تولید غذا دارو ها (Nutraceuticals)
محور پژوهش
کشاورزی، فناوری زیستی و صنایع غذایی
پژوهشکده/دانشکده
زیست فناوری و مهندسی زیستی
حوزه پژوهش
مواد اولیه و فرمولاسیون غذایی
عنوان
تولید غذا دارو ها (Nutraceuticals)
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: غذا داروها ، مواد غذایی هستند به شکل مواد غذایی رایج و معمولی که روزانه مصرف شده و در ضمن تاءمین نیازهای غذایی مصرف کنندگان ، باعث ارتقاء سیستم ایمنی شده و در پیشگیری از وقوع بسیاری از بیماریها به خصوص بیماریهای غیر واگیر و همچنین درمان آنها موءثر می با شند. امروزه با تغییر سبک زندگی و رژیم غذایی بروز بیماری های غیرواگیر به سرعت در حال افزایش است. عمده بیماری های غیر واگیرعبارتند از انواع سرطان ها، بیماری های قلبی- عروقی، دیابت، فشار خون، آلزایمر، پارکینسون و بیماری های مزمن دستگاه تنفسی. با تصور طیف وسیع بیماری های غیرواگیر و گستردگی این شرایط، اهمیت توجه به این دسته از بیماری ها دو چندان می شود. شیوع و بروز چشم گیر بیماری های غیرواگیر خصوصاً در دهه های اخیر سبب بروز نگرانی های شدیدی در سیستم های سلامت کشور های جهان و دست اندرکاران نظام سلامت در دنیا شده است. چنین برآورد می شود که بیماری های غیرواگیر سالانه سبب فوت 35 میلیون انسان در دنیا می شوند که این رقم چیزی در حدود60 درصد از کل مرگ های جهان را شامل می شود. از آمار ذکر شده چیزی در حدود 80 درصد آن در کشور های در حال توسعه اتفاق می افتد که نیاز به توجه بیش از پیش به مقوله بیماری های غیرواگیر در کشور های در حال توسعه و خصوصاً کشور ما را دو چندان می کند. سازمان بهداشت جهانی1 (WHO) در یک استراتژی کلی، کنترل تنها سه بیماری غیرواگیر را در اولویت قرار داد که این سه بیماری عبارتند از: بیماری های قلبی- عروقی، دیابت و بیماری های تنفسی مزمن. اگرچه فاکتور های زیادی در بروز بیماری های مذکور مؤثرند اما مطابق شواهد کلینیکی، رژیم غذایی می تواند نقش مؤثری در سلامت کلون و پیشگیری از بیماری های مذکور ایفا کند. غذا ها داروها (غذاهای فراسودمند) شامل غذاها حاوی پروبیوتیک ها، پریبیوتیک ها وسینبیوتیک ها با هدف متعادل سازی میکروفلور کلون تولید شده اند و قابلیت ایجاد تغییر در جمعیت میکروبی کلون را دارند. مثالی از این نوع غذاها فرآورده های لبنی پروبیوتیک ، فرآورده های غله ای حاوی پریبیوتیک ها، نوشیدنی های حاوی سینبیوتیک ها می باشند. کار اصلی پروبیوتیک ها و پریبیوتیک ها اصلاح فلور میکروبی روده بزرگ و به دنبال آن اثرات مثبت بر عملکرد کل بدن انسان است. پروبیوتیک ها طبق تعریف تأیید شده توسط انجمن علمی بین المللی پروبیوتیک و پریبیوتیک (ISAPP)2 در سال 2014 میکروارگانیسم های زنده ای (باکتری یا مخمر) هستند که می بایست از نظر متابولیکی در محصول ثابت و فعال باقی بمانند، در طول مسیر قبل از مرحله هضم به تعداد زیاد زنده مانده، خود را به سلول های اپیتلیال3 روده برسانند و آثار سودمندی را در روده میزبان باقی گذارند. که برآیند تمامی این آثار سودمند می تواند منجر به افزایش طول عمر میزبان شود. باکتری های پروبیوتیک، میکروارگانیسم هایی هستند که اگر به مقدار کافی به کار گرفته شوند، اثرات سودمند سلامتی زایی به میزبان خود اعطا می کنند. این میکروارگانیسم ها توسط سازمان غذا و داروی آمریکا، به عنوان4GRAS ارزیابی شده اند. آن ها می توانند محیط اسیدی شیره ی معده و نمک های صفراوی را تحمل و آن را هیدرولیز نمایند. همچنین می توانند به سطح داخلی دستگاه گوارش (سلول های Caco-2) بچسبند و پاسخ های سیستمی (کل بدن) و موکوزی (موضعی همراه با تولید موکوز) میزبان ها را تنظیم کنند. فعالیت های ضدمیکروبی در برابر پاتوژن ها و مقاومت به برخی آنتی بیوتیک ها، از جمله ویژگی های پروبیوتیک ها می باشد. از جمله ی پروبیوتیک ها می توان به باکتری های اسید لاکتیک (عمدتا جنس لاکتوباسیلوس، بیفیدوباکتریوم) و مخمر هایی چون ساکارومایسس سرویزیه اشاره نمود (132). راهکار مؤثر برای تشویق رشد پروبیوتیک ها غنی سازی غذا با پریبیوتیک هاست. پریبیوتیک ها نیز مواد تشکیل دهنده ی خوراکی غیر قابل هضمی هستند که شامل گالاکتوالیگوساکاریدها (GOS)، فروکتوالیگوساکاریدها (FOS)، اینولین، الیگوفروگتوز، لاکتولوز (گالاکتوفروکتوز)، ایزومالتو-الیگوساکاریدها (IMO)، زایلوالیگوساکاریدها (XOS)، ایزومالت و لاکتوسوکروز (132) بوده و با تحریک انتخابی رشد و یا فعالیت یک یا تعداد محدودی از باکتری ها در روده ی بزرگ تاثیر مثبتی بر میزبان دارند و این تاثیر باعث ارتقاء سلامتی میزبان می شود. برای این که مواد تشکیل دهنده ی خوراکی، به عنوان پریبیوتیک دسته بندی شوند آن ها باید: - غیر قابل هضم، جذب و هیدرولیز در بخش بالایی لوله گوارش باشند. - یک غذای موردعلاقه برای یک یا تعداد محدودی از باکتری های مفید روده ی بزرگ باشند. - اثرات لومینال یا سیستمیک مفید برای سلامت میزبان ایجاد کنند. - جمعیت های میکروارگانیسم های مفید را در روده بزرگ تحریک و از رشد و بیماری زایی میکروب های مضر جلوگیری کنند . در اصل پریبیوتیک ها با عمل کردن به عنوان مبنای غذایی باکتری های مطلوبی که از قبل در دستگاه گوارش وجود دارند، تعداد آن ها را بهبود می بخشند اما در صورت عدم وجود پریبیوتیک مطلوب در دستگاه گوارش، اثربخش بودن باکتری های پروبیوتیک غیر محتمل به نظر می رسد. بنابراین ترکیب پریبیوتیک و باکتری های پروبیوتیک (سنبیوتیک) می تواند راهی برای دستیابی به حداکثر مزایا برای مصرف کننده باشد.کربوهیدرات های مختلفی از نظر اثرات پروبیوتیکی شان مورد بررسی قرار گرفته اند که این کار بیش از همه روی فروکتو-، گالاکتو-، زیلو-، اولیگوساکارید ها و اینولین انجام شده است. همچنین کربوهیدرات هایی مانند گلوکو-الیگوساکارید، الیگوساکارید های پکتیک وجود دارند که تاکنون در انسان آزمایش نشده اند. سینبیوتیک ها مخلوطی از پریبیوتیک ها و پروبیوتیک ها هستند که به شکلی مفید با ارتقا بقا و افزایش تعداد میکروارگانیسم های مفید در لوله ی گوارش، بر میزبان تاثیر می گذارند. امروزه انواع گوناگونی از غذا داروها شامل انواع مختلف میکروارگانیسم های پروبیوتیک ، ترکیبات پریبیوتیک و تلفیقی از پروبیوتیک و پریبیوتیک (سینبیوتیک تولید شده لیکن هر یک از این محصولات از نظرات مختلف دچار مشکل می باشند که در این بین، چالش تعیین نوع اثر هر یک از این محصولات بر روی مصرف کننده و همچنین منابع تاءمین هریک از آنها بسیار مهم است..با توجه به مصرف مبالغ قابل توجهی ارز برای واردات ترکیبات پریبیوتیک و همچنین وجود منابع غنی گیاهی و ضایعات کشاورزی در کشور، انجام تحقیقات گسترده در زمینه استخراج ترکیبات زیست فعال از این منابع و ارزیابی قابلیت های تکنولوژیکی آنها برای رقابت با انواع وارداتی ضروری به نظر می رسد.به همین دلیل تحقیقات بیشماری بر روی استخراج ترکیبات پریبیوتیکی از منابع مختلف گیاهی (ضایعات کشاورزی)، جانوری و میکروبی در حال انجام شدن است تا به رفع مشکل صنعت غذا در زمینه تولید این گونه غذا های فراسودمند و نزدیک کردن ویژگی های محصولات سینبیوتیک تولید شده به نیاز های مصرف کننده در مشخص کردن اثر آنها در پیشگیری و یا درمان یک یا گروهی از بیماریهای غیر واگیر کمک کند. بررسی کارایی و بازدهی روش های مختلف استخراج پلی ساکاریدها از منابع گیاهی نیز یکی از دیگر از موضوعات جالب توجه برای محققین در سال های اخیر بوده است. جمع آوری اطلاعات در این زمینه نه تنها باعث تولید محصولاتی با ارزش افزوده از ضایعات کشاورزی می شود بلکه به توسعه ی موارد مصرف پلی ساکاریدهای استخراج شده، در صنعت غذا و دارو نیز کمکی شایان خواهد کرد. لازم به ذکر است تمامی موارد گفته شده در مورد کاربرد پروبیوتیک ها و پریبیوتیک ها و سینبیوتیک ها در مورد صنعت دام ، طیور و آبزیان هم صادق بوده و کاربرد بسیار موثر دارد. به طوریکه امروزه بخش اعظم تحقیقات در بهبود شرایط پروش دام ، طیور و آبزیان و کاهش مصرف آنتی بیوتیک ، فزایش توناژ تولید گوشت قرمز ، گوشت مرغ و گوشت سفید و جلوگیری از ابتلاء آنها به بیماریهای عفونی همه با کاربرد پروبیوتیک ها و پریبوتیک ها در حال انجام شده است و بسیار از نتایج آنها به صورت کاربردی در حال بهره برداری می باشد. لذا با توجه به مطالبی که در بالا آورده شد ضروری است فعالیت در حوزه های: 1) جداسازی و شناسایی میکروارگانیسم های پروبیوتیک از محصولات بومی تخمیری گیاهی و فرآورده های لبنی، روده انسان و سایر حیوانات ، تولید انبوه پروبیوتیک به منظور استفاده آنها در صنعت غذا و دارو سازی ، دام و طیور 2) جداسازی ترکیبات پریبیوتیک مختلف از منابع میکروبی ، جانوری و گیاهی (به خصوص ضایعات کشاورزی) ، شناسایی ساختار شیمیایی و چگونگی اثر آنها بر روی میکروارگانیسم های پروبیوتیک مختلف، بهینه سازی استخراج و خشک کردن آنها، تولید در اشل صنعتی برای فراهم کردن نیاز صنعت به این ترکیبات و جلوگیری از واردات انها 3) بکارگیری هریک از پروبیوتیک ها و پریبیوتیک ها و یا ترکیب آنها در فرمولاسیون فرآورده های غذایی انسانی، دام و طیور و آبزیان، تعیین اثرات پیشگیرانه و یا درمانی آنها بر روی بیماریهای عفونی (بیماریهای واگیر) و غیر عفونی (بیماریهای غیر واگیر) در برنامه فعالیت های پژوهشی 5-10 ساله آینده دانشگاه و کشور لحاظ شده و زیر ساخت های موجود در این زمینه توسعه یابد. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها این پژوهش طی قراردادی فیمابین دانشگاه صنعتی اصفهان و معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در حال انجام است. زیر ساخت‌های موجود در دانشگاه: امکانات آزمایشگاهی موجود در دانشکده های کشاورزی (گروه های صنایع غذایی ، علوم دام ، باغبانی و زراعت)، منابع طبیعی (گروه های شیلات، محیط زیست و گیاهان دارویی) مهندسی شیمی و شیمی. زیر ساخت های موجود در پژوهشکده های نانو تکنولوژی و زیست فناوری. فعالیت ها: اجرای طرح تحقیقاتی خانمه یافته در زمینه غذا داروها به کارفرمایی وزارت دفاع ، در جریان بودن یک طرح کلان فناورانه در زمینه استخراج پریبیوتیک ها از ضایعات کشاورزیکه هم اکنون در پژوهشکده زیست فناوری در جریان است. اجرای حداقل پنج رساله دکترا طی ده سال گذشته در زمینه استخراج ترکیبات پریبیوتیک مختلف از ضایعات کشاورزی مثل استفاده از دانه لوط، هسته خرما، سبوس و ساقه برنج و گندم، پوسته سبز پسته، استخراج فایکو سانین از چلبک اسپیرولینا و کاربرد آنها در فرمولاسیون های مختلف غذایی اجرای حداقل ده پروژه کارشناسی ارشد در زمینه های فوق الذکر دستاوردها: تهیه کلکسیون میکروبی از میکروارگانیسم های پروبیوتیک جداشده از فرآورده های تخمیری بومی مناطق مختلف ایران شناسایی و ثبت یک میکروارگانیسم پروبیوتیک در مرکز کلکسیون میکروبی سازمان پژوهش های علمی وصنعتی ایران و کاربرد آن در صنایع مختلف تدوین فرمولاسیون تعدادی محصول غذا دارو مانند نان فانتزی برای صبحانه، محصولات لبنی مانند دوغ، ماست و پنیر با توانایی مقابله با بیماری سندرم روده تحریک پذیر، تهیه پنیر موثر برای جلوگیری از فشار خون. فرمولاسیون یک محصول سینبیوتیک بر علیه بیماری آسم