مقاله نقش سیستم لاکتوپراکسیداز در صنعت شیر

[Mahdi Eng 22940]

سیستم لاکتوپراکسیداز

جمع آوری و انتقال شیر خام به کارخانه یکی از نقاط بحرانی در چرخه تولید محسوب می شود. برای متوقف کردن یا به تاخیر انداختن افت و فساد شیر طی حمل آن از دامداری به کارخانه ، سرد کردن شیر صورت می گیرد به سبب هزینه های بالای عملیات و کمبود سرمایه ، مشکلات مربوط به تعمیر تجهیزات ، کمبود انرژی الکتریکی و عدم وجود جاده های مناسب ، این امر به ویژه در کشورهای در حال توسعه با مشکلاتی همراه است. به علاوه دمای بالا در برخی از این مناطق اغلب به عنوان یکی از مشکلات جمع آوری شیر محسوب می گردد. در بسیاری از مناطق شیر دوشیده شده در عصر با شیر دوشیده شده در صبح روز بعد، تحویل کارخانه می گردد، این امر در مناطق گرم باعث فساد شیر دوشیده شده در عصر می شود جهت حل این مشکل روشی توسط idf و fao ارائه شد در این روش فعال سازی سیستم ضد میکروبی لاکتوپراکسیداز که به صورت طبیعی در شیر وجود دارد؛ مطرح گردید. سیستم مذکور با افزایش دو ترکیب فعال کننده تیوسیانات و پراکسید هیدروژن فعال می شود و طی این فرآیند ترکیبات ضد میکروبی حاصل می شود سیستن لاکتوپراکسیداز شامل سه بخش لاکتوراکسیداز ، تیوسیانات و پراکسید هیدروژن است و تنها در حضور هر سه عامل این سیستم فعال می گردد.

لاکتوپراکسیداز، نیوسیانات را در حضور پراکسید هیدروژن اکسید می کند و به این ترتیب هیپو تیوسیانات با خاصیت ضد میکروبی قوی تولید می گردد. این ترکیب با sh پروتئین های باکتریایی پیوند برقرار کرده و اثر بازدارندگی خود را بر ویروسها ، قارچ ها و باکتری ها اعمال می نماید. همان گونه که پیش تر نیز اشاره شد پراکسید هیدروژن به منظور فعال شده این سیستم نیاز است. به صورت طبیعی برخی از انواع میکروارگانیسم ها نظیر لاکتوباسیلوس ها و استرپتوکوکوس ها تحت شرایط هوازی پراکسید هیدروژن تولید می کنند و به این ترتیب به فعال شدن این سیستم منتهی می گردد، شکل یک و دو .

یون تیوسیانات

این یون در غدد پستانی ، بزاق دهان و غده تیروئید و ترشحات آنها وجود دارد. در شیر گاو بین ppm 1 تا 15 گزارش شده است.

پراکسید هیدروژن

پراکسید هیدروژن سومین بخش سیستم لاکتوراکسیدز محسوب می شود بسیاری از لاکتوباسیل ها ، لاکتوکوکوس ها و استرپتوکوکوس در شرایط هوازی تولید پراکسید هیدروژن می کند که منجر به فعال شدن سیستم لاکتوپراکسیداز می گردد.

پراکسید هیدروژن ممکن به شیر اضافه شود یا توسط موادی نظیر سدیم پرکربنات گلوکز تولید گردد. پراکسید هیدروژن تنها افزودنی تایید شده در حفظ و نگهداری شیر در شرایط نگهداری غیر یخچالی است. پراکسید هیدروژن را می توان به میزان 100 تا 800 میلی گرم در لیتر به شیر افزود پراکسید هیدروژن برای سلول های پستانداران به شدت سمی می باشد به هر حال در مقادیر کمتر از 100 میکرو مول با کمتر و در حضور لاکتوپراکسیداز و تیوسیانات سمی نمی باشد.

مکانیسم عمل واکنش سیستم لاکتوپراکسیداز

میزان لاکتوپراکسیداز مورد نیاز جهت فعال شدن این سیستم 5/0 ppm تا 1 است؛ این در حالی است که شیر گاو به طور طبیعی دارای ppm 30 لاکتوپراکسیداز است و بنابراین میزان این آنزیم در حالت طبیعی به منظور فعال نمودن این سیستم به حد کفایت می باشد. تیوسیانات و پراکسید هیدروژن نیز در شیر وجود دارند. در مورد پراکسید هیدروژن حد مورد نیاز فعال سازی سیستم مذکور 100 واحد بین المللی در ملی لیتر است؛ در حالی که به طور معمول 1 تا 2 واحد بین المللی در میلی لیتر از این ماده در شیر وجود دارد. میزان تیوسیانات موثر نیز 0/25 میلی مول است در صورتیکه در شیر بین 0/2 تا 0/25 میلی مول از ترکیب موجود است بنابراین با افزودن 0/25 میلی مول ( ppm 12 ) تیوسیانات و 0/25 میلی مول ( ppm 8 ) پراکسید هیدروژن این سیستم فعال می شود. و تا 5 روز می توان شیر را نگهداری نمود. عملکرد این سیستم در دمای 30 درجه سانتی گراد موثر از 5 درجه سانتی گراد است.

اثر ضد میکروبی آنزیم لاکتوپراکسیداز

ارگانیسم های گرم منفی و کاتالاز مثبت نظیر سودوموناس ، کلی فرم ها ، سالمونلا ، شیگلا نه تنها سیستم لاکتوپراکسیداز مانع فعالیت آنها می شود بلکه تحت شرایط محیطی ( شرایط دما ، زمان انکوباسیون ، ph ، دانسیته سلولی ) حتی آنها را نابود نماید. سیستم لاکتوپراکسیداز جلوی فعالیت باکتری های کاتالاز منفی و گرم مثبت نظیر استرپتوکوکوک و لاکتوباسیل را می گیرد اما قادر به کشتن آنها نیست. این تفاوت در حساسیت نسبت به سیستم لاکتوپراکسیداز احتمالاً ناشی از تفاوت در ساختار دیواره سلولی و تفاوت در خصوصیت نفوذپذیری آنهاست.غشای داخلی باکتری های گرم منفی بیش از انواع گرم مثبت توسط سیستم لاکتوپراکسیداز آسیب می بیند.

لاکتوپراکسیداز -_scn را در حضور پراکسید هیدروژن به ترکیب ناپایدار هیپوسیانات مبدل می کند که برای میکروارگانیسم های بیماری زای روده ای نظیر گونه های مقاوم به آنتی بیوتیک اشرشیاکلی دارای خاصیت باکتری کش می باشند.

استافیلوکوکوس اورئوس به عنوان عامل اصلی بروز بیماری ورم پستان ، می تواند به شیر منتقل گردد. گرچه این میکروارگانیسم در اثر پاستوریزاسیون از بین می رود اما انتروتوکسین حاصل از آن می توان در برابر فرآیند پاستوریزاسیون مقاومت کند و عامل بروز مسمومیت غذایی گردد. سیستم لاکتوپراکسیداز در برابر استافیلوکوکوس اورئوس دارای خاصیت باکتری کش و باکتریواستاتیک است.

توانایی سیستم لاکتوپراکسیداز در تخریب آفلاتوکسین در حضور کلرید سدیم 225 میکرومول و پراکسید هیدروژن به میزان 50 میکرومول گزارش شده است. سیستم لاکتوپراکسیداز در برابر آسپرجیلوس ، آلترناریا ، پنسیلیوم کریزوژنوم و کلاویسپس دارای خاصیت ضد قارچی است.

 

کاربردهای بالقوه سیستم لاکتوپراکسیداز

یکی از کاربردهای معمول سیستم لاکتوپراکسیداز استفاده از آن در نگهداری شیر خام و یا انتقال به کارخانه است. اما این سیستم از کاربردهای بالقوه دیگری نیز برخوردار است. در صورت استفاده از سیستم لاکتوپراکسیداز قیل از فرآیند حرارتی، ماندگاری فرآورده های لبنی افزایش می یابد و میزان حرارت مورد نیاز جهت انجام فرآیند کاهش می یابد علاوه به صرفه جویی در انرژی مواد مغذی و کیفیت فرآورده های لبنی نیز حفظ می شود لیستریا منوسیتوژنس در صورت استفاده از حرارت بلافاصله پس از فعال سازی سیستم لاکتوپراکسیداز با سرعت بیشتری نابود می شود سیستم لاکتوپراکسیداز در صورت استفاده از نسبت وزنی مناسب پراکسید هیدروژن ، لاکتوپراکسیداز و یون تیوسیانات بر دامنه وسیعی از باکتری ها ، مخمر ها ، و کپک ها موثر است. نتیجه مناسب زمانی حاصل می شود که پراکسید هیدروژن توسط سیستم آنزیمی گلوکز گلوکز – اکسیداز حاصل شود. از این سیستم می توان برای از بین بردن لیستریا منوسیتوجنس از فیله های گوشت و ماهی به کاربرد و از رشد سالمونلا تیفی موریوم و اشرشیاکلی در غذای کودک استفاده کرد.

در سال 1985 محققین دریافتند که با فعال سازی سیستم پراکسیداز ضد میکروبی بزاقی در خمیر دندان می توان تولید اسید توسط میکروارگانسیم ها را کاهش داد و از تشکیل پلاک دندان و تورم لثه جلوگیری نمود.