نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکتری، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استاد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشیار، گروه زیست فناوری مواد غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

4 استاد، گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، مشهد، ایران

چکیده

کپک موناسکوس پورپورئوس به‌دلیل تولید دامنۀ گسترده‌ای از رنگدانه‌های طبیعی، توجه بسیاری از تولیدکنندگان مواد غذایی را به‌عنوان جایگزینی برای رنگ‌های سنتزی جلب کرده است. رنگدانه‌های موناسکوس معمولاً آلوده به سیترینین هستند که همین امر کاربرد گستردۀ آنها را در مواد غذایی محدود می‌کند. استفاده از مخمر ساکارومایسس سرویزیه یک روش بیولوژیکی مناسب برای حذف توکسین شناخته می‌شود. در این پژوهش اثر مخمر ساکارومایسس سرویزیه در دو حالت غیرفعال‌شده (تیمار حرارتی در دمای 121 درجۀ سانتی‌گراد و تیمار اسیدی در اسید هیدروکلریک دو مولار) و زنده در سه غلظت مختلف (103، 104 و 105 واحد تشکیل کلنی در میلی‌لیتر) بر میزان سیترینین و رنگدانۀ زرد، نارنجی و قرمز تولیدشده توسط کپک موناسکوس پورپورئوس موردبررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که مخمر زنده و تیمارشده با حرارت و اسید به‌طور قابل‌توجهی باعث کاهش سیترینین در محیط شد، به‌طوری‌که میزان سیترینین از 43/4 میلی‌گرم بر لیتر در نمونۀ کنترل فاقد مخمر به‌ترتیب به 0/9، 0/1 و 0/07 میلی‌گرم بر لیتر (در غلظت 105 واحد تشکیل کلنی در میلی‌لیتر از سوسپانسیون مخمری) کاهش یافت. حداکثر مقدار رنگدانه‌های خارج سلولی و داخل سلولی زرد، نارنجی و قرمز اندازه‌گیری‌شده متعلق به نمونه‌های حاوی مخمر زنده بود، درحالی‌که مقدار این رنگدانه‌ها در نمونه‌های حاوی مخمر تیمارشده با حرارت و اسید به‌ترتیب کاهش داشتند. از بین تیمارها، استفاده از مخمر زنده در غلظت 104 واحد تشکیل کلنی در میلی‌لیتر بهترین شرایط را برای رسیدن به هدف موردنظر فراهم کرد.

کلیدواژه‌ها

عوض‌پور، م.، سیفی‌پور، ف.، عبدی، ج.، نبوی، ط.، و زمانیان‌عضدی، م. (1392). جداسازی رنگ‌های خوراکی از فراورده‌های قنادی به روش کروماتوگرافی با لایه نازک. مجله علوم تغذیه و صنایع غذایی ایران، 8(3)، 73-78.

Al-Sarrani, A. Q. M., & El-Naggar, M. Y. M. (2006). Application of Plackett-Burman factorial design to improve citrinin production in Monascus rubber batch cultures. Botanical Studies, 47, 167-174.

Armando, M., Pizzolitto, R., Dogi, C., Cristofolini, A., Merkis, C., Poloni, V., . . . Cavaglieri, L. (2012). Adsorption of ochratoxin A and zearalenone by potential probiotic Saccharomyces cerevisiae strains and its relation with cell wall thickness. Journal of applied microbiology, 113(2), 256-264. doi:https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2012.05331.x

Avazpour, M., Seifipour, F., Abdi, J., Nabavi, T., & Zamanian-Azodi, M. (2013). Detection of dyes in confectionery products using thin-layer chromatography. Iranian Journal of Nutrition Sciences & Food Technology, 8(3), 73-78.  (in Persian)

Bejaoui, H., Mathieu, F., Taillandier, P., & Lebrihi, A. (2004). Ochratoxin A removal in synthetic and natural grape juices by selected oenological Saccharomyces strains. Journal of applied microbiology, 97(5), 1038-1044.

Blanc, P., Loret, M., & Goma, G. (1995). Production of citrinin by various species ofMonascus. Biotechnology Letters, 17(3), 291-294. doi:https://doi.org/10.1007/BF01190639

Bueno, D. J., Casale, C. H., Pizzolitto, R. P., Salvano, M. A., & Oliver, G. (2007). Physical adsorption of aflatoxin B1 by lactic acid bacteria and Saccharomyces cerevisiae: a theoretical model. Journal of food protection, 70(9), 2148-2154. doi:https://doi.org/10.4315/0362-028X-70.9.2148

Chen, D., Xue, Y., Chen, M., Li, Z., & Wang, C. (2016). Optimization of submerged fermentation medium for citrinin-free monascin production by Monascus. Preparative Biochemistry and Biotechnology, 46(8), 772-779. doi:https://doi.org/10.1080/10826068.2015.1135461

Chen, G., Shi, K., Song, D., Quan, L., & Wu, Z. (2015). The pigment characteristics and productivity shifting in high cell density culture of Monascus anka mycelia. BMC biotechnology, 15(1), 1-9. doi:https://doi.org/10.1186/s12896-015-0183-3

Dikshit, R., & Tallapragada, P. (2011). Monascus purpureus: A potential source for natural pigment production. Journal of Microbiology and Biotechnology Research, 1(4), 164-174.

Duraklı-Velioğlu, S., Boyacı, İ. H., Şimşek, O., & Gümüş, T. (2013). Optimizing a submerged Monascus cultivation for production of red pigment with bug damaged wheat using artificial neural networks. Food Science and Biotechnology, 22(6), 1639-1648. doi:https://doi.org/10.1007/s10068-013-0261-z

Hamdi, M., Blanc, P., Loret, M., & Goma, G. (1997). A new process for red pigment production by submerged culture of Monascus purpureus. Bioprocess Engineering, 17(2), 75-79. doi:https://doi.org/10.1007/PL00008958

Jia, X. Q., Xu, Z. N., Zhou, L. P., & Sung, C. K. (2010). Elimination of the mycotoxin citrinin production in the industrial important strain Monascus purpureus SM001. Metabolic engineering, 12(1), 1-7. doi:https://doi.org/10.1016/j.ymben.2009.08.003

Karazhiyan, H., Mehraban Sangatash, M., Karazhyan, R., Mehrzad, A., & Haghighi, E. (2016). Ability of different treatments of Saccharomyces cerevisiae to surface bind aflatoxin M1 in yoghurt. Journal of Agricultural Science and Technology, 18(6), 1489-1498.

Kobylewski, S., & Jacobson, M. F. (2012). Toxicology of food dyes. International journal of occupational and environmental health, 18(3), 220-246. doi:https://doi.org/10.1179/1077352512Z.00000000034

Kongruang, S. (2011). Growth kinetics of biopigment production by Thai isolated Monascus purpureus in a stirred tank bioreactor. Journal of industrial microbiology & biotechnology, 38(1), 93-99. doi:https://doi.org/10.1007/s10295-010-0834-2

Kurniawati, S., & Zubaidah, E. (2014). Enhanced Production of Red Pigment and Lovastatin by Co-Culture with Saccharomyces cereviciae in Angkak Rice-Mung Bean. International Journal of Technical Research and Application, 2(5), 64-67.

Li, J.-J., Shang, X.-Y., Li, L.-L., Liu, M.-T., Zheng, J.-Q., & Jin, Z.-L. (2010). New cytotoxic azaphilones from Monascus purpureus-fermented rice (red yeast rice). Molecules, 15(3), 1958-1966. doi:https://doi.org/10.3390/molecules15031958

Lin, T., Yakushijin, K., Büchi, G., & Demain, A. (1992). Formation of water-solubleMonascus red pigments by biological and semi-synthetic processes. Journal of Industrial Microbiology, 9(3-4), 173-179. doi:https://doi.org/10.1007/BF01569621

Malik, K., Tokkas, J., & Goyal, S. (2012). Microbial pigments: a review. International Journal of Microbial Resource Technology, 1(4), 361-365.

Manan, M., Mohamad, R., & Ariff, A. (2017). Monascus spp.: A source of Natural Microbial Color through Fungal Biofermentation. Journal of Microbiology & Experimentation, 5(3), 00148. doi:https://doi.org/10.15406/jmen.2017.05.00148

Morata, A., Loira, I., & Suárez Lepe, J. (2016). Influence of yeasts in wine colour. Grape and Wine Biotechnology; Morata, A., Loira, I., Eds. 285-305

Mu, H., Huang, L., Ding, X., & Zhao, S. (2015). Influence of different substrates on the production of pigments and citrinin by Monascus FJ46. In Advances in Applied Biotechnology (pp. 257-264): Springer, Berlin, Heidelberg.

Nadzri, N. S. (2012). The optimization of red pigment by Monascus purpureus FTC 5356 in solid state fermentation. (Doctoral dissertation), Universiti Malaysia Pahang, Retrieved from https://www.semanticscholar.org/paper/The-optimization-of-red-pigment-by-monascus-FTC-in-Shazwani/8cd6570e4f56849847ae042ba09693b3c4eaf0f1?p2df

NCCLS, N. (2002). Reference method for broth dilution antifungal susceptibility testing of yeasts; Approved standard. In (Second ed.): NCCLS, 940 West Valley Road, Suite 1400, NCCLS Wayne, PA, USA.

Orozco, S. F. B., & Kilikian, B. V. (2008). Effect of pH on citrinin and red pigments production by Monascus purpureus CCT3802. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 24(2), 263-268. doi:https://doi.org/10.1007/s11274-007-9465-9

Patakova, P. (2013). Monascus secondary metabolites: production and biological activity. Journal of industrial microbiology & biotechnology, 40(2), 169-181. doi:https://doi.org/10.1007/s10295-012-1216-8

Piotrowska, M. (2011). Adsorption of ochratoxin A by Saccharomyces cerevisiae living and non-living cells. Acta alimentaria, 41(1), 1-7. doi:https://doi.org/10.1556/aalim.2011.0006

Rahaie, S., Emam-Djomeh, Z., Razavi, S., & Mazaheri, M. (2010). Immobilized Saccharomyces cerevisiae as a potential aflatoxin decontaminating agent in pistachio nuts. Brazilian Journal of Microbiology, 41(1), 82-90.

Said, F. (2010). Monascus ruber ICMP 15220 Fermentation for the Production of Pigment. (Doctoral dissertation), Massey University, New Zealand, Retrieved from https://mro.massey.ac.nz/bitstream/handle/10179/2654/02_whole.pdf

Satapa, N. A. A. (2013). Optimization of Yellow Pigment Production by Monascus Purpureus from Banana Peel. (Doctoral dissertation), Universiti Malaysia Pahang, Retrieved from http://umpir.ump.edu.my/id/eprint/7220/1/Optimization_of_yellow_pigment_production.pdf

Seyedin, A., Hatamian-Zarmi, A., Rasekh, B., & Mirderikvand, M. (2015). Natural Pigment Production by Monascus purpureus: Bioreactor Yield Improvement through Statistical Analysis. Applied Food Biotechnology, 2(2), 23-30. doi:https://doi.org/10.22037/afb.v2i2.7457

Shetty, P. H., Hald, B., & Jespersen, L. (2007). Surface binding of aflatoxin B 1 by Saccharomyces cerevisiae strains with potential decontaminating abilities in indigenous fermented foods. International journal of food microbiology, 113(1), 41-46. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2006.07.013

Shetty, P. H., & Jespersen, L. (2006). Saccharomyces cerevisiae and lactic acid bacteria as potential mycotoxin decontaminating agents. Trends in Food Science & Technology, 17(2), 48-55. doi:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2005.10.004

Shin, C. S., Kim, H. J., Kim, M. J., & Ju, J. Y. (1998). Morphological change and enhanced pigment production of Monascus when cocultured with Saccharomyces cerevisiae or Aspergillus oryzae. Biotechnology and bioengineering, 59(5), 576-581. doi:https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0290(19980905)59:53.0.CO;2-7

Suh, J.-H., & Shin, C. S. (2000a). Analysis of the morphologic changes of Monascus sp. J101 cells cocultured with Saccharomyces cerevisiae. FEMS Microbiology Letters, 193(1), 143-147. doi:https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2000.tb09416.x

Suh, J.-H., & Shin, C. S. (2000b). Physiological analysis on novel coculture of Monascus sp. J101 with Saccharomyces cerevisiae. FEMS Microbiology Letters, 190(2), 241-245. doi:https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2000.tb09293.x

Suharna, N. (2015). Production of Non Citrinin Chinese Red Yeast Rice by Using Monascus purpureus Skw2 Co-cultured with Bacillus megaterium. International Journal of Advanced Research in Biological Sciences, 2(2), 72-78. doi:https://doi.org/10.5072/RIN/SDWT8R

Wang, H., Zhang, S., Lin, T., & Zheng, D. (2017). Introduction and safety evaluation of citrinin in foods. Journal of Food and Nutrition Sciences, 5(5), 179-183. doi:https://doi.org/10.11648/j.jfns.20170505.13

Wang, S., Zhao, S., Mu, H., Sun, F., & Chen, P. (2014). Effect of Lactococcus lactis subsp. on Production of Pigment and Citrinin by Monascus. Paper presented at the Proceedings of the 2012 International Conference on Applied Biotechnology (ICAB 2012).

Wang, Y.-Z., Ju, X.-L., & Zhou, Y.-G. (2005). The variability of citrinin production in Monascus type cultures. Food Microbiology, 22(1), 145-148. doi:https://doi.org/10.1016/j.fm.2004.01.006

Wang, Y., Zhang, B., Lu, L., Huang, Y., & Xu, G. (2013). Enhanced production of pigments by addition of surfactants in submerged fermentation of Monascus purpureus H1102. Journal of the Science of Food and Agriculture, 93(13), 3339-3344. doi:https://doi.org/10.1002/jsfa.6182

Xiong, X., Zhang, X., Wu, Z., & Wang, Z. (2014). Optimal selection of agricultural products to inhibit citrinin production during submerged culture of Monascus anka. Biotechnology and bioprocess engineering, 19(6), 1005-1013. doi:https://doi.org/10.1007/s12257-014-0419-4

Zhang, L., Li, Z., Dai, B., Zhang, W., & Yuan, Y. (2013). Effect of submerged and solid-state fermentation on pigment and citrinin production by Monascus purpureus. Acta Biologica Hungarica, 64(3), 385-394. doi:https://doi.org/10.1556/abiol.64.2013.3.11

Zhou, B., Zhu, M.-J., Wang, J.-F., Wu, Z.-Q., & Liang, S.-Z. (2009). Effect of Ammonium Salts on Monascus Yellow and Red Pigments and Citrinin Production. Journal of Chongqing Institute of Technology (Natural Science), 1, 010.