هیدرولیز، لبنی، لاکتاز، آلژینات، .در، عارضه

– پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………………………………….49
چکیده انگلیسی …………………………………………………………………………………………………………………………………………….50
پیوست …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..52
منابع
عنوان فهرست جداول صفحه
جدول 1-1-منابع مختلف آنزیم لاکتاز و عامل های تثبیت کننده …………………………………………………………..24
جدول 1-2- هیدرولیز لاکتوز با تکنیک های مختلف تثبیت ……………………………………………………………………..25
جدول 2- 4 –طراحی آزمایشات ………………………………………………………………………………………………………………… 28
جدول 2-5 – آنالیز واریانس مدل ………………………………………………………………………………………………………………..40
جدول 4-1-مقادیر بهینه جهت تولید شیر کم لاکتوز با هدف حداکثر هیدرولیز لاکتوز و کمینه بودن دبی جریان شیر ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………47
جدول 4-2-مقادیر بهینه جهت تولید شیر کم لاکتوز با هدف حداکثر هیدرولیز لاکتوز و بیشینه بودن دبی جریان شیر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..47
عنوان فهرست اشکال صفحه
شکل 1-1-تصویر سه بعدی آنزیم لاکتاز حاصل از E.Coli …………………………………………………………………………..4
شکل 1-2- لاکتوز اندازه گیری شده به روش نقطه انجماد وکروماتوگرافی مایع ………………………………………….9
شکل 1-3-آنزیم بنزآلدئید لیاز به همراه زنجیره اش از طریق حامل اصلاح شده با نیکل تثبیت شده و تشکیل بنزوئین را کاتالیز می کند ………………………………………………………………………………………………………………..14
شکل 1-4-متراکم شدن و اتصال عرضی آنزیم ها برای ایجاد یک CLA (توده های آنزیمی اتصال عرضی شده ) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………15
شکل 2-1- طراحی Packed Bed Bioreactor ……………………………………………………………………………………31
شکل 2-2 -دیاگرام خط تولید شیر کم لاکتوز ……………………………………………………………………………………………33
شکل 2-3- نحوه تثبیت آنزیم به روش محصور کردن …………………………………………………………………………………36
شکل3-1- کانتورپلات نشان دهنده اثر دما و غلضت آنزیم بر درصد هیدرولیز لاکتوز موجود در شیر ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..43
شکل 3- 2 – نمودار سطحی نشان دهنده اثر فلوریت و غلظت آلژینات بر درصد هیدرولیز لاکتوز موجود در شیر ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….46
مقدمه
شیر کم لاکتوز محصولی است که با تبدیل لاکتوز موجود در شیر به قند هاي ساده یعنی گلوکز و گالاکتوز ،مرحله هضم اولیه روي آنها صورت گرفته و بنابراین هنگام خورده شدن شیر مذکور توسط فرد مبتلا به عارضه عدم تحمل لاکتوز ،قندهاي ساده به راحتی از جداره روده جذب خون می شود و لاکتوز باقی مانده نیز تحت تاثیر فعالیت جرئی آنزیم لاکتاز روده اي هضم و جذب می شود لذا علائم و ناراحتی هاي روده اي بروز نخواهد کرد .مصرف این محصول توسط افراد مبتلا به عارضه عدم تحمل لاکتوز در مقایسه با مصرف شیر معمولی که لاکتوز هضم و جذب نشده به مصرف باکتریهاي روده می رسد ،اثرات فیزیولوژیکی مثبت تغذیه اي و انرژي زایی مشابه فرد سالم را به دنبال خواهد داشت .
موسسه ملی بیماری های دیابت و کلیوی ،برآورد کرده است که در حدود 75 درصد جمعیت بزرگسال آمریکایی و 90 درصد آمریکایی های آسیایی دارای بیماری عدم تحمل لاکتوز هستند .
در این مطالعه با به کار گیری روش سطح پاسخ تاثیر چهار پارامتر غلظت آنزیم ،غلظت آلژینات ،دما و سرعت جریان شیر از بیوراکتور ستونی ،بر شاخص درصد هیدرولیز لاکتوز مورد ارزیابی قرار می گیرد و شرایط بهینه تولید شیر کم لاکتوز به روش مداوم بررسی می شود ؛تا بتوان به سوالات زیر در پاسخ داد :
1-دمای بهینه بیوراکتور آنزیمی چقدر می تواند باشد ؟
2-اثرات غلظت آنزیم و آلژینات روی کارایی بیوراکتور به چه نحوی است ؟
3-سرعت جریان شیر از ستون چه اثری روی درصد هیدرولیز لاکتوز شیر دارد ؟
در واقع در این مطالعه با طراحی یک بیوراکتور آنزیمی مناسب ،شرایط بهینه تولید شیر کم لاکتوز به روش مداوم مورد بررسی قرار می گیرد .
1-مروری بر تحقیق
1-1-فواید مصرف فرآورده های لبنی و سرانه مصرف شیر :
امروزه مصرف شیر و فرآورده های آن بعنوان یکی از شاخص های توسعه جوامع انسانی بیان می شود .تحقیقات مستمر انجام گرفته در مورد مصرف فرآورده های لبنی نشان داده است که ارتباط نزدیک و مستمری بین مصرف این فرآورده ها و سطح سلامتی افراد جامعه به لحاظ کارایی و ضریب هوشی ،میزان ابتلا به بیماری های عفونی و تنظیم فعالیت های متابولیکی بدن وجود دارد .در حال حاضر صنایع تولید و فرآوری شیر و مشتقات آن یکی از مهم ترین و گسترده ترین صنایع غذایی محسوب می شود .بطوریکه در طی دهه اخیر شاهد رشد چشمگیر این صنعت و افزایش تولید محصولات لبنی در کشورمان بوده ایم .
علیرغم این رشد تولید ،سرانه مصرف در کشورمان افزایش چندانی نداشته است ،بطوریکه ایران با مصرف سرانه حدود 85 کیلوگرم شیر بسیار دورتر از مصرف سرانه جهانی ( 155 کیلوگرم ) قرار می گیرد .پایین بودن سرانه مصرف به عوامل متعددی مربوط می گردد ؛از جمله عدم تنوع این محصولات ،بالا بودن متوسط قیمت آنها در مقابل درآمد متوسط خانوارهای ایرانی ،فقدان آگاهی و فرهنگ مصرف فرآورده های لبنی و وجود حساسیت و عدم تحمل نسبت به بعضی از ترکیبات شیر .
طی سالهای اخیر تلاشهای زیادی چه از طرف بخش صنعت و چه از طرف ارگان های متولی بهداشت و سلامت جامعه در جهت افزایش سطح آگاهی مصرف کننده صورت گرفته است و از طرف دیگر با افزایش تولید و ایجاد تنوع در نوع محصولات جذابیت های مصرف این محصولات نیز افزایش یافته است .منتهی به نظر می رسد برای حصول به هدف افزایش سرانه مصرف باید فاکتور مهمی نظیر واکنش حساسیت زای بعضی از ترکیبات شیر را که باعث پس زنی این محصول توسط آحاد جامعه می شود را مد نظر داشته و برای حل این معضل چاره ای اندیشید (2) .
1-2-بیماری عدم تحمل لاکتوز :
در میان ترکیبات شیر ،قند شیر یا لاکتوز مهم ترین عامل حساسیت زای شیر محسوب می شود .این قند در طی مراحل هضم توسط آنزیم لاکتاز (بتاگالاکتوزیداز) روده ای به دو قند ساده گلوکز و گالاکتوز شکسته شده و سپس از طریق جدار مخاطی روده جذب جریان خون می شود .در صورت فقدان یا کاهش فعالیت این آنزیم ،لاکتوز موجود در مواد لبنی به صورت دست نخورده وارد روده بزرگ شده و در آنجا تحت تاثیر میکروارگانیسم های روده ای تخمیر می گردد .نتیجه فعالیت تخمیری این میکروارگانیسم ها روی لاکتوز تولید اسید لاکتیک ،اسیدهای چرب کوتاه زنجیر و گازهای CO2 ، H2 و CH4 خواهد بود ،که نهایتا منجر به بروز عوارض و علایم کلینیکی ناخوشایندی برای مصرف کننده می شود .
شدت این علایم می تواند بسته به شرایط فیزیولوژیکی هر فرد متفاوت باشد و می تواند از یک شکم درد و نفخ مختصر تا دلپیچه های شدید ،اسهال و تهوع ، متغیر باشد .علاوه بر این عادات غذایی شخص ،نوع و ترکیب ماده لبنی و میزان مصرف نیز بر شدت و ضعف این علائم تاثیر می گذارند .
چنین عارضه ای را بر اساس شدت و ضعف علائم بالینی به دو گروه عدم تحمل لاکتوزو یا سوء هاضمه نسبت به لاکتوز تقسیم می کنند .این عارضه در اکثر نژادهای بشری بصورت ژنتیکی وجود دارد ،به این صورت که فعالیت آنزیم لاکتاز روده ای در انسان با افزایش سن کاهش می یابد (53) .
-اثرات لاکتوز در روده بزرگ:
لاکتوز اضافی در روده بزرگ می تواند منجر به موارد ذیل گردد:
1- آب گیری بافت با توجه به اثرات اسمزی 2- جذب ضعیف کلسیم با توجه به اسیدیته پائین 3- تخمیر لاکتوز توسط فلور میکروبی که موجب تولید گازهای دی اکسید کربن و هیدروژن شده و می تواند ناراحتی هایی از قبیل دل درد ،اسهال ،استفراغ و نفخ را در پی داشته باشد (53) .
1-2-1-عارضه عدم تحمل لاکتوز در مناطق مختلف :
مطالعات نشان می دهد که افراد مبتلا نسبت به مقادیر کم لاکتوز ( 0 – 2 گرم لاکتوز ) واکنش خاصی نشان نمی دهند و بروز علایم با مصرف مقادیر بیشتر لاکتوز ( بیش از 6 گرم ) مشاهده می شود.میزان ابتلا به این بیماری در مناطق گوناگون نیز متفاوت می باشد.کمترین درصد ابتلا در مناطق قفقاز و شمال اروپا دیده می شود ؛ (کمتر از 3% جمعیت بزرگسال ) بیشترین میزان ابتلا در آمریکای جنوبی و پاره ای از مناطق آسیا (تقریبا 100 % جمعیت بزرگسال ) دیده می شود .در مورد جمعیت مبتلا در ایران متاسفانه تا کنون مطالعه خاصی صورت نگرفته ولی با استناد به بعضی از تحقیقات انجام شده در کشورهای هم جوار و در بعضی از مقالات رقم 85 % جمعیت بزرگسال یا به عبارت دیگر حدود بیش از 9 میلیون نفر برای ایران ذکر شده است .البته قابل پیش بینی است که بدلیل عدم تمایل به مصرف مواد لبنی از سوی چنین جمعیت قابل توجهی از جمعیت کشور ،خطر شیوع بیماریهای ناشی از کمبود کلسیم و نیز سوء تغذیه را افزایش خواهد داد .در کشور های پیشرفته این معضل با تهیه و عرضه محصولات لبنی کم لاکتوز و حتی بدون لاکتوز تا حد بسیار زیادی بر طرف شده است (53) .
1-3-لاکتوز شیر:
لاکتوز یک دی ساکارید متشکل از یک واحد گلوکز و یک واحد گالاکتوز می باشد .شیر گاو بطور متوسط دارای 4/8 درصد قند لاکتوز می باشد یا به عبارتی هر فرد هنگام نوشیدن یک لیوان شیر( 250 میلی لیتر) تقریبا 12 گرم لاکتوز وارد دستگاه گوارش خود می کند. به منظور کاهش عوارض ناشی از عدم تحمل لاکتوز ،طبق منابع حداقل باید 75 % میزان لاکتوز موجود در شیر کاهش یابد تا به کمتر از 1 درصد برسد. وزن مولکولی لاکتوز 342/3 گرم بر مول است .در دمای اتاق ساکارز 10 بار محلول تر از لاکتوز است (22).
-آنزیم لاکتاز:
روی بخش فعال آنزیم لاکتاز دو گروه کربوکسیلی شناخته شده است ،یکی از این گروه های کربوکسیلی اکسیژن گلیکوزیدیک را پروتونه می کند و منجر به شکسته شدن پیوند گلیکوزیدیک سوبسترا (لاکتوز) می شود .گروه کربوکسیلیک دیگر هم به صورت یک نوکلئوفیل رفتار می کند و کوالانت آنزیم – گالاکتوزیل میانی را می سازد .(Zechel & Whiters) (37) .

شکل 1-1-تصویر سه بعدی آنزیم لاکتاز حاصل از E.Coli
-هیدرولیز آنزیمی لاکتوز شیر:
متداولترین روش برای کاهش لاکتوز استفاده از روش های آنزیمی است. به این صورت که به شیر آنزیم لاکتاز یا بتا گالاکتوزیداز استحصال شده از منابع مختلف (معمولا از قارچ ،مخمر و یا باکتری) افزوده شده و آنزیم فوق عمل هیدرولیز یا شکستن مولکول لاکتوز را به صورت زیر انجام می دهد:

همانگونه که ملاحظه می گردد ،حاصل عملیات هیدرولیز آنزیمی لاکتوز تشکیل مونو ساکارید های گلوکز و گالاکتوز و به میزان محدودی الیگو ساکاریدها می باشد (13) .
1-4-هیدروکلوییدها :
هیدروکلوئیدها پلی مرهای کربوهیدراتی با وزن مولکولی بالا هستند که در صنعت غذا به منظور ویژگی های عملکردی مهمی چون ،غلیظ کردن ،تشکیل هیدروژل و پایداری بافت به کار گرفته می شوند .ژلان ،آگار ،کاپا کاراگینان و سدیم آلژینات پر مصرف ترین هیدروکلوئیدها از لحاظ عامل های ژل ساز هستند .هیدروژل ها سیستم های پویایی هستند که از شبکه های سه بعدی پلی مری تشکیل شده اند .اکثر هیدروژل ها به کمک اثرات متقابل یونی و یا حرارتی ساخته می شوند .این مواد در زمینه هایی مانند آزاد شدن کنترل شده داروها ،تثبیت کنترل شده ،جداسازی زیستی ،بیوسنسورها و بافت های مصنوعی خیلی مفید هستند (11) .
-آلژینات:
سدیم آلژینات یک نمک محلول در آب آلژنیک اسید است .و به صورت یک پلی ساکارید غیر سمی در تمام گونه های جلبک قهوه ای وجود دارد .این ماده به طور گسترده در صنایع غذایی و دارویی استفاده می شود . و امروزه هم برای محصور کردن داروها ،ماکرومولکول ها و سلول های بیولوژیکی استفاده می شود .آلژینات به واسطه اثر متقابل با یون های مثبت دو ظرفیتی به غیر از منیزیوم ،ژل های آبدوست تشکیل می دهد .ژله ای شدن در اثر اتصال عرضی یون های دو ظرفیتی با واحدهای اورونیک اسید اتفاق می افتد .حضور یون کلسیم در محیط این ژل سبب اتصال پلی مرهای گلورونیک اسید به

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *