لاکتوباسیل ها از زمان های بسیار دور همراه با غذاهایی مثل لبنیات در زنجیره غذایی انسان وجود داشته اند ولی امروزه از آن ها به عنوان پروبیوتیک برای پیشگیری از بیماری های عفونی و درمان التهاب در انسان وحیوان استفاده می شود.
اولین لاکتوباسیل در سال ۱۸۸۱ توسط کرن از شیر تخمیر شده جدا گردید و دیسیپورا کاوکازیکا نام گرفت که بعد ها لاکتوباسیلوس کائوکازیکوس تغییر نام یافت. در سال ۱۸۹۲ دودرلین از ترشح واژن زنان باسیلی را بدست آورد که آن را لاکتوباسیلوس واژینالیس نامید.
در سال ۱۹۰۰ مورو از مدفوع نوزادن که از شیر مادر تغذیه می کردند باسیلی را جدا کرد که آن را لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس نامید.
در سال ۱۹۰۷ گریگوروف از ماست ارگانیسمی را جدا کرد که آن را لاکتوباسیلوس بولگاریکوس می نامند.
در سال ۱۹۰۹ هینمون و هفران لاکتوباسیلوس های مختلفی را از بزاق و معده، واژن انسان ،روده و خاک و برخی از غذاها جدا کردند. امروزه بیش از ۴۴ نوع لاکتوباسیلوس شناسایی شده است. در سال ۱۹۱۹ اورلا جینز راسته سیستماتیک این باکتری را ثبت کرد.
۱-۷- محصولات
۱-۷-۱- پنیر:
یکی از انواع لبنیات است که به طور گسترده در انواع مختلف تهیه و در اکثر نقاط دنیا مصرف می شود.
پنیر از دلمه شدن شیر تهیه می شود. شیر از طریق رشد باکتری ها ترش یا اسیدی می شود سپس با اضافه کردن آنزیم Rennet (مایه پنیر) و یا یک جایگزین (مانند اسیدلاکتیک) دلمه می شود و در واقع شیر بسته شده و آب پنیر بدست می آید.
۱-۷-۱-۱ انواع پنیر:
انواع پنیر را بر اساس ویژگی های از قبیل نوع ترکیبات شیر، آنزیم های مورد استفاده برای ترش شدن آن، رژیم غذایی حیوان، روش کار و میزان رطوبت آن به چند نوع طبقه بندی می کنند.
پنیر هایی با رطوبت کم (۱۳ تا ۳۴ درصد) شامل پنیر دومان یا رمان، ریکوتای خشک وپنیر گچی تست.
پنیر با رطوبت متوسط (۳۴ تا ۴۵ درصد) شامل پنیر سفید فتا، پنیر چدار، پنیر گودا، پنیر لیقوان.
پنیر با رطوبت زیاد (۴۵ تا ۵۵ درصد) شامل پنیر موتزارلا، پنیر محلی وپنیر پیتزا.
پنیر با رطوبت خیلی زیاد (۸۰ تا ۸۵ درصد) شامل پنیر ریکوتا وپنیر خامه ای. (۷۳)
۱-۷-۱-۲ ارزش غذایی پنیر:
پنیر به عنوان جزئی از گروه لبنیات، منبع خوبی از پروتئین، کلسیم و فسفر است. مصرف روزانه ۳۰ گرم پنیر در حدود ۸ گرم پروتئین و ۲۰۰ میلی گرم کلسیم به بدن می رساند که این معادل ۱۵۰ تا ۲۰۰ گرم شیر (یک لیوان) است.
برای داشتن استخوان های سالم تنها مقدار کلسیم دریافتی با اهمیت نیست مقدار فسفر نیز مهم است.
پنیر منبع کلسیم، فسفر و پروتئین است و از اسیدی شدن حفره دهان پس از مصرف غذا جلوگیری می کند
وکلسیم و فسفر موجود از مینای دندان محافظت می کند. پس از خوردن مواد لبنی میزان کلسیم و فسفر بزاق افزایش می یابد. همچنین حدس زده شده است که پنیر خاصیت ضد میکروبی در حفره دهان دارد.
مصرف پنیر برای افرادی که عدم تحمل لاکتوز شیر رادارند مفید است زیرا پنیر و ماست نسبت به شیر از میزان لاکتوز کمتری برخوردار است.
۱-۷-۲ ماست:
فرایند تخمیر شیر به علت نیاز به حفظ کیفیت شیر خام انجام می گیرد زیرا در اثر این فرایند، فراورده ای بوجود می آید که دارای عمر نگه داری بیشتری می باشد. بطور کلی ماست به فراورده ای اطلاق می شود که از تخمیر شیر توسط باکتری های آغازگر از قبیل لاکتوباسیلوس بولگاریکوس و استرپتوکوکوس ترموفیلوس تولید شده باشد.
آغازگرهای ماست انرژی موردنیاز خود را از تخمیر لاکتوز شیر تهیه می کنند . در نتیجه لاکتوز را به اسید لاکتیک تبدیل می نمایند . در پایان فرایند تخمیر بطور معمول % ۳۰-۲۰ لاکتوز شیر به اسید لاکتیک تبدیل می شود . ماست به عنوان محصولی با چربی و کالری پایین و حاوی باکتری های سلامت بخش استفاده می شود.
گرچه امروزه ماست با درصدهای مختلف چربی و کالری به بازار عرضه می شود. (۶۱)
۱-۸- باکتریوفاژها
ویروس هایی هستند که به باکتری حمله کرده و آن ها را آلوده می کنند و باعث کاهش یا عدم فعالیت باکتری های آغازگر در تخمیر می شوند (شکل۳ ). باکتریوفاژها همه جا حضور دارند به عنوان مثال ۱۰۸ فاژ در هر قطره آب دریا یافت می شود.
باکتریوفاژها دارای یک اسیدنوکلوئیک از جنس DNA یا RNA می باشند که به صورت تک رشته ای یا دو رشته ای است و این اسید نوکلوئیک توسط یک غلاف پروتئینی به نام کپسید احاطه می شود.
هر باکتریوفاژ به صورت اختصاصی عمل می کند. میزبان ویروس ها گونه ای از باکتری ها هستند که ویروس بتواند آنها را آلوده سازند. در واقع فاژها انگل های اجباری هستند که پایان هر سیکل هزاران ویریون جدید را آزاد می کنند وسلول های اطراف را آلوده می کنند.
ویروسها فقط در درون گونه های خاصی تکثیر پیدا می کنند و از اینرو آنها را به سه گروه اصلی به نام ویروسهای جانوری، گیاهی و باکتریایی یا همان باکتریوفاژ ها طبقه بندی می کنند. برای آلوده شدن میزبان بوسیله ویروس سطح خارجی ویروس باید با پذیرنده های اختصاصی سطح سلول میزبان واکنش نشان دهد . نقطه پذیرنده در برخی از باکتریوفاژها یک نوع ماده شیمیایی در دیواره سلول میزبان است.
باکتریوفاژها پس از تکثیر در داخل باکتریها، آنها را لیز می کنند بنابراین به نام باکتریوفاژ (خورنده باکتری ) معروفند.
باکتریوفاژها جذب باکتری ها شده و در همه جای طبیعت یافت می شوند.
باکتریوفاژها مانند سایر ویروس ها به تنهایی قابلیت رشد و تکثیر را ندارند بلکه در سلول باکتری به صورت انگل سلولی، زندگی کرده و پس از تکثیر و رشد در داخل سلول باکتریایی با پاره شدن این سلولها به خارج می ریزند.
با توجه به فعالیت باکتری های آغازگر در ماست ،پنیر و سایر محصولات تخمیری شیر، فاژها یکی از مهمترین عوامل کاهش فعالیت این باکتریها در تولید محصولات لبنی هستند. (۳)
البته عوامل غیرویروسی نیز ممکن است بر کاهش رشد این باکتریهای آغازگر موثر باشند اما فاژها هنوز به عنوان مهمترین عامل کاهش فعالیت باکتریهای آغازگر در تولید ماست و پنیر محسوب می شوند که در نتیجه تاثیر این ویروسها، در فرایند تخمیر کاهش قابل ملاحظه ای در تولید اسید مشاهده می شود (تخمیر آهسته) و یا ممکن است از تولید اسید در فرایند تخمیری جلوگیری شود (تخمیر مرده) که در نتیجه اعمال اصلی بیوشیمیایی و تکنولوژیکی باکتری های آغازگر مثل تولید اسید لاکتیک و ترکیبات طعم دهنده و تجزیه پروتئین ها را شدیدا تحت تاثیر قرار می دهند.(۶۱ ،۱۲،۴۸)
شکل ۱-۳- شمای کلی باکتریوفاژ
۱-۸-۱ نقش باکتریوفاژ در صنایع لبنی شیر:
انسان از هزاران سال قبل باکتری های تولید کننده اسید لاکتیک ر ا که به طور طبیعی در شیر وجود دارند برای تهیه ماست، پنیر و فرآورده های دیگر شیر مورد استفاده قرار داده است. باکتریوفاژها در صنایع شیر بسیار حائز اهمیت هستند . بعضی آغازگرهای مخلوط گونه ای بطور دائم با تعداد کمی از فاژهای بی اثر موجود در محیط زندگی خود آلوده شده که تاثیری بر رشد یا توانایی تولید اسید ندارند و اثر آنها ممکن است نامشخص باقی مانده و ظاهر نشود . گرچه، بعضی آغازگرها باید طوری انتخاب شود که در برابر تکثیر فاژ بر روی محیط زندگی خود مقاومت داشته باشند.
۱-۸-۲ منابع اصلی آلودگی های فاژی در کارخانجات صنایع لبنی عبارتند از:
شیر خام
آب پنیر
هوا
شیر باقیمانده ناشی از تخلیه نامناسب
سویه های آغازگر آلوده به DNA فاژ
۱-۸-۳- اثر باکتریوفاژها
باکتریوفاژها باعث کاهش یا عدم فعالیت باکتری های تولیدکننده ماست، پنیر و دیگر محصولات لبنی شده و در نهایت تأخیر یا عدم تشکیل لخته در مرحله گرمخانه گذاری می شوند. اثر دیگر آنها، عدم تولید محصول و یا تولید محصولی با کیفیت بسیار پائین است و یا اینکه تولید محصول را به تاخیر می اندازد و همچنین باکتریوفاژ باعث تولید محصولاتی با کیفیت های متغییر می شود. فاژها می توانند مشکلاتی در سرعت رشد پروبیوتیک ها ایجاد کنند. (۶۱)
۱-۸-۴- تاریخچه کشف باکتریوفاژها
در سال ۱۹۱۵ بطور تصادفی در ضمن آزمایشاتی توسط تورت کشف شد که آنها را بنام عوامل قابل عبور از فیلتر نامید. و در سال ۱۹۱۷ بوسیله هرله به نام باکتریوفاژها خوانده شد که به زبان یونانی یعنی خورنده اجرام میله ای. فاژها را اغلب علامت یونانی Φ نشان می دهند. در سال ۱۹۳۵ محققین صنایع شیر از وجود موجودات بسیار ریز به نام باکتریوفاژ اطلاع داد. دو دانشمند نیوزلندی به نام های وایتهد[۱۱] و کوکس[۱۲] کاهش فعالیت باکتری های آغازگر مورد آزمایش خود را به حضور باکتریوفاژها ارتباط دادند. پس از اینکه یک نژاد مشخص از باکتری های اسید لاکتیک با فاژ اختصاصی خود برخورد کرد، هیچ یک از باکتر ی های مذکور برای انجام تخمیر باقی نماندند. هر باکتریوفاژ صرفا به گونه ی مشخصی از باکتری ها حمله می کند و در صورت عدم وجود آنها در شیر، تخمیر بطور معمول انجام می گیرد.
در سال ۱۹۳۹ دلبروک[۱۳] فیزیکدان و باکتریولوژیست معروف مقدار کمی از تعلیق باکتریوفاژی را به یک لوله کشت میکروبی افزود و پس از ۲۰ دقیقه متوجه شد که بر تعداد باکتریوفاژها افزوده می گردد.
پس از آن لوریا در آمریکا قطره ای از مایع باکتریوفاژی را به لوله کشت مایع باکتری مربوطه افزوده و متوجه شد که پس از چند ساعت کشت شفاف می گردد. حال اگر این مایع شفاف را پالایش دهند یا آن را تحت تاثیر کلروفرم قرار دهند تا باکتری ها به کلی از بین بروند، تنها باکتریوفاژها باقی می مانند. مایع محتوی این باکتریوفاژها را مایه باکتریوفاژ[۱۴] می نامند.
باکتریهایی را که باکتریوفاژ مخصوصی بر روی آنها موثر است باکتری حساس به باکتریوفاژ مربوطه می نامند. وقتی تعلیق باکتریوفاژی را با کشت باکتریهای حساس مخلوط کنند نخست باکتریوفاژها روی باکتریهای مربوطه تثبیت می شوند. پس از گذشت ۱۵۰-۵۰ دقیقه، هر یک از باکتریهای آلوده متلاشی می شوند و چند صد باکتریوفاژ جدید را که از جمیع جهات مشابه با باکتریوفاژهای آلوده کننده می باشد، آزاد می نماید.
داروهای آنتی بیوتیک، برای جلوگیری از فساد باکتریها، ترکیبات بهداشتی یا سترون کننده ها و باکتریوفاژها باعث عدم فعالیت باکتری های مفید می شوند.
۱-۸-۵- مورفولوژی باکتریوفاژها
یک گروه از فاژها بیش از دیگر باکتریوفاژها مورد مطالعه دقیق قرار گرفته اند . این گروه که به کلی باسیل حمله می کنند بنام کلی فاژ [۱۵] خوانده می شوند.
از کلی فاژهای متعدد شناخته شده، هفت عدد شان مورد مطالعه بسیار دقیق قرار گرفته اند. که به صورت T1تا T7 نشان می دهند و این ها به استرپتوکوکسی ها اسید لاکتیک حمله می کنند. (۳۴)
یک ذره فاژ شامل قسمتی به نام سر و قسمتی به نام دم می باشد. سر عبارت است از بخشی که حاوی اسیدنوکلئیک بوده و اطراف آنرا غلافی پروتئینی بنام کپسید احاطه کرده است. ماده پروتئینی کپسید خود از واحدهای کوچک مشابه که مکررا تکرار گردیده اند، بوجود آمده است. این واحدهای کوچک بصورتی پهلوی هم قرار گرفته که ایجاد یک ساختمان هرمی را می نماید و سطح مقطع آن شش ضلعی منظم [۱۶]می باشد. کوچکترین فاژ شناخته شده در قسمت سر تقریبا ۲۵ نانومتر است و قطر ناحیه سر دیگر فاژها بین ۷۵- ۴۰ نانومتر و حداکثر ۱۰۰-۷۰ نانومتر است.
