با استفاده از روش‌های مختلف می‌توان به نگهداری محصولات لبنی مانند پنیر امیدوار بود. این روش‌ها شامل روش‌های غیرحرارتی مثل حضور باکتری‌های اسیدلاکتیک که تولیدکننده باکتریوسین‌ها هستند و روش‌های حرارتی بوده که هدف از به کارگیری هر دو رعایت بهداشت، افزایش ایمنی و بالا بردن کیفیت محصول طی مدت زمان نگهداری می‌باشد. در این مقاله به بررسی کالچرهای کمکی طبیعی یا خودگردان و کالچرهای تجاری با موضوع نگهداری پنیر می‌پردازیم.
تولید پنیر به هزاران سال قبل بر می‌گردد. از آن زمان تا به امروز تولید پنیر با روش‌های مختلفی انجام شده، به نحوی که تنوع زیادی از این محصول را در سرتاسر جهان شاهد هستیم. از اواخر قرن نوزدهم به‌کارگیری استارترکالچرهای مربوطه و فرآیندهای پیشرفته پنیرسازی دستخوش تغییرات مثبتی شده است. امروزه استارترکالچرها از مواد مهم و ضروری در تولید پنیر محسوب می‌شوند که در دو دسته کلی قرار می‌گیرند:
١- استارترکالچرهای ترکیبی که در تولید آن‌ها از جنس‌ها و گونه‌های متفاوت باکتری‌های اسید لاکتیک استفاده شده است.
۲- استارترکالچرهای تعریف شده که از سویه‌های یکسان و خالص در تولیدشان استفاده شده است.
ثبات محصول از نظر ویژگی‌های حسی و بافتی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و بهترین راه برای کاهش تغییرات در محصول و رعایت استانداردها، استفاده از استارترکالچرهای تجاری می‌باشد. البته این نکته را باید در نظر داشت که با به‌کارگیری استارترکالچرهای تجاری به مدت طولانی، تغییراتی در تنوع میکروبی محصول ایجاد خواهد شد.
فلور میکروبی شیر حاوی سویه‌های اسید لاکتیکی و سویه‌های غیر اسیدلاکتیکی مانند کپک‌ها و مخمرها می‌باشد. سویه‌های اسید لاکتیکی به صورت طبیعی در شیرخام وجود داشته و فلور میکروبی غالب محسوب می‌شوند مانند: لوکونوستوک، لاکتوکوکوس، لاکتوباسیلوس، استرپتوکوکوس و پدیوکوکوس. این دسته از باکتری‌ها، با افزودن استارترکالچرهای کمکی به منظور افزایش اسیدیته، تشکیل لخته، ایجاد عطر و طعم در مدت زمان رسیدن پنیر مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، آن‌ها پپتیدهای ضد میکروبی مانند باکتریوسین تولید می‌کنند که به طور طبیعی از رشد باکتری‌های نامطلوب و مضر جلوگیری می‌کند.
بنابراین می‌توان گفت ایجاد تنوع میکروبی در پنیرسازی از زمان تولید تا رسیدن آن به عواملی همچون حضور و تبدیل باکتری‌های طبیعی شیرخام، استارترکالچرها، محیط زیست و تجهیزات بستگی دارد. باکتری‌های اسیدلاکتیکی یا از دسته استارترها هستند و یا به طور طبیعی در شیر وجود دارند و عمدتا غیراستاتری یا nsLAB (non-starter lactic acid bacteria) می‌باشند.
امروزه با توالی‌یابی ژنتیکی کالچرهای طبیعی یا خودگردان و بررسی فعل و انفعالات میکروب‌ها و سیستم آنزیمی که دارند، اهمیت آن‌ها در ویژگی‌های محصول نهایی بیشتر مشخص شده است.
چگونه می‌توان بدون استفاده از نگهدارنده‌های شیمیایی، ضایعات تولید مواد غذایی را کاهش داد؟
حفاظت زیستی بهترین راه مقابله هم با باکتری‌های بیماری‌زا و هم با باکتری‌های عامل فساد است. NSLABها به عنوان کالچرهای محافظ برای نگهداری طولانی و افزایش ایمنی محصول پیشنهاد می‌شوند. مدت‌هاست فعالیت این باکتری‌ها در برابر عوامل فساد و بیماری‌زا مشخص شده است منتها از نظر ژنوتیپی و فنوتیپی، سویه‌های منتخب باید بیشتر مورد بررسی قرار بگیرند تا به نتایج قابل اعتمادتری دست یابیم. تمرکز اصلی بیشتر بر روی ناتامایسین و سایر باکتریوسین‌های لاکتوکوکی است که توسط باکتری‌های اسیدلاکتیک تولید می‌شوند. محققان مطالعات زیادی را با موضاعاتی مانند: ویژگی‌های عملکردی کالچرهای باکتریایی در لبنیات مختلف، روش‌های کاربردی برای کنترل باکتری‌های بیماری‌زای اصلی در پنیرهای صنعتی و پیامدهای منفی در تولید پنیرهای خاص که باعث محدودیت استفاده از باکتریوسین‌ها شده است، انجام داده‌اند.
مکانیسم‌های ضدمیکروبی
کالچرهای محافظتی توانایی به تاخیر انداختن یا حتی توقف آلودگی را دارند اما این عامل بستگی به عوامل تکنولوژیکی (مثل دمای انبار ذخیره سازی و مدت زمان رسیدن)، نوع و میزان آلودگی اولیه دارد. مکانیسم‌های کالچرهای محافظتی عبارتند از:
١- متابولیت‌ها
در ارتباط کالچرهای محافظتی با سایر میکروب‌ها، رابط‌های تحت عنوان آمنسالیسم مطرح می‌شود. به این معنی که این کالچرها می‌توانند اثر منفی بر انواع دیگر میکروب‌ها گذاشته اما خودشان تحت تاثیر قرار نگیرند. واضح است که متابولیت‌هایی مانند: لاکتیک، اسیدهای لاکتیک هیدروکسی فنیل، استیک، پروپیونیک و فنیل لاکتیک در نتیجه تخمیر لبنیات تولید می‌شوند که اثر مهارکنندگی بر قارچ‌ها و باکتری‌های خاص دارند. اثر مهارکنندگی مربوط به عواملی مانند زیر است: افزایش اسیدیته و انتشار در غشاء سلولی باکتری‌ها و ایجاد شدن یون‌های H+، که می‌تواند سیتوپلاسم سلول‌ها را به حالت اسیدی در بیاورد، مسدود کردن نقل و انتقالات غشایی، تداخل انحرافی پروتون، تولید گونه‌های اکسیژن فعال، دناتوره شدن پروتئین‌های غشاء، و مهار آنزیم‌های باکتری‌ها.
از دیگر مواد ضد میکروبی باکتری‌های اسیدلاکتیک می‌توان به برخی اسیدهای چرب، استوئین، دیاستیل، H2O2 و باکتریوسین‌ها اشاره کرد. دی استیل احتمالا با چسبیدن به DNA و یا ارتباط متقابل با آرژنین اثر خود را نشان می‌دهد. استوئین نیز مانند دیاستیل با ارتباط متقابل با آرژنین اثر ضدمیکروبی دارد. یکی از ترکیبات ضدمیکروبی موثر که توسط لیموسیلاکتوباسیلوس روتری تولید می‌شود، روترین نام دارد که عامل موثر در مهار رشد باکتری‌های گرم منفی و قارچ‌ها است.
۲- باکتریوسین‌ها
باکتریوسین‌ها، پروتئین‌ها و یا پپتیدهای تولید شده توسط باکتری‌های گرم مثبت (به طور عمده باکتری‌های اسیدلاکتیک) در ریبوزوم هستند و از نظر ویژگی‌های ضد میکروبی عملکرد متفاوتی دارند.
باکتریوسین‌ها از نظر اندازهی پپتید در سه دسته قرار می‌گیرند:
الف- پپتیدهای کوچک اصلاح شده.
ب- باکتریوسین‌های اصلاح نشده.
پ- پپتیدهای بزرگ که حساس به حرارت هستند (بزرگتر از ١٠ کیلو دالتون) که خود به سه دسته تقسیم می‌شوند:
دسته اول، شامل لانتیبیوتیک‌های شناخته شده مانند نیسین و لاکتیسین.
دسته دوم، شامل پپتیدهای چرخه‌ای مانند انتروسین و پدیوسین.
دسته سوم، دسته‌ای جدید شامل هلوتیسین.
عموما باکتریوسین‌ها با تشکیل منافذ در پوشش سلولی و تغییرات در غشای سیتوپلاسم و آسیب به نیروی محرکه پروتون، باعث از بین بردن سلول‌های باکتریایی می‌شوند. نیسین با جلوگیری از سنتز دیواره سلولی و ایجاد منفذ در آن عملکرد ضد میکروبی خود را ایفا می‌کند. دیگر باکتریوسین‌ها عملکردشان از طریق مهار بیان ژن و تولید پروتئین است.
عواملی همچون هزینه‌های خالص‌سازی، غیرفعال شدن به وسیله آنزیم‌های پروتئولیتیک در حین رسیدن پنیر و راندمان کم می‌تواند استفاده از آن‌ها را محدود کند. پدیوسین، نیسین، لاکتیسین، روترین، مکدوسین، ترموفیلین، و انتروسین در تولید پنیر به کار برده می‌شوند.
٣- رقابت اکولوژیکی
کالچرهای محافظتی در رقابت با سایر موجودات برای کسب اکسیژن و مواد مغذی و ادامه حیات از عوامل فساد پیشی می‌گیرند و مواد ضروری را از دسترس آن‌ها خارج می‌کنند مانند حفاظتی که لاکتوباسیل‌ها در محصولات شیرتخمیری در برابر فساد قارچی ایجاد می‌کنند. در مواردی کالچرهای محافظتی محیط خود را شناسایی کرده و مطابق با آن عملکرد خود را تنظیم می‌کنند.
نتیجه‌گیری
کالچرهای محافظتی شامل سویه های خاصی از گونه‌ها متفاوت باکتری‌های اسید لاکتیک برای کنترل رشد باکتری‌های عامل فساد در پنیرهای مختلف است. طی تحقیقات مختلف، قبل از ایجاد مشکلات میکروبیولوژیکی، تک سویه‌ها یا ترکیبی از سویه‌ها برای ارزیابی اثرات فیزیکوشیمیایی، ارگانولپتیک، محیط میکروبی پنیر، ویژگی‌های تغذیهای سویه‌ها پیشنهاد شده است اما باز هم مطالعات در این پیرامون باید ادامه داشته باشد. استفاده از کالچرهای محافظتی به صورت ترکیبی با نگهدارنده‌های طبیعی، بیانگر نتایج مفیدی در این زمینه است.
منبع:
