تأثیر هضم انرژی بالا بر فعالیت بیولوژیکی ذرات میکروبی.

جی. هارتمن^بوهاM. Dabros^شرحR. پیر^حرفج.^حرفX. Gao^حرف

^بوهاHes de Friborg ، Bd de Pérolles 80 ، 1700 Friborg ، Switzerland ، Yves.hartmann@hefr.ch

^شرحHes de Friborg ، Bd de Pérolles 80 ، 1700 Friborg ، Switzerland ، Michal.dabros@hefr.ch

Lactobacillus plantarum یک میکروارگانیسم پروبیوتیکی به طور گسترده شناخته شده از مزایای سلامت روده و تعدیل خواص ایمنی بدن است. فرآیندهای صنعتی برای تدوین پروبیوتیک ها باید زایمان بهینه به دستگاه گوارش را تضمین کنند و به همان اندازه ذرات و زنده ماندن زیاد نیاز دارند. فرز با انرژی بالا ، مانند آسیاب PM-160 توسط Frewitt SA (Granges-Paccot ، سوئیس) ، مزایای بسیاری را برای دستیابی به اندازه ذرات مورد نظر (PSD) ارائه می دهد ، اما در حفظ زنده ماندن میکروبی چالش هایی ایجاد می کند. این مطالعه بر ارزیابی قابلیت های PM-160 ، با تأکید بر تأثیر پارامترهای سنگ زنی بر Lactobacillus plantarum زنده ماندن و PSD. تجزیه و تحلیل و مقایسه نتایج به طور عینی ، ابزارهای آماری مانند دانش آموز دانش آموز انجام شد.¹

Flexmill-Lab PM-160

این تجهیزات (در شکل 1 نشان داده شده است) یک تحقیق و فعالیت بسیار کارآمد و یک کارخانه تولید در مقیاس کوچک است که قادر به دستیابی به D (90) زیر 6 میکرومتر و ظرفیت 40 کیلوگرم در ساعت است. سرعت روتور از 10000 تا 21000 دور در دقیقه (83 متر بر ثانیه تا 175 متر بر ثانیه) متغیر است. دمای محصول زمینی که از آسیاب خارج می شود را می توان از -20 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد تنظیم کرد و به طیف گسترده ای از برنامه ها اجازه می دهد.³

روش

آزمایشی

PM-160 در یک جو نیتریک برای کاهش استرس اکسیداتیو در هنگام سنگ زنی استفاده می شود. سرعت سنگ زنی 83 ، 101 ، 126 ، 151 و 175 متر بر ثانیه با سرعت تغذیه ثابت 10 چرخش در دقیقه مورد آزمایش قرار گرفت ، که مربوط به تقریباً 1.5 گرم باکتری های لیوفیلیزه در ثانیه است. دارای لیاف L. plantarum نمونه ها به محفظه سنگ زنی معرفی شدند و دمای خروجی ثبت شد.

ارزیابی فعالیت بیولوژیکی

فعالیت بیولوژیکی با تجزیه و تحلیل تشکیل استعمار (CFU) اندازه گیری می شود. نمونه های باکتریایی دوباره هیدراته رقیق شده و روی دال های آگار غنی از مواد مغذی در 37 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت قبل از شمارش CFU انکوبه می شوند. سه برابر از هر محصول ساخته شده و هر اندازه گیری حداقل 6 بار تکرار می شود. اهمیت آماری بین گروه ها توسط دانش آموز دانش آموز ارزیابی می شود (در زیر شرح داده شده است).

تجزیه و تحلیل اندازه ذرات

Mastersizer MasterSizer 3000 برای اندازه گیری PSD برای نمونه های زمینی ، با تمرکز بر روی مقادیر D10 ، D50 و D90 استفاده می شود. میکروسکوپ الکترونی الکترونی (SEM) برای اعتبارسنجی این اندازه گیری ها و بررسی تغییرات مورفولوژیکی در نمونه ها استفاده می شود.

آزمون t دانش آموز به عنوان یک ابزار آماری

آزمون t دانش آموز یک روش آماری است که برای تعیین اینکه آیا از نظر آماری تفاوت معنی داری بین دو مجموعه داده وجود دارد یا خیر. با انجام آزمون t از دو مجموعه داده ، مقدار p که احتمال تفاوت بین این مجموعه ها به دلیل تصادف خواهد بود. آزمون متعارف ، T با مقدار p پایین تر از 0.05 ، از نظر آماری معنی دار در نظر گرفته می شود ، به عبارت دیگر ، تفاوت بین دو مجموعه داده بعید است به دلیل تصادف باشد.²

جنبه جنبه ذرات

تصاویر برای اسکن میکروسکوپ الکترونی بر روی همه نمونه ها انجام شد ، در حالی که اندازه گیری PSD با Malvern MasterSizer 3000 انجام شد. تصاویر SEM چند روز تا یک هفته با تأخیر گرفته شد و در این مدت لیوفیلیزه شده L. plantarum نمونه ها در یخچال 4 درجه سانتیگراد ذخیره می شوند. این ممکن است اجازه داده باشد که گرد و غبار همانطور که در شکل 4 مشاهده می شود ، جمع شود. به دلیل اندازه کوچک (0.9 تا 1.2 میکرومتر عرض و 3-8 میکرومتر) تک) سلول های L. plantarum ممکن است برای این تصاویر به وضوح قابل مشاهده نباشد ، اما فقط آگلومره های جامد است.⁴

کنترل آلودگی فرهنگ

یک میکروسکوپ استاندارد انجام شده است تا اطمینان حاصل شود که هیچ آلودگی در طول محصولات پتری انجام نمی شود. این مشاهدات به ما این امکان را داده است که واقعاً از میکروارگانیسم های کشت شده اطمینان حاصل کنیم L. plantarum و برای ارزیابی سلامت کلی نمونه آسیاب شده با نظارت بر مورفولوژی باکتری ها. شکل 5 می تواند یک تصویر معمولی از میکروسکوپ نوری را مشاهده کند.

نتایج و بحث

تأثیر سرعت سنگ زنی بر PSD

سرعت سنگ زنی به طور قابل توجهی تحت تأثیر D (50) قرار گرفته و باعث کاهش میزان آگلومره ها می شود ، با سرعت بالاتر به توزیع ذرات ریزتر ، همانطور که در شکل 2 در 175 متر در ثانیه مشاهده می شود ، D50 از 11.9 میکرومتر ثبت شده است ، که نشان دهنده کاهش 67 ٪ در مقایسه با گروه کنترل است. با این حال ، آگلومره ها در نمونه های پردازش شده با سرعت پایین تر مشاهده شده اند (منجر به تشکیل اوج ثانویه ، شکل 2) و این احتمالاً به دلیل ذرات ناقص است.

تأثیر بر فعالیت بیولوژیکی

سرعت سنگ زنی بالاتر از 151 متر بر ثانیه منجر به کاهش قابل توجهی در تعداد CFU شده است ، با زنده ماندن 56 ٪ به 175 متر بر ثانیه در مقایسه با نمونه های UNTURE کاهش یافته است. تجزیه و تحلیل آماری تفاوت معنی داری در تعداد CFU بین 126 تا 151 متر بر ثانیه نشان نمی دهد ، همانطور که توسط مقدار بالا P نشان داده شده است ، و این نشان می دهد که دامنه بهینه سازی احتمالی که در آن PSD می تواند بدون به خطر انداختن زنده بودن قابل بهبود باشد (شکل 3). این سرعت بهینه باعث کاهش بیشتر در اندازه ذرات می شود ، که می تواند سود قابل توجهی 14 ٪ در کاهش اندازه باشد.

تأثیر مکانیکی تنش

دمای خروجی با سرعت سنگ زنی ارتباط دارد و از 23.8 درجه سانتیگراد به 83 متر بر ثانیه به 35 درجه سانتیگراد در 175 متر بر ثانیه افزایش می یابد. دمای خروجی دامنه نشان می دهد که ولتاژ مکانیکی بالا در طول سنگ زنی در دسترس است و احتمالاً در کاهش تعداد CFU با سرعت بالاتر نقش دارد. در حالی که گرمایش موضعی در محفظه سنگ زنی یک فرضیه باقی مانده است ، نظارت بر دما در نقاط ضربه می تواند این اثرات را بیشتر روشن کند.

ماژول آسیاب PM-160 و جو بی اثر کنترل شده مقیاس امیدوار کننده ای برای تولید پروبیوتیک ها ارائه می دهد. دامنه بهینه سازی مشاهده شده (126-151 متر بر ثانیه) حاکی از امکان سنجی صنعتی برای تعادل در اندازه ذرات و زنده ماندن ذرات است که در فرمولاسیون پروبیوتیکی مؤثر است.

پایان

این کار ، با تأثیر هضم بر فعالیت بیولوژیکی ذرات میکروبی لیوفیلیزه انجام شده است ، ایده ای از اثرات پارامترهای هضم مختلف بر زنده ماندن میکروارگانیسم ها ارائه می دهد.

استفاده از ابزارهای آماری ، به ویژه آزمون t دانش آموز ، امکان مقایسه و معیار را برای بحث در مورد نتایج تجربی فراهم می کند. این اعتبار سنجی آماری قابلیت اطمینان نتایج تجربی را تقویت می کند و بر نیاز به انتخاب دقیق پارامترها تأکید می کند.

این پروژه عمدتاً بر تأثیر سرعت سنگ زنی بر مستعمرات تشکیل دهنده (CFU) یک گرم لیوفیلیزه متمرکز است Lactobacillus plantarumS نتایج نشان داد که فرز با انرژی بالا به طور قابل توجهی بر زنده ماندن میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارد ، با سرعت سنگ زنی نقش تعیین کننده ای دارد. نتایج نشان می دهد که سنگ زنی با سرعت بالاتر مانند 175 متر بر ثانیه برای L. plantarumمنجر به کاهش قابل توجهی در CFU در هر گرم می شود. استرس مکانیکی ناشی از هضم زیاد باعث آسیب قابل توجهی به سلول ها می شود ، بنابراین باعث کاهش نشاط میکروارگانیسم ها می شود. این یافته بر اهمیت بهینه سازی پارامترهای سنگ زنی برای حفظ زنده ماندن سلولی در فرآیندهای صنعتی ، از جمله میکروارگانیسم های لیوفیلیزه تأکید دارد. جالب اینجاست که نتایج نشان می دهد که CFU در هر گرم برای L. plantarum هنگامی که در 126 و 151 متر بر ثانیه خرد می شود ، تغییر قابل توجهی نشان نداد و این نشان می دهد که می توان سرعت را برای دستیابی به اندازه ذرات پایین افزایش داد و منجر به سود 14 ٪ در کاهش اندازه می شود.

ادبیات

(1) هارتمن ، IV. تأثیر هضم انرژی بالا بر فعالیت بیولوژیکی ذرات میکروبی. پایان نامه BSC ، Haute école d’Hingnierie et d’Architecture de Friborg ، Friborg ، 2024.

(2) دانشجو. خطای احتمالی متوسط. زیست سنجی 1908. ، 6 (1) ، 1-25. https://doi.org/10.2307/2331554.

(3) produits-flexmill-lab pm-160-frewitt-partenaire pastenaire pour le broyage et le joitement des poudresS Frewitt https://frewitt.com/fr/produits/flexmill-lab-pm-160/ (دسترسی به 2024-07-16).

(4) üçok ، G. ؛ Sert ، D. سینتیک رشد و ویژگی های زیست توده Lactobacillus plantarum L14 جدا شده از مایع اسیدی: اثر تخمیر در پردازش خمیر. LWT 2020. ، 129109516. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109516.

برای جمع آوری اخبار روزانه ما ثبت نام کنید!

تجارت خود را با بینش های صنعتی پیشرو ما ارائه دهید.