لاکتوباسیلوس پلانتاروم، باکتری بیهوازی اختیاری است و در محیط دارای قند گلوکونات رشد کرده و گاز دیاکسید کربن تولید میکند. رشد بهینه آن ۳۵-۳۰ درجه سانتیگراد است، در ۱۵ درجه سانتیگراد هم رشد میکند و در ۴۵ درجه سانتیگراد قادر به رشد نیست. کلنیهای آن صاف، سفید و یا زرد رنگ است. این گونه به صورت طبیعی فلور میکروبی بسیاری از فراوردههای تخمیری گیاهی، گوشتی و لبنی است. از نظر ظاهر، باکتریهای میلهای و به اشکال منفرد، دوتایی و یا زنجیرهای وجود دارند. ازمزایای لاکتوباسیلوس پلانتاروم میتوان به کاهش نفخ و درد روده، کاهش احتمال ابتلا به اسـهال در کودکان، کاهش التهاب روده در افراد مستعد، کاهش درد در روده افراد حساس، اثرات مثبت بر روی سیستم ایمنی کودکان مبتلا به HIV و کاهش عفونتهای دستگاه گوارش اشاره کرد (دی-وریسا و همکاران، ۲۰۰۶).
۲-۵-۲- لاکتوباسیلوس پلانتاروم A7
در پژوهش حاضر از باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس پلانتاروم A7 با منشاء انسانی به عنوان سویهی پروبیوتیک استفاده شد. این سویه توسط میرلوحی (۱۳۸۸) از مدفوع نوزادی ایرانی جداسازی شد، این محقق خصوصیات پروبیوتیکی این سویه را بررسی کرد و به دلایل زیر آن را یک سویهی پروبیوتیک معرفی کرد:
۱- مقاومت به نمکهای صفراوی و pH های پایین و شرایط گوارش دستگاه انسان.
۲- این باکتری از نظر تولید اگزوپلیساکارید و آبگزیری سطحی شبیه پروبیوتیکهای تجاری عمل میکند.
۳- مقاومت سویه نسبت به آنتی بیوتیک.
۴- توانایی تولید لاکتیک اسید و ترکیبات ضد میکربی (اکبری و همکاران، ۱۳۸۹).
۲-۶- فرایند ریزپوشانی
اکثر پروبیوتیکها حتی در زمان نگهداری در دماهای پایین، عمر ماندگاری کمی داشته و باعث میشود تعداد آنها در زمان مصرف کمتر از حد لازم باشد (چمپاژن. س، ۲۰۰۷). روش های مختلفی برای افزایش مقاومت باکتریهای حساس پروبیوتیک پیشنهاد شده از جمله انتخاب سویههای مقاوم به اسید مناسب، افزایش تلقیح میکروبهای پروبیوتیک به مواد غذایی، افزایش پریبیوتیک به فراوردههای غذایی، استفاده از بستهبندی غیرقابل نفوذ به اکسیژن یا استفاده از موادی که اکسیژن را مصرف میکنند مثل آسکوربیک اسید، ایجاد سازش با استرس، دو مرحلهای کردن تخمیر(اگر محصول تخمیری است)، الحاق باکتری به ریزمغذیها مثل اسیدهای آمینه و پپتیدها و ریزپوشانی پروبیوتیک (چاواری و همکاران، ۲۰۱۰؛ آنال-وجتاس و همکاران، ۲۰۰۸). ریزپوشانی[۲۳] فرایندی شیمیایی-مکانیکی است که به معنای فن بستهبندی مواد جامد، مایع و گازی در ریزپوشینههای کوچکی است که محتویاتش با سرعت کنترل شده طی مدت زمانی مشخص آزاد میشود. این مفهوم توسط چانگ[۲۴] در اوایل دهه ۶۰ به منظور حفاظت از موادزیستی مانند سلولهای پیوندی، آنزیمها و برخی ترکیبات جاذب مطرح شد (پراکاش و همکاران، ۲۰۰۶). از این روش به خصوص در صنعت داروسازی استفاده میشود ولی در صنایع غذایی و بیوتکنولوژی هم قابل استفاده میباشد. در این روش با ایجاد یک حائل احتمال آسیبرسیدن به باکتری کم میشود (کایلاساژاتی. ک، ۲۰۰۲). برای مثال، از موارد مصرف این روش در بیوتکنولوژی برای افزایش ظرفیت سیستمهای تخمیر است (دوهرتی و همکاران، ۲۰۱۱).
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
میکروکپسول به این صورت تعریف میشود که یک غشایی نیمهتراوا، کروی، نازک ومحکم است که اطراف یک هسته را پوشانده و قطر آن از چند میکرون تا یک میلیمتر متغیر است. هدف اصلی ریزپوشانی افزایش زندهمانی کشتهای میکروبی مورد استفاده در تحقیقات آزمایشگاهی، فرایندهای تخمیری، تغذیهی دام و یا اضافه کردن آن به فراوردههای غذایی مانند انواع محصولات لبنی از جمله ماست و یا محصولاتی مانند دسرهای منجمد و غیره میباشد (مانسینی و همکاران، ۲۰۰۲). در تولید صنعتی غذا نیاز به اضافه کردن اجزایی است که برای تنظیم کردن طعم، رنگ، بافت بهکار میروند و یا خاصیت نگهدارندگی دارند و از این روش برای اضافه کردن به فراورده استفاده میشود (چمپاژن، ۲۰۰۷). معمولا ترکیبات ریز پوشانی شده را فعال مینامند و کلمهی فعال به ماده ترکیب شیمیایی یا ارگانیسمی برمیگردد که بعد از مصرف اثر سودمندی روی سلامتی داشته باشد (مولمان و همکاران، ۲۰۰۶).
گزارش شده که ریزپوشانی مقاومت گرمایی باکتری را افزایش میدهد. همچنین مقاومت باکتری را نسبت به خشک کردن انجمادی افزایش میدهد و احتمال زندهمانی آن را طی نگهداری بیشتر میکند. اخیرا تقاضا برای اضافه کردن مواد سودمند به غذا هم افزایش یافته است. ولی اضافه کردن این مواد با چالشهای زیادی روبروست مثلا پایدار ماندن ترکیبات زیستفعال طی فرایند کردن محصول و نگهداری آن نیازمند این است که با شبکهی غذای حامل واکنش نامطلوب نداشته باشد. که ریزپوشانی ترکیبات زیستفعال به رفع این مشکل کمک میکند (چمپاژن، ۲۰۰۷).
به طور کلی از ریزپوشانی در حوزه میکروبیولوژی در موارد زیر استفاده میشود:
تولید کشتهای آغازگر:
از ریزپوشانی برای افزایش طول عمر کشتهای آغازگر استفاده میشود. زمان ماندگاری لاکتوباسیلوس رامنوسوس VTT E-97800 ریزپوشانیشده در دمای اتاق ۶ ماه بود و زمانی که با نیتروژن مایع منجمد شدند این زمان به ۱۸ ماه رسید. ریزپوشینهها میتوانند مستقیما به محصول اضافه شده و مصرف شوند. برای تولید کشتهای آغازگر به فرم پودری با بهره گرفتن از خشک کن پاششی، ریزپوشینههای پروتئین آب پنیر استفاده شد و آسیب حرارتی به سلولها به حداقل رسید. همچنین ریزپوشانی زندهمانی کشتهای آغازگری که منجمد میشوند را بیشتر میکند (شو و همکاران، ۱۹۹۳).
افزایش زندهمانی پروبیوتیکها هنگام عبور آنها از محیط معده:
ریزپوشانی به طور موثری زندهمانی میکروارگانیسمها را در محیط اسیدی معده افزایش میدهد. اما باید توجه داشت که گذشته از نوع مواد مورد استفاده قطر کپسول و پوششدهندهها هم فاکتور موثری برای بهبود زندهمانی پروبیوتیکها هستند. کاهش زیادی قطر میتواند نقش محافظتی ریزپوشینه را ضعیف کند یا به طور کلی حذف کند (کپلا و همکاران، ۲۰۰۶).
استفاده در فرمانتورها:
ریزپوشانی پروبیوتیکها در حین تولید زیست توده میتواند مزایای زیر را داشته باشد: افزایش مقاومت میکروارگانیسم در مقابل فاکتورهایی مثل آلودگی با فاژ، عوامل مسمویتزای شیمیایی، رسیدن به مقدار تولید بالای متابولیت مخصوصا در سرعت همزدنهای بالا، تولیدزیست تودهی چگالتر و محافظت از میکروارگانیسم در مقابل تغییرات ناخواسته مانند جهشهای ژنتیکی (خلیل و همکاران، ۱۹۹۸).
تولید محصولات غذایی:
مزایای ریزپوشانی پروبیوتیکها در مواد غذایی از ۴ نقطه نظر قابل بررسی است.
۱- زندهمانی پروبیوتیکها: با محافظت از آنها در برابر عوامل نامساعد محیطی طول عمر آنها بیشتر شده و در نتیجه مدت ماندگاری محصول پروبیوتیک هم بیشتر میشود. چون ریزپوشانی آغازگرهای پروبیوتیک، فعالیت متابولیکی آنها را کاهش میدهد و بنابراین زندهمانی آنها به علت تولید آهستهتر اسید، بیشتر میشود. برای مثال گزارش شده زمان گرمخانهگذاری برای لاکتوباسیلوس کازئی و لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس ریزپوشانیشده به عنوان استارترهای ماست از ۶ ساعت به ۳۰ ساعت رسید. کاهش سرعت اسیدی شدن و به دنبال آن کاهش سرعت افت pH سبب افزایش قابل ملاحظه در عمر نگهداری محصول میشود (آودت و همکاران، ۱۹۹۸).
۲- دستیابی به روش های جدید تولید مواد غذایی.
بیحرکتسازی سلولهای پروبیوتیک: به وسیله ریزپوشانی، پروبیوتیکها در محصول به صورت یکنواخت پراکنده میشوند. این ویژگی مخصوصا در محصولات ویسکوز بسیار حائز اهمیت است.
ثابتسازی و بهبود خواص حسی محصولات پروبیوتیک: به طور کلی ترشی محصولات تخمیری تولید شده با آغازگرهای ریزپوشانی شده نسبت به محصولات پروبیوتیک ریزپوشانی نشده کمتر است زیرا مقدار کمتری اسید تولید میشود. همچنین سلولهای ریزپوشانی شده کاملا یا نسبتا غیرفعال هستند و روی پروفایل طعمی محصول اثری ندارند. به عنوان مثال محصول تخمیر بیفیدوباکترها، استیک اسید است که طعمی سرکه مانند به محصولاتی مثل ماست میدهد و این طعم نامطلوب مخصوصا طی نگهداری تشدید میشود، ریزپوشانی یکی از روش های حل این مساله است زیرا مقدار اسید تولیدی در ریزپوشینهها بسیار کمتر میباشد (آنال و همکاران، ۲۰۰۷).
۲-۶-۱- ریزپوشانی پروبیوتیکها
یکی از کاربردهای فرایند ریزپوشانی، ریزپوشانی کردن پروبیوتیکها به منظور مصرف خوراکی است. ایجاد یک محافظ فیزیکی برای باکتریهای پروبیوتیک زنده در برابر شرایط خارجی موجود مورد بررسی زیادی قرار گرفته است. ریزپوشانی تکنیک جدیدی است که طی دو دههی اخیر به منظور محافظت پروبیوتیکها از آسیبهای کشندهای که پیشتر ذکر شد مورد مطالعهی زیادی قرار گرفته است. با رشد باکتریها و تولید اگزوپلیساکارید توسط آنها نیز ریزپوشانی به طور طبیعی اتفاق میافتد. در گذشته میکروارگانیسمها برای استفاده در مصارف بیوتکنولوژیکی در پلیمر محصور میشدند یا از تکنیک بیحرکتسازی[۲۵] استفاده میشد. در حین اصلاح این تکنیکها، تکنیک ریزپوشانی ایجاد شد که سلولها را پایدار میکند و احتمال زندهمانی و پایداری سلولها را حین تولید و نگهداری بیشتر میکند. ریزپوشانی پروبیوتیکها در یک شبکهی پلیمری زیست تخریبپذیر مزایای زیادی دارد. تعداد سلولهای موجود در ریزپوشینه قابل شمارش است و در نتیجه مقدار استفاده شده به آسانی قابل کنترل است و همچنین مواد محافظ میتوانند به شبکهی ژل نیز وارد شوند (چن و همکاران، ۲۰۰۶).
۲-۶-۲- ساختمان ریزپوشینه
هر ریزپوشینه شامل یک لایه یا ساختار هیدروکلوئیدی (به نام کپسول) است که اطراف سلول(های) باکتری را فرا میگیرد. خصوصیات دیواره به نحوی طراحی شده است که از مواد درونی محافظت کرده و آنها را تحت شرایط خاص و به صورت کنترل شده آزاد میکند. اگر کپسول ساختمان ژل مانند داشته باشد ریزپوشینهها دانه های ژلی نامیده میشوند. چون شکل هندسی ریزپوشینهها کروی است آنها را میکروکره[۲۶] نیز مینامند. هر ریزپوشینه شامل یک یا چندین سلول است. سطح ریزپوشینه ممکن است است نرم و صاف یا زبر باشد همچنین ممکن است شکافهای سطحی یا عمیقی داشته باشد. گسترش این شکافها سبب ایجاد منفذهایی در ریزپوشینه میشود که بازده ریزپوشانی را کم میکند. ریزپوشینهها میتوانند با یک لایهی دوم پوشانده شوند تا بازدهی ریزپوشانی بیشتر شود. لایهی دوم را روکش[۲۷] مینامند. در شکل ۲-۱ جزئیات ساختاری ریزپوشینهها نشان داده شده است. بسته به خصوصیات فیزیکوشیمیایی مواد مرکزی، ترکیب دیواره و همچنین روش ریزپوشانی مورد استفاده، اشکال مختلف ریزپوشینه تولید میشود که مهمترین آنها ریزپوشینههای مخزنی[۲۸] و شبکهای[۲۹] هستند. در ریزپوشینههای مخزنی، دیواره اطراف عوامل فعال هسته را پوشانده و جهت رهاسازی این مواد از فشار استفاده میشود. در حالیکه در ریزپوشینه شبکهای عوامل فعال بیشتری درون پوشش قرار میگیرد و مواد هسته تا حدودی در سطح پوشش قرار دارند، مگر اینکه یک پوشش اضافه روی آن قرار داشته باشد (زویدام و همکاران، ۲۰۱۰).
| ج | ب | الف |
شکل ۲-۱- جزیئات ساختاری ریزپوشینهها
الف) پوشش تک سلولی a) سلول باکتری b) سطح ناصاف c) سطح صاف d) سطح شکستنی
ب) ریزدانهی چند سلولی a) سلول باکتریایی b) مایع پرکنندهی فضای بین سلولی c) ریزپوشینه
ج) ریزپوشینههای پوشش داده شده a) سلول باکتریایی b) ریزپوشینه c) پوشش/پوسته
۲-۶-۳ انواع روش های ریزپوشانی
روش های مختلفی برای فرایند ریزپوشانی باکتری و اضافه کردن آن به محصول وجود دارد که به جدا ماندن آن از محصول کمک میکند (ویدلایاشمی و همکاران، ۲۰۰۹). فرایند ریزپوشانی با بهره گرفتن از روش های مختلفی وجود دارد از قبیل خشک کردن پاششی[۳۰]، خشک کردن انجمادی[۳۱]، خشک کردن بستر سیال[۳۲]. برای ریزپوشانی کشتهای میکربی و تبدیل آنها به فرم پودری غلیظ وجود دارد. باکتریهای ریزپوشانی شده با این روش کاملا در محصول آزاد میشوند. ریزپوشانی در دانه های هیدروکلوئیدی سلولها را در یک شبکه بیحرکت میکند یا گیر میاندازد که در این صورت از آنها در محیطهای مختلف محافظت میکند (خلیل و همکاران، ۱۹۹۸). هر روش دارای مزایا و معایبی است مثلا یکی از عیوب روش خشک کردن پاششی دمای بالای آن است که درصد زندهمانی باکتریها را کم میکند (دی وریس و همکاران، ۲۰۰۶).
در جدول ۲-۳ به انواع ریزپوشانی به طور مختصر شده است. در نوع دیگری از گروه بندی روش های ریزپوشانی این روشها به دو دستهی شیمیایی و مکانیکی تقسیم میشوند. روش های شیمیایی از جمله روش امولسیون یا سیستم دو فازی، انباشتگی، ژلهای شدن، پلیمریزاسیون دو وجهی، ناسازگاری پلیمر- پلیمر، محبوسسازی در لیپوزوم و نانوتکنولوژی میباشد. روش های مکانیکی نیز میتوان به خشک کردن پاششی، آگلومریزاسیون یا متراکمسازی، سرد کردن پاششی، پوششدهی با بسترشناور و شکلدهی فشاری و اشاره کرد (ویدلایاشمی، ۲۰۰۹).
جدول ۲-۳- انواع روش های ریزپوشانی
| روش ریزپوشانی |
