صنعت لبنیات باید ایمنی و کیفیت محصولات خود را در طول مدت ماندگاری تضمین کند، در حالیکه مصرف‌کنندگان امروزی خواهان مواد غذایی با فهرست ترکیبات ساده و قابل‌درک هستند و ترکیباتی با نام‌های شیمیایی برای بسیاری نگران‌کننده به‌نظر می‌رسند. مفهوم «برچسب پاک» به محصولاتی با ترکیبات ساده، شفاف و بدون نام‌های پیچیده و شیمیایی اطلاق می‌شود. مطالعات متعدد نشان داده‌اند که اکثر مصرف‌کنندگان به محصولات با برچسب پاک اعتماد بیشتری دارند و حتی حاضر به پرداخت هزینه بیشتر برای ترکیبات طبیعی هستند. چالش اصلی برای تولیدکنندگان، ایجاد تعادل بین ایمنی، سلامت، ماندگاری بالا و استفاده از ترکیبات طبیعی به جای مواد شیمیایی است. هدف این مقاله بررسی مفهوم برچسب پاک و معرفی ترکیبات مؤثر در حفاظت و نگهداری محصولات لبنی است.
تعریف «برچسب پاک»
تعریف «برچسب پاک» میان مصرف‌کنندگان و در صنعت غذا یکسان نیست و همچنان در حال تحول است، اما هر دو گروه روی طبیعی بودن و حداقل فرآوری شیمیایی اتفاق نظر دارند. همچنین، غذاهایی که دارای برچسب ارگانیک، بدون مهندسی ژنتیک، فاقد هورمون و آنتی‌بیوتیک، گیاهی، با بسته‌بندی سازگار با محیط‌زیست، نیز در این دسته قرار می‌گیرند.
از دیدگاه مصرف‌کنندگان: مصرف‌کنندگان تمایل دارند هنگام خرید غذا احساس راحتی کنند و برچسب‌های پاک بدلیل ترکیبات آشنا، طبیعی و کم‌فرآوری این امکان را برایشان فراهم می‌کنند. ترکیبات مصنوعی یا زیستی به عنوان فرآوری شده و ناآشنا به نظر می‌رسند و مصرف‌کنندگان معمولاً به دلیل نگرانی از ایمنی آن‌ها از خرید این محصولات پرهیز می‌کنند.
از دیدگاه صنعت: صنعت غذا مواد قابل شناسایی را موادی می‌داند که نام‌های ساده‌ای دارند. محصولات با برچسب پاک معمولاً فهرست مواد کمتری دارند و شرکت‌های غذایی به‌طور فزاینده‌ای به سمت استفاده از مواد تشکیل‌دهنده طبیعی در فرمولاسیون‌های خود پیش می‌روند.
ضرورت استفاده از مواد ضد میکروبی طبیعی در محصولات لبنی
در صنعت لبنیات مواد نگهدارنده به دلایل متعددی از جمله ارتقای ایمنی، کیفیت و ارزش تغذیه‌ای محصولات لبنی مورد استفاده قرار می‌گیرند، و با جلوگیری از رشد باکتری‌های عامل فساد، مخمرها و کپک‌ها به افزایش ماندگاری محصولات کمک می‌کنند.
جلوگیری از رشد باکتری‌های بیماری‌زا یکی از دلایل اصلی به‌کارگیری اقدامات پیشگیرانه در محصولات لبنی است. براساس گزارش CDC (مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها) تقریباً تمام بیماری‌های مرتبط با مصرف لبنیات در آمریکا مربوط به شیر خام است. همچنین، اسپور‌های ترموفیل باکتری‌هایی مانند باسیلیوس سرئوس می‌توانند از پاستوریزاسیون جان سالم به‌در ببرند و باعث فساد در لبنیات شوند. بعلاوه، هرچند محصولات لبنی به‌دلیل pH اسیدی خود مستعد فساد قارچی کمتری هستند، اما آلودگی با قارچ‌هایی مانند آسپرژیلوس، پنی‌سیلیوم همچنان ممکن است رخ دهد.
با توجه به نقش حیاتی ضد میکروب‌ها در صنعت غذا، استفاده از آن‌ها در محصولات لبنی تحت نظارت شدید قرار دارد تا ایمنی نهایی محصول تضمین شود. برخی نگهدارنده‌ها مانند ناتامایسین، پتاسیم سوربات و اسیدهای آلی خاص برای استفاده در لبنیات تأیید شده‌اند، اما باید طبق دستورالعمل‌های خاصی مصرف شوند.
مواد ضد میکروبی با برچسب پاک و قابل استفاده در محصولات لبنی
- کالچرهای غذایی
کالچرهای میکروبی، به‌ویژه در لبنیات، نه تنها بر طعم و بافت بلکه بر ارزش غذایی، ایمنی و ماندگاری محصولات تأثیر می‌گذارند. این میکروارگانیسم‌های مفید، به‌ویژه باکتری‌های اسید لاکتیک (LAB)، نقش مهمی در فرآیند تخمیر ایفا می‌کنند. تخمیر، علاوه بر بهبود طعم، به حفظ و ایمن‌سازی محصولات نیز کمک می‌کند، چرا که بسیاری از کالچرهای میکروبی خواص ضدمیکروبی دارند.
1.1 کالچرهای محافظتی
کالچرهای میکروبی که به‌طور خاص برای تولید متابولیت‌های ضدمیکروبی )بدون تغییر در ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، حسی یا تغذیه‌ای غذا( انتخاب می‌شوند، به‌عنوان کالچرهای محافظتی شناخته شده و با روند لیبل پاک همخوانی دارند. باکتری‌های اسید لاکتیک (LAB) به‌طور رایج به‌عنوان کالچرهای محافظتی در صنعت لبنیات استفاده می‌شوند. برخی از گونه‌های Lactococcus، Lactobacillus، Leuconostoc، Pediococcus و Streptococcus در محصولات لبنی برای کنترل پاتوژن‌ها استفاده می‌شوند.
1.2 ترکیبات ضدمیکروبی در کالچرهای محافظ و محصولات تخمیری
ترکیبات ضدمیکروبی که در کالچرهای محافظ و محصولات تخمیری وجود دارند، عمدتاً شامل اسیدهای آلی و باکتریوسین‌ها هستند که نقش کلیدی در جلوگیری از رشد میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا و عامل فساد ایفا می‌کنند. در این میان، اسیدهای آلی مانند اسید لاکتیک، اسید استیک و اسید پروپیونیک از مؤثرترین عوامل شناخته‌شده‌اند. این اسیدها با کاهشpH داخلی سلول فرآیند رشد را مختل می‌کنند.
1.2.1 اسیدهای آلی
باکتری‌های اسید لاکتیک (LAB) در طی تخمیر، طیف گسترده‌ای از اسیدهای آلی را تولید می‌کنند. اثربخشی این اسیدها بسته به نوع میکروب، غلظت، زمان و دمای انکوباسیون می‌تواند متفاوت باشد.
اگرچه اسیدهای آلی در شکل خالص‌شان به‌دلیل شیمیایی بودن، جزء ترکیبات “برچسب پاک” محسوب نمی‌شوند، اما می‌توان از منابع طبیعی این اسیدها مانند آبلیمو یا سرکه، استفاده کرد. آبلیمو حاوی اسید سیتریک و اسید مالیک و سرکه نیز حاوی اسید استیک است و می‌توان از آن‌ها به‌عنوان نگهدارنده طبیعی در محصولات غذایی بهره گرفت.
1.2.2 باکتریوسین‌ها
باکتریوسین‌ها پپتیدهای ضدمیکروبی هستند که توسط باکتری‌ها تولید می‌شوند و قرن‌هاست در غذاهای تخمیری مانند پنیر و ماست وجود دارند. تاکنون بیش از ۲۳۰ باکتریوسین LAB شناسایی شده‌اند که عمدتاً علیه باکتری‌های گرم‌مثبت مؤثرند. استفاده از نایسین که توسط Lactococcus lactis تولید می‌شود، در محصولات لبنی، فرآوره‌های گوشتی و غذاهای آماده در بیش از ۵۰ کشور مجاز است و تنها باکتریوسینی است که به‌طور تجاری در ایالات متحده استفاده می‌شود. مکانیسم اثر آن از طریق ایجاد منافذ در غشای سلولی باکتری است که منجر به مرگ سلول می‌شود. اگرچه اغلب تغییری در طعم و بافت غذا ایجاد نمی‌کند، اما برخی مطالعات به طعم مخمری یا بافت آبدار در محصولات حاوی نایسین اشاره کرده‌اند.
باکتریوسین‌های ایده‌آل باید برای انسان ایمن، مؤثر در برابر پاتوژن‌ها و عوامل فساد، مقاوم به حرارت و pH، و بدون اثر منفی بر ویژگی‌های حسی غذا باشند. اگرچه به باور برخی مصرف‌کنندگان باکتریوسین‌ها Clean Label نیستند، اما در آمریکا و اروپا پذیرش نسبتاً خوبی دارند.
1.3 محصولات تخمیری تولیدشده توسط باکتری‌های اسید لاکتیک (LAB)
روش جایگزین استفاده از باکتری‌های زنده، استفاده از فرمنت‌ها است. فرمنت‌ها محصولات مشتق شده از کالچرهای باکتریایی هستند که حاوی اسیدهای آلی و باکتریوسین‌های تولید شده توسط باکتری‌ها بوده و عملکردی مشابه کالچرهای محافظتی دارند. محصولات قندی کشت‌شده یکی از دسته‌های فرمنت‌ها هستند که به طور گسترده‌ای در صنعت غذایی استفاده می‌شوند. عملکرد بهتر و کنترل بر زمان‌بندی و میزان فعالیت‌های ضد میکروبی موجود، از مزیت‌های فرمنت نسبت به کالچرهای محافظتی است.
1.4 فرآورده‌های تخمیری مخمرها و قارچ‌های رشته‌ای
قارچ‌ها، از جمله مخمرها و قارچ‌های رشته‌ای، برای قرن‌ها در تولید غذا استفاده شده‌اند و نقش‌های ارزشمندی در طعم‌دهی، بافت و نگهداری مواد غذایی ایفا کرده‌اند. گونه‌های رایج قارچی مانند Aspergillus niger، Aspergillus oryzae و Saccharomyces cerevisiae در صنعت غذا ایمن GRAS شناخته‌شده است. مخمرهایی مانند Saccharomyces، نقش اساسی در فرآیندهای تخمیر مانند تولید الکل در کفیر و انعقاد شیر در پنیر دارند. برخی از مخمرها همچنین ویژگی‌های ضد میکروبی از خود نشان می‌دهند. فرمنتات‌های قارچی، که مواد تولیدشده در طول تخمیر هستند، به‌عنوان نگهدارنده‌های غیرشیمیایی برای افزایش عمر و بهبود کیفیت تغذیه‌ای و حسی محصولات غذایی در حال بررسی هستند. تحقیقات در مورد ایمنی و کارایی آن‌ها، به‌ویژه در محصولات لبنی، همچنان در حال انجام است.
- ترکیبات گیاهی و اسانس‌های طبیعی
اسانس‌های طبیعی ترکیبات معطر و فراری هستند که از گیاهان استخراج می‌شوند و عمدتاً به‌دلیل وجود ترکیبات فنولی و ترپنوئیدی خواص ضد میکروبی قوی دارند. بسیاری از این اسانس‌ها از سوی سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) ایمن (GRAS) شناخته شده‌اند. اسانس‌هایی مانند آویشن، پونه کوهی، سیاه‌دانه، دارچین، زیره و رزماری توانایی مهار رشد باکتری‌ها و قارچ‌های بیماری‌زا در محصولات لبنی مانند پنیر و کره را دارند. این اثرات با تخریب غشای سلولی میکروارگانیسم‌ها حاصل می‌شود.
براساس مطالعات، افزودن اسانس آویشن به پنیر فتا و اسانس سیاه‌دانه به پنیر نرم و کره، به ترتیب باعث مهار رشد Listeria monocytogenes و E. coli شده است. با این حال، استفاده از اسانس‌ها با چالش‌هایی از جمله تداخل با چربی‌ها، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها در غذا مواجه است که ممکن است اثر ضد میکروبی آن‌ها را کاهش دهد، و یا باعث ایجاد عطر و طعم نامطلوب در غلظت‌های مؤثر شود. پژوهش‌ها برای بهبود اثرگذاری آن‌ها از طریق روش‌هایی مانند نانوکپسوله‌سازی ادامه دارد.
- باکتریوفاژها
باکتریوفاژها ویروس‌هایی هستند که می‌توانند باکتری‌ها را آلوده کرده و در شرایط خاصی از بین ببرند. در روش کنترل زیستی با فاژها، از فاژهای برای هدف‌گیری انتخابی باکتری‌های بیماری‌زا یا فسادزا استفاده می‌شود، بدون اینکه به باکتری‌های مفید آسیبی وارد شود.
عوامل محیطی مانند گرما، نمک، و باکتریوسین‌ها می‌توانند با تحریک فاژهای نهفته منجر به فعال شدن چرخه لیز و نابودی سلول باکتری میزبان شوند. سازمان FDA استفاده از فاژها را برای برخی محصولات، از جمله فاژهای اختصاصی Listeria، به‌عنوان افزودنی‌های ایمن (GRAS) تأیید کرده است.
مطالعات نشان داده‌اند که فاژها می‌توانند در محصولات لبنی مؤثر باشند. برای نمونه، فاژهای S. aureus مانع رشد این باکتری در شیر پاستوریزه و UHT شده‌اند. همچنین، کاهش قابل‌توجهی از Salmonella enteritidis و Shigella در شیر و ماست پس از افزودن فاژ گزارش شده است. با این حال، عواملی مانند pH بالا، دمای پایین نگهداری، محتوای بالای مواد معدنی و شمار زیاد باکتری‌ها می‌توانند فعالیت فاژها را در محصولات غذایی مختل کنند.
اگرچه مطالعات زیادی کارآمدی و مقرون‌به‌صرفه بودن فاژها را در کنترل باکتری‌های بیماری‌زای غذایی نشان داده‌اند، بررسی استفاده از آن‌ها به‌عنوان نگهدارنده در محصولات لبنی کمتر بوده است. دلیل این احتیاط، نگرانی صنعت لبنی از اختلال در فرآیند تخمیر و زیان‌های مالی ناشی از آلودگی استارترکالچرها با فاژهاست. با این حال، در کشورهایی مانند آمریکا، کانادا، استرالیا، و اتحادیه اروپا، محصولات مبتنی بر باکتریوفاژ برای فرآوری Clean Label مجوز گرفته‌اند.
- عوامل ضد میکروبی با منشأ حیوانی
عوامل ضد میکروبی با منشأ حیوانی عمدتاً از مهره‌داران به‌دست می‌آیند. این ترکیبات شامل لیزوزیم، لاکتوفرین، کیتوزان، لاکتوپراکسیداز و اوووترانسفرین هستند که تحقیقات گسترده‌ای بر روی آن‌ها صورت گرفته و اثربخشی‌شان در برابر عوامل بیماری‌زای غذایی و میکروارگانیسم‌های فاسدکننده به اثبات رسیده است.
در ادامه، مکانیسم عملکرد ترکیبات ضد میکروبی طبیعی موجود در محصولات لبنی، به‌ویژه لیزوزیم و پپتیدهای شیر بررسی خواهد شد.
4.1 لیزوزیم
لیزوزیم یک پروتئین کوچک با خاصیت ضد میکروبی طبیعی است که در منابع مختلفی همچون شیر، سفیده تخم‌مرغ، و بزاق یافت می‌شود. تولید لیزوزیم در شیر با استفاده از روش‌های پاستوریزاسیون با دمای بالا و زمان کوتاه افزایش می‌یابد، در حالی که در روش‌های دمای پایین و زمان طولانی کاهش می‌یابد. سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) لیزوزیم استخراج‌شده از سفیده تخم‌مرغ را به‌عنوان افزودنی مجاز و ایمن (GRAS) برای جلوگیری از بادکردگی دیرهنگام پنیر ناشی از Clostridium tyrobutyricum تأیید کرده است.
اثر ضد میکروبی لیزوزیم به توانایی آن در تجزیه پیوند β-1,4 در دیواره سلولی باکتری‌ها باز می‌گردد که منجر به مرگ سلول می‌شود. باکتری‌های گرم-منفی به دلیل داشتن لایه لیپوپلی‌ساکاریدی مقاومت بیشتری در برابر لیزوزیم دارند، در حالی که لیزوزیم سفیده تخم‌مرغ علیه برخی باکتری‌های گرم-مثبت مؤثر است. مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از لیزوزیم در شیر تازه پاستوریزه تا ۹۹٪ باکتری‌ها را کاهش می‌دهد و کیفیت حسی شیر را برای مدت بیشتری حفظ می‌کند. با این حال، دماهای بالاتر از ۸۵ درجه سانتی‌گراد باعث کاهش قابل توجه فعالیت و پایداری لیزوزیم می‌شود. روش‌هایی نظیر استفاده از میدان الکتریکی پالسی با شدت بالا، به‌همراه لیزوزیم، می‌تواند اثر ضد میکروبی قابل‌توجهی داشته باشد بدون اینکه ویژگی‌های حسی شیر به‌طور چشمگیری تغییر کند.
4.2 پپتیدهای مشتق‌شده از کازئین و پروتئین وی
تحقیقات گسترده‌ای درباره خواص عملکردی ترکیبات زیست‌فعال موجود در محصولات لبنی انجام شده است. پروتئین‌های شیر گاو، کازئین و پروتئین وی، به خودی خود خاصیت ضدباکتریایی ندارند، اما می‌توانند طی فرآیند هیدرولیز، پپتیدهای زیست‌فعالی تولید کنند که دارای خواص ضد میکروبی هستند. این پپتیدها با نفوذ به غشای سلولی باکتری‌ها باعث تخریب آن می‌شوند.
پپتیدهای مشتق شده از کازئین‌ها علیه باکتری‌هایی مانند S. aureus، B. subtilis، S. pyogenes و Diplococcus pneumoniae اثرگذار بوده‌اند. همچنین، در میان پپتیدهای به‌دست‌آمده از پروتئین وی می‌توان به α-لاکتآلبومین، β-لاکتوگلوبولین، لاکتوفرین و لاکتوفرسین اشاره کرد. در مطالعه‌ای، افزودن لاکتوفرین به پنیر موجب کاهش رشد باکتری، مخمر و کپک در دماهای اتاق و یخچال شد. همچنین افزایش غلظت لاکتوفرین، بدون کاهش پذیرش کلی محصول، سختی، پیوستگی، کشسانی و قابلیت جویدن پنیر را کاهش داد.
پپتیدهای زیست‌فعال مشتق از شیر به‌عنوان نگهدارنده‌های طبیعی مورد توجه قرار گرفته‌اند. استفاده از لاکتوفرین گاوی در غذاهایی مانند شیر خشک نوزاد مجاز شناخته شده است. پپتیدهای حاصل از کازئین و وی، به‌دلیل منشاء طبیعی‌شان، در دسته افزودنی‌های طبیعی قرار می‌گیرند و می‌توانند جایگزینی ایمن و مؤثر برای نگهدارنده‌های شیمیایی باشند.
نتیجه‌گیری
بسیاری از ترکیبات ضدمیکروبی طبیعی برای مصرف‌کنندگان قابل شناسایی‌اند و می‌توانند جایگزینی برای نگهدارنده‌های سنتزی در محصولات لبنی باشند. با این حال، هنگام تولید محصولات با برچسب پاک (clean-label)، چالش‌هایی وجود دارد.
آگاهی مصرف‌کنندگان موجب افزایش تقاضا برای غذاهای باکیفیت و لیست ترکیبات شفاف و قابل درک شده است. اما یکی از ضعف‌های اصلی این ترکیبات، نبود استانداردهای مشخص و یکنواخت است. مواد ضد میکروبی جدید برای استفاده در مواد غذایی، معمولاً نیازمند آزمایش‌های ایمنی و کارایی هستند که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد. در برخی موارد، تولیدکنندگان برای کنترل میکروبی از روش‌های ترکیبی شامل فرآیندهای حرارتی یا غیرحرارتی به‌همراه نگهدارنده‌های رایج استفاده می‌کنند، اما پایداری نگهدارنده‌های طبیعی در برابر این فرآیندها هنوز به‌خوبی مشخص نیست.
برخی از این ترکیبات طبیعی ممکن است با استفاده از موجودات تراریخته به‌صرفه‌تر تولید شوند یا کارایی آن‌ها بهبود یابد، اما چنین رویکردی با مفهوم برچسب پاک مغایرت دارد. از منظر فرصت‌ها، محصولات با برچسب پاک می‌توانند به ایجاد تصویر برند سالم و شفاف کمک کنند و رابطه اعتمادآمیزی بین شرکت و مصرف‌کننده برقرار سازند. با این حال، جایگزینی ترکیبات سنتزی می‌تواند ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، حسی یا تغذیه‌ای محصول را تغییر دهد.
این ترکیبات همچنین ممکن است گران‌تر باشند یا ماندگاری کوتاه‌تری نسبت به مواد سنتزی داشته باشند. فناوری‌های غیرحرارتی جدید مانند فرآیند فشار بالا نیز می‌توانند جایگزینی با برچسب پاک برای روش‌های معمول باشند و با نگهدارنده‌های طبیعی رقابت کنند. برای دستیابی به توازن بین پذیرش مصرف‌کننده و اهداف تولیدکننده در استفاده از افزودنی‌های جدید با برچسب پاک، باید راه‌حلی میانه اتخاذ شود—البته بدون آن‌که ایمنی مواد غذایی به خطر بیفتد.
منبع:
Choi, Dasol et al. “Comprehensive review of clean-label antimicrobials used in dairy products.” Comprehensive reviews in food science and food safety vol. 23,1 (2024): e13263. DOI: 10.1111/1541-4337.13263
