیک شناخته شده هستند.از باکتريهاي اسید لاکتیک (لاکتوکوکوس لاکتیس –انتروکوکوس فیزیوم و .. ) و از باکتريهاي غیر اسید لاکتیک( اشرشیاکلی گونه نیسل و...) و نیز از مخمرها (ساکارومایسس سروزیه و ساکارومایسس بولاردي و ...)شامل پروبیوتیکها می باشند(.(9 محصولات پروبیوتیک ، غذاهاي عملگرا مهمی هستند که حدود %65بازار غذاهاي عملگرا را به خود اختصاص داده اند و روز به روز رو به افزایش میباشند(.(1 این نکته قابل ذکر است که باکتريهاي مرده، تولیدات مشتق شده از باکتريها یا تولیدات انتهایی باکتريهاي زنده نیز می توانند اثرات مفیدي داشته باشند. با این وجود چون زنده نیستند جزو پروبیوتیکها طبقه بندي نمی شوند. علت سلامت بخش بودن پروبیوتیکها به دلیل تولید اسیو و نیز باکتروسینها و رقابت آنها بر پاتوژنها و نیز تاثیر آنها بر سیستم ایمنی بدن می باشد. به طور کلی پروبیوتیکها در فرمهاي خوراکی از قبیل قرص و کپسول و کیسه مانند تجویز می شوند.
استقبال از مواد لبنی به این خاطر است که علاوه بر داشتن مواد غذایی ضروري، اگر با پروبیوتیک تلقیح شوند خواص عمل گرایی نیز خواهند داشت . کاربرد آنها در شکلات به عنوان مثال می تواند بهانه خوبی براي محصولات لبنی رایج عرضه کند، و اجازه گسترش مدعیان سلامتی شکلات بر پایهي محصولات مواد غذایی را می دهد ( (7 یکی از اشکالات ترکیب پروبیوتیک ها با محصولات غذایی از تعیین مقدار زیاد پروبیوتیک ها صورت می گرفت. آنها ارگانیسم هاي میکروسکوپی زنده اي هستند که باید به طور زنده و با تعداد کافی به منطقه فعالیت خود، یعنی روده، برسند. بقاء آنها به چند فاکتور وابسته است: ابتدا ویژگی هاي درونی باکتري انتخاب شده یعنی کشش، محیط( ماهیت هاي دیگر از جمله رطوبت، دما، اکسیژن و ....) و همچنین عملکرد گوارش( اسیدیته معده ، نمک هاي صفراوي). براي غلبه بر این محدودیتها، تکنولوژي هاي جدیدي که توسعه یافته اند، از جمله روشهاي میکرو ان کپسوله خاص، به منظور افزایش مقاومت باکتري و گسترش کاربردهاي آن از محصولات لبنی تازه به محصولات غذایی فراوري شده با عمر مفید طولانی استفاده میشود. در کاربرد شکلات، بعد تقریب گونه هاي مختلف دو گونه باکتري شیري مشخص انتخاب می گردد: لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکترها. مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهند که هر دو گونه مطرح شده در بالا، در برابر فعالیت معده مقاوم می باشند، و در غلظت هاي بالاي صفرا قادر به حفظ بقا می باشند، بنابراین باید بدون آسیب به انتهاي روده کوچک برسند. علاوه بر این، حتی اگر قابلیت کشش سطحی دیواره روده کوچک براي جذب اثر مفید پروبیوتیک، قابل توجه نباشد، گمان می رود که اندرکنش هاي باکتریایی با سیستم ایمنی بدن، زمانی که پروبیوتیک ها در مجاورت مخاط می باشند، بسیار راحت تر می باشد. مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهند که قادر به پیوند محکم با سلول هاي مخاطی روده می باشد. این ناشی از پروتوئینهاي سطحی مشخص معروف به پروتئین نوع ح می باشد. نیز به سلول هاي مخاطی انسان می چسبد. پتانسیل هر دو نوع S لاکتوباسیلوس و بیفیدو باکترها در حفاظت دل و روده از پاتوژن ها و پشتیبانی سیستم ایمنی بدن، مطالعه شده است. نشان داده شده است که قدرت چسبندگی بالاي به سلول هاي مخاطی روده، اجازه می دهد که این پروبیوتیک مناطق الحاق باکتري پاتوژن، از
-2 تعریف و اهداف کپسولاسیون
کپسولاسیون به فرایند شیمیایی و فیزیکو شیمیایی در دام انداختن مواد با قطر در حد اندازه هاي نانو تا حد میلیمتر می باشد. کپسولاسیون مواد بیو اکتیو فعالی هستند که در صنایع غذایی کاربرد هاي مختلفی از قبیل کنترل واکنشهاي اکسیداسیون، پوشش عطر و طعم و رنگ و بو و نیز افزایش عمر مفید کاربرد دارند. کپسولاسیون پروبیوتیک سلولها را از عوامل بیرونی مضر آن حفظ می کند. مواد کپسوله شده مواد هسته اي هستند که در یک ماتریکس که پوشش یا پوسته نامیده می شود محصور شده اند. این مواد باید در صنایع غذایی قابل استفاده و نیز باید به عنوان محافظ در برابر مواد کپسوله شده باشند. انواع مختلف کپسولاسیون به صورت نوع مخزنی و نوع ماتریکسی می باشد. در نوع مخزنی(تک هسته اي) پوسته اي دور هسته میباشد و به این دلیل کپسول نامیده می شود. در نوع ماتریسی(چند هسته اي) ماده فعال در داخل و نیز حتی روي مواد حامل پخش شده است. از ترکیب این دو نوع، نوع سوم کپسول که عبارت است از ماتریکسی که ماده فعال آن دوباره با پوسته پوشش داده شده است(. (2
در نهایت کپسولاسیون ساختاري را می دهد که اجازه سیستمهاي ابتکاري براي محصولات پروبیوتیک بدهد. براي پروبیوتیکها دو مشکل براي کپسولاسیون کردن آنها مورد نظر است: اندازه آنها که عموماً( بین 5-1 میکرومتر قطر دارند)که بلافاصله مانع فناوري نانو و نیز این حقیقت که آنها را باید زنده نگه داریم، می باشد. توانایی میکروارگانیسم ها در زنده ماندن و تکثیر به شدت تحت تاثیر مزیت هاي پروبیوتیک می باشد. گزارشهایی در مورد مدت کم بقاء پروبیوتیکها در محصولات لبنی از قبیل ماست و دسرهاي لبنی منجمد به غلظت استیک اسید و اسید لاکتیک و پایین و حضور پر اکسید هیدروژن و اکسیژن بستگی دارد. بقاء سلولهاي پروبیوتیک هاي کپسوله شده به خصوصیات فیزیکوشیمیایی کپسول ها در حقیقت نوع و غلظت مواد پوشش دهنده، اندازه ذرات، تعداد سلولهاي اولیه و نیز نوع گونه باکتریها از بعضی پارامترهاي مهم هستند. میکروپارتیکلها باید در آب نامحلول باشند تا یکپارچگی خود را حفظ کنند و نیز باید خاصیت آزاد سازي تدریجی را در فاز روده داشته باشند(. (4
-1-2 آلژینات
آلژینات پلی ساکاریدي که از گونه هاي مختلف جلبک و از ترکیب بتا – د-مانورونیک و آلفا-ال-گلوکورنیک اسیدها حاصل میشود. ترکیب زنجیره پلیمري در مقدار و در توزیع ترتیبی مطابق با منبع آلژینات متفاوت میباشند، این بر خواص عملکردي آلژینات به منزله ماده حمایتی، مؤثر میباشد. هیدرو ژلس هاي آلژینات به طور وسیعی در کپسولاسیون سلولها استفاده می شود و آلژینات کلسیم براي کپسولاسیون پروبیوتیکها به خاطر غیر سمی بودن، سادگی، سازگاري با نسوج و قیمت پایین ارجحیت دارد. در حالیکه، تعدادي معایب به استفاده از آلژینات نسبت داده میشود. به عنوان مثال، دانههاي آلژینات به محیط اسیدي حساس میباشند که قابل مقایسه با مقاومت ذرات کوچک در شرایط معده نمیباشند. معایب دیگر مربوط به مقیاس گذاري فرایند میباشند که عمل خیلی سختی میباشد. علاوه بر این، ذرات بسیار کوچک بدست آمده بسیار متخلخل میباشند که این هنگام حفاظت سلولها از محیط مانع بشمار میرود. با این وجود، معایب را میتوان با استفاده از ترکیب آلژیناتها با ترکیبات پلیمري دیگر، پوشش کپسولی توسط ترکیبات دیگر یا با اعمال تصحیح ساختاري آلژینات توسط مواد افزودنی مختلف، برطرف کرد. به عنوان مثال،عموماً آلژینات ترکیب شده با نشاسته استفاده میشود و نشان داده شده است که این روش منجر به بهبود اثر کپسولاسیون پروبیوتیک میگردد(. (8
