مروري بر ساختار، مكانيسم و كاربرد باكتريوسين‌ها در مواد غذايي به عنوان نگهدارنده‌هاي طبيعي

A review of the structure, mechanism, and application of bacteriocins in foods as natural preservatives

در سال­ هاي اخير، بروز بيماري­ هاي ناشي از مصرف مواد غذايي آلوده باعث نگراني قابل توجه اي در بين مردم شده است. با وجود مكانيزم ­هاي پيشرفته در بهداشت و بازرسي هنگام توليد مواد غذايي، ميكرو ارگانيسم ­ها از خطرات بالقوه در طول فرآوري مواد غذايي، بسته بندي، حمل و نقل، ذخيره سازي و توزيع مي باشند. جهت كاهش زيان­ هاي اقتصادي و خطرات جاني ناشي از بيماري­ ها و همچنين، آثار سوء استفاده از نگهدارنده ­هاي شيميايي در مواد غذايي و ﻣﻘﺎوﻣﺖ روزاﻓﺰون ﻣﯿﮑﺮو ارﮔﺎﻧﯿﺴﻢﻫﺎ ﺑﻪ آﻧﺘﯽﺑﯿﻮﺗﯿﮏﻫﺎ، كاربرد ﺗﺮﮐﯿﺒﺎت ﺿﺪﻣﯿﮑﺮوﺑﯽ طبيعي ﮐﻪ داراي تاثيرات ﮐﺸﻨﺪﮔﯽ و ﺑﺎزدارﻧﺪﮔﯽ ﺑﺮ ﻋﻮاﻣﻞ ﺑﯿﻤﺎري زا هستند، ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ پژوهش­گران ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. باكتريوسين ­هاي توليد شده به كمك باكتري­ هاي اسيدلاكتيك مانند نايسين، لاكتيسين3147، پديوسين 1- PA، پديوسين AcH، وانتروسينA و B از افزودني ­­­­­­­هاي طبيعي ضدميكروبي محسوب مي ­شوند. پژوهش­­گران در هنگام استفاده از باكتريوسين­ ها با محدوديت­ هايي مانند توزيع نامناسب در شبكه ماده غذايي، عدم مهار باكتري­ هاي گرم منفي و مخمرها، عدم كارايي در محدوده pH خنثي و قليايي و غير فعال شدن در دماهاي بالا مواجه هستند. براي برطرف نمودن مشكلات مذكور از باكتريوسين ­هاي فرآوري شده نظير نايسين ريزپوشاني­ شده به جاي نايسين آزاد استفاده مي­ شود. همچنين، از باكتريوسين­ ها به صورت تركيبي به همراه فرآيندهاي ديگر مانند بسته ­بندي فعال، فشارهاي هيدوراستاتيك بالا، ميدان­ هاي الكتريكي پالسي، تيمارهاي حرارتي ملايم و سيستم لاكتوپراكسيداز استفاده مي­ شود. در اين مطالعه، ابتدا مروري بر باكتريوسين­ ها از نقطه نظر ساختار و مكانيسم عمل آن­ها و در ادامه به كاربرد باكتريوسين­ ها در مواد غذايي به عنوان نگهدارنده ­هاي طبيعي پرداخته مي­ شود.

In recent years, the incidence of foodborne illnesses has caused considerable concern among the population. Despite advanced mechanisms in health and inspection during food production, microorganisms are potential hazards during food processing, packaging, transportation, storage, and distribution. To reduce the economic loss and life-threatening diseases, and also diminish the adverse effects of chemical preservatives on foods and the increased resistance of microorganisms to antibiotics, the application of natural antimicrobial compounds that have detrimental and inhibitory effects on the pathogenic agents has been considered by researchers. Bacteriocins produced by lactic acid bacteria such as nisin, lacticin 3147, pediocin PA-1, pediocin AcH, and enterocin A and B are natural antimicrobial additives. Researchers face limitations when using bacteriocins such as inappropriate distribution in the food matrix, lack of inhibition in gram-negative bacteria and yeast, inefficiency in the neutral and alkaline pH range, and inactivation at high temperatures. To address these problems, processed bacteriocins such as microencapsulated nisin are used instead of free nisin. Also, bacteriocins are applied in combination with other processes such as active packaging, high hydrostatic pressures, pulsed electric fields, gentle heat treatments, and lactoperoxidase system. In this study, first, the bacteriocins in terms of their structure and mechanism of action are reviewed and then the use of bacteriocins in foods as natural preservatives is discussed.