اپسیلون پلی لایزین (ایپولای)
برای اطمینان از ایمنی مواد غذایی، صنایع غذایی به مواد ضد میکروبی طبیعی به عنوان نگهدارنده روی آورده‌اند. ایپولای یک ضد میکروبی طبیعی دارای طیف گسترده‌ای از فعالیت در برابر فساد ماتریس‌های غذایی پیچیده و باکتری‌های مسموم کننده است. در سال 1989، ایپولای برای اولین بار به عنوان یک نگهدارنده طبیعی مواد غذایی توسط وزارت بهداشت، کار و رفاه در ژاپن تایید شد. سپس به عنوان نگهدارنده در بسیاری از کشورها مانند کره جنوبی، ایالات متحده، چین و استفاده شده است. ایپولای بر رشد باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی، مخمر و قارچ اثر بازدارندگی دارد. این نگهدارنده دارای خواص مختلفی از جمله پایداری حرارتی، مقاومت در برابر شرایط اسیدی و فعالیت ضد میکروبی با طیف وسیع است. ایپولای همچنین محافظ ایده آلی برای آنزیم‌ها است؛ زیرا ساختار خطی آن فضای کافی برای اصلاح سطوح آنزیم توسط گروه‌های آمینه فراهم می‌کند، بنابراین دسترسی به سایت فعال را افزایش می‌دهد.
ساختار شیمیایی ایپولای
پلی لایزین تولید شده توسط شرکت Handary پلی-ال-لایزین (ε-Polylysine) است. ε-Poly-L-lysine ساختار شیمیایی منحصر به فردی دارد که در آن اسید آمینه ضروری L-lysine در گروه آمینو زنجیره جانبی (موقعیت ε) پیوند پپتیدی دارد. در این ساختار، گروه α-آمینو دارای خاصیت کاتیونی قوی است که باعث می‌شود ایپولای به یک پلیمر بسیار کاتیونی تبدیل شود. همچنین، این پلی لایزین به شکل خالص و فاقد نمک است، بنابراین باعث خوردگی تجهیزات نمی‌شود. ε-Polylysine پلیمری است که از 25-35 L-lysines تشکیل شده است. ایپولای پلیمری بسیار یک‌دست است زیرا توسط میکروارگانیسم ها تخمیر و تولید می‌شود. ایپولای یک پپتید کاتیونی ضد میکروبی طبیعی است که به عنوان نگهدارنده در صنایع غذایی شناخته می‌شود.
مکانیسم عمل ایپولای
جذب ε-PL به سطح سلول نقش مهمی ایفا می کند. پلی پپتید کاتیونی با سطح سلولی با بار منفی توسط جذب یونی برهمکنش می‌کند و سپس ایپولای لایه لیپوپلی‌ساکارید (LPS) از غشای سلولی طی وانشی جدا می‌کند که منجر به نفوذپذیری غشای خارجی می‌شود؛ ایپولای کاتیونی با غشای خارجی باکتری‌های گرم منفی (دارای بار منفی مانع موثری در برابر ماکرومولکول‌ها و ترکیبات چربی دوست ایجاد می‌کند)، برهمکنش می‌دهد.
تولید ایپولای
ایپولای را می‌توان از طریق روش‌های شیمیایی مانند سنتز فاز جامد و پلیمریزاسیون سنتز کرد. اما روش‌های شیمیایی اغلب شامل مراحل پیچیده با بازده پایین هستند که ممکن است محصولات جانبی زیادی تولید کنند و به ضرر محیط زیست باشند. در مقایسه با سنتز شیمیایی، تولید میکروبی رویکرد جذاب‌تری برای صنعتی‌سازی ایپولای است زیرا اقتصادی‌تر، عملی‌تر، کارآمدتر و سازگار با محیط‌زیست است. سنتز ایپولای با استفاده از سویه جهش یافته از Streptomyces albulus انجام می‌گیرد.
کاربردهای ایپولای
با توجه به خواص ضد میکروبی کاتیونی طبیعی ایپولای و مشتقات آن کاربردهای مختلفی در صنایع غذایی، زیست پزشکی و مواد زیستی دارند. ایپولای به عنوان نگهدارنده برای بهبود کیفیت و ماندگاری مواد غذایی مبتنی بر نشاسته، غذاهای دریایی، محصولات لبنی و همچنین میوه‌ها و سبزیجات استفاده می‌شود. به عنوان مثال، پوشش خوراکی مبتنی بر آلژینات حاوی 0.05 درصد ایپولای برای بسته بندی کیوی استفاده می‌شود؛ ایپولای از رشد مخمر و کپک جلوگیری می‌کند، رنگ سبز، محتوای کلروفیل کل و ظرفیت آنتی اکسیدانی کیوی تازه برش خورده را حفظ می‌کند. ایپولای رشد میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها، مخمرها و کپک‌ها را مهار می‌کند؛ به عنوان نگهدارنده در نوشیدنی‌ها، پنیر، غذاهای مبتنی بر تخم‌مرغ، ماهی، سس‌ها، غذاهای مبتنی بر سیب‌زمینی، و غیره کاربرد دارد.
ایپولای در ترکیب با سایر افزودنی‌ها
ترکیب ایپولای با سایر افزودنی‌های غذایی می‌تواند اثر ضد میکروبی را بهبود ببخشد. مثلا ترکیب ایپولای و نایسین و همچنین ترکیب ایپولای و چیتولیگوساکارید خواص ضد قارچی مضاعفی نشان می‌دهند. خواص کاهش دهنده چربی و پایداری ساختاری ایپولای را می‌توان با تشکیل کمپلکس بین ایپولای کاتیونی و پکتین آنیونی از طریق برهمکنش‌های الکترواستاتیکی بهبود بخشید.
نقش ایپولای در صنعت دارو
ایپولای از فعالیت لیپاز جلوگیری می‌کند که منجر به سرکوب جذب چربی از روده کوچک می‌شود، بنابراین از چاقی جلوگیری می‌کند. در صنعت زیست پزشکی، ایپولای عنوان یک داروی ضد تومور و ضد ویروس برای افزایش مقادیر اینترفرون استفاده می‌شود. ε-PL می‌تواند به عنوان یک حامل دارو ایده‌آل عمل کند چرا که
- در سلول‌های هدف زیست سازگاری بالا دارد
- ظرفیت خوبی برای بارگیری دارو دارد
- درای طیف گسترده‌ای از اندازه‌های مولکولی مناسب برای نیازهای خاص است.
- غیرسمی است.
- زیست تخریب پذیری عالی دارد.
ε-PL همچنین در تولید مواد زیستی دیگر مانند
- هیدروژل های ضد میکروبی برای پانسمان‌ها،
- حسگر زیستی برای تشخیص مستقیم تری گلیسیرید در خون
- جاذب زیستی مبتنی بر فیبر برای غیرفعال سازی میکروبی و رنگ زدایی
نقش دارد.
ویژگی‌های ایپولای
- به اشکال پودر (خالص) و محلول (کنسانتره) موجود است.
- طعم کمی تلخ
- جرم مولی: 3800-4200
- نقطه ذوب: 8 درجه سانتیگراد
- محلول در آب
- نقطه ایزوالکتریک: 9
انواع ایپولای
انواع اپسیلون پلی لایزین سنتز شده توسط شرکت Handary شامل موارد زیر هستند:
- Epolyly®L25 از تخمیر هوازی غوطه ور استرپتومایسس آلبولوس سنتز می‌شود.
- Epolyly® H25 از تخمیر کنترل شده Streptpmyces diastatochromogenes به دست می‌آید.
.
