تحقیق دانشگاهی – تولید شیر کم لاکتوز به روش مداوم و بهینه سازی شرایط تولید این شیر …

چنین عارضه ای را بر اساس شدت و ضعف علائم بالینی به دو گروه عدم تحمل لاکتوز[2]و یا سوء هاضمه نسبت به لاکتوز[3] 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) .
121-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[4] 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) .
14-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 یکدیگر و ایجاد ساختاری موسوم به جعبه تخم مرغی می شود . (31) و (23) .
-واکنش شیمیایی در ژل :
در ژل ها واکنش های شیمیایی تقریبا نظیر یک محیط مایع صورت می گیرد و حالت ساختمانی ژل فقط به میزان کمی بر سرعت انجام چنین واکنش هایی اثر می گذارد .و نیز مواد محلول در فاز مایع با همان سرعتی که در یک حلال خالص نفوذ می کنند می توانند در ژل نیز نفوذ نمایند (4) .
15-ویژگی های شیر کم لاکتوز:
با تشکیل مونوساکارید

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است

های گلوکز و گالاکتوز و با توجه به شیرینی نسبی بالاتر آنها ( 0/6) نسبت به شیرینی نسبی دی ساکارید لاکتوز ( 0/27 ) شیر کم لاکتوز طعم شیرین ملایم و مطبوعی پیدا می کند. البته لازم به ذکر است که این شیرینی به معنی افزایش درصد قند نبوده و تاثیری بر میزان کالری زایی محصول ندارد. به غیر از طعم بهتر این شیرها ،به دلیل تاثیرات مثبت گلوکز و گالاکتوز بر سلامتی این شیرها از خواص تغذیه ای بهتری برخوردارند. قند گلوکز مهمترین کربوهیدرات بدن انسان بوده و کلیه فعالیتهای متابولیکی بدن به کمک آن صورت می گیرد. علاوه بر این گلوکز موجب تحریک ترشح انسولین شده و همچنین تاثیر مثبتی بر کاهش کلسترول بد خون دارد. گالاکتوز قندی است که در ساختار سلولهای عصبی بدن وجود دارد ،این قند همانند گلوکز سریع جذب می شود ولی تحریک کننده ترشح انسولین نیست و بنابراین موجب حفظ قند خون به مدت طولانی تری می گردد (2) .
151-به چه شیری کم لاکتوز گفته می شود ؟
بنابر مطالعات انجام گرفته توسط هرتزلر و همکاران ( 1996 ) براساس اندازه گیری میزان هیدروژن تولیدی پس از مصرف شیر ،شیرهای حاوی 2- 0 % لاکتوز ،کم لاکتوز محسوب شده و هیچگونه مشکل هضم و عدم تحمل در مصرف کننده بوجود نمی آورند (42) .
16-روش نقطه انجماد :
اساس عمل اندازه گيري نقطه انجماد ،قانون رائولت است و مي توان گفت كه حضور لاكتوز به عنوان ماده حل شونده مي تواند مطابق اين قانون سبب كاهش نقطه انجماد شود .ولي از آنجا كه شير يك محلول پیچیده و حاوي مواد حل شونده قندي و انواع نمك است ،به همين دليل ممكن است حضور آنها نيز به نوبه خود ،اين ويژگي فيزيكي را تحت تأثير قرار دهد (35) .
Chen و همكاران از نقطه انجماد براي تعيين درجه آبكافت لاكتوز استفاده كردند .استفاده از روش نقطه انجماد به عنوان روشي بسيار مناسب ،ساده ،دقيق و كم هزينه براي ارزيابي درصد لاكتوز و آبكافت شیرهای تیمارشده با آنزیم توصیه می شود (14) .
Nijplels و همكاران از دو روش آنزيمي و روش اندازه گيري نقطه انجماد براي تعيين ميزان لاكتوز شير و شيرهاي تيمار شده با آنزيم بتا-گالاكتوزيداز استفاده كردند و ميزان ضريب تعيين دو روش را حدود 0.994 اعلام کردند (28) .
– نقطه انجماد شیر:
مواد محلول در یک حلال مایع ،عموماً باعث کاهش نقطه انجماد حلال می شود و کاهش انجماد معمولاً با غلظت ماده حل شده متناسب است .هنگامی که آب به شیراضافه شود ،غلظت نمک ها و لاکتوز محلول در سرم کاهش می یابد و بر اثر رقیق شدن شیر ،نقطه انجماد شیر تدریجاً به سمت نقطه انجماد آب خالص نزدیک می شود . 75 درصد افت نقطه انجماد مربوط به لاکتوز و کلرورها بوده و تغییر غلظت یکی از آنها (لاکتوز یا کلرور ) باعث تغییر غلظت ماده دیگر می شود ( برای حفظ تعادل ) .
نقطه انجماد0/535 H – هورت وت[5] را دربعضی مناطق جهان بعنوان نقطه انجماد طبیعی شیر پذیرفته اند . شیری که نقطه انجماد آن مساوی یا کمتر از عدد فوق باشد ؛بعنوان شیر بدون آب اضافی محسوب می شود .در هر صورت اندازه گیری نقطه انجماد نمونه های مورد اعتماد و صحیح شیر به منظور ارائه شاهد و مدرک افزایش آب ضرورت دارد (1) .
161-عوامل موثر درتغییرات نقطه انجماد شیر:
شواهد نشان می دهد که تغیرات نقطه انجماد با عواملی مانند فصل ، سن و سلامت و نژاد گاو ،علوفه ، دسترسی دام به آب ،آب و هوا ،دمای محیط ،زمان شیر دوشی ( صبح یا عصر ) و احتمالاً عوامل دیگر بستگی دارد .همچنین تخمیر شیر ،فرآیند شیر در خلاء ،استریل کردن شیر و انجماد و نگهداری نمونه ها قبل از آزمایش بر نقطه انجماد اثر می گذارد .افزایش ماده خشک شیر ،نقطه انجماد را بطور محسوسی کاهش می دهد .برخی از میکروب ها مانند سود موناس ها می توانند قبل از رسیدن شیر به برودت لازم موجب تشکیل ذرات یخ در شیر گردند .گرم کردن چنین شیری تا 38 درجه سانتي گراد و سپس سرد کردن آن ،اندازه گیری نقطه انجماد صحیح شیر را ممکن می سازد .
نتایج نقطه انجماد نمونه هایی که اسیدیته آنها یشتر از 17 درجه دورنیک است ،نقطه انجماد صحیح شیر را نشان نمی دهد .این روش علاوه بر شیر خام ،برای اندازه گیری نقطه انجماد شیر کامل ،شیر پس چرخ ،شیر کم چربی ،شیر فرادما[6] و شیر هموژنیزه نیز کاربرد دارد .استریل کردن شیر و پاستوریزه کردن در خلاء ، ممکن است بر نقطه انجماد شیرموثر باشد (1) .
-اصطلاحات نقطه انجماد :
– نقطه انجماد :
دمایی است که درآن دما فاز مایع و فاز بلورین یک ماده در حالت تعادل قرار دارد .
– نقطه انجماد شیر :
دمایی است که مطابق روش کریوسکوپی اندازه گیری شده و بر حسب درجه H ( هورت وت ) یا درجه سلسیوس بیان می شود .
– افت نقطه انجماد :