عنوان اختراع: شيرسوياي پروبيوتيك حاوي لاكتوباسيلوس پلانتاروم A7 (KC355) و غني شده با اسانس زيره سبز زمينه فني: علوم تغذيه و صنايع غذايي و ايمني مواد غذايي ارتقاء سلامت عمومي و افزايش كيفيت زندگي افراد جامعه (اعم از سالم و بيمار) پيشگيري از ابتلا به بيماري ها (سوء تغذيه، سرطان، اسهال، نفخ و سوء هاضمه و ..) بهبود بيماران مبتلا به انواع بيماريها از جمله ديابت، ديس ليپيدمي، سندرم متابوليك، عدم تحمل لاكتوز، بيماريهاي قلبي عروقي، سندرم نفروتيك و ... مشكل فني واهداف: تغذيه سالم نقش مهمي در بهبود كيفيت زندگي فرد و پيشرفت جامعه ايفا مي نمايد. امروزه مطالعات بسياري جهت توليد يا بررسي فوايد غذاهاي فراويژه در حال انجام است. دسته اي از غذاهاي فراويژه، محصولات غذايي حاوي پروبيوتيك ها مي باشد. پروبيوتيك ها، به عنوان ميكروارگانيسم هاي زنده اي شناخته شده اند كه اگر به مقدار كافي تجويز شوند، اثرات سودمندي بر سلامتي ميزبان خود دارند. از جمله اثرات مفيد پروبيوتيك ها بر بدن مي توان به تحريك سيستم ايمني بدن، پاكسازي روده از باكتريهاي پاتوژن، توليد مواد بيواكتيو، فعاليت ضدسرطاني، دكانژوگه كردن نمك هاي صفراوي، بهبود عدم تحمل لاكتوز، جلوگيري از عفونت روده اي، كاهش كلسترول سرم و اثرات آنتي اكسيداني اشاره كرد. اكثر پروبيوتيك هاي به كار رفته در صنايع غذايي كشورمان منشا تجاري داشته اند و به دليل ويژگي و اهميتي كه در مبحث پروبيوتيك ها حس مي گردد و با توجه به شرايط بهداشتي، جغرافيايي، اپيدميولوژيك، اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي مناسب موجود در كشورمان لازم است تحقيقات در اين زمينه به طور جد پيگيري گردد و مطالعات بيشتري بر روي سويه هاي بومي صورت پذيرد. همچنين فرآورده هاي پروبيوتيك در كشور ما عمدتا در گروه محصولات لبني توسعه يافته اند، اما مشكلاتي كه در رابطه با اين فرآورده ها از جمله عدم تحمل لاكتوز و محتواي كلسترول آنها مطرح است تلاش جهت توليد محصولات پروبيوتيك غيرلبني را در پي داشته است. شير سويا عصاره ي آبي لوبياي سويا است كه يك جانشين تجاري مناسب براي شير گاو و يك مكمل تغذيه اي مناسب براي افراد با عدم تحمل لاكتوز در نظر گرفته مي شود. با اين وجود مصرف سويا به خاطر طعم نامطلوب و وجود اوليگوساكاريدهايي چون رافينوز و استاكيوز كه اغلب منجر به نفخ و ناراحتي معده مي شوند داراي محدوديت هايي است. يك راه براي غلبه بر اين مشكل و بهبود قابليت پذيرش آن نزد مصرف كنندگان، انجام فرآيند تخمير بر روي محصول مي باشد. تخمير شير سويا، خواص تغذيه اي آن را نيز تغيير ميدهد از جمله اينكه فراهمي زيستي ايزوفلاون هاي آن را بهبود مي بخشد و به هضم پروتئين آن كمك مي كند. همچنين كلسيم محلول تري را فراهم مي آورد، سلامتي روده را افزايش مي دهد و سيستم ايمني را تقويت مي نمايد. به موارد فوق بايد اين مطلب را افزود كه شير سوياي تخمير شده بر خلاف شير يا ماست تخمير شده حاوي كلسترول يا لاكتوز نيز نمي باشد. در نتيجه تخمير شير سويا، اثر آن در كنترل متابوليسم گلوكز به واسطه¬ي افزايش آگليكونهاي ايزوفلاوونوئيدي آن افزايش مي يابد. همچنين تخمير سويا منجر به تغييرات ساختاري در پروتئين ها و فيتواستروژن ها مي شود كه اين مسئله به اثرات مفيد آن بر روي متابوليسم گلوكز بيشتر كمك مي كند. بنابراين اثرات شير سويا در كاهش خطر و پيشرفت مقاومت به انسولين و ديابت نوع 2 با تخمير افزايش مي يابد. اسانسها و عصاره هاي حاصل از گياهان دارويي با داشتن تركيبات ضدميكروبي، ضدسرطاني، آنتي اكسيداني و عوامل حذف كننده راديكالهاي آزاد از توان بسيار بالايي جهت به كارگيريشان به عنوان تركيبات نگهدارنده طبيعي جديد در محافظت غذاهاي خام و فرآوري شده بر خوردار مي باشند. زيره سبز، گياهي علفي يك ساله، ظريف و معطر از خانواده چتريان بوده و با نام علمي Cuminum cyminum معروف مي باشد، اين گياه جز گياهان دارويي بومي، مهم و اقتصادي كشورمان بوده و در مناطق مختلفي از جمله تبريز، يزد، كرمان و برخي نقاط ديگر كشت مي شود. اين اسانس داراي عوامل ضد ميكروبي مؤثر بر باكتري هاي گرم مثبت است كه مي تواند نقش ارزشمندي به عنوان يك نگهدارنده طبيعي در محصولات غذايي بر عهده داشته باشد. اين نكته در توليد محصولات فراويژه اي كه در آنها باكترهاي گرم مثبت به عنوان پروبيوتيك نقش دارند از اهميت خاصي برخوردار است و غلظت اسانس به كار رفته بايستي در حدي تعيين گردد كه تاثير منفي معناداري بر رشد باكتري هاي پروبيوتيك نداشته باشد. هدف از انجام اين پژوهش توليد و بهينه سازي فرمولاسيون فرآورده هدفمند جديدي است كه علاوه بر خصوصيات پروبيوتيكي تخميري و بومي، حاوي اسانس زيره سبز جهت افزايش خواص تغذيه اي آن مي باشد. وضعيت دانش پيشين: در مطالعه اي طي تخمير شير سويا افزايش غلظت و آزادسازي ويتامين هاي گروه B از جمله تيامين، اسيد فوليك، نياسين، پيريدوكسين و ويتامينB12 نشان داده شد ( Rasic وKurman ، 1983). مطالعه اي ديگر نشان داد كه تخمير شير سويا با سويه هايي از جنس بيفيدوباكتريا منجر به كاهش محتواي استاكيوز و رافينوز مي شود كه مي تواند ايجاد نفخ در اثر مصرف شير سويا را كاهش دهد ( Hou و همكاران ،2000). در طي تحقيقي مشخص شد كه تخمير شير سويا سبب افزايش 100درصدي غلظت ايزوفلاوونهاي آگليكون آن مي گردد( Chein و همكاران ،2006). محققان در مطالعه اي دريافتند كه گلوكوزيداز موجود در شير سوياي تخمير شده غلظت سرمي ايزوفلاون را در مدت كوتاهتري در مقايسه با شير سوياي تخمير نشده افزايش مي دهد كه دليلي بر جذب سريعتر اين مواد مي باشد ( Kano و همكاران ،2006). همچنين طي مطالعه¬اي، افزايش سطح آگليكونهاي بيواكتيو از 8 درصد در شير سوياي تخمير نشده به حدود 50 درصد در شير سوياي تخمير شده را گزارش گرديده است( pham و shah ،2007). مطالعه اي برروي رات هاي ديابتي شده نشان دادكه زيره سبز داراي فعاليت آنتي هايپرگلايسميك مي باشد (Jagtap وهمكاران ،2010). همچنين مطالعه اي بر روي حيوانات آزمايشگاهي نشان دادكه كومين آلدهيدمشتق شده از روغن زيره سبز مهاركننده آنزيمهاي آلدوزردكتاز و آلفاگليكوزيدازاست(Lee ، 2005). در مطالعه اي در مورد بررسي خواص آنتي اكسيداني عصاره هاي الكلي24 گياه دارويي از جمله زيره سبز جمع آوري شده از ايران، مقادير IC50 اسانس اين گياه μg/ml 82.25 و مقدارتركيبات فنولي كل گياه 0227 mg/g 2.14 گزارش شد (سوري و همكاران2008 ). ارائه راه حل همراه با شرح دقيق اختراع: بررسي متون نشان مي دهد كه تاكنون پژوهشي در زمينه توليد محصولي كه توأما پروبيوتيك و حاوي اسانس هاي گياهي باشد، صورت نپذيرفته است. درتحقيق حاضر جهت توليد محصول پروبيوتيك غير لبني، شيرسويا به عنوان يك بستر مناسب جهت رشد سويه لاكتوباسيلوس پلانتارومA7 كه جز باكتري هاي پروبيوتيك بومي با منشأ انساني است، انتخاب گرديد و اسانس زيره سبز به عنوان يك گياه دارويي و بومي مورد استفاده قرار گرفت. همچنين جهت بهينه سازي رشد باكتري لاكتوباسيلوس پلانتاروم A7 در شيرسوياي پروبيوتيك حاوي اسانس زيره سبز از روش سطح پاسخ بهره برده است. روش توليد محصول: سه نمونه شيرسويا حاوي 0.01% ، 0.02% و 0.03% اسانس زيره سبز آماده گرديد. باكتري لاكتوباسيلوس پلانتارومA7 از كلكسيون ميكروبي دانشكده تغذيه و علوم غذايي تهيه گرديد. مايه تلقيح حاوي سلول هاي باكتري با دانسيته نوري 0.5 در طول موج 620 نانومتر( cfu/ml105) تهيه گرديد و تلقيح باكتري در هر يك از نمونه هاي شيرسويا به ميزان (v/v) 1 % صورت گرفت. سپس در شرايط هوازي در دماي 37 درجه سانتي گراد گرمخانه گذاري شد. جهت بررسي روند تغييرات جمعيت باكتري و pH، نمونه برداري در فاصله هاي زماني سه ساعته انجام گرفت. از يك ميلي ليتر از هر نمونه، با استفاده از محلول كلرور سديم 85/0 %، رقتهاي متوالي تهيه مي شود. شمارش كلي باكتري ها در سطح محيط جامد MRS با روشPlate count agar انجام مي گيرد. نمودار تغييرات تعداد باكتري برحسب Log(cfu/ml) و تغييرات pH در برابر زمان رسم و داده ها مورد آناليز و مقايسه قرار گرفت(نمودار شماره 1و2). براي بررسي فاكتورهاي آزمايشي از روش سطح پاسخ در قالب طرح آزمايشي مركب مركزي در نرم افزار SAS استفاده گرديد. مقدار متغيرها در 3 سطح شامل غلظت اسانس زيره ( 0.01% ، 0.02% ، 0.03% ) و طول زمان تخمير ( 6، 9، 12 ساعت) مورد استفاده قرار گرفت(شكل شماره 1). نتايج آناليز داده ها نشان داد كه به ترتيب غلظت اسانس زيره با درجه دوم، زمان با درجه اول و سپس زمان با درجه دوم بر روي جمعيت نهايي لاكتوباسيلوس پلانتاروم A7 و نرخ رشد ماكزيمم آن موثر است (0.05>Pvalue). غلظت اسانس زيره با درجه اول موثر نشان داده نشد. همچنين تعداد باكتري ها در پيك رشد آن در شيرسوياي پروبيوتيك حاوي اسانس زيره نسبت به شيرسوياي پروبيوتيك بدون اسانس كمتر بود(نمودار شماره2) كه علت آن احتمالا به اثر بازدارندگي عوامل ضد ميكروبي موثر در اسانس زيره بر روي باكتري هاي گرم مثبت بر گردد. بر اساس آزمايشات انجام شده شرايط بهينه توليد شير سوياي پروبيوتيك حاوي اسانس زيره سبز در غلظت اسانس زيره 0.02% و طول زمان تخمير 9 ساعت تعيين گرديد. مزاياي اختراع: 1. نوآوري در علوم مرتبط با غذا و در نتيجه آغازگر سري تحقيقات جديدي كه به اثرات تواما پروبيوتيك ها و اسانس ها و عصاره هاي گياهي توجه دارند. 2. سويا خواص مفيد و بسياري در پيشگيري و درمان بيماريها دارد و شيرسويا مي تواند به عنوان يك ميان وعده مفيد مورد توجه بيشتري بخصوص در افرادي كه به دليل عدم تحمل لاكتوز يا حساسيت به پروتئين هاي شير قادر به استفاده از محصولات لبني نيستند قرار گيرد. 3. لاكتوباسيلوس پلانتاروم A7 يك سويه پروبيوتيك بومي بوده است كه مي تواند جايگزين پروبيوتيك هاي تجاري گردد. 4. پيشگيري، درمان و كنترل انواعي از بيماري هاي مزمن به دليل استفاده از ميكروارگانيسم هاي پروبيوتيك ازجمله مواردي چون: • اسهال اسهال آنتي بيوتيكي، كلستريديوم ديفسيل، مسافرتي، كودكان، حاد • تحريك سيستم ايمني • بيماري التهابي روده • عدم تحمل لاكتوز • آلرژي ها • سرطان • عفونت دستگاه گوارش • يبوست • عفونت دستگاه ادراري تناسلي • عفونت هليكوباكترپيلوري • كلسترول بالا 5. تخمير شيرسويا باعث كاهش اثرات نفخ ناشي از اليگوساكاريدهاي غيرقابل هضم مي گردد. 6. استفاده از زيره سبز به عنوان يك گياهي دارويي و بومي ايران و افزايش خواص تغذيه اي محصول. از خواص زيره سبز مي توان به موارد زير اشاره كرد: • ضد نفخ و سوءهاضمه • افزايش شير ماداران شيرده • ضد تشنج و ضد صرع • رفع بي خوابي • كاهش قندخون افراد ديابتي • كاهش كلسترول 7. توليد محصولي با ماندگاري بيشتر بدون كمك از نگهدارنده هاي مصنوعي به دليل اثر محافظتي باكتريوسين هاي توليدي توسط لاكتوباسيلوس پلانتاروم A7 موسوم به پلانتاريسين و اثرات بازدارندگي عوامل ضد ميكروبي موثر در اسانس زيره بر روي باكتري ها 8. ايجاد تنوع در سبدغذايي خانوارها كاربرد: هدف از توليد فراورده مذكور، تلفيق اثرات سلامت بخش پروبيوتيك ها و اسانس هاي گياهي در بستر يك محصول غيرلبني (شيرسويا) است كه همگي در افزايش ارزش تغذيه اي محصول، پيشگيري، كنترل و درمان بيماريها ، ارتقا سلامت و كيفيت زندگي افراد جامعه، ايجاد تنوع در سبدغذايي و ايجاد تنوع در علوم صنايع غذايي نقش به سزايي خواهندداشت. يك روش اجرايي براي به كارگيري اختراع: باتوجه به فوايد سويا، مصرف محصولات سويا در جامعه مورد توجه قرار گرفته است. از طرفي شاهد كاهش مصرف محصولات لبني در تعدادي از افراد جامعه مي باشيم كه يكي از دلايل آن عدم تحمل لاكتوز است. شيرسويا در اين افراد مي تواند به عنوان يك جايگزين مناسب معرفي گردد. همچنين توسط تخمير مي توان از اثرات نفخ آور اليگوساكاريدهاي موجود در شيرسويا كاست. استفاده تواما پروبيوتيك ها و اسانس هاي گياهي مي تواند كمك شاياني به افزايش خواص تغذيه اي محصول و در نتيجه كمك به پيشگيري و درمان و كنترل بيماريها و افزايش كيفيت زندگي افراد جامعه گردد. استفاده تواما از اين دو مورد سلامت بخش نه تنها باعث توليد فراورده مذكور شده مي تواند مورد توجه محققان عرصه غذا قرار گيرد و زمينه ساز تحقيقات، توليد و ارائه محصولات جديدي گردد كه خود مي تواند به كارآفريني، اشتغال و اقتصاد مردم كشور عزيزمان كمك قابل توجهي نمايد.