باکتریوسین ها پپتیدهاي غیرسمی ریبوزومی سنتز شونده هستندکه توسط گروههاي مختلف باکتري ها بخصوص باکتري هاي اسید لاکتیکی (LAB) تولید میشوند. باکتریوسین ها خاصیت کشندگی ویا مهار رشد سوشهاي نزدیک به گونه مولد خود بویژه باکتري هاي گرم مثبت شامل عوامل مولد فساد و بیماریزا و برخی از باکتریهاي گرم منفی را دارند.

امروزه می توان با افزودن باکتریوسین ها به پلیمر پوشش هاي خوراکی وغیرخوراکی موادغذایی و با مکانیزم رهاسازي کنترل شده و تدریجی آنها از پوشش و انتشارآنها درسطح ماده غذایی، موجب نگهداري زیستی موادغذایی شده و این روش را جایگزین استفاده از نگهدارنده هاي شیمیایی که سرطانزایی و سمیت برخی از آنها به اثبات رسیده و همچنین جایگزین کاربرد تیمارهاي شدید حرارتی که باعث کاهش ارزش تغذیه اي ماده غذایی میشود،کرد. در این مقاله به تاثیر نگهداري زیستی برخی از باکتریوسین ها ازجمله نایسین،لاکتاسین ۷۰۵و۳۱۴۷،انتروسین و پدیوسین در موادغذایی مختلف پرداخته می شود. باکتریوسین ها به عنوان نگهدارنده هاي زیستی میتوانند به طور خاص درجهت مهارانتخابی باکتري هاي پرخطر در موادغذایی مانند لیستریا مونوسایتوژنز، استافیلوکوکوس اورئوس، باسیلوس ترموسفاکتا استفاده شوند.درنهایت غذاهایی که بدین صورت حفظ ونگهداري میشوند ازنظرحسی وتغذیه اي غنی تر هستند.

واژه هاي کلیدي: باکتریوسین، نگهدارنده زیستی، باکتریهاي اسید لاکتیکی *آدرس الکترونیکی نویسنده مسئول: samanetajbakhsh@yahoo.com

مقدمه:

آلودگی میکروبی علت اصلی فساد مواد غذایی است. روشهاي نگهداري سنتی غذا مانند خشک کردن ، حرارت دادن، انجماد، تخمیر و افزودن مواد ضدمیکروبی (مانند اسیدهاي الی ونمک ها)، یخچال گذاري، استفاده از اشعه و اتمسفر اصلاح شده از سالهاي قبل مورد استفاده بوده است. .همه این روشها محدودیت هاي خود را دارد بویژه زمانی که درخواست براي غذاي تازه می شود.از انجا،انواعسیستم هایبسته بندیبه عنوانجایگزین هایی برایحفظمواد غذاییتوسعه یافته است.بسته بندي ضدمیکروبی (AM) ،توسعه جدیدي است در الحاق عوامل ضدمیکروبی به فیلم پلیمري تا

میکروارگانیسم هاي هدف را سرکوب کند.باکتریوسین ها در صنعت غذا می توانند به کاهش مصرف نگهدارنده هاي شیمیایی و فرایند حرارتی کمک کنند و از این طریق می توان تقاضاي مصرف کننده براي غذاي تازه، ایمن، آماده مصرف و غذا با حداقل فرایند را برآورده کرد.

بسته بندي ضدمیکروبی:

استفاده ازبسته بنديAMدر مقایسه بااضافه کردنمستقیم عوامل ضدمیکروبی AM) )بر رویمواد غذاییکهتوسطاسپري و یا روش غوطه وریاضافه شده، داراي مزایاي بیشتریاست از جمله: (۱بستهبنديAMاز طریق حفظ غلظت بالاتري از مواد فعال در سطح ماده غذایی و مهاجرت آهسته و مداوم مواد ضدمیکروبی می تواند مؤثرتر باشد.با این روش می توان تنها مقدار مورد نیاز مواد فعال زیستی را مورد مصرف قرار داد و همچنین می توان عوامل ضدمیکروبی را در غلظت بالا و در یک دوره طولانی حفظ کرد.(۲ باافزودن مستقیم مواد ضدمیکروبی به غذا به علت انتشار سریع عوامل ضدمیکروبی و دناتوره شدن مواد فعال ان توسط ترکیبات مواد غذایی، باعثکاهش واکنش عوامل ضدمیکروبی شده و بنابراینانتظار می رود کهتنها اثر محدودبر روي سطح ماده غذایی داشته باشد. از طرفی به علت تغییر در خصوصیات بافتی و ارگانولپتیک آن باعث کاهش کیفیت مواد غذایی می شود.(۳ در بیشتر موارد نمی توان مواد محافظت کننده را به صورت مستقیم به محصول غذایی افزود. (کوما،; ۲۰۰۸ کواینتاوالا و ویسینی، (۲۰۰۲

مدل هاي مختلف الحاق ترکیبات ضدمیکروبی به محصولات غذایی (اتصال به ماده غذایی، غوطه وري یا خرد شدن، سرانجام اختلاط با یک فیلم)

مواد بسته بندي ضدمیکروبی:

بسته بندي AM به دو گروه اصلی بسته بندي زیست تخریب پذیر و زیستتخریب ناپذیر تقسیم می شود.بسیاري از پلیمرهاي سنتزي،زیست تخریب ناپذیر هستند.پلاستیکهایی که بیشترین استفاده را در بسته بندي غذایی دارند شامل پلی اتیلن با دانسیته پایین((LDPE، پلی اتیلن با دانسیته بالا((HDPE، پلی پروپیلن(PP )، اتیلن ونیل استات(EVA )، پلی استایرن(PS )وپلی ونیل کلرید( ( PVC است.فیلم هاي ضدمیکروبی زیست تخریب پذیر با استفاده از پلیمرهاي طبیعی با خاصیت ذاتی ضدمیکروبی ویا با افزودن عوامل AM به پلیمرهاي طبیعی تولید می گردند..بیشترین تحقیقات بسته بندي بر پایه زیست تخریب پذیري، بر ترکیب نشاسته ترموپلاستیک((TPS با پلی استرهاي زیست تخریب پذیر مانند پلی کاپرولاکتون((PCLو پلی لاکتیک اسید( PLA )متمرکز است. (سین و همکاران، .(۲۰۱۳ فیلم هاي خوراکی زیست تخریب پذیر تولید شده از بیوپلیمرهاي خوراکی ( مانند: پروتئین ها، لیپیدها، پلی ساکاریدها) و افزودنی هاي غذایی( مانند: نرم کننده ها، طعم دهندهها،رنگ دهنده، امولسیفایرها و عوامل ضدمیکروبی) گزینه هاي خوبی براي ساخت فیلم هاي AM هستند.عوامل ضد میکروبی یا ممکن استاز طریق تبخیردرفضایسطحمواد غذایی (مواد فرار) و یامهاجرتبهمواد غذایی (مواد افزودنی غیر فرار) از طریقانتشار، رها شود.لازم به ذکر استکه، به منظور به دست آوردنمهاررشد باکتري،مواد بسته بندیزیست فعالباید درتماس مستقیم بامواد غذایینگهداري شودو در نتیجهاستفاده ازفیلم هایضد میکروبیبراي هر دوغذاهایمایع و جامد مناسباست.

باکتریوسین ها:

باکتریوسین ها پپتیدهاي غیرسمی ریبوزومی هستند که توسط گروه هاي مختلف باکتري ها بخصوص باکتري هاي اسید لاکتیکی (LAB) تولید می شوند.باکتریوسین ها خاصیت کشندگی و یا ممانعت کنندگی از رشد سوشهاي نزدیک به گونه مولد خود بویژه باکتري هاي گرم مثبت شامل عوامل مولد فساد و بیماریزا و برخی از باکتریهاي گرم منفی را دارندو به همین دلیل عوامل ضدمیکروبی محسوب می شوند.باکتریوسین ها مولکولهایی با بار مثبت و بخشهاي هیدروفوب هستند. طی تعاملات الکتروستاتیک باکتریوسین ها به گروههاي فسفات موجود در غشا که بار منفی دارند متصل شده و از این طریق به نخستین اتصال با غشا کمک می کنند. ارتباط بین بخشهاي هیدرو فوب باکتریوسین و قسمتهاي هیدروفوب غشا باعث ایجاد منافذ در غشا می شود و در نتیجه،جریانسریعترکیباتکوچکسیتوپلاسمی به خارج از سلولو در نهایت منجر بهمرگ سلولیمی شود.

باکتریوسین پلیمر حامل گونه هدف نمونه
کاربرد
نایسین سیلیکون L.monocytogens گوشت
گاو
نایسین -PE-HPMC L.monocytogens لاشه
سلولز s.aureus گوشت

گاو
لاکتاسین ۷۰۵ LLDPE/EVA L.plantarum ژامبون

L.innocua
نایسین/لاکتاسین پلی امید M.flavus صدف-
NK24 (پوشیده با coliformTotalaerobic & گوشت
(LDPE bacteria گاو
نایسین/لاکتاسین پوشش بر پایه L.lactis ژامبون
۳۱۴۷ سلولز-PE:PA L.innocua

پدیوسین سلولز Salmonella sp گوشت
L.monocytogens پخته
انتروسین ۴۱۶K1 PE/PEG L.monocytogens ژامبون
گوشت
گاو
ساکاسینA pullulan L.monocytogens گوشت
بقلمون

بسته بندي ضدمیکروبی با باکتریوسین ها:

محصولات گوشتی معمولا توسط باکتري هاي لیستریا مونوسایتوژنز،سالمونلا تایفی موریوم،سالمونلا اینتریتیدیس، یرسینیااینتروکولیتیکا،اشریشیاکلاي ۰۱۵۷:H7آلوده می شوند که این باکتریها مسئولبیماري ها و مرگ و میرهاي با منشا غذایی هستند.الحاق نایسین و لاکتیسین NK24 به فیلمLDPE باعث افزایش مدت زمان ماندگاري صدف و گوشت گاو نگهداري شده در ۳ درجه سانتیگراد از ۱۰ به ۱۲ روز و از ۹ به ۱۳روز شد و زمانی که در ۱۰ درجه سانتیگراد نگهداري شوند مدت ماندگاري انها از ۵ به ۱۲روز و از ۵ به ۹روز افزایش یافت.کیم

æ همکاران .(۲۰۰۲) مشاهده شده که پدیوسین در بسته بندي مرغ خام نگهداري شده در ۵ درجهسانتیگراد توانسته جمعیت۳log CFU/g لیستریا مونوسایتوژنز را طی ۲۸روز به ۱/۹log CFU/g کاهش دهد. گوف و همکاران .(۱۹۹۶)گزارش شده که باکتریوسین ملحق شده به فیلم PE طی فرایند اکستروژن می تواند به طور قابل توجهی از رشد باسیلوس ترموسفاکتادر گوشت بسته بندي شده در خلا جلوگیري کنند. سیراگوسا

æ همکاران .(۱۹۹۹) فیلم سلولزي حاوي %۵۰ پدیوسین می تواند جمعیت L. innocuaدر ورقه هاي ژامبون نگهداري شده در۱۲ درجه سانتیگراد را پس از ۱۵روز۲ log کاهش دهد در حالی که همین فیلم با %۲۵ پدیوسین کمتر از۱ log از جمعیت باکتري مذکور را کاهش میدهد. سنتیگو – سیلوا و همکاران .(۲۰۰۹) سیراگوسا و همکاران (۱۹۹۹) از نایسین به صورت مایع در اتصال با فیلم پلاستیکی بر پایه پلی اتیلن براي بسته بندي وکیوم لاشه گوشت گاو استفاده کردند. انها بیان کردند که نایسین فعالیت ضدمیکروبی علیه لاکتوباسیلوس هلوتیکوس و بروکوتریکس ترموسفاکتا که الوده کننده بافت سطحی لاشه اند، دارد.بطوري که در ۲ روز اول نگهداري گوشت با بسته بندي آغشته به نایسین در۴ درجه

سانتیگراد، جمعیت بروکوتریکس ترموسفاکتا۲ log کاهش یافت.بعد از۲۰روز نگهداري سرد در دماي ۴ یا ۲۰ درجه سانتیگراد،

جمعیتبروکوتریکس ترموسفاکتا نسبت به نمونه کنترل شده بدون نایسین به صورت معنی داري کاهش یافت.میلت وهمکاران (۲۰۰۷) اتصال IU/ 1000mlنایسینبه فیلم اصلاح شده الژینات در بسته بندي استیک تازه گوشت گاو نگهداري شده در ۴درجه سانتیگراد درطول ۷روز، می تواند ۱/۸۶CFU/cm2log از جمعیت استفیلوکوکوس اورئوس بکاهد.اسکانللا و همکاران (۲۰۰۰)نشان دادندفعالیتنیسینبی حرکت متصل به فیلم پلاستیکیبه مدت ۳ ماه در شرایط سرد و در دمایاتاق حفظ می شود.باکتریوسین ها زمانی که به فیلم پوشش متصل شده و بی حرکت می شوند از فعالیت عوامل فعال آنها کاسته می شود.براي حمایت نایسین از دناتوره شدن مواد ضدمیکروبی و انزیم ها در محصولات گوشتی از اتصال آن با الژینات فعال از طریق پیوند کووالان استفاده کردند.در گوشت گاو با استفاده از۵۰۰IU/g نایسین یا نایسین محلول با غلظت مشابه در طول ۱۴روز شاهد کاهش معنی دار۱/۷۷ و log CFU/g2/21استف اورئوس بودند. میلت و همکاران .(۲۰۰۷) ثباتفیلمزیستفعالمبتنی برسلولزو کیسههاي ضد میکروبیپلی اتیلن/پلی آمید و باکتریوسین هاي نایسین و لاکتیسین ۳۱۴۷ غیر متحرك شده به مواد بسته بندي رادر طول زمانمورد بررسی قرار گرفت.جذبلاکتیسین۳۱۴۷بهفیلم هاي پلاستیکیناموفق بود،جذبنایسیننیزمحدودبود وفیلم حاصل،فعالیت هایخود را برایدوره ۳ ماهه،در دماي اتاقو دریخچال حفظ کرد.این بسته بندي ضدمیکروبی جمعیت باکتریهاي اسیدلاکتیک در تکه هاي پنیر و ژامبون بسته بندي شده به روش اتمسفر اصلاح شده (MAP) نگهداري شده در دماي یخچال را کاهش داده و موجب افزایش زمان ماندگاري آن می شود