مقاله گازهای اسانس روغنی و یون های منفی هوا : ابزاری جدید برای نگهداری مواد غذایی

بخشی از مقاله

هدف:

در این مطالعه اثر ضد میکروبی بخارات اسانس های روغنی،یون های منفی هوا و همچنین ترکیب آنها جهت نگهداری مواد غذایی بررسی شده است. مطالعات بر روی اثرات ضد میکروبی بخارات اسانس های روغنی که تنها در دهه گذشته آغاز شده است، تنها تعدادی از میکروارگانیسم های عامل فساد مواد غذایی و ترکیبات بخارات اسانس های روغنی را مورد بررسی قرار داده است.

نتایج و بحث:

در این مطالعه عملکرد بهتر بخارات اسانس های روغنی نسبت به اسانس های روغنی مشابه به اثبات رسیده است. این تحقیقات باعث شده است تا برای نگهداری مواد غذایی از بخارات اسانس های روغنی در بسته بندی های فعال استفاده کنند. فعالیت ضد میکروبی یون های منفی هوا در برابر گونه های محدودی از میکروارگانیسم ها مشخص شده است. هوای یونیزه شده، در ضد عفونی کردن هوا و جلوگیری از بیماری موثر است.

نتیجه گیری:

تحقیق حاضر نشان می دهد که ترکیب هر دو عامل - یون های منفی هوا و بخارات اسانس های روغنی - افزایش قابل توجهی در اثر ضد میکروبی آنها به وجود می آورد. در نتیجه از این ترکیب می توان به عنوان یک ابزار جدید برای نگهداری مواد غذایی استفاده کرد.

مقدمه

از بین رفتن مواد اولیه و مواد غذایی فرآوری شده یک مشکل بزرگ در صنعت غذا می باشد. برای حل این مشکل، به طور گسترده نگهدارنده های مصنوعی یا عوامل ضد میکروبی برای جلوگیری از فساد میکروبی و افزایش ماندگاری مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. از آنجایی که مواد نگهدارنده شیمیایی برای سلامت انسان مفید نیست به همین دلیل این نیاز وجود دارد تا نگهدارنده های طبیعی جایگزین آنها شوند.

فساد مواد غذایی فرآوری شده به ویژگی های ذاتی آنها، شدت فرآیند، کیفیت مواد اولیه و بهداشت محیط کار وابسته است. بنابراین برای اشاره دقیق به کاهش آلودگی های اولیه و میزان رشد باکتری ها توسط عوامل ضدمیکروبی طبیعی، این نیاز وجود دارد تا توان آنها مورد بررسی قرار گیرد و از آنها به صورت بالقوه علاوه بر افزودنی مواد غذایی به عنوان ضدعفونی کننده سطح و هوا استفاده شوند.

اسانس های روغنی در طول قرن های مختلف به صورت سنتی برای درمان بیماری ها و عفونت ها در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گرفته است. در سال های اخیر در صنایع غذایی تمایل برای استفاده از اسانس های روغنی در فرآوری مواد غذایی به عنوان جایگزینی برای افزودنی ها و عوامل ضد میکروبی شیمیایی افزایش یافته است.

اسانس های روغنی ترکیباتی فرار، پیچیده و دارای بوی قوی هستند که در گیاهان به عنوان متابولیت های ثانویه به وجود می آیند، تحقیقات زیادی برای تعیین فعالیت ضد میکروبی اسانس های روغنی وجود دارد. فعالیت ضد میکروبی اسانس های روغنی به صورت گسترده ای در فاز مایع و حداقل غلظت مهارکنندگی برای میکروارگانیسم هایی که توسط مواد غذایی منتقل می شوند، مورد مطالعه قرار گرفته است.

پژوهش های کمی نقش اسانس های روغنی را به عنوان افزودنی مواد غذایی یا عوامل ضد میکروبی در مقیاس صنعتی گزارش کرده است. بدون شک اسانس های روغنی در مقابل پاتوژن هایی که توسط مواد غذایی منتقل می شوند و میکروارگانیسم های عامل فساد در فاز مایع، تاثیر زیادی دارد اما این تاثیر در غذاها تنها با غلظت های بالاتر اسانس های روغنی در مقایسه با حداقل غلظت مهارکنندگی در محیط کشت مغذی حاصل می شود.

این حقیقت ممکن است حاکی از تاثیر حسی ناشی از تغییر طعم و مزه ی طبیعی مواد غذایی به وسیله ی بالا بردن آستانه ی طعم قابل قبول باشد. بنابراین ادامه کار نیازمند این است که غلظت اسانس های روغنی و همچنین تاثیر حسی آنها به حداقل برسد. یکی از دیدگاه ها استفاده از اسانس های روغنی در فاز بخار است . اگرچه در مطالعات اصلی ضد میکروبی این گونه ارزیابی شده است که اثر ضد میکروبی فقط زمانی ایجاد می شود که میکروارگانیسم و عامل ضد میکروبی در تماس مستقیم با هم قرار گیرند.

اخیرا تحقیقات Lacroix و همکارانش در سال 2009 نشان داده است که پرتو دهی غذاهای آماده مثل هویج و گوشت گاو تکه شده در حضور اسانس های روغنی می تواند اثر بیشتری روی باکتری های بیماری زا از جمله E.coli 0157:H7، سالمونلا تیفی و لیستریا منوسایتوژنز داشته است. بنابراین زمان نگهداری مواد غذایی در حین انبارداری در دما 4 C افزایش می یابد.

به طور مشابه اثر تغییر یون های منفی هوا به عنوان عوامل ضد میکروبی جدید در دهه مورد بررسی قرار گرفته است. هدف این مطالعه این بوده است که مروری داشته باشد بر مطالعاتی که بر روی اثر ضد میکروبی اسانس های روغنی در فاز بخار به همراه پتانسیل کاربرد آن در ترکیب با تکنولوژی های ترکیبی مثل یون های منفی هوا برای نگهداری مواد غذایی متمرکز شده اند. متن به بخش های کوچکتری در رابطه با بخارات اسانس های روغنی و یون های منفی هوا و در نهایت کاربرد ترکیبی آنها تقسیم شده است.

فعالیت ضد میکروبی بخارات اسانس های روغنی در مقابل فساد میکروبی مواد غذایی در مقایسه با آنتی بیوتیک ها، اسانس های روغنی در دمای اتاق بسیار فرار هستند. اگرچه خصوصیات ضد میکروبی اسانس های روغنی در فاز بخار به طور خاص کشف نشده است. تعداد کمی مطالعات پراکنده روی این موضوع در دسترس است. از این رو روش های استانداردی برای سنجش فعالیت ضد میکروبی در فاز بخار وجود ندارد، بنابراین توسط نویسندگان مختلف روش های متفاوتی مورد استفاده قرار گرفته است.

علاوه براین، همان گونه که توسط Burt در سال 2004 مورد بحث قرار گرفته است حداقل غلظت مهارکنندگی به روش های مختلفی مورد تفسیر قرار گرفته است. با مقایسه مقادیر به دست آمده حداقل غلظت مهارکنندگی توسط نویسنده های مختلف، به صورت های مختلفی تعریف شده است. برای مثال گروه نرین حداقل غلظت مهارکنندگی را به عنوان میکرولیترهای اسانس های روغنی بر واحد حجم اتمسفر موجود در بالای میکروارگانیسم های در حال رشد در سطح آگار تعریف کردند.

همچنین آن را به عنوان حداقل غلظتی که باعث می شود منطقه بازدارنده رشد قابل دیدن باشد تعریف کردند. در حالی که Tyagi و Malik حداقل غلظت مهارکنندگی اسانس روغنی را به عنوان حداقل غلظت اسانس روغنی بر واحد حجم اتمسفر مورد نیازکه به طور کامل از رشد میکروارگانیسم هایی که نیاز به 48 ساعت اینکوباسیون دارد جلوگیری کند، تعریف کردند. یکی از گسترده ترین روش های مورد استفاده برای آزمایش روغن های فرار در حالت بخار آزمایش دیسک تبخیر است.

اساسا در این آزمایش دیسک کاغذی به روغن آغشته شده و در سطح درپوش پلیت قرار می گیرد و پلیت تلقیح شده با ارگانیسم مورد آزمون را بلافاصله به صورت معکوس قرار داده و آن را با پارافیلم می پوشانیم. با این حال این روش نیز دارای نقاط ضعف خاص مانند توانایی واکنش بین بخار اسانس های روغنی و یا مواد سازنده و یا درب بندی ضعیف که باعث از دست دادن بخارات می شود، می باشد.

پس از آن تغییرات جدیدی توسط نویسندگان ایجاد شده است. در روش های اصلاح شده 5 میلی لیتر محیط کشت آگار به پوشش پتری دیش افزوده شد که به عنوان یک عایق بر روی مواد پلاستیکی که پلیت را پوشش داده است عمل کرده و مانع جذب بخار توسط آنها می شود و از هدر رفتن بخارات جلوگیری می کند. وقتی میکروب ها در معرض غلظت مشخصی از بخارات اسانس های روغنی برای مدت زمان ثابتی قرار می گیرند پس از آن دیسک های آغشته به روغن را برداشته و پلیت ها اینکوبه می شوند تا نتیجه مشاهده شود.

این آزمایش اجازه می دهد تا زمان مناسب برای غیرفعال شدن میکروب ها را تخمین بزنیم. برای اینکه تخمین دقیق تری زده شود نیاز است که آزمایش را روی چندین پلیت انجام دهیم. اخیرا روش جدیدی ابداع شده است که در آن چند پلیت می تواند به طور هم زمان در اتاقک های با طراحی خاص در معرض بخارات اسانس های روغنی قرار گیرد.

همچنین این امکان را برای ارائه آزمایش در سیستم های غذایی و همچنین یکپارچه سازی دیگر تکنیک های ضدعفونی همراه با مواد فرار فراهم می کند.گروه نرین فعالیت ضد میکروبی روغن میخک، دارچین، آویشن و پونه کوهی در مقابل تعدادی از سویه های باکتریایی، قارچی و گونه هایی از مخمرها را مشخص کردند. با این حال این نویسندگان به این نتیجه رسیدند که دیگر بخارات اسانس های روغنی مانند زنجبیل و رزماری موثر نیست.

بررسی کروماتوگرافی گازی تغییرات ترکیب بخارات اسانس های روغنی در طول زمان و تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی Lopez، Sanchez، Batlle و گروه نرین مشخص کردند که کارواکرول، تیمول و سینامیک آلدهید مهمترین عوامل ضد میکروبی هستند. از سوی دیگر در شرایط آزمایشگاهی فعالیت ضد میکروبی 27 اسانس روغنی در فاز بخار با استفاده ار روش دیسک تبخیر اصلاح شده در مقابل 5 باکتری که توسط مواد غذایی منتقل می شوند، مورد بررسی قرار گرفت. نویسندگان نتیجه گرفتند که روغن های حاوی ترکیبات گوگرد یا تیمول بسیار کارآمد است.

برای افزایش اثر بخشی در فاز بخار در مقایسه با زمانی که از یک نوع اسانس روغنی استفاده می کنیم، می توانیم ترکیبی از بخارات اسانس های روغنی را مورد استفاده قرار دهیم. Tyagi و Malik در سال 2010 با استفاده از ترکیبی از اسکن میکروسکوپ الکترونی - SEM - ، میکروسکوپ الکترونی انتقالی - TEM - و میکروسکوپ اتمی - AFM - مشخص کردند که عملکرد بخارات اسانس های روغنی از روغن های مایع بهتر است. اختلال در غشا سلول، نشت سیتوپلاسمی، کاهش اندازه سلول و افزایش در زبری سطح سلول در سلول های تیمار شده با بخار مشاهده شد. فعالیت ضد میکروبی نیازمند این است که سلول های هدف و مولکول های ضد میکروبی در تماس مستقیم با هم قرار گیرند.

فعالیت ضد میکروبی در فاز بخار با توجه به مولکول های موجود در محلول در یک سیستم غذایی می تواند به علت آبگریزی بیشتر آنها باشد که در نتیجه تمایل بیشتر به غشای آبگریز سلول میکروبی است. در واقع، مولکول ها وقتی در غذای جامد یا مایع حل می شوند با نمک ها و یون ها واکنش می دهندو به وسیله آب احاطه می شوند. در مقابل زمانی که مولکول ها در حالت بخار هستند.

حلالیت آن ها ناچیز است و آب گریزی آن ها افزایش می یابد در نتیجه تمایل بیشتری به غشای سلول ها دارد. در مطالعات مختلف باکتری های گرم منفی مقاوم تر از باکتری های گرم مثبت بودند. این امر ممکن است به علت ماهیت متفاوت پوشش باکتری گرم منفی - از جنس لیپوپلی ساکارید ساخته شده است - باشد که باعث می شود دسترسی به غشا محدودتر شود.

Tyagi و Malik گزارش دادند که اثر ضد میکروبی نسبی اسانس های روغنی مورد نظر در فاز مایع و بخار یکسان است. به عنوان مثال: اسانس روغنی برگ لیمو، اسانس روغنی نعناع و اسانس روغنی اوکالیپتوس. اجزای اصلی و فعال این روغن ها شامل سیترال، منتول و 1,8-Cineole بود. مطالعات قبلی بیان کردند که بخارات ترکیبات آلدهیدی مانند سینامالدهید و سیترال قوی ترین عوامل ضد میکروبی هستند در حالی که الکل های ترپن - به عنوان مثال منتول - فعالیت ضد میکروبی متوسط و کتون ترپن و اتر ترپن - به عنوان مثال - 1,8-cineole فعالیت ضد میکروبی بسیار ضعیف دارند.

وابستگی فعالیت ضد قارچی اسانس های روغنی و مولکول های فرار به فشار بخار در فضای سر و تغییر شکل در طول زمان به وسیله Caccioni و همکارانش در سال 1997 و Gardini و همکارانش در سال 2001 نشان داده شده است. عوامل محیطی مانند دما و فعالیت آبی می تواند باعث تنظیم فشار بخار مولکول ها و افزایش فعالیت ضد میکروبی شود. از این رو یک ارزیابی اصولی تر از خواص ضد میکروبی اسانس های روغنی در رابطه با وضعیت فیزیکی آنها - فاز بخار - ضروری است.

کاربرد بخارهای روغن های فرار در برابر میکروارگانیسم های فسادزای غذا

فاز گازی حاصل اینطور نشان میدهد که میتواند به عنوان یک عامل کنترل کننده در بسته بندی فعال، اتمسفرکنترل شده با کمترین تغییرات در ماده غذایی بسته بندی شده ،به کار گرفته شود. از این طریق تمرکز ضد میکروبی در سطوحی از غذا است که میکروارگانیسم های مضر در آنجا انباشته شده اند و در حال رشد هستند.

همچنین ، تولیدکنندگان بسته بندی با به کارگیری این روش میتوانند مجوز رعایت مقررات موجود را در کار خود بدست آورند. مقررات پارلمان وشورای اروپایی بیان میکند که هر ماده ای که در ارتباط با غذا است، از جمله بسته بندی باید با معیارهای ثبت شده در شورا مطابقت داشته باشد. این موضوع درباره افزودنی ها و طعم دهنده های غذا هم صدق میکند.