کاله - رضا قربانی
ghorbani1359@yahoo.com
کلمات کلیدی مطالب
نویسنده: رضا قربانی - ۱۳٩۱/٥/۱٧


 


چکیده :
نانوتیوبهای حاصل ازپروتئین های شیر مانند لاکتا لبومین، لاکتوگلوبولین ومیسل های کازئین ویژگی های کاری مطلوبی را جهت کاربرد در صنایع لبنی دارا می باشند. نانوتیوبهای لاکتا لبومین که از هیدرولیز جزئی آن به وسیله باسیلوس لایشنی فرمیس وسپس فرآیند خود اتصالی تشکیل می شوند و به دلیل دارا بودن نسبت بالای عرض به طول وسختی نسبی، به عنوان عوامل ویسکوز کننده ونیز ژله ای کننده مورد استفاده قرار
می گیرند(Graveland,2006 )همچنین میسل های کازئینی نانوکپسول های مؤثر طبیعی جهت انتقال
مواد غذایی همچون کلسیم، فسفات وپروتئین در تغذیه نوزادان می باشد. کازئینات ها به عنوان موادی در دیواره میکروکپسولاسیون مورد استفاده قرارگرفته اند. (Efrat semo,2007 ) لاکتوگلوبولین به عنوان پروتئین اصلی آب پنیر، نانو حامل دیگری در محصولات لبنی بوده، بطوری که با تشکیل نانوکمپلکس ها و به دام انداختن اسیدهای چرب ارزشمند، همچون و DHA ،می تواند به عنوان ناقلی جهت حفاظت وپایداری مولکولها در برابر تجزیه و توسعه عطر وطعم نامطلوب مورد استفاده قرار گیرد.(Particia zimet,2009 )

مقدمه:
نانو تکنولوژی به توسعه مواد کاربردی در مقیاس طولی کمتر از nm 100 اطلاق می شود.
(Paul Takhistov,2004 ) نانوتکنولوژی عبارتی است که در سال 1974 جهت کار ماشینی با مواد، در ابعاد بسیار ریز معرفی شد. و امروزه می تواند به صورت گسترده در مهندسی ریز مقیاس به کار برده شود
(Paul Takhistov,2004 ). ساختار های خطی (1) مثل ساختارهای کروی ولوله ای به دلیل اینکه خصوصیات منحصر به فردی دارند مورد توجه ویژه قرار گرفته اند. ایجاد نانوحامل ها (2) برای مواد مغذی هیدورفوبیک شیوه امید بخشی را برای ارتقاء نیازها پیشنهاد می دهد(Lingyun chen ,2006 ) در میان موادغذایی، لبنیات به دلیل
دارا بودن مواد مغذی ارزشمند مانند ویتامین ها، کلسیم، پروتئین و ... از جایگاه ویژه ای برخوردار می باشند. مولکولهای پروتئینی شیر ساختارهای منحصر به فردی را دارا بوده که در نانو کپسوله کردن مواد مغذی مورد استفاده قرار گرفته شده اند. اخیراً میسل های کازئین ساخته شده با نانو کمپلکس های لاکتوگلوبولین و پکتین به عنوان ناقلی برای مواد مغذی هیدروفوب نظیر ویتامین D2 ، یا اسید چرب اشباع نشده به کار رفته اند. (Yoav D.livn 2009 ) نانوذرات چیتوزان که با لاکتوگلوبولین پوشیده شده اند، به عنوان یک حامل مواد مغذی پیشنهاد شده است. (Particia zimet,2009)پوشش نانو ذرات نیز حفاظت خوبی را برای مواد مغذی حساس در غشاء دستگاه گوارشی انجام می دهد.(Gabriel,2006 ) در این مقاله سعی شده است تا ابتدا برخی از پروتئین های شیر با توجه به خصوصیات فیزیکی وویژگی های منحصر به فرد آنها، به عنوان نانو ذرات وناقل مواد غذایی معرفی، و کار برد هریک را به صورت مختصر تشریح نماید.
1. Linear assemblies 2. Nano carrier




پروتئین های شیر و نقش آنها به عنوان نانو ذرات و ناقل مواد مغذی :
هیدرولیز نسبی، لاکتا لبومین به وسیله پروتئازهای باسیلوس لایشنی فرمیس با عث تشکیل بلوکهای ساختاری از طریق خود پیوستگی (1) در مقیاس نانو در شرایط مناسب می شود. (Gravelan,2006) جهت در ک واهمیت خود اتصالی نانو تیوبها، مفهوم خود آرائی در مقابل تجمع (2) بیان می شود. بدین معنا که تجمع، یک واکنش خود پیوستگی (3) است که معمولاً منجر به تشکیل توده های معلق وبی شکل با ساختارهای هتروژنی می شوند که از لحاظ بیولوژیکی غیر فعال بوده، به گونه ای که پیوند های مولکولی درگیر در تشکیل آنها پیوند های کووالانسی وغیر کووالانسی می باشد.(G.kruif ,2006 ) خود اتصالی نوع ویژه ای از تجمع در اثر پلیمریزاسیون است که با هدف به حداقل رساندن انرژی آزاد واز طریق نیروهای بین مولکولی غیر کووالان، مانند پیوندهای هیدوژنی والکترواستاتیک صورت می گیرد. اگر چه اثر پیوندی هریک از آنها جزئی است، اما در مقادیر زیاد می تواند قابل توجه باشد. در pH خنثی و در حضور کاتیون مناسب ، این بلوکهای ساختاری تشکیل لوله های میکرومتری طویل با قطر nm 20 می دهند. از هیدرولیز لاکتا لبومین، محصولات فراوانی تولید می شود. برای تعیین دقیق اینکه کدام یک از محصولات هیدرولیز در تشکیل نانوتیوبها براساس خود اتصالی دخالت دارد، می توان از طریق جرم مولی لوله ها و بلوک های ساختاری به این موضوع ها پی برد.(G.kruif, kentsis 2006 )
باتوجه به مطالعه انجام شده توسط گراولند و کرویف درسال 2006 غلظت مورد نیاز برای تشکیل نانوتیوبهای لاکتا لبومینli/ gr 120 دردمای 50 درجه سانتیگراد می باشد. ضمناً پیش نیاز دیگری که برای تشکیل ساختارهای لوله ای مهم و اساسی می باشد، حضور یونهای مناسب است. در فرآیند خود اتصالی نانوتیوبها مشخص شده است که یونهای دو وسه ظرفیتی مختلف که عمدتاً ca2+،mn2+،zn2+،cu2+،Al3+ هستند وآغازگر این فرآیند بشمار می روند.
1. self assembly 2.aggregation 3.self association 4. bacillus licheneiformis 5.Graveland &et .al
. البته درحضور mg2+ وB2+ به جزتجمعات فیبریلی شکل هیچگونه نانو تیوبی تشکیل نمی شود. در میان پروتئین های شیر علاوه بر لاکتا لبومین که به عنوان یک نانوحامل به شمار می رود، کازئینات ها نیز به دلیل ساختار ویژه ای که دارند مورد توجه زیادی قرارگرفته شده اند. کازئینات ها به عنوان مواد دیواره ای میکروکپسیولاسیون مورد استفاده قرار می گیرند(Gravelan,kruif,2006 ).
هر چند که در تشکیل چنین کپسولهایی کازئین ها هم رفتار عملکردی طبیعی شان وهم ساختار اصلی میسلی خود را از دست می دهند.عملکرد این کپسولها بدین ترتیب است که ذره هیدوفوبی درون حفره های کازئین به
دام افتاده اند و با توجه به اینکه کازئین ها قابلیت حل پذیری درشرایط مناسب را دارند،(Lingyun chen,2006 ) ذره ای هیدروفوب در این حفره ها به دام می افتد. با توجه به نیاز روزمره به غذاهای کم چرب حفاظت از مواد مغذی که در ارتباط با چربی ها هستند، اهمیت به سزایی دارد. لذا نانو حامل ها دسترسی حیاتی به این مواد مغذی را می توانند بهبود بخشند. از دیگر مزیت اساسی آن به حداقل رسانیدن تأثیرات نامطلوب برویژگی های مرتبط با خصوصیات حسی، نظیر شفافیت سیستم های آشامیدنی وبالاخره کپسولاسیون وبه دام انداختن مواد مغذی وحفاظت ازآنها در برابر اکسیداسیون و دیگر واکنشهای آنزیمی و شیمیایی در حین تولید و افزایش عمر ماندگاری مواد غذایی(1) است.(Yoav 2007 ) نانوکمپلکس های لاکتوگلوبولین به همراه پکتین به عنوان
پلی ساکاریدی جهت پوشش نانو کمپلکس ها وپایداری مواد مغذی حساس متصل به لاکتوگلوبولین، می تواند تا حد زیادی از تأثیرات مطلوب گفته شده را برآورده سازد. عملکرد این نانو ذرات بدین صورت است که ماده مغذی هیدروفوبیک از طریق تشکیل نانوکمپلکس های الکترواستاتیک محلول لاکتوگلوبولین و یک پلی ساکارید نظیر پکتین، با متوکسیل کم به عنوان ماده حفاظت کننده از مواد مغذی درون نانو تیوب می باشد.

1.self life


ویژگی نانو تیوب :
لاکتا لبومین جزء پروتیئن ها ی آب پنیر شیر بوده و با توجه به خصوصیات ویژه آن که عبارت است از:
1- نسبت عرض به طول بالای آن(1)
2-سختی نسبی حفره ها
3- قابلیت تجزیه کنترل شده آنها.
شاید مهمترین ویژگی نانوتیوب لاکتا لبومین وجود حفره آن باشد.(Graveland,2006 ) به علت
دارا بودن حفره، نانو تیوب های لاکتا لبومین به عنوان ناقل مواد دارویی وسایر مولکولهای کپسوله شده ای مثل ویتامین هاو آنزیم ها مورد استفاده قرار می گیرند. میسل های کازئین هم که به عنوان نانو حامل طبیعی مورد استفاده قرارمیگیرد، خصوصیات ویژه ای مانند مقاومت در برابر حرارت، پوشش کامل ماده هیدروفوبی به دام افتاده درون میسل، و نگهداری طولانی مدت ماده مغذی دارد. لاکتوگلوبولین، پروتئین اصلی یک
نانو حامل طبیعی دیگر برای مولکولهای هیدوفوب به شمار می رود(Patricia,2009 ). دریک آزمون که ماده مغذی درون نانو کپسول لاکتوگلوبولین قرارگرفت. درشرایط استرس به مدت طولانی نگهداری شد(2) (Frat semo,2007 ) مشخص گردید. لاکتوگلوبولین و تشکیل نانو کمپلکس های پکتین حفاظت خوبی را در برابر تجزیه DHA از خود نشان می دهند.
کاربردهای نانوتیوبها:
امروزه با توجه به صنعتی شدن مواد غذایی وبا توجه به فرآیندهایی از قبیل (پاستوریزاسیون، استریلیزاسیون، خشک کردن تصعیدی(3)، آنزیم بری و....) که به دلیل از بین بردن میکروارگانیزم ها، آنزیم ها و یا تغییر در بافت وساختار ماده غذایی صورت می گیرد، حفاظت از ریز مغذی ها مانند ویتامین ها، اسید چرب 3 ،پروتیئن ها امری الزامی به نظر می رسد.
1..aspect ratio 2.shelf life stress 3.Freeze drying

یکی از کاربردهای نانو تیوبهای لاکتا لبومین، ثبات وپایداری آنها درفرایندهای پاستوریزاسیون(s 40 در 72 درجه سانتیگراد) ونیز در برابر خشک کردن تصعیدی(3) اشاره نمود.(Gravland & kruif,2006 )
نانوتیوبهای، لاکتا لبومین به دلیل نسبت بالای عرض به طول و سختی نسبی مثال از جمله عوامل دیسکوزکننده ونیز در تولید ژل مورد استفاده قرارمی کیرند. از جمله قابلیت این ژل ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1-تشکیل ژل های برگشت پذیر
2- تشکیل ژل های شفاف
3- با توجه به اینکه در نانو تیوبهای لاکتا لبومین امکان بازشدگی اتصالات وجود دارد لذا ساختار ژل تشکیل شده می تواند گسیخته شود(Graveland & kruif 2006 ).
به دلیل دارا بودن خصوصیاتی همچون خود اتصالی خطی، لوله ای وفیزیکی، کاربردهای بالقوه ای از این نانوتیوبهای در صنایع غیر غذایی وجود دارد.امروزه بسته بندی های هوشمندی وجود دارد که تاریخ انقضاء ماده نگهداری شده در بسته بندی و حتی شرایط نامساعدی که سپری کرده است را از طریق سنسورهایی که در آن تعبیه شده است می تواند گزارش نماید. ساختار های غیر هم سان تک بعدی مثل کره ها و لوله ها، می تواند ارتباطی را بین نانو ساختار ها وماده غیر ماکروسکوپی فراهم کند(Graveland & kruif 2006 ). برای مثال ساختارهای خطی را می توان از طریق ایجاد پیوند با آنتی بادی برروی یک سطح جامد ثابت نمود وحتی می تواند به عنوان یک سنسور برای مولکول ها ( هورمون، آمین های بیوژنیک، آمینو اسیدها و...) در یک فاز مایع در نقش یک آنتن برای امواج الکترومغناطیسی عمل کند(Graveland & kruif 2006 ).از دیگر نانوتیوبها با کارایی زیاد میسل های کازئین است.


طی مطالعه ای که توسط افرات سمو وهمکارنش در سال 2006 انجام گرفت(1) مطالعاتی را برروی میسل های کازئین موجود در پروتئین شیر که مسئول انتقال واحدهای ساختاری مواد مغذی از مادر به نوازد هستند انجام دادند.آنها ویتامینD را که نقش مهمی در جذب کلسیم در بدن دارد درون میسل ها کپسوله کردند، آنها ابتدا محلولی فاقد میسل ها وحاوی کازئین محلول ساختند. پس از افزودن ویتامین D به محلول، کازئین به ویتامین D اضافه شد ووقتی که کلسیم وفسفات که به طور معمول در شیر یافت می شوند به کازئین غنی شده با ویتامین D اضافه شد، پروتئین ها همانند پروتئین های موجود در شیر در داخل میسل سازماندهی شدند با این تفاوت که با مقدار زیادی از ویتامین D غنی شده بودند.



















Efrat ,et al
نتیجه گیری:
خود اتصالی لاکتا لبومین هیدرولیز شده، به نانوتیوبهای مستقیم بلندی ختم می شود که برای برخی از پردازش های مهم مانند تغییر شکلهای مکانیکی و گرمایی مناسب می باشند لاکتا لبومین عامل مهمی برای استفاده در نانو تکنولوژی با کاربردهای غذایی وغیر غذایی دارد همچنین لاکتوگلوبولین نیز نانو تیوب دیگری است که با نانو کمپلکس های الکترواستاتیکی پکتین، مولکولهای اسید چرب امگا 3 ر ادر برگرفته و پایداری کلوئیدی بسیار مطلوبی را از خود نشان می دهد، که در نتیجه از عوامل اکسیداسیون ممانعت کرده وخواص تغذیه ای آن را حفظ می کند.





















References:

1. J.F. Graveland-Bikkera,* and C.G. de Kruifa,b. (2006). Unique milk protein based nanotubes. Trends in Food Science & Technology (196–203)



2. Lingyun Chen, Gabriel E. Remondetto and Muriel Subirade* (2006).
Food protein-based materials as nutraceutical delivery systems .Trends in Food Science & Technology( 272–283)


3. Patricia Zimet a,b, Yoav D. Livney a,b,*. (2009)Beta-lactoglobulin and its nanocomplexes with pectin as vehicles for u-3 polyunsaturated fatty acids . journal in Food Hydrocolloids(1120–1126)

رضا قربانی
فرشی از گل به پاس قدوم شما دوست عزیز . رضا قربانی لیسانس صنایع غذایی و کارشناسی ارشد مهندسی صنایع هستم از سال 1381 در صنعت غذا( نوشیدنی و امولسیون سازی) و در حال حاضر در شرکت لبنی کاله امل مشغول به فعالیت می باشم. امیدوارم مطالب موجود که بخشی از سایت های مختلف غذایی و برخی نوشته اینجانب می باشد برای شما دوستان مفید واقع شود .سوالات یا هر گونه نظرات خود را می توانید به ادرس ایمیلم ارسال نمائید . از همراهی با شما بسیار سپاسگذارم.
کدهای اضافی کاربر :