با توجه به اهمیت میکروبیوتای روده در حفظ سلامت، شرکت‌های غذایی و دارویی با تمرکز بر سلامت انسان و حیوان، محصولات جدیدی حاوی کشت‌های پروبیوتیک را به صورت تک سویه، چند سویه یا چند گونه به بازار ارائه کرده‌اند. پروبیوتیک‌ها میکروارگانیسم‌های زنده‌ای هستند که در صورت مصرف منظم و به تعداد کافی باعث بهبود خواص میکروفلور بومی میزبان می‌شوند. برای اینکه یک سویه به وضعیت پروبیوتیک برسد، لازم است مقاومت آن در برابر فرآیندهای تولیدی، هضم، و توانایی آن در ارتقای سلامتی ارزیابی شود.
در حال حاضر، لبنیات بزرگترین بخش صنایع غذایی است که در آن از بیشترین تعداد و متنوع‌ترین پروبیوتیک‌ها برای بهبود کیفیت محصولات استفاده می‌شود. اخیراً دو روند مهم برای ترکیب پروبیوتیک‌ها در محصولات لبنی وجود داشته است: 1) تخمیر محصولات لبنی صرفاً با استفاده از پروبیوتیک‌های انتخاب شده یا سویه‌های سنتی در ترکیب با پروبیوتیک‌ها. 2) ترکیب سویه‌های پروبیوتیک در ماتریس‌های غذایی. داده‌ها نشان می‌دهد که شیر و ماست تخمیری بزرگترین حامل پروبیوتیک‌ها در بین تمام محصولات لبنی هستند.
رایج‌ترین گونه‌های پروبیوتیک
تاکنون توسعه محصولات پروبیوتیک عمدتا برروی گونه‌هایی از دو جنس اصلی لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکتریوم متمرکز بوده است، زیرا که تنش‌های ایجاد شده در طول فرآیندهای تولید و ذخیره را به خوبی تحمل می‌کنند، و بیش از سایر پروبیوتیک‌ها مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. لازم به ذکر است که این باکتری‌ها به دلیل عدم فعالیت پروتئولیتیکی در شیر، به کندی رشد می‌کنند، به همین دلیل برای دستیابی به خواص حسی مطلوب با استرپتوکوکوس ترموفیلوس و لاکتوباسیلوس بولگاریکوس ترکیب می‌گردند. در جدول زیر لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس (L. acidophilus) و بیفیدوباکتریوم لاکتیس (B. lactis) به طور کامل معرفی شده‌اند. سایر گونه‌های رایج پروبیوتیک‌ها عبارتند از B. animalis، B. breve، B. longum، L. reuteri.
انواع پروبیوتیک‌ها
پروبیوتیک‌ها به عنوان پروبیوتیک‌های LAB، پروبیوتیک‌های غیرLAB، و پروبیوتیک‌های نسل بعدی (NGPs) طبقه‌بندی شده و از آن‌ها در محصولات غذایی، دارویی و غیره استفاده می‌شود. اختلاف نظر زیادی درباره حداقل میزان غلظت این باکتری‌ها در مواد غذایی وجود دارد که بتواند اثرات سلامتی را تضمین کند، با این حال، معمولا حداقل غلظت 107-106 CFU/g از یک باکتری جهت بهره‌مندی از مزایای پروبیوتیک مورد نیاز است.
- پروبیوتیک‌های LAB
بیشتر باکتری‌های پروبیوتیک متعلق به LAB، به ویژه جنس لاکتوباسیلوس، هستند. LABها میکروارگانیسم‌هایی عمدتاً بی‌هوازی، گرم مثبت، مقاوم به اسید و غیر اسپورساز و به طور کلی ایمن (GRAS) هستند که شامل هر دو سویه باکتریایی هموفرمنتاتیو و هتروفرمنتاتیو است. اعضای LAB با تشکیل اسید لاکتیک به عنوان محصول نهایی متابولیسم کربوهیدرات مشخص می‌شوند. لاکتوباسیلوس با 314 گونه بزرگترین جنس این گروه است. اگرچه بسیاری از LABها در طبیعت پروبیوتیک هستند، اما گونه‌های بحث‌برانگیزی نیز وجود دارند که ممکن است پروبیوتیک نباشند. L. casei، L. rhamnosus، L. acidophilus، و B. lactis برخی از سویه‌های پروبیوتیک مستند با کاربرد بالینی و صنعتی هستند. L. rhamnosus به عنوان بهترین سویه پروبیوتیکی شناخته شده است. L. reuteri و L. johnsonii دو پروبیوتیک جدید LAB هستند که پتانسیل توسعه محصولات لبنی فراسودمند را دارند.
- پروبیوتیک‌های غیرLAB
برخی از سویه‌های متعلق به جنس‌های بیفیدوباکتریوم، انتروکوک، اشریشیا، باسیلوس، کلستریدیوم و مخمرهای پروبیوتیک (Saccharomyces spp.) باکتری‌های پروبیوتیک غیر LABهستند. بیفیدوباکترها اعضای مهم میکروبیوم روده بزرگسالان و نوزادانی که از شیر مادر تغذیه می‌کنند، هستند. سویه‌های پروبیوتیک بیفیدوباکتریوم نقش بسیار زیادی در بهبود سلامت انسان دارند، و بسیاری از آن‌ها برای تولید محصولات تخمیری لبنی استفاده می‌شوند.
- پروبیوتیک‌های نسل جدید (NGP)
NGPها که بیشتر از طریق محصولات دارویی قابل استفاده هستند، عبارتند از Bacteroides ovatus، B. xylanisolvens، B. fragilis، Akkermansia muciniphila، Faecalibacterium prausnitzii و گونه‌های Clostridium.
کاربرد پروبیوتیک‌ها در محصولات لبنی
اگرچه پروبیوتیک‌ها ترکیبات طبیعی بسیاری از محصولات لبنی تخمیری هستند، اما بیشتر محصولات تخمیری حاوی سویه‌های پروبیوتیکی مشخص نیستند. علاوه بر این، LAB، اگرچه تقریبا بی‌خطر است اما همیشه ماهیت پروبیوتیک ندارد. روند اخیر در تولید محصولات لبنی پروبیوتیک، انجام تخمیر مبتنی بر پروبیوتیک و یا ترکیب سویه‌های پروبیوتیک در محصولات غذایی (غیرتخمیری یا تخمیری) است. پروبیوتیک‌ها یا به تنهایی یا در ترکیب با استارترکالچرها استفاده می‌شوند.
- شیر تخمیری پروبیوتیک
شیر تخمیری بزرگترین حامل پروبیوتیک‌ها در صنایع لبنی است. بنابر گزارشات بسیاری از باکتری‌های پروبیوتیک برای تخمیر شیر در ترکیب با استارترکالچر جدای از القای اثرات ارتقاء سلامت، برای القای ویژگی‌های ارگانولپتیکی و بافتی مطلوب استفاده می‌شوند. شیر یک محیط ایده‌آل برای رشد بسیاری از باکتری‌های پروبیوتیک در نظر گرفته نمی‌شود، بنابراین تولید شیر تخمیری مبتنی بر پروبیوتیک چالش برانگیز است. هنگام استفاده از پروبیوتیک‌ها در تخمیر شیر، بایستی از رشد و زنده‌مانی آن‌ها در طول فرآیند تخمیر و ذخیره اطمینان حاصل شود. همچنین، انتخاب سویه مطلوب برای تخمیر شیر به دلیل مکانیسم‌های ناهمگن و متنوع سویه‌ها بسیار مهم است.
- ماست پروبیوتیک
از آنجایی که ماست حامل ایده‌آلی از مواد فراسودمند است، علاقه زیادی به تولید ماست پروبیوتیک با سویه‌های مختلف پروبیوتیک وجود دارد که یا برای تخمیر استفاده می‌شوند و یا به ماست اضافه می‌شوند. ماست تولید شده توسط سویه‌های پروبیوتیک دارای خواص فیزیکی، حسی و میکروبی بهتری هستند و با تولید اجزایی مانند 3-متیل بوتانال و استوئین به طور قابل توجهی بر عطر و طعم ماست تأثیر می‌گذارند. افزودن پروبیوتیک‌ها به طور کلی منجر به تولید ماست با اسیدیته ملایم، افزایش پلی‌ساکاریدهای خارج سلولی (EPS)، بافت صاف، افزایش سفتی و چسبندگی، و کاهش سینرزیس می‌شود.
- پنیر پروبیوتیک
پنیر به دلیل فعالیت آبی کمتر، دمای نگهداری پایین (8-4 درجه سانتیگراد)، pH نسبتاً بالاتر، و ویژگی‌های بافتی (مانند محتوای چربی بالا) حامل بهتری برای پروبیوتیک‌ها است. اطمینان از بقای پروبیوتیک‌ها در مراحل نمک زدن، رسیدن و ذخیره‌سازی، و اطمینان از اینکه پروبیوتیک‌ها خواص حسی نامطلوبی در پنیر ایجاد نمی‌کنند، دو نگرانی تولید پنیر پروبیوتیک است. پروبیوتیک‌ها به طور کلی برای افزایش ارزش غذایی به پنیر اضافه می‌شوند و نه بهبود ویژگی‌های فیزیولوژیکی. علاوه بر این، پروبیوتیک‌ها باعث رشد استارترکالچر پنیر می‌شوند.
معمولاً پروبیوتیک‌ها در زمان تخمیر با استارترکالچر پنیر مخلوط می‌شوند. اما از آنجایی که مراحل پخت و وجود LABهای فعال متابولیکی بر رشد پروبیوتیک‌ها تأثیر می‌گذارد، و همچنین مرحله ادغام پروبیوتیک بر بقای آن‌ها در طول مراحل تولید بسیار مهم است، بنابراین، مراحل پایین دست تولید پنیر (نمک زدن و آسیاب کردن) برای افزودن پروبیوتیک مناسب‌تر می‌باشد. به طور کلی، پنیر پروبیوتیک به دلیل طعم بهتر، خامه‌ای بودن، و محتوای بالاتر اسیدهای چرب مقبولیت بالاتری دارد.
- کره و خامه پروبیوتیک
براساس گزارشات، برخی از باکتری‌های پروبیوتیک باعث کاهش کلسترول خامه و کره می‌شوند. پروبیوتیک‌ها تعدادی اسیدهای چرب چند غیراشباع با زنجیره کوتاه در خامه و کره غنی‌شده با روغن‌های گیاهی تولید می‌کنند. به عنوان مثال، هنگامی که ترکیبی از سویه‌های پروبیوتیک، از جمله B. bifidum، L. acidophilus، S. thermophilus، و L. bulgaricus، برای تخمیر خامه غنی‌شده با 2٪ روغن‌های گیاهی استفاده شد، محتوای بالای اسید کاپریک، بوتیریک، و کاپروئیک در خامه تولید شد.
- بستنی پروبیوتیک
ترکیب پروبیوتیک در بستنی بسیار سودمند است، زیرا نه‌تنها باعث می‌شود بستنی به مواد غذایی سالم و فراسودمند تبدیل شود، بلکه به طور کلی زنده‌مانی پروبیوتیک‌ها در بستنی در طول تولید و نگهداری از بسیاری از محصولات لبنی دیگر بالاتر است. با این حال، هنوز تعدادی از عوامل در طول تولید و ذخیره‌سازی محصول وجود دارد که بر روی زنده مانی پروبیوتیک‌ها تأثیر می‌گذارد و نیاز به توسعه روش‌های بهینه برای حفظ تعادل بین زنده‌مانی پروبیوتیک و خواص فیزیکوشیمیایی بستنی‌ها وجود دارد. عوامل مختلف موثر بر زنده‌مانی پروبیوتیک‌ها در بستنی شامل فرآیندهای تخمیر، انجماد، هوادهی، ذخیره، و ذوب شدن می‌باشد. طبق مطالعات تخمیر بستنی مخلوط با پروبیوتیک‌ها بهتر از ادغام پروبیوتیک‌ها در مخلوط بستنی بدون هیچگونه تخمیر متعاقب آن است.
- شیرخشک پروبیوتیک
هدف از افزودن پروبیوتیک به شیرخشک نوزاد، اصلاح تعادل میکروفلور روده نوزادان است که نقش مهمی در بهبود سیستم ایمنی آن‌ها دارد. شیرخشک نوزادان به طور فزاینده‌ای با پروبیوتیک‌ها و پری‌بیوتیک‌ها غنی می‌شوند. اخیرا تجویز پروبیوتیک‌های حاوی بیفیدوباکتری‌ها و سویه‌های لاکتوباسیل در نوزادان رواج بیشتری یافته است. B. bifidum و L. acidophilus در شیر خشک نوزادان در مقایسه با شیر مادر بصورت پایدارتری باقی می‌مانند.
معیارهای انتخاب سویه مناسب پروبیوتیک
لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس و بیفیدوباکتری‌ها ممکن است از رشد بسیاری از ارگانیسم‌های گوارشی جلوگیری کنند. یک پروبیوتیک موفق باید معیارهای مشخصی را برآورده کند. در شکل زیر به بررسی تمام این معیارها پرداخته شده است.
نتیجه
تولید مواد غذایی فراسودمند به ویژه پروبیوتیک، که یکی از بزرگترین بازارهای غذاهای فراسودمند محسوب می‌شود، یک فرآیند گران‌قیمت و چالش برانگیز است که برای موفقیت در بازار، به عوامل زیادی مانند پذیرش حسی توسط مصرف‌کننده، ثبات فیزیکی و میکروبی، قیمت، و سایر خواص فراسودمندی بستگی دارد.
منابع:
Probiotics in the dairy industry- Advances and opportunities. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2021 Jul. doi: 10.1111/1541-4337.12755.
Selection criteria for probiotics: A review. International Journal of Probiotics and Prebiotics. 2014 Jan.
