آنزیم لیزوزیم
منابع استحصال لیزوزیم
ضد میکروب های طبیعی از منابع مختلفی از جمله گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم‌ها تولید و جداسازی می‌شوند. این ترکیبات، رشد میکروبی را مهار می‌کنند؛ برای افزایش ماندگاری محصولات غذایی استفاده می‌شوند و محبوبیتی روز افزون در میان فعالان صنایع غذایی پیدا کرده‌اند. لیزوزیم یک پروتئین ضد میکروبی است که به طور گسترده در بسیاری از بافت‌های بیولوژیکی، سلول‌ها و مایعات بدن توزیع شده است. لیزوزیم به فراوانی در سفیده تخم مرغ وجود دارد و همچنین به راحتی در ترشحات از جمله اشک، بزاق، شیر انسان و مخاط یافت می‌شود. در حال حاضر، لیزوزیم استخراج شده از سفیده تخم مرغ و تخم غاز لیزوزیم‌هایی هستند که در صنایع غذایی استفاده می‌شوند.
نحوه کارکرد لیزوزیم
لیزوزیم‌ها آنزیم‌های هیدرولیتیکی هستند توانایی شکافت پیوندهای گلیکوزیدی در پپتیدوگلیکان، (یک جزء ساختاری اصلی دیواره سلولی باکتری) دارند. عمل هیدرولیز، یکپارچگی دیواره سلولی را در هم می‌ریزد و باعث لیز (شکافت) باکتری‌ها می‌شود. عمده فعالیت آنزیمی لیزوزیم به عمل بر ضد باکتری‌های گرم مثبت محدود می‌شود. این پدیده بیشتر به دلیل وجود لیپوپلی ساکاریدها (LPS)، لیپوپروتئین‌ها و برخی پپتیدهای آبگریز در غشای خارجی باکتری‌های گرم منفی است که مانع از دسترسی لیزوزیم به لایه زیرین PG می‌شود. علاوه بر سد LPS، تغییرات خاص در لایه PG نیز در جلوگیری از اتصال موثر لیزوزیم مشاهده شده است. با این حال درست است که لیزوزیم عمدتاً در برابر باکتری‌های گرم مثبت مؤثر است؛ اما طیف کارکرد آن را می‌توان از سه طریق به سمت باکتری‌های گرم منفی گسترش داد:
- دناتوره کردن
- ایجاد تغییرات شیمیایی
- ترکیب لیزوزیم با سایر مواد نگهدارنده
انواع لیزوزیم
علیرغم اتفاق نظر در مورد عملکرد، انواع مختلفی از لیزوزیم‌ها وجود دارند که بر اساس توالی اسید آمینه، ساختار، خواص فیزیکوشیمیایی و ایمنی متمایز می‌شوند. لیزوزیم‌ها معمولاً به سه دسته تقسیم می‌شوند:
- نوع c (نوع مرغ یا معمولی)
لیزوزیم نوع C، پیوند گلیکوزیدی را در دیواره سلولی باکتری‌های گرم مثبت را هیدرولیز می‌کند، خاصیتی که به طور گسترده برای نگهداری مواد غذایی استفاده می‌شود. لیزوزیم نوع C در همه مهره‌داران یافت می‌شود و همچنین می‌توان آن را در کلاس‌های مختلف Phylum Arthropoda، عمدتاً در گونه‌های حشرات lepidopteran، dipteran، isopteran و hemipteran یافت.
- نوع g (نوع غاز)
لیزوزیم نوع g برای اولین بار در سفیده تخم غاز شناسایی شد و از این رو به عنوان g-type نامگذاری شد. این نوع اصلی لیزوزیم در گونه‌های پرنده مانند رئا و کاسواری است. ژن‌های عملکردی نوع g در بی مهرگان مانند برخی از نرم‌تنان شناسایی شده‌اند.
- نوع i (نوع بی مهرگان)
لیزوزیم نوع i سومین نوع لیزوزیم است که عمدتا در بی مهرگان یافت می‌شود. لیزوزیم نوع i در کرم‌های آنلید، خارپوستان، نماتدها و بندپایان وجود دارد. برخی از لیزوزیم‌های نوع i فعالیت ضد باکتریایی قابل توجهی در برابر باکتری‌های گرم منفی نشان داده‌اند. لیزوزیم نوع i استخراج شده از صدف شرقی به طور قابل توجهی رشد اشریشیا کلی، ویبریو ولنیفیکوس و پدیوکوکوس سرویزیه را مهار می‌کند. یک لیزوزیم نوع i ویژه، دستابیلاز-لیزوزیم، به دست آمده از زالو، به عنوان یک آنزیم چند منظوره با فعالیت ایزوپپتیداز و گلیکوزیداز کشف شد.
کاربردهای لیزوزیم در صنایع غذایی
لیزوزیم برای سیستم‌های غذایی مناسب‌تر است و مستقیماً به سطح ماده غذایی اضافه می‌شود تا از رشد میکروب‌های مضر جلوگیری کند. اولین کاربرد صنعتی این آنزیم افزودن آن به پنیر سخت مربوط به دهه 1970 بود. لیزوزیم خواص ضد باکتریایی قوی در برابر باکتری‌ها از خود نشان می‌دهد. انواع مختلف مواد غذایی را می‌توان از طریق پوشاندن سطح آنها با لیزوزیم حفظ کرد. بنابراین به عنوان نگهدارنده در غذاها و داروها استفاده می‌شود. ایمنی و پایداری تکنولوژیکی لیزوزیم آن را به یک نگهدارنده ایده‌آل برای کاربردهای غذایی تبدیل می‌کند. لیزوزیم خاصیت شیرین کنندگی نیز دارد و به عنوان یک شیرین کننده طبیعی در صنایع غذایی استفاده می‌شود.
- فرآوری پنیر
لیزوزیم فرایند رسیدن را در روند تولید پنیر تسریع می‌کند؛ از رشد کلستریدیوم تیروبوتیریکوم که عامل تاخیر در رسیدن پنیر و بد طعم شدن پنیر است، جلوگیری می‌کند. لیزوزیم برای نگهداری انواع پنیرهای نیمه سخت مانند ادام، گودا و برخی پنیرهای ایتالیایی استفاده می‌شود.
- ماءالشعیر
در صنعت نوشیدنی، از لیزوزیم‌ها در روند تولید نوشیدنی‌های تخمیر شده استفاده می‌شود. لیزوزیم بر رشد مخمر تأثیر نمی‌گذارد، بنابراین می‌توان آن را قبل یا در حین تخمیر الکلی استفاده کرد. لیزوزیم، رشد باکتری‌های اسید لاکتیک (باکتری‌های گرم مثبت، مانند Pediococcus و Lactobacilli) را در ماءالشعیر را کنترل می‌کند.
- گوشت و فرآورده‌های گوشتی
پاتوژن‌های اصلی غذایی L. monocytogenes و C. botulinum هستند که هر دو می‌توانند باعث بیماری شدید و حتی مرگ شوند. لیزوزیم برای کنترل L. monocytogenes در گوشت گاو، سوسیس‌های خوک و فرانکفورت بوقلمون به کار می‌رود. لیزوزیم همچنین می‌تواند تشکیل سم ناشی از تکثیر C. botulinum در طیور، ماهی و سبزیجات را کنترل کند.
- بسته بندی مواد غذایی
بسته بندی ضد میکروبی چالش برانگیزترین موضوع امروز در سیستم‌های مواد غذایی است. لیزوزیم به عنوان جزئی از بسته بندی مواد غذایی برای افزایش ماندگاری غذاهای فرآوری شده و مهار رشد میکروبی استفاده می‌شود. لیزوزیم می‌توان در فیلم یا پوشش روی سطح غذا ادغام کرد.؛ خطر سرایت پاتوژن را کاهش و عمر مفید محصول را افزایش می‌دهد. ساخت فیلم‌های خوراکی با خواص ضد میکروبی برای مواد غذایی سالم مورد نیاز است، زیرا بسته بندی مواد غذایی بر پایه پلاستیک باعث آلودگی محیط زیست می‌شود. لاکتوپراکسیداز و لیزوزیم دو آنزیم ضد باکتریایی خوب برای نگهداری مواد غذایی هستند. این پوشش‌های خوراکی با سایر مولکول‌های زیستی مانند آلژینات، کیتوزان، پروتئین آب پنیر و ژلاتین ادغام می‌شوند تا بسته بندی مواد غذایی را بهبود ببخشند. بیشتر مواد غذایی تازه، طیور و محصولات دریایی دارای لایه های خوراکی لاکتوپراکسیداز و پوشش داده شده با لیزوزیم هستند؛ زیرا این مواد دارای خواص ضد میکروبی پایدار و موثر هستند.
کاربرد لیزوزیم در صنایع داروسازی
لیزوزیم برای پیشگیری بیماری‌ها با منشاء باکتریایی، ویروسی، قارچی و التهابی قابل استفاده است. همچنین دارای اثرات محرک ایمنی و آنتی هیستامینی است. لیزوزیم اصلاح شده حتی فرصت‌های جدیدی را در زمینه پزشکی بالینی فراهم می‌کند. لیزوزیم، پتانسیل تخریب تومورها را نیز دارد. همچنین اخیراً برای تولید یک حسگر نانویی برای تشخیص یون‌های فلزی مانند جیوه که یک آلاینده در منابع غذایی است و باعث آسیب به سیستم عصبی مرکزی، سیستم غدد درون ریز، مغز و حتی کلیه می‌شود، استفاده شده است.
