ترکیبات ضد میکروبی طبیعی و مصنوعی
سال‌هاست که صنایع غذایی از ترکیبات ضد میکروبی طبیعی و مصنوعی برای جلوگیری از رشد میکروارگانیسم‌هایی که باعث خراب شدن غذا می‌شوند استفاده می‌کند. کاربرد آن‌ها در کنار استفاده از فرآوری درجه حرارت بالا به طول عمر مفید غذاها کمک می‌کند و فعالیت میکروارگانیسم‌های بیماریزا و فاسد کننده را مختل می‌کند. با این حال، ترکیبات شیمیایی ممکن است تأثیر مخربی بر خصوصیات ارگانولپتیک و حسی برخی از غذاها داشته باشند. برای کاهش کاربرد این روش‌های نگهداری و فرآوری، مواد نگهدارنده زیستی توسعه داده شده است.
نگهدارنده‌های زیستی ترکیبات طبیعی هستند که از گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم‌ها به دست می‌آیند و عمر مفید محصولات غذایی را افزایش می‌دهند. این ترکیبات موجودات بیماریزا موجود در غذا را به حداقل ممکن می‌رسند یا حتی از بین می‌برند و عملکرد و کیفیت غذا را نیز افزایش می‌دهند.
بسیاری از این ترکیبات نه تنها به عنوان ضد میکروب عمل می‌کنند بلکه به عنوان آنتی‌اکسیدان عمل می‌کنند، غشای سلولی را می‌شکنند و مسیرهای میکروب‌های بیوسنتتیک را مختل می‌کنند. با این حال، به دلیل تأثیرات نامطلوب برخی افزودنی‌های غذایی مصنوعی بر سلامت مصرف‌کنندگان و محیط نزدیک آن‌ها، علاقه مصرف‌کنندگان به استفاده از ترکیبات نگهدارنده طبیعی رو به افزایش است. خطرات جدی بهداشتی مرتبط با مصرف غذاهای تولید شده با افزودنی‌های مصنوعی، آگاهی مصرف‌کننده و تقاضای بعدی برای محصولات غذایی ایمن حاوی مواد طبیعی را افزایش داده است.
معرفی ترکیبات ضد میکروبی طبیعی
نگهدارنده‌های طبیعی مواد زیست فعال مشتق شده از گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم‌های مفید هستند و اکنون به عنوان جایگزین‌های مناسب برای افزودنی‌های مصنوعی مواد غذایی معرفی شده‌اند. تعدادی از این مواد از میکروارگانیسم‌ها، روغن‌های اساسی در درجه اول از گیاهان، آنزیم‌ها، مانند لیزوزیم و لاکتوفرین که از منابع حیوانی، اسیدهای آلی و همچنین پلیمرهای طبیعی مانند کیتوسان، در حال حاضر به عنوان ترکیبات ضد میکروبی در غذاها استفاده می‌شوند.
به همین دلیل، در جستجوی جایگزین‌های کارآمد برای حفظ غذا از طریق جایگزینی کامل یا جزئی افزودنی‌های مصنوعی که برای اهداف ضد میکروبی مورد استفاده قرار می‌گیرند، جهشی مداوم وجود دارد. علاوه بر این، یکی دیگر از نگرانی‌های مهم در مورد استفاده از ترکیبات طبیعی عملکرد آن‌ها است.
مزیت استفاده از ترکیبات ضد میکروبی طبیعی نسبت به افزودنی‌های شیمیایی
سموم ناشی از منابع میکروبی و میکروارگانیسم‌های بیماریزا مانند سالمونلا، اشرشیا کولی، استافیلوکوکوس اورئوس، باسیلوس سرئوس، کمپیلوباکتر، کلستریدیوم پرفرینگنس و آسپرژیلوس نیگر جایی که استفاده می‌شود ممکن است برای مصرف‌کنندگان خطرات سلامتی قابل توجهی داشته باشد. افزودنی‌های شیمیایی ممکن است خطر بیشتری را به همراه داشته باشد.
بنابراین، استفاده از ترکیبات طبیعی موجود نه تنها مانع از رشد میکروارگانیسم‌های نامطلوب می‌شود، بلکه ایمنی غذا را نیز افزایش داده و اعتماد مصرف‌کنندگان را نسبت به ایمنی آن‌ها تقویت می‌کند. در حالی که ترکیبات نگهدارنده طبیعی مواد غذایی بیشتر از مواد نگهدارنده مصنوعی موجود معرفی می‌شوند، گفته می‌شود که مصرف آن‌ها سوالات مربوط به سلامتی را افزایش می‌دهد، به ویژه هنگامی که استفاده از آن‌ها بیش از حد مجاز است و در یک بازه زمانی طولانی مصرف می‌شوند.
معرفی انواع ترکیبات ضد میکروبی طبیعی
ترکیبات ضد میکروبی طبیعی حاصل از منبع گیاهی
نیاز به کاهش استفاده از افزودنی‌های غذایی مصنوعی منجر به رشد مداوم ترکیبات ضد میکروبی از عصاره‌های گیاهی شده است (جدول زیر). بیشتر این ترکیبات ادویه‌جات، گیاهان و اسانس‌های جدا شده از برخی ادویه‌جات و گیاهان مانند پونه کوهی، ریحان، دارچین، میخک، آویشن، سیر، رزماری و بسیاری دیگر است.
ادویه‌جات و گیاهان دارویی
اثربخشی ادویه‌جات و گیاهان دارویی و عصاره آن‌ها به عنوان ترکیبات ضد میکروبی طبیعی در مطالعات گذشته بیان شده است، که بیشتر به صورت کامل، پودر شده و محصور شده استفاده می‌شود. جدا از ماهیت ضد میکروبی این عصاره‌های گیاهی، آن‌ها همچنین دارای ظرفیت آنتی‌اکسیدانی فوق‌العاده‌ای هستند که به مهار فساد اکسیداتیو، که مستقیماً به وجود متابولیت‌های ثانویه، که شامل اسیدهای فنولیک، ساپونین‌ها، تانن‌ها می‌شوند، آلکالوئیدها، آلکنیل فنول‌ها، گلیکوآکلوئیدها، فلاونوئیدها، سسکوئیترپن‌ها و ترپنوئیدها کمک می‌کند.
ادویه‌جات و گیاهان حاوی ترکیبات معطر و فرار هستند که در برابر فساد میکروبی مؤثر هستند. اکثر این ترکیبات در قسمت‌های مختلف گیاهان، یعنی ریشه، پوست و گل‌ها یافت می‌شوند و در درجه اول به عنوان دفاعی در برابر حملات شکارچیان گیاهی تولید می‌شوند. علاوه بر موارد ذکر شده، ترکیبات طبیعی موجود در گیاهان نه تنها به عنوان ضد میکروب و آنتی‌اکسیدان عمل می‌کنند، بلکه رنگ و طعم را نیز افزایش می‌دهند. به عنوان مثال، عصاره‌های طبیعی چوب دارچین، پونه کوهی، میخک و هسته انگور هنگامی که روی گوشت استفاده می‌شود، بر پارامترهای رنگ تأثیر فوری می‌گذارد.
نقش بازدارندگی عصاره‌های گیاهی در برابر میکروارگانیسم‌ها در نتیجه شانس بیماری‌های ناشی از غذا را در مصرف‌کنندگان کاهش می‌دهد. درحالی که ایمنی آن‌ها ممکن است برخی نگرانی‌ها را افزایش دهد، بیان شده است که اکثر ضد میکروبی که از گیاهان به دست می‌آید GRAS محسوب می‌شوند. این مولکول‌های زیستی که عمدتاًً با استفاده از روش‌های مختلف استخراج می‌شوند باید در غلظت‌های بالا وجود داشته باشند تا فعالیت میکروارگانیسم‌های نامطلوب که تأثیر منفی بر غذا می‌گذارند را به طور کامل مهار کنند.
مطالعات انجام شده اهمیت برخی عصاره‌های ادویه‌جات و گیاهان را در افزایش کیفیت و جلوگیری از فساد بیان کردند. برخی از این نگهدارنده‌های زیستی طبیعی می‌توانند نقش مهمی در غلبه بر مشکلات مرتبط با مقاومت میکروارگانیسم‌ها داشته باشند و همچنین محصولات غذایی را بدون عوارض جانبی که می‌تواند برای مصرف‌کنندگان مضر باشد ایمن نگه دارند. این ویژگی‌ها عصاره‌های مشتق شده از ادویه‌جات و گیاهان را جایگزین احتمالی افزودنی‌های مصنوعی موجود می‌کند. بنابراین، استفاده از آن‌ها در حفظ غذا تشویق می‌شود.
اسانس‌ها
اسانس‌ها (EOs) متابولیت‌های معطر روغنی ثانویه‌ای هستند که از قسمت‌های مختلف گیاه شامل برگ، پوست، گل‌ها و ریشه ها با روش‌های مختلف استخراج می‌شوند که شامل استخراج از حلال (حلال، CO2 فوق بحرانی، آب زیر بحرانی)، تقطیر (بخار، هیدروستریل، هیدرودیفیوزیون)، بدون حلال (مایکروویو) و روش ترکیبی (حلال + بخار) است.
گزارش شده است که EO دارای اثرات آنتی‌اکسیدانی و ضد میکروبی است، که عمدتاً جمعیت باکتری‌های بیماریزا و اکسیداسیون لیپیدها را کاهش می‌دهد، با مهار رشد عوامل بیماریزا از طریق غذا و به عنوان آنتی‌اکسیدان عمل می‌کند و از بدتر شدن و تخریب غذا جلوگیری می‌کند.
ضد میکروب‌های طبیعی از منابع گیاهی.
| مولکول زیست فعال | تأثیر بر میکروارگانیسم‌ها | کاربرد در غذا | مثال‌ها | ضد میکروب |
|
ترکیبات فیتوشیمیایی مانند پلی‌فنول‌ها، ترپن‌ها و آلدئیدها که دارای اثرات آنتی‌اکسیدانی هستند. |
بار میکروبی و فساد اکسیداتیو را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. | گوشت خوک نپخته | میخک، پوست گیاه انار، عصاره هسته انگور ،چوب دارچین و پونه کوهی | ادویه‌جات و گیاهان |
|
مواد شیمیایی زیستی و گیاهی عمدتاًً اسیدهای فنولیک، ترپن‌ها، آلدئیدها، ترپنوئیدها، کتون‌ها و اسیدها هستند. آن‌ها همچنین دارای ترکیبات فعال زیر 3-فنیل پروپ-2-انال، 5- ایزوپروپیل-2 متیل فنول و غیره هستند. ترکیباتی که فعالیت ضد میکروبی قوی دارند دارای ساختار ساختاری خوب، ساختار شیمیایی، به ویژه گروه‌های هیدروکسیل موجود در ترکیبات فنولی هستند. |
هنگامی که در غذاهای خاص گنجانده می‌شوند، فعالیت L.monocytogenes ،E. coli ، Pseudomonas fluorescens و Lactobacillus مهار می‌شود. | دارای خواص قوی آنتی‌اکسیدانی و ضد میکروبی است. علاوه بر این، آن‌ها بر ویژگی‌های حسی و ارگانولپتیک غذاها تأثیر می‌گذارند. |
اسانس شیرین بیان و اسانس رزماری | اسانس‌ها |
| Aspergillus spp. ،E coli ،L monocytogenes ،S sonnei و S flexneri. E. coli | ترپنوئیدها و ترپن‌ها | |||
|
E. coli، استافیلوکوکوس اورئوس و سالمونلا تیفیموریوم |
عصاره سیر | |||
| در برابر بسیاری از میکروارگانیسم‌ها قوی است. | اسانس حاصل از پوست مرکبات، اسانس ریحان، اسانس رزماری، اسانس علف لیمو. | |||
| قدرت بازدارندگی خوب | آب سیب گرم شده | دارچین | ||
| به عنوان نگهدارنده استفاده می‌شود | شیر نیمه چرب | اسانس دارچین و اسانس میخک | ||
|
مؤثر در برابر L. monocytogenes |
پنیر | اسانس آویشن، اسانس دارچین، اسانس خلیج و اسانس میخک | ||
| کل جمعیت باکتری‌های مزوفیل را مهار می‌کند | کلم و جوانه تربچه | اسانس لیموترش، اسانس پونه کوهی و اسانس آویشن | ||
| کاهش جمعیت Campylobacter jejuni | گوشت گاو چرخ کرده | اسانس رزماری | ||
| ترکیبات فنلی، مؤثر در از بین بردن رادیکال‌های آزاد | جلوگیری از آسیب اکسیداتیو در غذاها، و در نتیجه تغییر در خواص مغذی و ارگانولپتیک غذاها | به طور کلی غذا | کاروتنوئیدها، توکوفرول (ویتامین E)، برخی ترکیبات فنولیک و اسید اسکوربیک | آنتی‌اکسیدان‌ها |
| Lactobacillus casei ATCC 393 آزاد یا ساکن بر روی گندم | سطح سودوموناس، استافیلوکوک و انتروباکتریا را کاهش می‌دهد و عطر و طعم متمایز می‌دهد. | سوسیس خشک شده | افزودن قند و کشت باکتری‌های پروبیوتیک | محتوای قند |
مکانیسم عمل اسانس‌ها در مقابل عوامل بیماری‌زای میکروبی
وجود ترکیبات فعال بیولوژیکی مانند اسیدهای فنولیک، ترپن‌ها، آلدئیدهای ترپنوئیدها و کتون‌ها، که می‌توانند رشد عوامل بیماری‌زای میکروبی را مهار کنند، این دستاورد را ممکن می‌سازد.
اسانس‌ها مخلوط‌های طبیعی پیچیده ای هستند که از 20 تا 60 جزء موجود در غلظت‌های مختلف تشکیل شده‌اند. به طور کلی، اجزای غالب (یا ترکیبات اصلی) خواص بیولوژیکی خود را با استفاده از بیش از یک مکانیسم خاص تعیین می‌کنند و اثرات آن در چندین محل سلولی رخ می‌دهد.
با این حال، اجزای موجود در غلظت‌های کمتر می‌توانند با افزایش اکثریت فعالیت ضد میکروبی اسانس‌ها هم‌افزایی داشته باشند. عملکرد ضد میکروبی EO ها به دلیل تنوع زیاد اجزای موجود در ساختار آن‌ها به روش‌های مختلف رخ می‌دهد. با این حال، این یک توافق است که هدف اصلی در سلول میکروبی غشای سیتوپلاسمی است، که نفوذپذیری آن در سلول‌های باکتریایی تحت تأثیر ترکیب و آبگریزی ترکیباتی که از آن عبور می‌کنند، است.
بنابراین، به دلیل ماهیت آبگریزی EO، عملکرد این ترکیبات باعث آسیب ساختاری و عملکردی به غشای سلولی سلول‌های باکتری و تغییر ساختار و سیالیت می‌شود و در نتیجه اتلاف نیروی پروتون با توجه به کاهش مقدار ATP، اختلال pH داخلی و پتانسیل الکتریکی و از دست دادن متابولیت‌ها و یون‌ها، مانند پتاسیم و فسفات، وجود دارد. در نهایت با مرگ سلولی به اوج خود رسید.
آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی
آنتی‌اکسیدان‌ها ترکیبات طبیعی هستند که از آسیب اکسیداتیو در مواد غذایی جلوگیری می‌کنند، که منجر به تغییر در خواص مغذی و ارگانولپتیک غذا می‌شود. آن‌ها همچنین در برابر چندین بیماری شیوه زندگی ناشی از استرس اکسیداتیو مفید هستند. نمونه هایی از آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی مورد استفاده در غذا عبارتند از کاروتنوئیدها، توکوفرول (ویتامین E)، برخی ترکیبات فنولیک و اسید اسکوربیک.
محبوب‌ترین و مهمترین گروه از ترکیبات آنتی‌اکسیدانی طبیعی، ترکیبات فنولی هستند، زیرا دارای اثر مهارکننده قوی رادیکال‌های آزاد و همچنین فعالیت‌های ضد سرطانی و ضد دیابتی خوب هستند. آنتی‌اکسیدان‌ها دارای اثر محافظتی در برابر بیماری‌های قلبی عروقی و مغزی هستند که سیستم ایمنی بدن را با زغال اخته، توت‌فرنگی، توت سیاه، رزماری، زردچوبه، زعفران، زنجبیل، چیلی و چای سبز به عنوان منابع طبیعی آنتی‌اکسیدان ها که به عنوان افزودنی استفاده می‌شوند، تنظیم می‌کند. برخی از EO ها همچنین دارای اثرات آنتی‌اکسیدانی امیدوار کننده‌ای هستند و می‌توانند جایگزین آنتی‌اکسیدان شیمیایی مورد استفاده به عنوان نگهدارنده مواد غذایی شوند.
شکر
شکر بر عمر مفید و ویژگی‌های کیفی غذاها تأثیر زیادی دارد، زیرا می‌تواند از رشد برخی از میکروب‌ها جلوگیری کند. به عنوان مثال، سوسیس‌های خشک شده ذخیره شده به مدت 66 روز حاوی Lactobacillus casei آزاد یا بی‌حرکت (ATCC 393) روی گندم مورد بررسی قرار گرفت، که کاهش قابل توجهی در جمعیت سودوموناس، استافیلوکوک و انتروباکتریا در همه موارد در دوران بلوغ ثبت کرد.
افزودن قند و کشت باکتری‌های پروبیوتیک منجر به افزایش قابل ملاحظه‌ای در ماندگاری شد، در حالی که سطح L. casei (ATCC 393) پس از 66 روز بلوغ بیش از 6 log cfu/g باقی ماند. وقتی شکر اضافه شد، یک اثر مطلوب در ویژگی حسی نیز مشاهده شد، در حالی که همه مواد از کیفیت بالایی برخوردار بودند، سلول‌های بی‌حرکت عطر و طعم متمایز دریافت کردند.
ترکیبات ضد میکروبی طبیعی حاصل از منابع حیوانی
پروتئین‌ها و آنزیم‌ها شایع ترین ترکیبات ضد میکروبی طبیعی موجود در حیوانات هستند. نمونه‌هایی از این ترکیبات طبیعی شامل لاکتوپراکسیداز، لاکتوفرین و لیزوزیم است. بسیاری از این مواد به دلیل پتانسیل ضد میکروبی خود در درجه اول توسط حیوانات به عنوان دفاع در برابر شکارچیان مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها این کار را با از بین بردن غشای سلولی میکروب‌ها، عمدتاً باکتری‌ها انجام می‌دهند، و منجر به مرگ باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی می‌شود. (جدول زیر)
| مولکول زیست فعال | تأثیر بر میکروارگانیسم‌ها | کاربرد در غذا | آنتی‌میکروب |
| پلیمرهای گلوکوزامین و N- استیل گلوکوزامین | کپک ها و مخمرها و باکتری‌های گرم مثبت و منفی مهار می‌شوند. | به عنوان نگهدارنده طبیعی غذا استفاده می‌شود. | کیتوسان |
| لایه پپتیدوگلیکان دیواره سلولی باکتری را مختل می‌کند. این امر با سرعت بخشیدن به هیدرولیز پیوند بین N-acetylmuramicacid و N-acetyl d-glucosamine به دست می‌آید. | واکنش نامطلوب ناشی از C. tyrobutyricum را مهار می‌کند. | پنیرهای نیمه سفت | لیزوزیم |
| باکتری‌های مهار شده و کاملاً از بین رفته مانند سالمونلا، شیگلا، پسودوموناز و کلیفرم‌ها. | شیر فرآوری نشده | لاکتوپراکسیداز | |
| قادر به کاهش نزدیکی میکروارگانیسم‌ها به مواد مغذی با شلات کردن آهن و در نتیجه اختلال در غشای خارجی باکتری‌های گرم منفی است. | دارای اثر ضد میکروبی قوی در برابر بسیاری از میکروب‌های منتقله از طریق غذا مانندE. coli ،Carnobacterium ، Klebsiella و L. monocytogenes است. | به عنوان نگهدارنده زیستی برای ماست و سایر غذاها در ژاپن و چند کشور دیگر استفاده می‌شود. | لاکتوفرین |
کیتوسان
کیتوسان از داستیله شدن جزئی کیتین ، که یک پلی ساکارید خطی پلی کاتیونی طبیعی است که عمدتاً در پوسته های سخت پوستان دریایی یافت می‌شود، حاصل می‌شود. کیتوسان از پلیمرهای گلوکوزامین و N- استیل گلوکوزامین تشکیل شده است.
آن‌ها از طریق سخت‌پوستان و میگوها از طریق فرآیندهای شیمیایی و میکروبیولوژیکی جدا شده و به طور متناوب می‌توانند از قارچ‌ها مشتق شوند. آن‌ها غیر سمی، از نظر بیولوژیکی قابل تجزیه و سازگار هستند، و پتانسیل آن‌ها به عنوان یک ضد میکروب همچنان به عنوان یک نگهدارنده طبیعی مواد غذایی افزایش یافته است. میکروارگانیسم‌ها، مانند کپک‌ها و مخمرها و باکتری‌های گرم مثبت و منفی با استفاده از ضد میکروب‌ها در کیتوسان مهار شده‌اند.
لیزوزیم‌ها
لیزوزیم‌ها دیگر ترکیبات طبیعی موجود در حیوانات هستند که در برابر میکروارگانیسم‌های فساد کننده مؤثر هستند. آن‌ها GRAS محسوب می‌شوند و می‌توانند مستقیماً در یک ماتریس غذایی گنجانده شوند.
لیزوزیم‌ها در محدوده دمایی متغیر (4–95 ◦C) پایدار هستند و به دلیل پایداری در محدوده‌های مختلف pH (2–10) توجه ویژه‌ای را به خود جلب کرده‌اند. فعالیت لیزوزیم‌ها در برابر چندین باکتری بیماریزا و فسادکننده، با قدرت زیاد در برابر باکتری‌های گرم مثبت، مانند لیستریا مونوسیتوژنز، باسیلوس استیروترموفیلوس، میکروکوکوس و کلستریدیم تیروبوتیریسم مطالعه قرار گرفته است.
فعالیت ضد میکروبی لیزوزیم به ظرفیت آن‌ها برای ایجاد اختلال در لایه پپتیدوگلیکان دیواره‌های سلولی باکتری نسبت داده شد، که با سرعت بخشیدن به هیدرولیز پیوند بین N-acetyl-muramicacid و N-acetyl d-glucosamine حاصل می‌شود. اگرچه محدودیت لیزوزیم در مهار باکتری‌های گرم منفی گزارش شده است، اما این به وجود لایه لیپوپلی ساکاریدیک نسبت داده می‌شود، که مانع دسترسی آن‌ها به محل عمل می‌شود.
چندین روش در سطح تحقیقاتی که می‌توانند فعالیت لیزوزیم را در برابر باکتری‌های گرم منفی بهبود بخشند، برای گسترش استفاده از آن‌ها در صنایع غذایی پیشنهاد شده است. این تکنیک‌ها شامل اتصال کوالانسی اسیدهای چرب اشباع شده به بقایای لیزین، تغییر رنگ ناشی از تأثیر دما، کاهش پیوندهای دی سولفیدی، گلیکوزیلاسیون و کاربرد ترکیبات شلاته است.
لیزوزیم به دلیل عملکرد دفاعی آن در سیستم ایمنی بدن گزارش شده و به همین دلیل به بدن در مبارزه با بیماری‌ها کمک می‌کند. از این رو، می‌توان از آن‌ها برای تغییر و مهار فعالیت میکروب‌های نامطلوب در غذا استفاده کرد.
لاکتوپراکسیداز
لاکتوپراکسیداز (LPS) یکی دیگر از ضد میکروب‌های حیوانی است، آنزیمی است که به مقدار زیاد در شیر گاو وجود دارد و در سلول‌های اپیتلیال غدد پستانی ترشح می‌شود. مقدار LPS در شیر حاصل از گاو در مقایسه با شیر انسان 20 برابر بیشتر است.
در مهار و نابودی کامل باکتری‌ها مانند Salmonellae ،Shigella ،Pseudomonas و Coliforms مؤثر است. استفاده از LPS برای جلوگیری از فساد شیر فرآوری نشده در کشورهایی با ظرفیت سردخانه ضعیف در حین جمع‌آوری، حمل و فرآوری مورد مطالعه قرار گرفته است. به همین ترتیب، اطلاعات اندکی در مورد کاربرد این آنزیم به عنوان ضد میکروبی در طیور و دیگر گوشت‌های حیوانی در دسترس است. بنابراین، مطالعات بیشتری برای استفاده از آن‌ها در فرآورده‌های گوشتی پیشنهاد می‌شود، زیرا آن‌ها نسبتاً در شیر گاو وجود دارند، در مقایسه با هزینه افزودنی‌های مصنوعی موجود، در مقایسه با بسته‌بندی، جلوتر هستند.
لاکتوفرین
لاکتوفرین درست مانند LPS یکی دیگر از ترکیبات ضد میکروبی طبیعی موجود در شیر است که برای مهار رشد فساد و میکروارگانیسم‌های بیماریزا در صنایع غذایی استفاده می‌شود. این جزء گلیکوپروتئینی کروی شیر همچنین دارای ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی، ضد سرطان، ضد چاقی و همچنین ویژگی‌های آنتی‌بیوتیکی است که آن را چند منظوره می‌کند.
لاکتوفرین به عنوان یک نگهدارنده زیستی برای ماست و سایر غذاها در ژاپن و چند کشور دیگر استفاده شده است. بسیاری از فیلم های خوراکی ضد میکروبی نیز به منظور به حداقل رساندن فساد و توسعه میکروارگانیسم‌های بیماریزا که سطح غذاهای آماده را آلوده می‌کنند، صنعتی شده و تولید شده‌اند.
لاکتوفرین‌ها در ترشحات موجود در دستگاه گوارش، تولید مثل و تنفس انسان و حیوانات وجود دارند. آن‌ها به مقدار زیاد در شیر آغوز گاو وجود دارند و دارای اثرات قوی بر روی باکتری‌ها و قارچ‌های مختلف گرم منفی و مثبت هستند.
آن‌ها همچنین تأثیر مهاری خوبی بر موجودات باکتریواستاتیک دارند. ارگانیسم باکتریواستاتیک فساد و میکروارگانیسم‌های بیماریزا را بدون از بین بردن لزوماً متوقف می‌کند. لاکتوفرین همچنین دارای اثرات ضد میکروبی قوی علیه بسیاری از میکروب‌های منتقله از طریق غذا مانندE. coli ،Carnobacterium ، Klebsiella و L. monocytogenes است.
لاکتوفرین ها در کاهش اثر ارگانیسم‌های بیماریزا در گوشت تخمیر شده چندان کارآمد نیستند، زیرا فعالیت آن‌ها در مهار عوامل بیماریزا در این غذاها محدود است. علاوه بر این، آن‌ها در کنار لیزوزیم در پوشش‌های فیلم پوشانده شده‌اند و اثربخشی آن‌ها در برابر برخی از باکتری‌های فیله ماهی قزل‌آلا گزارش شده است.
عوامل ضد میکروبی حاصل از قارچ
قارچ یکی از قدیمی‌ترین منابع غذایی انسان است که در حال حاضر حدود 140،000 گونه از آن موجود است. آن‌ها به دلیل ویژگی‌های ضد میکروبی و فیتوشیمیایی خود مورد توجه قرار گرفته‌اند. قارچ‌های خوراکی، محققان را مجبور به استفاده از آن‌ها در صنایع غذایی کرد، با این حال، گزارش‌های قابل توجهی در مورد کاربردهای موفق ضدمیکروبی قارچ به عنوان عوامل کنترل کننده ایمنی مواد غذایی وجود دارد و مطالعات بیشتری در این زمینه آغاز شده است.
به تازگی، تکنیک‌های پردازش در مقیاس بزرگ در حال حاضر امکان تهیه قارچ ضد میکروبی با قارج دارای خواص ضد میکروبی را برای استفاده صنعتی از غذا فراهم کرده است. آن دسته از قارچ‌ها و محصولات مشتق شده از قارچ، چه مایع و چه جامد، و پایدار در برابر حرارت یا حساس هستند، همه می‌توانند به عنوان محصولات غذایی یا مکمل‌های غذایی با استفاده از فن‌آوری‌های خشک کردن با اسپری یا خشک کردن یخ‌زده پردازش شوند.
طبق مطالعات انجام شده، اثر آب و عصاره‌های ارگانیک قارچ را بر روی چندین میکروارگانیسم بیماریزا و فاسد کننده اثبات شده است. بنابراین، صنایع نگهداری مواد غذایی باید از در دسترس بودن قارچ استفاده کرده و استفاده از آن‌ها را به عنوان ترکیبات ضد میکروبی ترویج دهند.
محلول‌های ضد میکروبی حاصل از میکروارگانیسم‌ها
برخی از میکروارگانیسم‌ها و مشتقات آن‌ها به طور طبیعی از رشد دیگران جلوگیری می‌کنند، این میکروب‌ها به دلیل توانایی آن‌ها در جلوگیری از رشد فساد و میکروارگانیسم‌های بیماریزا در سیستم‌های غذایی مورد توجه قرار گرفت. ماندگاری مواد غذایی هنگام استفاده طولانی‌تر می‌شود و در نتیجه ایمنی و کیفیت آن‌ها افزایش می‌یابد. کاربرد این میکروارگانیسم‌های متخاصم و متابولیت‌های آن‌ها در حفظ غذا به عنوان حفاظت زیستی نامیده شده است.
یک میکروارگانیسم آنتاگونیست برجسته که کاربرد گسترده‌ای در سیستم های غذایی پیدا کرده است، باکتری‌های اسید لاکتیک (LAB) هستند. LAB توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) به عنوان GRAS، و توسط مقام ایمنی اروپایی ایمنی غذا (EFSA) به عنوان پیش‌فرض ایمنی واجد شرایط (QPS) طبقه‌بندی شده است.
در این راستا، آن‌ها به عنوان فرهنگ‌های محافظ مفید هستند و در برابر فساد و میکروارگانیسم‌های بیماریزا، برای تولید مواد مغذی و ترکیبات متابولیت که دارای خواص ضد میکروبی هستند، به رقابت مطلوب می‌پردازند. میوه‌ها و سبزیجات تازه، استفاده از LAB یک عامل حفاظت زیستی رقابتی محسوب می‌شود که از رشد میکروارگانیسم‌های بیماریزا جلوگیری می‌کند. LAB عمدتاً در سیستم‌های غذایی رشد می‌کند زیرا عوامل خاصی در محیط غذا مانند pH، قدرت یونی، دما و جزء ماتریس غذا وجود دارد.
LAB به سختی می‌تواند در غذاهای با pH پایین، مانند آب‌میوه‌ها و چاشنی‌ها رشد کند، اما قابلیت بقا پایین در غذاهای با pH پایین، مانند چاشنی‌ها، میوه‌ها و غذاهایی که در دمای بالا (70-80 ◦C) تهیه و ذخیره می‌شوند، گزارش شده است. پتانسیل امیدوارکننده LAB به عنوان یک فرهنگ حفاظتی در جلوگیری از فعالیت باکتری‌های بیماریزا و فساد در سیستم‌های غذایی مورد مطالعه قرار گرفته است. بنابراین، متابولیت‌های ضد میکروبی باید به طور کامل در حفظ غذا مورد استفاده قرار گیرند.
باکتریوسین‌ها
باکتریوسین‌ها جایگزین‌های احتمالی و کنترل مؤثر بر عوامل بیماریزا در بسیاری از غذاها به ویژه محصولات غذایی با حداقل پردازش، مانند محصولات میوه‌ها و سبزیجات هستند. با این حال ، آن‌ها ممکن است با سایر اقدامات حفظ غذا مؤثرتر باشند.
مزایای استفاده از باکتریوسین‌ها در حفظ غذا
استفاده از باکتریوسین‌ها در حفظ غذا با مزایای زیر همراه است:
- عمر مفید مواد غذایی را طولانی می‌کنند.
- آن‌ها در صورت سوء استفاده از دما به پوشش اضافی غذاها کمک می‌کنند.
- آن‌ها خطر مرتبط با انتقال عوامل بیماری‌زای منتقله از طریق غذا و میکروارگانیسم‌های فاسد کننده را در سیستم‌های تأمین غذا کاهش می‌دهند.
- تلفات ناشی از فساد مواد غذایی را کاهش می‌دهند.
- آن‌ها استفاده از نگهدارنده‌های مصنوعی را کاهش می‌دهند.
باکتریوسین‌ها به عنوان بخشی از فناوری موانع مورد استفاده قرار می‌گیرند و هنگامی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، مسئولیت کنترل مقدار بسیار کمی از میکروارگانیسم‌های نامطلوب را بر عهده دارند.
این به این دلیل است که آن‌ها به عنوان اقدامات اضافی به شرایط پردازش استفاده شده، شیوه‌های تولید خوب، پردازش کارآمد و سالم و شیوه‌های ذخیره سازی و توزیع کامل استفاده می‌شوند. باکتریوسین‌ها در ترکیب با بسته‌ها به گونه‌ای استفاده می‌شوند که با مواد غذایی تماس مستقیم داشته باشند. این روش برای ترکیب باکتریوسین‌ها با مواد بسته‌بندی موجود، در نتیجه از غذا در برابر تأثیرات خارجی محافظت می‌کند.
از آنجا که فساد مواد غذایی با رشد میکروب‌ها در سطوح غذا شروع می‌شود، استفاده از باکتریوسین‌ها به طور مستقیم با غذا در بسته‌های غذایی به بهبود و افزایش ایمنی و کیفیت محصولات غذایی برای افزایش عمر مفید کمک می‌کند. بنابراین، مخلوط کردن باکتریوسین‌ها با سایر LAB ها بسیار مؤثر است و ممکن است منجر به بهبود ایمنی مصرف‌کنندگان شود.
نیسین
نیسین یک باکتریوسین پایدار در برابر حرارت است که توسط برخی از گونه‌های L. lactis ایجاد شده است، آن‌ها دارای فعالیت ضد میکروبی قوی در برابر باکتری‌های گرم مثبت وسیع هستند با این حال، آن‌ها فعالیت بازدارندگی کمتری در برابر باکتری‌های گرم منفی، مخمر و کپک نشان می‌دهند.
نیسین با اتصال به دیواره‌های سلولی خاص، سلول‌های هدف را مهار می‌کند، این امر منجر به تشکیل منافذ در غشای سلولی می‌شود که ممکن است منجر به از بین رفتن اجزای درون سلولی شود. گزارش شده است که فعالیت نیسین در غذاهای مایع بیشتر از محصولات غذایی جامد مؤثر است زیرا آن‌ها به طور مساوی در سیستم‌های مایع توزیع می‌شوند. علاوه بر این، قدرت نیسین در محصولات مختلف غذایی مانند غذاهای کنسروی، گوشت و محصولات ماهی، محصولات لبنی، تولید شراب، شیرینی‌پزی و تخم مرغ مایع نیز نشان داده شده است.
پدیوسین
پدیوسین از Pediococcus spp.، گروهی از باکتری‌های هموفرمانتیو، گرم مثبت متعلق به خانواده Lactobacillaceae تولید می‌شود که از گونه های زیادی تشکیل شده است.
فعالیت پدیوسین در غذاها تحت تأثیر pH، نمک‌ها، گرما، فعالیت‌های آنزیمی، مانند چرخه پروتئولیتیک و ذخیره‌سازی است. پدیوسین با ایجاد حفره‌هایی در سیتوپلاسم سلول‌های هدف خاص عمل می‌کند و در نتیجه PH ذاتی سلول را کاهش می‌دهد و در نتیجه پروتئین‌هایی که وظیفه تولید انرژی در سلول‌ها را بر عهده دارند مهار می‌شود. پدیوسین در حفظ سوسیس تخمیر شده، سبزیجات و محصولات لبنی استفاده شده است. افزودن پدیوسین غلیظ در توسعه غذاهای کاربردی جدید و همچنین حفظ کالاهای غذایی مستعد فساد در یک دوره کوتاه مؤثر و امیدوار کننده است.
روترین
روترین از سویه لاکتوباسیلوس spp تولید می‌شود که به L. reuteri معروف است. روترین در حضور گلیسرول یک اسید چرب تولید می‌شود و در برابر فعالیت چندین میکروارگانیسم بیماریزا و فاسد کننده مؤثر است.
استفاده از روترین به عنوان یک محافظ زیستی برای گوشت و محصولات لبنی مورد مطالعه قرار گرفته است و اثربخشی آن‌ها در کاهش فعالیت و جمعیت L. monocytogenes و E.coli O157: H7 در گوشت خوک پخته تلقیح شده ثبت شده است. روترین همچنین در کاهش جمعیت L. monocytogenes در سوسیس گوشت گاو مؤثر است.
به دلیل اثر روترین در مهار ارگانیسم‌های بیماریزا و فاسد کننده در محدوده وسیع pH، آن‌ها به عنوان یک محافظ زیستی خوب برای صنایع غذایی پیشنهاد شده‌اند. علاوه بر این، مقاومت آن‌ها در برابر آنزیم‌های پروتئولیتیک و لیپولیتیک که معمولاً در غذاها وجود دارد، آن را به یک نامزد مناسب برای استفاده تبدیل می‌کند.
باکتریوفاژها
باکتریوفاژها، که به عنوان فاژهای نیز شناخته شده‌اند به مقدار زیاد در روی زمین یافت می‌شوند و در بسیاری از غذاها گسترده هستند. می‌توان از آن‌ها برای پیشگیری و مهار مستعمرات میکروبی، کنترل بیماری های دام با استفاده از فاژ درمانی، پاکسازی محصولات گوشتی و سایر غذاهای خام مانند میوه‌ها و سبزیجات تازه و همچنین ضدعفونی‌کننده سطوح تماس با استفاده از محصولات ضدعفونی‌کننده فاژ استفاده کرد.
همچنین از باکتریوفاژها برای افزایش ماندگاری مواد غذایی در صنعت با استفاده از روش کنترل زیستی فاژ استفاده شده است. آن‌ها می‌توانند برای کاهش بار بیماریزا در دام‌ها هنگام کشتار و دوشیدن استفاده شوند. باکتریوفاژها در برابر سالمونلا و کمپیلوباکتر در مرغ) و E. coli بیماریزا در حیوانات نشخوار کننده مؤثر بوده است.
فاژها همچنین می‌توانند در بیوفیلم‌ها به عنوان ضدعفونی‌کننده‌های زیستی برای کاهش و از بین بردن استعمار بینی یا پوستی در حمل کنندگان غذا استفاده شوند. باکتریوفاژها همچنین می‌توانند به عنوان یک ارگانیسم همزیست با میکروارگانیسم‌های تخمیر کننده به عنوان نگهدارنده زیستی در طول تخمیر عمل کنند.
مخمرها
بسیاری از مطالعات گذشته بیشتر بر استفاده از LAB و باکتریوسین‌های آن‌ها تمرکز کرده‌اند. با این حال، علاقه ای به استفاده بالقوه از مخمرها به عنوان ضد میکروب نیز گزارش شده است. مخمر از دست دادن کیفیت و آلودگی میکروبی در محصولات مزرعه‌ای تازه مانند سبزیجات و میوه‌ها را کاهش می‌دهد، زیرا آن‌ها توانایی مهار کنندگی بالایی دارند و می‌توانند به سرعت زخم‌های موجود در میوه‌ها را اشغال کنند.
مخمر عملکرد متقابل خود را با رقابت بر سر مواد مغذی و فضا، تولید اتانول در مقدار زیاد، و تغییر pH در نتیجه تولید اسیدهای آلی همزمان با تولید سموم کشنده یا “مایکوسین” انجام می‌دهد. موفقیت هایی در استفاده از مخمر متخاصم در مهار عفونت‌های پس از برداشت در بسیاری از میوه‌ها ثبت شده است.
عوامل ضد میکروبی طبیعی در پوشش‌های خوراکی
لایه‌های نازک سنتز شده از ترکیبات پلیمری طبیعی، پوشش خوراکی نامیده می‌شوند. آن‌ها از طریق چندین روش مکانیکی از جمله غوطه‌وری، مسواک زدن و سم‌پاشی یا رسوبات الکترواستاتیک روی سطوح غذا مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
خواص عملکردی پوشش‌های خوراکی به عوامل مختلفی که شامل خواص پوشش مانند ساختار شیمیایی، ترکیب، ضخامت پوشش، میزان اتصال عرضی، ویسکوزیته محلول‌های پوشش، وضعیت پردازش پوشش‌ها، مانند نوع حلال، دما، pH، و غلظت و نوع افزودنی‌ها، از جمله عوامل پیوند دهنده عرضی، امولسیفایرها یا نرم‌کننده‌ها بستگی دارد. استفاده از این پوشش‌ها با گنجاندن ترکیبات فعال بیولوژیکی که دارای عملکرد ضد میکروبی و آنتی‌اکسیدانی در غذاها هستند، افزایش یافته است. پوشش‌های خوراکی در مقایسه با مواد مصنوعی سازگار با محیط زیست هستند.
پوشش‌های خوراکی را می توان از مواد طبیعی مختلف مانند پروتئین‌ها، لیپیدها و پلی ساکاریدها که از ضایعات فرآوری مواد غذایی و منابع تجدیدپذیر کشاورزی به دست آمده‌اند، بدست آورد. اثربخشی پوشش خوراکی در حفظ کیفیت مواد غذایی و افزایش ماندگاری آن‌ها بستگی به محتوای شیمیایی و ساختار مواد روکش، ویژگی‌های محصول روکش‌دار و حتی شرایط ذخیره سازی دارد. موفقیتها در افزودن مستقیم ضد میکروب‌های طبیعی و قدرت آن‌ها در سیستم های غذایی برای کاهش اثرات آلودگی‌های میکروبی ثبت شده است. با این حال، انتشار کنترل شده مواد ضد میکروبی طبیعی در پوشش‌های خوراکی به غذاهای فله و تداخل آن‌ها با محصولات غذایی ممکن است اثر ضد میکروبی آن‌ها را در طول ذخیره‌سازی آن‌ها محدود کند، بنابراین استفاده عملی آن‌ها را در تولید مواد غذایی محدود می‌کند.
در نتیجه، پوشش‌های خوراکی که به عنوان حامل داروهای ضد میکروبی طبیعی برای افزایش کیفیت و ایمنی مواد غذایی استفاده می‌شوند، اکنون در صنایع بسته‌بندی مواد غذایی جایگاه خود را به دست آورده اند و مصرف‌کنندگان مواد غذایی نسبت به استفاده از بسته‌بندی‌های پلاستیکی نگرانی چندانی ندارند. به عنوان مثال، یک فیلم کامپوزیت لیزوزیم-کیتوسان که شامل یک فیلم کیتوسان 2% با افزودن 10% محلول لیزوزیم است، توسعه دادند تا پتانسیل ضد باکتریایی فیلم‌های کیتوسان را بهبود بخشد.عصاره‌های مختلف گیاهان و اسانس‌ها در پوشش‌های خوراکی فیلم و اثر آن‌ها در مهار عوامل بیماریزا گنجانده شده است.
پوشش‌های ضد میکروبی، بسته‌بندی فعال، فناوری مانع و نانوذرات برای حفظ غذا
بسته‌بندی غذا؛ بسته‌های فعال
بسیاری از مطالعات فعلی در مورد گنجاندن داروهای ضد میکروبی در بسته‌بندی فعال همچنان جذاب است و در عین حال چالش‌هایی را برای محققان ایجاد می‌کند. بسته‌های فعال به دلیل توانایی آن‌ها در حمل مواد افزودنی غذایی مانند آنتی‌اکسیدان‌ها، ضد میکروب‌ها، رنگ‌ها، طعم‌دهنده‌ها، مواد مغذی غنی شده و ادویه‌جات ترشی‌جات کاملاً مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.
اکثر این محلول‌های ضد میکروبی در پوشش‌های خوراکی یا فیلم‌ها در بسته‌های فعال گنجانده شده‌اند و به صورت کنترل شده روی سطوح غذا آزاد می‌شوند. این روش می‌تواند جایگزین بهتری برای استفاده مستقیم از آنتی‌باکتریال روی سطوح غذا و کند شدن نفوذ به قسمت داخلی غذا باشد.
بسیاری از نویسندگان گنجاندن ضد میکروبی طبیعی در سیستم‌های بسته‌بندی فعال (APS) را مطالعه و بررسی کرده‌اند. نمونه‌هایی از چنین مواد ضد میکروبی طبیعی که به عنوان اجزاء در APS (کاغذ، ترموپلاستیک و سایر موارد) استفاده شده‌اند، کیتوسان، EO، آنزیم‌ها و اکثر ترکیبات ضد میکروبی طبیعی هستند که قبلاً در این بررسی مورد بحث قرار گرفته است. در دوران اخیر، استفاده از ترکیبات ضد میکروبی ترکیبی بیشتر در بسته‌های غذایی به دلیل دامنه وسیع فعالیت آن‌ها در برابر فساد و میکروارگانیسم‌های بیماریزا مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
استفاده از بسته‌های ضد میکروبی برای غذاهای جامد بدون وجود محدودیت‌های زیادی در استفاده از آن در نگهداری تجاری از غذاهای مایع در برابر میکروارگانیسم‌ها به دلیل نگرانی‌های ایمنی مواد غذایی، در دسترس نبودن داروهای ضد میکروبی مناسب برای غذاهای مایع و همچنین برخی ناسازگاری‌ها با مواد پلیمری جدیدی که برای بسته‌بندی استفاده می‌شود، همچنان ادامه دارد.
استفاده از نانوذرات در نگهداری مواد غذایی
فناوری نانو حوزه جدیدی است که نقش فزاینده‌ای در تولید مواد غذایی دارد. مطالعات متعددی در مورد استفاده از فناوری نانو در صنایع غذایی در سال‌های اخیر انجام شده است. این فناوری در تحقیقات اخیر به منظور افزایش عملکرد مواد ضد میکروبی طبیعی و افزایش عملکرد و کیفیت غذا مورد استقبال قرار گرفته است. این امر از طریق طراحی و ایجاد مکانیزم‌های تحویل نانوکپسوله‌سازی و نانو لامینت به دست آمده است. سیستم‌های تحویل نانو محصور شده برای ترکیبات ضد میکروبی یک مانع خوب در برابر چندین تأثیر محیطی و فعل و انفعالات شیمیایی که ممکن است کیفیت را تحت تأثیر قرار دهد، فراهم می‌کند، در عین حال باعث افزایش ثبات و حلالیت و محدود کردن واکنش‌های مستقیم ضد میکروبی با اجزای غذا در طول پردازش و ذخیره مواد غذایی می‌شود.
نانوحامل‌ها روش‌های خوبی برای کنترل انتشار محلول‌های ضد میکروبی هستند، علیرغم اینکه پتانسیل آن‌ها به عنوان حامل داروهای ضد میکروبی هنوز به دلیل پیچیدگی‌های متعدد مربوط به استفاده از آن‌ها و نحوه گنجاندن آن‌ها در سیستم‌های غذایی هنوز مورد سوء استفاده قرار نمی گیرد با این وجود، ترکیبات ضد میکروبی مبتنی بر نانو راهی امیدوارکننده برای جلوگیری از خراب شدن غذا ارائه می‌دهند.
علاوه بر استفاده از ضد میکروب‌های مبتنی بر نانو، استفاده از فناوری بسته‌بندی مواد غذایی هوشمند و مبتنی بر نانو در مقایسه با روش‌های بسته‌بندی معمولی در حال حاضر از بسته‌بندی جلوتر است، بیشتر به این دلیل که آن‌ها مقاومت مکانیکی خوبی برای بسته‌های غذایی ارائه می‌دهند، خواص مانع خوب، و نانو حسگر مؤثر برای تشخیص عوامل بیماریزا می‌باشند.
نانوذرات
ماهیت پیچیده سیستم‌های غذایی و استفاده از ضد میکروب‌های غذایی ممکن است مشکل‌ساز باشد، زیرا ترکیبات طبیعی می‌توانند عملکرد برخی از اجزای غذا را کاهش دهند. نانوذرات به این منظور توسعه یافته‌اند، زیرا پتانسیل بالایی دارند و در حفظ غذا و حفظ کیفیت آن‌ها مؤثر هستند. مطالعات تأکید کرده‌اند که لیزوزیم موجود در سفیده تخم مرغ سنتز نانوذرات نقره را کاتالیز می‌کند و این محصولات سنتز شده می‌توانند عملکرد هیدرولاز لیزوزیم را حفظ کنند.
مطالعات روی کراتینوسیت‌های اپیدرمی در انسان نشان داده است که وقتی از غلظت‌های مناسب برای جلوگیری از رشد میکروبی استفاده می‌شود، نانوذرات نقره غیر سمی هستند. آزمایش نانوذرات نیسین بر روی S. aureus و L. monocytogenes نتایج خوب و امیدوار کننده‌ای به همراه داشته است.
پوشش‌های چند لایه ضد میکروبی
استفاده از پوشش‌های چند لایه ضد میکروبی به عنوان یک رویکرد مطلوب برای حفظ احتباس کافی برای ترکیبات ضد میکروبی با مکانیسم انتشار کنترل شده مطرح شده است. این تکنیک بر اساس گنجاندن ترکیبات ضد میکروبی در سیستم‌های چند لایه/نانولامینات (لایه کنترل/لایه ماتریس/لایه مانع) است که با رسوب LbL از طریق وسایل الکترواستاتیک تولید می‌شود. به طور خلاصه، بسترهای جامد در محلول‌های تشکیل‌دهنده فیلم از پلی‌الکترولیت‌های با بار مخالف غوطه‌ور می‌شوند و پس از آن محلول‌های اضافی که پس از هر مرحله غوطه‌وری به سطح متصل می‌شوند، حذف می‌شوند.
روکش‌های چند لایه سیستم‌های مؤثر انتقال ترکیبات ضد میکروبی هستند و این را می‌توان به لایه‌های داخلی و محافظ آن‌ها نسبت داد که گزارش شده است میزان انتشار ترکیبات ضد میکروبی در لایه ماتریس مواد غذایی را کنترل کرده و از حرکت آن‌ها به خارج از بسته جلوگیری می‌کند. در نهایت، مواد ضد میکروبی با طراحی چند لایه بر اساس ضخامت بسته، میزان نوسان مسیر انتشار و تداخل بین محلول ضد میکروبی و پلیمر پخش می‌شوند.
پتانسیل بالای پوشش‌های خوراکی چند لایه ساخته شده از کلرید کلسیم، آلژینات سدیم و پکتین را که برای تشکیل کمپلکس‌های ضد میکروبی (ترانس سینمالدئید و بتا سیکلودکسترین) به شکل نانو امولسیون برای تنظیم میکروب‌ها استفاده می‌شود، بیان کرد. که این ترکیب، برای حفظ خواص حسی آناناس تازه خرد شده و افزایش مدت ماندگاری تا 15 روز در دمای 4 درجه سانتی‌گراد را نشان داد.
اثرات سوء نانوذرات در غذا
پوشش‌های خوراکی ضد میکروبی در مقیاس نانو به عنوان یک جایگزین مناسب در حفظ کیفیت غذا، افزایش طول عمر مواد غذایی و جلوگیری از فساد ناشی از میکروارگانیسم‌ها کاربرد بسیار خوبی یافته‌اند. استفاده از این فناوری در غذاها ممکن است اثرات نامطلوبی در بدن انسان داشته باشد.
علیرغم اینکه ساختار نانوذرات ممکن است تأثیر مستقیمی بر سلامت انسان نداشته باشد، اما خواص مقیاس نانو آن‌ها ممکن است منجر به عوارضی شود که در تماس مستقیم با انسان اجتناب‌ناپذیر است. در واقع، نانوذرات سنتز شده یا نانومواد دیگر می‌توانند از طریق استنشاق، بلعیدن یا از طریق منافذ پوست به بدن انسان نفوذ کنند. ماهیت سمی بسیاری از این نانوذرات به خواص و نقطه ورود آن‌ها به بدن انسان، غلظت و زمان قرار گرفتن در معرض نانوذرات و همچنین سیستم ایمنی مصرف‌کنندگان بستگی دارد، که ممکن است تأثیر گویایی داشته باشد. نتایج انتقال از راه دهان هنگام استفاده از دوزهای نسبتاً بالای نانو ذرات نقره علائم مسمومیت را آشکار کرد.
کاربردهای فناوری موانع
فناوری مانع رویکردی است که از ترکیب روش‌های مختلف نگهداری برای افزایش عمر مفید غذاها استفاده می‌کند. در اینجا، دو یا چند روش حفاظت با تکنیک فردی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به طور خاص عملکرد میکروارگانیسم‌های مختلف را هدف قرار می‌دهد. ترکیب محلول‌های ضد میکروبی طبیعی با فناوری حفاظت مختلف، حرارتی و غیر حرارتی، مانند میدان الکتریکی پالسی (PEF) و فشار هیدرواستاتیک بالا (HHP) برای استفاده پیشنهاد شده است.
هنگامی که از این فناوری استفاده می‌شود، می توان میزان مطلوب حفظ را در صورت مؤثر بودن به دست آورد. هنگامی که از PEF، حرارت متوسط و ضد میکروب‌های طبیعی مانند لیزوزیم و نیسین استفاده شد، آن‌ها یک عمل هم افزایی در برابر میکروارگانیسم‌های طبیعی موجود در شیر را با غیرفعال‌سازی میکروبی بیشتر از ترکیب کاهش‌های فردی نشان دادند.
