مواد غذایی غالبا به وسیله کپک‌ها و سموم تولید شده در طی ذخیره‌سازی برخی از مواد، حمل و نقل و فراوری پس از برداشت آلوده می‌شوند. بنابراین، کمیت، کیفیت و ترکیبات مغذی آنها به‌طور قابل توجهی کاهش یافته و سبب افت ارزش بازار می‌شود.
طبق اعلام سازمان غذا و کشاورزی (FAO)، سالانه حدود ۱۰۰۰ میلیون تن مواد غذایی در سطح جهان به دلیل مایکوتوکسین‌های تولید شده از کپک‌های انباری، فاسد می‌شوند. درخصوص آلودگی انواع مواد غذایی از قبیل غلات، حبوبات، آجیل، میوه، سبزیجات و ادویه‌ها با قارچ‌ها و مایکوتوکسین‌ها، گزارش‌های متعددی منتشر شده است.
علاوه بر آلودگی‌های میکروبی، اقلام کشاورزی همچنین در زمان فراوری، حمل و نقل و ذخیره‌سازی در معرض تخریب اکسیداتیو قرار می‌گیرند. علی‌رغم اینکه مواد نگهدارنده سنتزی در کنترل آفات انباری به میزان قابل توجهی موثر هستند، اما بیشتر این مواد اثرات جانبی بر سلامت انسان و محیط زیست دارند. گزارش‌هایی از پیدایش آفات ثانویه به دلیل ماهیت زیست تخریب ناپذیر بودن مواد سنتزی وجود دارد (Brul & Coote, 1999).
لذا در سال‌های اخیر نیاز به توسعه نگهدارنده‌ها بر پایه گیاهی به عنوان جایگزین مناسب مواد شیمیایی سنتزی در کنترل آفات انباری بیش از پیش احساس می‌شود. از میان محصولات طبیعی، اسانس‌های گیاهی و ترکیبات اسانس‌ها به دلیل فراریت بالا و ماهیت زیست تخریب پذیری آنها به عنوان افزودنی‌ها و چاشنی غذایی بسیار مورد توجه مصرف‌کننده‌ها قرار می‌گیرند.
اسانس‌ها عمدتا به دلیل خواص بیولوژیکی همچون ضدباکتری، ضد ویروس، ضد قارچ و آنتی‌اکسیدانی، می‌تواند به عنوان نگهدارنده‌های طبیعی برای افزایش ماندگاری مواد غذایی و غلات مورد استفاده قرار گیرند.
اسانس‌های ضد میکروب
فعالیت ضدباکتریایی اسانس‌ها مربوط به وجود مواد موثره عمده آنها شامل اوژنول (میخک)، سینامالدهید (دارچین)، تیمول و کارواکرول (آویشن و مرزه)، منتول (نعناع فلفلی)، کارون (پونه سنبله‌ای و زیره)، لینالول (اسطوخدوس)، فارنسول (گل محمدی) و … می‌باشد. بر این اساس نگهدارنده‌های غذایی از اسانس مرکبات، میخک، دارچین، رزماری، آویشن، نعناع و سیر تهیه شدند.
مکانیسم عملکرد اسانس‌ها در مقابل میکروارگانسیم‌ها
ترپنوییدها و فنول‌ها دو دسته ترکیبات عمده موجود در اسانس‌های گیاهان مختلف، ماهیت چربی‌دوست دارند. ماهیت چربی‌دوستی اسانس‌ها نقش مهمی برای فعالیت ضد میکروبی آنها بازی می‌کند.
معمولا اسانس‌های ضدمیکروب موجب آسیب‌های ساختاری و عملکردی در میکروب‌ها می‌شوند. چنین اسانس‌هایی ترجیحا از فاز آبی به درون دولایه لیپید غشاء سیتوپلاسمی وارد شده و فعالیت ضد میکروبی خود را با مختل کردن نفوذپذیری غشاء و تعادل اسمزی سلول نشان میدهند. به این ترتیب، آنها پروسه انتقال یون را مختل می‌سازند و با پروتئین‌های غشاء برهمکنش ایجاد می‌کنند (Prakash et al., 2015).
بنا به گزارشاتی، تیمول، کارواکرول، اوژنول و دیگر ترکیبات فنولی اسانس‌ها از طریق برهمکنش با غشاء سلول، غلظت‌های یون H+ وK+ را تغییر میدهند و منجر به نشت ترکیبات ضروری سلولی سیستمهای میکروبی، کاهش ذخیره ATP درون سلولی و در نهایت منجر به مرگ سلول می‌شوند.
محدودیت اسانس‌های گیاهی به عنوان نگهدارنده مواد غذایی
- تنوع ترکیبات شیمیایی روغن‌های اسانسی به دلیل تغییر شرایط جغرافیایی و اکولوژیکی، سن گیاه، زمان برداشت گیاه و روش‌های استخراج اسانس، موضوعات اساسی مهم برای کاربرد اسانس‌ها به عنوان نگهدارنده‌های مواد غذایی می‌باشند. تغییرات در پروفایل شیمیایی اسانس‌ها می‌تواند بر فعالیت بیولوژیکی آنها تاثیر گذارد. لذا به منظور جلوگیری از تغییر نتایج به دلیل تغییر کموتایپ، اسانس‌ها باید بر اساس مشخصات شیمیایی آنها استانداردسازی شوند.
- در سیستم غذایی، برخی ترکیبات اسانس از طریق برهمکنش با ترکیبات مواد غذایی مانند چربی، نشاسته و پروتئین‌ها از بین می‌روند. بنا بر این، برهمکنش‌های احتمالی بین اسانس/ترکیبات اسانس و ترکیبات مواد غذایی باید در نظر گرفته شوند.
- برخی ترکیبات اسانس حتی در مقدار بسیار کم دارای بوی معطر بسیار قوی می‌باشند که بر روی خواص ارگانولپتیکی مواد غذایی اثر منفی می‌گذارد. از اینرو به منظور کاهش غلظت موثر اسانس/ترکیبات اسانس، باید اسانس با مواد ضدمیکروب دیگر به روش هم‌افزایی مخلوط شود تا خاصیت ارگانولپتیکی مواد غذایی نیز حفظ شود.
- فعالیت ضدمیکروبی اسانس به پارامترهای دیگر نظیر دما، pH و میزان آلودگی بستگی دارد. بنا براین، نیاز ضروری است که غلظت موثر همه اسانس‌هایی که خواص آنتی‌اکسیدانی و ضدمیکروبی قوی در محیط کشت (in-vitro) نشان میدهند، در بدن موجود زنده (in-vivo) نیز استانداردسازی شوند.
- اسانس‌ها به دلیل فراریت بالا، در حین استفاده و حمل و نقل، از میزان اولیه آنها کاهش می‌یابد. حتی در ظرف بسته، تخریب اسانس‌ها به سبب ماهیت ترکیبات شیمیایی آنها ممکن است رخ دهد. اما این محدودیت‌‌ها از طریق تکنیک انکپسوله کردن اسانس‌ها در پلیمرها برای تولید فرمولاسیون آفت‌کش‌های گیاهی از بین می‌رود.
منابع
- Brul, S., & Coote, P. (1999). Preservative agents in foods: mode of action and microbial
- resistance mechanisms. International Journal of Food Microbiology, 50, 1-17.
- Prakash, B., Kedia, A., Kumar Mishra, P., & Dubey, N.K. (2015). Plant essential oils as food preservatives to control moulds, mycotoxin contamination and oxidative deterioration of agri-food commodities -Potentials and challenges. Food Control, 47, 381-391.
