مروری بر فرآوده های پروبیوتیک بر پایه غلات

چکیده:

امروزه سلامت دستگاه گوارش به عنوان فاکتور کلیدی در تولید غذاهای عملگرا در نظر گرفته می­شود.سال­های زیادی است که بشر به علت وجود مواد مغذی موثر بر سلامت، به استفاده از محصولات تخمیری تمایل فراوان دارد. اثرات سلامت­بخش محصولات تخمیری عملگرا یا مستقیماً به دلیل وجود میکروارگانیسم­ها، باکتری­ها، مخمرها و عملکرد آنها در بدن میزبان می­باشد (اثر پروبیوتیکی) و یا به طور غیرمستقیم نتیجه­ی محصولات حاصل از متابولیت آنها در حین عمل تخمیر می‏باشد (اثر زیست­زادی)^.خصوصیات زیست­زادی غذاهای عملگرا تخمیری به علت تولید متابولیت­های فعال_زیستی باکتری­های پروبیوتیک، مانند ویتامین‏های خاص، پپتیدهای فعال_زیستی، اسیدهای آلی و یا اسیدهای چرب در حین عمل تخمیر می­باشد. از آن رو که فرآورده‏های با پایه غلات قابلیت زیستی پروبیوتیکی‏شان بیشتر از فرآورده های لبنی است و از طرف دیگر از خواص حسی مطلوبی برخوردارند و در مقایسه با فرآورده های لبنی از نقطه نظر برخی از مواد مغذی نظیر ویتامین‏ها، فیبرهای رژیمی و املاح غنی تر هستند. هدف از این مقاله، مروری بر استفاده پروبیوتیک‏ها در فرآورده‏های تخمیری غیر لبنی مانند غلات می‏باشد.

 

کلمات کلیدی: غذاهای عملگرا، پروبیوتیک، تخمیر، غلات

 

 1- مقدمه

پروبیوتیک‏ها باکتری‏های زنده‏ای هستند که به عنوان مکمل غذایی و به واسطه بهبود تعادل میکروبی روده تاثیر مثبتی بر میزبان می‏گذارند (1). مفهوم پروبیوتیک نوین نبوده و در واقع توسط انسان از هزاران سال پیش به صورت غذاهای تخمیر شده مصرف شده است (2،3).  همچنین اثرات مثبت آن بر روی سلامتی نیز از دیر باز شناخته شده است. هیپوکراتس[4] و دیگر دانشمندان مفید بودن شیر تخمیر شده برای برخی از مشکلات سیستم هضمی را تائید کرده‏اند (4). در سال 1907 دانشمند روسی، الی مچنیکوف[5]، مفهوم امروزی پروبیوتیک‏ها را معرفی کرد. بر اساس مشاهده‏های او محصول‏های تخمیری شیر که حاوی لاکتوباسیلی هستند بر روی طول عمر اثر مثبت داشته و به این ترتیب اولین توجیه تاثیر مثبت باکتری لاکتیک اسید در شیر تخمیر شده ارائه گردید (5). امروزه اثر مطلوب این پروبیوتیک‏ها بر روی تعادل دستگاه گوارش و جلوگیری از بیماری‏های آن شناخته شده است (6).

گونه های مختلفی از لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکتریوم و برخی دیگر از میکروارگانیسم‏ها تا کنون به عنوان پروبیوتیک مورد استفاده قرار گرفته‏اند (7). نژادهای گوناگون لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، لاکتوباسیلوس کازئی، لاکتوباسیلوس کریسپاتوس، لاکتوباسیلوس دلبروکی سابسپ، بولگاریوس، لاکتوباسیلوس فرمنتوم، لاکتوباسیلوس جانسونی، لاکتوباسیلوس پاراکاسئی، لاکتوباسیلوس پلانتاروم، لاکتوباسیلوس روتری، لاکتوباسیلوس رامانئوس، لاکتوباسیلوس هلوتیکوس، لاکتوباسیلوس لاکتیس، بیفیدوباکتریوم بیفیدوم، بیفیدوباکتریوم بریوه، بیفیدوباکتریوم اینفانتیس، بیفیدوباکتریوم لانگوم، بیفیدوباکتریوم لاکتیس، بیفیدوباکتریوم ادولسکنتیس، بیفیدوباکتریوم اسنسیس، بیفیدوباکتریوم لیتروس پروس و گونه‏های دیگری نظیر اشرشیاکلی نیسله، ساکارومیسس بولاردی، استرپتوکوک ترموفیلوس، انتروکوک فرانسیم، پروپیونی باکتریوم، پدیوکوکوس و لئوکونوستک را می‏توان به عنوان گونه‏های میکروبی که به عنوان پروبیوتیک به کار رفته$اند در نظر گرفت (8،9). با این وجود نگرانی‏هایی در زمینه سلامت باکتری‏های غیر از لاکتوباسیلوس و بیفیدوباکتریوم وجود دارد زیرا برخی از آن‏ها حاوی گونه‏های بیماری‏زا می‏باشند که از آن جمله می‏توان به اینتروکوکوس، استروپتوکوکوس سالیواریوس سابسپ، ترموفیلوس و لاکتوباسیلوس دلبروکی سابسپ اشاره کرد. از آن رو که این گونه‏ها در روده میزبان رشد نکرده و زنده نمی‏مانند دانشمندان آن ها را در دسته پروبیوتیک ها قرار نمی‏دهند (8). با وجود گوناگونی میکروارگانیسم‏های پروبیوتیک، آنچه به عنوان محصولات پروبیوتیک در بازار ارائه می‏شود به گروه باکتریهای اسید لاکتیک تعلق دارند ( نظیر لاکتوباسیلی، استریپتوکوکی و بیفیدوباکتریا) که در دستگاه گوارش انسان به طور طبیعی اسید لاکتیک را به عنوان اصلی‏ترین محصول متابولیکی تولید می‏کنند (10،11). این پروبیوتیک‏ها در محصول‏های غذایی به عنوان بخشی از فرایند تخمیر افزوده می‏شوند.  

2- غلات

یکی از مهمترین منابع تامین کننده پروتئین، کربوهیدراتها، ویتامین‏ها، مواد معدنی و فیبر برای بشر دانه‏های غلات می‏باشند. علاوه بر این آنها می‏توانند به عنوان منابع کربوهیدرات‏های غیر قابل هضم استفاده شوند که در کنار تقویت چندین اثر سودمند فیزیکی با دارا بودن فیبر محلول در آب مثل بتا گلوکان، آرابینوزایلان و الیگوساکاریدهایی مثل گالاکتو و فروکتو الیگوساکارید و نشاسته مقاوم به طور انتخابی رشد لاکتوباسیلوس‏ها و بیفیدوباکتریوم‏های موجود در روده بزرگ را تحریک کنند و به عنوان پری‏بیوتیک عمل کنند و برای غنی سازی محتوای پری‏بیوتیک پیشنهاد شوند. دانه‏های کامل منابعی از فیتوکمیکال‏هایی مثل فیتواسترول، ترکیبات فنولیک، آنتی اکسیدان‏ها فتیک اسید و استرل‏ها می‏باشند. کیفیت تغذیه‏ای دانه‏ها گاهی اوقات نسبت به شیر کمتر است که این به دلیل محتوای پروتئینی کمتر، کمبود اسید آمینه‏های خاص مثل لیزین، عدم قابلیت بالای هضم نشاسته، ماهیت سخت دانه‏ها و وجود ترکیبات ضد تغذیه‏ای مثل اسید فیتیک، تانن و پلی‏فنل‏ها است. این ترکیبات به طور گسترده در ساختار شیمیایی و عملکردشان متفاوتند، بنابراین با تخمیر می‏توان باعث کاهش سطح کربوهیدرات‏ها، پلی و اولیگوساکاریدهای غیر قابل هضم، بهبود کیفیت پروتئین و سطح لیزین را بدست آورد. همچنین ممکن است بعضی اسیدهای آمینه سنتز شوند و قابلیت دسترسی به ویتامین‏های گروه B افزایش یابد. تخمیر همچنین اپتیمم pH  را برای تجزیه آنزیمی فیتات و آزاد سازی مواد معدنی مثل منگنز  (فاکتور مهم رشد برای باکتری‏های اسید لاکتیک) آهن، روی و کلسیم را فراهم می‏کند. سوش‏های لاکتوباسیلوس به عنوان میکروارگانیسم‏های پیچیده‏ای هستند که برای رشد به کربوهیدرات‏های قابل تخمیر، آمینواسیدها، ویتامین‏های گروه B، نوکلئیک اسیدها و مواد معدنی احتیاج دارند، یک راه ارزان برای بدست آوردن سوبسترای غنی برای رشد میکروارگانیسم،‏ تخمیر غلات می‏ باشد(12،13).

 

2- 1 گندم

گندم نقش مهمی در تغذیه بسیاری از مردمان کشورهای جهان دارد که ارتباط مستقیم با بیماری های مختلف و سلامتی انسان دارد. ارزش تغذیه­ای گندم با تخمیر توسط میکروارگانیسم‏ها افزایش می یابد که علت آن افزایش قابلیت هضم می­باشد. با اینکه گندم از ارزش تغذیه­ای بالایی برخوردار است اما یکسری از مواد مغذی مورد نیاز از جمله ویتامین A، B12، ویتامین C و اسیدهای چرب و اسید آمینه لیزین در آن وجود ندارد(14) که می توان با استفاده از ترکیبات (ترکیب با محصولات شیری، گوشت، خشکبار یا بقولات ) و تخمیر کردن (تخمیر توسط میکروارگانیسم‏ها باعث افزایش قابلیت هضم می‏گردد) آن‏را جبران نمود یکی از محصولات بدست آمده از تخمیر آرد گندم،  Tarhana می‏باشد که از مخلوط کردن آرد گندم، ماست، مخمر و سبزیجات ( مانند گوجه فرنگی، پیاز و فلفل سبز)، نمک و ادویه (فلفل و نعناع) تولید می‏شود. در کشورهای متفاوت به آن شیر، سویا، عدس، نخود، آرد ذرت و تخم مرغ اضافه می‏گردد. این محصولات حاوی باکتریهای اسیدلاکتیک بوده و برخی از خواص پروبیوتیکی را دارا می‏باشد و با در بر داشتن منابع پروتئینی، ویتامین‏ها و مواد معدنی مناسب برای کودکان و افراد سالخورده به عنوان یکی از قدیمی ترین غذاهای پروبیوتیک مورد توجه قرار گرفته اند(20).

 

2- 2 ذرت

ذرت از نظر درجه اهمیت در برنامه غذایی انسان رتبه بالایی دارد و یکی از منابع خیلی مهم غذا برای مردم جهان است اما ارزش تغذه‏ای آن کم می‏باشد لذا برای بهبود ارزش تغذیه ای غذاهای بر پایه ذرت از روش هایی مثل تخمیر استفاده می‏شود.

در سال 2004 هیلند و همکاران بقای پروبیوتیک‏ها را در سوبسترای تخمیر شده بر پایه ذرت معرفی کردند. آنها سوش‏های پروبیوتیک لاکتوباسیلوس رامنوسوس، اسیدوفیلوس و روتری را به پوره ذرت اضافه نموده در اتوکلاو 37 درجه به مدت 24 ساعت قرار دادند تا تخمیر انجام شود. سوش‏ها رشد خوبی را در پوره ذرت با مالت جو اضافه شده نشان دادند. سوش‏های مختلف، اسیدلاکتیک را در مقادیر 1360 تا 4000 میلی گرم در کیلوگرم تولید کردند که بیشترین تولید در نتیجه رشد لاکتوباسیلوس رامنوس و روتری در گونه‏ای که از مالتوز به عنوان منبع کربوهیدرات استفاده کردند دیده شد اما در همه آنها گلوکز و فرکتوز به مقدار مشخصی کاهش یافت. لاکتوباسیلوس رامنوس مقدار 6 میلی گرم در کیلوگرم دی استیل تولید کرد که دارای ارزش بالایی است چون در شیر تخمیر شده مقدار 1-2 میلی گرم در کیلوگرم معمول است. در نمونه حاوی لاکتوباسیلوس رامنوس و روتری، اتانل تولید گردید که نشان دهنده آن است که این گونه‏ها دارای الکل دهیدروژناز فعال هستند. همچنین در نمونه حاوی لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس نیز دی استیل و استالدئید تولید گردید. فرآوردههای ذرت تخمیر شده پروبیوتیک در سطح بالایی قابل پذیرش بودند و مشاهده شد که تخمیر ذرت با این سوش‏ها طعم میوه‏ای را در غذاها تولید می‏‏کند که از نظر ارگانولپتیکی دارای کیفیت بالایی هستند.

یکی از فرآوردههای ذرت، بوزا می‏باشد که  یک نوشیدنی با الکل و pH پایین است که همراه با گندم و سایر غلات تولید می‏شود و به عنوان یک منبع طبیعی باکتری‏های پروبیوتیک اسید لاکتیک در نظر گرفته می‏شود. سوش‏های لاکتوباسیلوس پنتوسوس، فرمنتیوم، پاراکازئی و رامنوسوس جدا شده‏اند که باکترویوسین فعال علیه اشرشیاکلای، سودموناس آئروجینزا و انتروکوکوس فکالیس در فاز لگاریتمی ایجاد می‏نمایند(13،17،18).

اوجی[6] از مخلوط تخمیر شده ذرت، سورگوم و یا ارزن به دست می‏آید، باکتریها اسید لاکتیک و مخمرها از میکروارگانیسم‏های مهمی هستند که در فرآیند تخمیر برای تولید آن استفاده می‏شوند. سوش‏های لاکتوباسیلوس پلانتاروم و فرمنتیوم و لئوکنستوک مزنتریکوس و ساکارومایسس سرویزیه از اوجی جدا شده اند و به عنوان یک پروبیوتیک با فعالیت‏های ضد میکروبی علیه بعضی از باکتری های اسهال زا مصرف می‏گردند (12،13،17).

 

2- 3 برنج

برنج محصول عمده گیاهان زراعی مهم کشورهای درحال پیشرفت است و قوت قالب بیش از یک سوم جمعیت دنیا را تشکیل می‏دهد. فراورده‏های برنج می‏توانند محیط سودمندی برای توسعه غذاهای پروبیوتیک باشند. یکی از روش‏های افزایش کیفیت تغذیه‏ای در ترکیبات فعال زنده جوانه زنی می‏باشد این فرآیند باعث افزایش محتوای پروتئین، آمینواسیدها، قندها و ویتامینها می‏شود، استفاده همزمان آن با تخمیر، مواد مغذی را برای رشد باکتریهای پروبیوتیک به همراه دارد. در مطالعه ای که بر روی رشد 4 باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس پنتوسوس، فرمنتیوم، پلانتاروم و اسیدوفیلوس در پودر برنج جوانه زده مخلوط شده با آب و نمک کلرید سدیم انجام گرفت، مشاهده شد که لاکتوباسیلوس پلانتاروم بیشترین رشد را در این محیط با و بدون نمک دارد و لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس کمترین رشد را داشت. افزودن نمک به دلیل ایجاد یک سطح فشار اسمزی نامطلوب رشد باکتری‏های پروبیوتیک مضر را کاهش داده و دانه‏های برنج جوانه زده یک افزایش محتوا در قندهای احیا، پروتئین کل، ویتامین‏ها و عناصر کمیاب مورد نیاز برای رشد لاکتوباسیلوس پلانتاروم را در بر خواهد داشت(19).

 

2- 4 جودوسر

جودوسر یکی از منابع مهم بتاگلوکان است که می‏تواند بعنوان فیبر رژیمی منحصر به فرد در مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد و علاوه بر نقش آن در کاهش بیمار یهای قلبی _ عروقی و دیابتی باعث بهبود ویژگی‏های تکنولوژیکی و کیفیت فرآورده‏های غذایی مختلف شود. بررسی‏ها نشان داده است که لاکتوباسیلوس روتری و بیفیدباکتریوم بیفیدوم در سوبستراهای بر پایه جودوسر رشد خوبی خواهند داشت. برای تولید نوشیدنی تخمیری دانه کامل جودوسر را همراه با لاکتوباسیلوس پلانتاروم استفاده می‏کنند که مزایای سلامتی پروبیوتیکی با پریبیوتیکی بتاگلوکان جودوسر در آن ایجاد می‏شود به این ترکیب اصطلاحا سیمبیوتیک می‏گویند. تعداد باکتریهای زنده در نوشیدنی تولید شده بعد از 24 روز انبارداری در حرارت یخچال حدود logcfu/ml10 بودند. همچنین جودوسر برای تولید یک محصول ماست غیر لبنی با افزودن لاکتوباسیلوس رامنوسوس به عنوان استارتر کالچر خشک شده انجمادی مورد استفاده قرار گرفته است(13،16).

یوسا[7] یکی از غذاهای تخمیر شده بر پایه جو دوسر است که مشابه ماست طعم دار است و حاوی باکتری‏های اسیدلاکتیک و بیفیدوباکتریوم‏ها می‏باشد. به علت محتوای فیبر جودوسر و باکتری‏های پروبیوتیک اسید لاکتیک به عنوان غذای سالمتی زا مورد توجه قرار گرفته است زیرا بتاگلوکان جو باعث کاهش کلسترول و باکتری‏های اسید لاکتیک باعث اثرات سلامتی حفظ و بهبود تعادل روده مصرف کننده می‏شوند.

 

نتیجه گیری

امروزه آگاهی از محصولات عملگرا و تقاضا برای تولید این محصولات رو به افزایش می‏باشد. اغلب ماتریکس‏های غذایی که برای باکتری‏های پروبیوتیک مورد استفاده قرار می‏گیرند، فرآورده‏های لبنی تخمیر شده می‏باشند، با توجه به اینکه میکروارگانیسم‏های قابل رشد در محصولات لبنی پر تقاضا می‏باشند تولید و توسعه محصولات پروبیوتیک غیر لبنی مانند استفاده از غلات می‏تواند جایگزین مناسبی برای تولید محصولات پروبیوتیک با هزینه کم و ارزش غذایی بالاتر باشند.

 

منابع

[1] Fuller, R. (1989). Probiotics in man and animals. Journal of Applied Bacteriology, 66(5), 365–378.

[2] Cross, M. L., Stevenson, L. M., & Gill, H. S. (2001). Anti-allergy properties of fermented foods: An important immunoregulatory mechanism of lactic acid bacteria? International Immunopharmacology, 1(5), 891–901.

[3] Kopp-Hoolihan, L. (2001). Prophylactic and therapeutic uses of probiotics: A review. Journal of the American Dietetic Association, 101(2), 229–241.

[4] Lourens-Hattingh, A., & Viljoen, B. C. (2001). Yogurt as probiotic carrier food. International Dairy Journal, 11(1–2), 1–17.

[5] Rasic, J. L. (2003). Microflora of the intestine probiotics. In B. Caballero, L. Trugo, & P. Finglas (Eds.), Encyclopedia of food sciences and nutrition (pp. 3911–3916). Oxford: Academic Press.

[6] Lavermicocca, P. (2006). Highlights on new food research. Digestive and Liver Disease, 38(Suppl. 2), S295–S299.

[7] Boyle, R. J., & Tang, M. L. (2006). The role of probiotics in the management of allergic disease. Clinical & Experimental Allergy, 36(5), 568–576.

[8] Senok, A. C., Ismaeel, A. Y., & Botta, G. A. (2005). Probiotics: Facts and myths. Clinical Microbiology & Infection, 11(12), 958–966.

[9] Shah, N. P. (2007). Functional cultures and health benifits. International Dairy Journal.

[10] Penner, R., Fedorak, R. N., & Madsen, K. L. (2005). Probiotics and nutraceuticals: Non-medicinal treatments of gastrointestinal diseases. Current Opinion in Pharmacology, 5(6), 596–603.

[11] Reddy, G., Altaf, M., Naveena, B. J., Venkateshwar, M., & Kumar, E. V. (2007). Amylolytic bacterial lactic acid fermentation – A review. Biotechnology Advances, 26(1), 22–34.

[12] Imasse, K., Tanaka, A., Tokunaga, K., Sugano, H., Ishida, H., Takahashi, S., 2007. Lactobacillus reuteri tablets suppress Helicobacter pylori infectionda doubleblind randomised placebo-controlled cross-over clinical studydKansenshogaku zasshi. J. Jpn. Assoc. Infect. Dis. 81, 387–393.

[13] Kedia, G., Wang, R., Patel, H., Pandiella, S.S., 2007. Used of mixed cultures for the fermentation of cereal-based substrates with potential probiotic properties.Process. Biochem. 42, 65–70.

[14] Guthrie, Helen A. Introductory Nutrition. Missouri: Times Mirror/ Mosby College Publishing, 1989.

[15] Trachoo, N., Boudreaux, C., Moongngarm, A., 2006. Effect of germinated rough rice media on growth of selected probiotic bacteria. Pakistan J. Biol. Sci. 9, 2657–2661.

[16] Loponen, J., Laine, P., Sontag-Strohm, T., Salovaara, H., 2007. Behaviour of oat globulins in lactic acid fermentation of oat bran. Eur. Food Res. Technol. 225, 105–110.

[17] Ijabadeniyi, A.O., 2007. Microorganisms associated with ogi traditionally produced from three varieties of maize. Res. J. Microbiol. 2, 247–253

[18] Guı ven, K., Benlikaya, N., 2005. Acid pH produced by lactic acid bacteria prevent the growth of Bacillus cereus in boza, a traditional fermented Turkish beverage. J. Food Saf. 25, 98–108.

[19] Doyle, M.P., Beuchat, L.R., Montville, T.J., 1997. Food Microbiology: Fundamentals and Frontiers, Second ed. ASM Press, Washington, DC.

[20] ÇELIK I., IșIK F., SIMSEK O., GURSOY O. (2005): The effects of the addition of baker’s yeast on the functional properties and quality of Tarhana, a traditional fermented food. Czech J. Food Sci., 23:190–195.