تم تأكيد تقييم مراقبة الجودة لمزارع بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) كطريقة فعالة لتعزيز صلاحية ووظائف سلالات LAB لإجراءات التخمير. لدعم هذا التأكيد ، قمنا بتطوير بروتوكول يوضح كيفية تنشيط مزارع LAB وزراعتها لإجراءات التخمير والمعالجة الحيوية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تم تأكيد تقييم مراقبة الجودة لمزارع بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) كطريقة فعالة لتعزيز صلاحية ووظائف سلالات LAB لإجراءات التخمير. لدعم هذا التأكيد ، قمنا بتطوير بروتوكول يوضح كيفية تنشيط مزارع LAB وزراعتها لإجراءات التخمير والمعالجة الحيوية.
بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) هي مزارع أساسية لبداية الألبان تستخدم بشكل كبير لتصنيع منتجات الألبان المخمرة مثل الزبادي والجبن. تنتج LAB في الغالب حمض اللاكتيك كمنتج نهائي رئيسي للتخمير ، وتقوم بتوليف المستقلبات المهمة التي تنقل الخصائص الحسية للمنتجات الغذائية المخمرة. LAB هي بكتيريا شديدة الحساسية تزدهر في العديد من البيئات عندما يتم تلبية المتطلبات الغذائية الكافية. أدى الطلب على مزارع بداية الألبان LAB المتفوقة لتطبيقات التخمير في صناعة الأغذية والألبان إلى الحاجة إلى توفير مزارع قابلة للحياة ونشطة لجميع عمليات المعالجة الحيوية. وبالتالي فإن تطوير بروتوكول قياسي لضمان الجدوى والوظائف المحسنة لمزارع LAB في المختبر وكذلك بيئات معالجة الألبان أمر بالغ الأهمية. في معالجة المخاوف المرتبطة بإنعاش خلايا زراعة LAB الضعيفة والمجهدة والمصابة ، فإن البروتوكول الذي يحدد بوضوح الخطوات البارزة للتعافي ، وتعزيز تجديد الخلايا ، وتحسين وظائف التمثيل الغذائي لسلالات LAB له أهمية قصوى. يعد الحفاظ على نقاء الثقافة ووظائفها وصلاحيتها لثقافات بداية LAB أمرا بالغ الأهمية أيضا. لذلك ، سيؤدي الالتزام بإرشادات بروتوكول فريدة إلى تعزيز أداء التخمير للعديد من سلالات LAB المخصصة لعمليات التخمير والتكنولوجيا الحيوية. نتيجة لذلك ، طور مختبر علم الأحياء الدقيقة الغذائية والتكنولوجيا الحيوية في جامعة ولاية كارولينا الشمالية للزراعة والتقنية بروتوكولا قياسيا لتنشيط ومراقبة جودة سلالات LAB المختارة التي أدت إلى سلالات ثقافة LAB عالية الأداء وقابلة للحياة تستخدم في أبحاث التخمير. سيساعد تكييف بروتوكول مثل هذا والتوصية به للاستخدام في صناعة الألبان والأغذية على ضمان صلاحية LAB ووظائفه للعديد من التطبيقات.
بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) هي مجموعة من البكتيريا المتنوعة بشكل فريد والتي لديها إمكانات صناعية. تستخدم السلالات التي تنتمي إلى Lactobacillus delbreuckii subsp. bulgaricus و Streptococcus thermophilus في الغالب كمزارع بداية الألبان لمنتجات الألبان الغذائية المخمرة مثل الزبادي1. تصنف سلالات LAB المختارة أيضا على أنها بروبيوتيك لأنها تمنح فوائد صحية للبشر عندما يتم إعطاء الجرعات بشكل كاف2. بكتيريا حمض اللاكتيك هي أيضا كائنات دقيقة إيجابية الجرام ، وغير مكونة للأبواغ ، وغير قابلة للتنفس ولكنها متحملة للهواء تتميز عموما بإنتاج حمض اللاكتيك كمنتج تخمير رئيسي. يقوم LAB أيضا بتصنيع المستقلبات الأساسية ، على سبيل المثال ، الأحماض العضوية ، والبكتيريا ، والمركبات المضادة للميكروباتالأخرى 3 التي يمكن أن تمنع مجموعة واسعة من مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء4. حمض اللاكتيك ، وهو منتج نهائي رئيسي لهدم الكربوهيدرات ومنتج ثانوي لتخمير LAB ، هو مستقلب عضوي يمتلك خصائص مضادة للميكروبات ويحتمل أن يكون مفيدا لتطبيقات الحفظ الحيوي للأغذية3،5،6. علاوة على ذلك ، فإن الأحماض العضوية التي تنتجها LAB تضفي نكهة وملمس ورائحة الأطعمة ، وبالتالي تعزز خصائصها الحسية الشاملة 5,6. المتطلبات الغذائية المتميزة ل LAB إلى جانب طبيعتها في كل مكان ، تمكن البكتيريا في النهاية من الازدهار بسهولة في بيئات مختلفة مثل الأطعمة القائمة على الألبان والأطعمة المخمرة والخضروات وكذلك في الأمعاء البشرية7.
هناك طلب متزايد على الثقافات البادئة من LAB لإنتاج الزبادي والعديد من تطبيقات الألبان المتنوعة 8,9 ، وبالتالي يجب الالتزام بالاهتمام النقدي والتقنيات العلمية الراسخة ، في زراعة سلالات LAB ، وكذلك في تنشيط كل من السلالات المجففة بالتجميد والمعزولة لأن هذا النشاط حيوي لتحسين أداء التخمير. لذلك ، يشارك مختبر علم الأحياء الدقيقة الغذائية والتكنولوجيا الحيوية بنشاط في تطوير التكنولوجيا المناسبة الموجهة نحو التنشيط والنمو الفائق وخاصية التخمير لسلالات LAB المعزولة من منتجات الألبان المخمرة وكذلك من مزارع المبتدئين الصناعية المستخدمة لإنتاج الزبادي. علاوة على ذلك ، من الجدير بالذكر أن سلالات زراعة LAB المنتجة صناعيا تخضع لأنشطة حافظة مثل التجفيف بالتجميد والتخزين المجمد ، مما يتسبب في إجهاد الخلايا وإصابتها ، نتيجة لعملية الصدمة الباردة التي تتعرض لها10. في الحد من تحديات الجدوى وتحسين وظائف سلالات LAB التي تم الحصول عليها إما من المنتجات الغذائية المعزولة أو المنتجات المجففة بالتجميد ، من المهم تنشيط هذه الثقافات بشكل صحيح كشكل من أشكال مراقبة الجودة لتعزيز خصائصها التخمرية8. في هذه الدراسة ، كان الهدف هو تطوير بروتوكول داخلي لمراقبة الجودة لتنشيط ونمو سلالات الاستزراع البلغارية الفرعية L. delbrueckii التي عززت في النهاية نمو LAB القابل للحياة ، بالإضافة إلى تعزيز أداء التخمير والوظيفة الأيضية لسلالات LAB. يمكن تكييف هذا البروتوكول في النهاية (باستخدام وسائط النمو المثلى وظروف الزراعة المناسبة) لزراعة سلالات LAB الأخرى لأبحاث التخمير ، وكذلك للأغراض الصناعية أو عمليات المعالجة الحيوية. وبالتالي ، سيضمن بروتوكول تنشيط ومراقبة الجودة LAB هذا الحصول على ثقافات بداية منتجات الألبان الفائقة القابلة للتطبيق والتي يمكن أن تكون وظيفية لتطبيقات متنوعة في صناعة الألبان والأغذية العالمية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. المواد والأساليب العامة
| لا | رمز المنتج | عينة | مصدر | التركيب البكتيري كما هو موضح1 |
| 1 | م9 | سلالة صناعية نقية | بلغاريا | رطل بلغاريكوس |
| 2 | رطل 6 | سلالة صناعية نقية | بلغاريا | رطل بولغاريكوس ، |
| 3 | ATCC 11842 | سلالة صناعية نقية | إيه تي سي سي | رطل بلغاريكوس |
| 4 | داو | زبادي | الولايات المتحدة الأمريكية | Lb. بلغاريا ، ثقافة حية أخرى |
| 5 | اي 22 | زبادي | الولايات المتحدة الأمريكية | Lb. بلغاريا ، ثقافة حية أخرى |
| 6 | روتيري | زبادي | الولايات المتحدة الأمريكية | ليموسيلاكتوباكيللوس روتيري |
| 1رطل = الملبنة | ||||
الجدول 1: سلالات بروبيوتيك. يسرد الجدول سلالات البروبيوتيك المستخدمة في هذه الدراسة.
2. بروتوكول تفعيل ومراقبة جودة مزارع LAB

الشكل 1: مخطط رسومي لبروتوكول تنشيط مزارع بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB). يوفر المخطط التفاصيل والأدوات الأساسية اللازمة للتعامل مع سلالات زراعة LAB وتنشيطها. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كان نمو الخلايا لسلالات LAB التي تم تقييمها المزروعة ببروتوكول مراقبة الجودة مختلفا بشكل كبير (P < 0.05) عن السلالات المزروعة بدون هذا البروتوكول القياسي. استخدم بروتوكول مراقبة الجودة لكل من L. bulgaricus و L. reuteri نهجا متعدد الاستزراع الفرعي (الاستزراع الفرعي ثلاث مرات قبل أن يخط على ألواح الآجار) ، في حين أن إجراء التحكم كان يتم الاستزراع الفرعي مرة واحدة فقط مع بقاء جميع الظروف الأخرى ثابتة. كان نمو المستعمرة أيضا أعلى ومحددا جيدا على ألواح وسائط النمو التي تمت زراعتها باستخدام بروتوكول مراقبة...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كانت نتائج جميع السلالات التي تم تقييمها باستخدام بروتوكول مراقبة الجودة وبدون استخدام البروتوكول هي نفسها ، وعلى هذا النحو ، تم تقديم النتائج المرتبطة بالسلالات فقط (S9 و LB6). كان لسلالات LAB المنشطة نمو خلوي متفوق يتميز بكثافة عالية من الكتلة الحيوية للخلية ، مما تسبب في ظهور عكر لمرق MRS المخمر في أنبوب الاختبار11. كان نمو الخلايا المرصود بعد تنشيط المزرعة واضحا بين 12 ساعة و 16 ساعة عند درجة حرارة تخمر لاهوائية تبلغ 42 درجة مئوية. تم التأكيد أيضا على أن سلالات LAB التي تم تنشيطها بناء على هذ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
أصبح هذا المنشور ممكنا بفضل المنحة رقم NC. X-267-5-12-170-1 من المعهد الوطني للأغذية والزراعة (NIFA) وجزئيا من قبل NIZO Food Research BV ، هولندا ، Jarrow Formulas ، الولايات المتحدة الأمريكية ، وقسم علوم الأسرة والمستهلك ومحطة البحوث الزراعية في جامعة ولاية كارولينا الشمالية للزراعة والتقنية (جرينسبورو ، نورث كارولاينا ، الولايات المتحدة الأمريكية 27411). تم دعم هذا العمل أيضا ، جزئيا ، من خلال منحة برنامج بناء القدرات لعام 1890 رقم (2020-38821-31113 / مشروع الانضمام رقم 021765). كما تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل وزارة التعليم والعلوم البلغارية في إطار برنامج البحث الوطني "أغذية صحية لاقتصاد حيوي قوي ونوعية حياة" الذي تمت الموافقة عليه من قبل DCM # 577 / 17.08.2018.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أنيلين بلو | ثيرمو ساينتيفيك | R21526 | 25 جم |
| مستخلص لحم البقر | منتجات الأبحاث الدولية | 50-197-7509 | 500 جم |
| مستخلص الخميرة | فيشر Scientific | BP1422-500 | 500 جم |
| هيدرات كلوريد الكالسيوم | فيشر Scientific | C79-500 | 500 جم |
| سكر العنب اللامائي | فيشر BP350500 العلمي | 500 جرام | |
| D-Fructose | ACROS Organics | AC161355000 | 500 جم |
| مسحوق أجار ديفكو | ديفكو | DF0812-07-1 | 2 كجم |
| TPY أجار | ديفكو | 211921 | 500 جم |
| أنبوب الطرد المركزي الدقيق Eppendorf (Snap-Cap Microcentrifuge Safe-Lock) | فيشر ساينتفيك | 05-402-12 | 2 مل |
| PI17904 جلسرين | حراري علمي | 500 مل | |
| حاضنة CO2 بالأشعة تحت | الحمراء Forma Scientific | ||
| Lactobacillus delbrueckii subsp. بلغارية | مجموعة الثقافة من النوع الأمريكي (ATCC) | ATCC 11842 | |
| Lactobacillus delbrueckii subsp. بلغاريا | بلغاريا S9 | ||
| Lactobacillus delbrueckii subsp. بلغاريا | LB6 | ||
| Lactobacillus delbrueckii subsp. | بلغاريةمختبر الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية للأغذية (NCATSU) | DAW | |
| Lactobacillus delbrueckii subsp. مختبر علم | الأحياء الدقيقة للأغذية والتكنولوجيا الحيوية (NCATSU) | E22 | |
| Limosilactobacillus reuteri | Biogai ، Raleigh / مختبر الأغذية الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية (NCATSU) | RD2 | |
| L-Cysteine hydrochloride monohydrate | Sigma-Aldrich | C6852-25G | 25 جرام |
| مالتوز أحادي الهيدرات | فيشر Scientific | M75-100 | 100 جرام |
| مرق MRS | نيوجين | 50-201-5691 | 5 كجم |
| بيبتون رقم 3 | Hach | 50-199-6719 | 500 جرام |
| فوسفات البوتاسيوم ثنائي القاعدة (K2HPO4) | منتجات الأبحاث الدولية | 50-712-761 | 500 جم |
| أسيتات الصوديوم ثلاثي هيدرات | فيشر Scientific | S220-1 | 1 كجم |
| كلوريد الصوديوم | فيشر Scientific | BP358-1 | 1 كجم |
| بيروفات الصوديوم | فيشر Scientific | BP356-100 100 | |
| جرام أنابيب اختبار مع أغطية لولبية مبطنة بالمطاط | فيشر | Scientific FB70125150 | 25 × 150 مم |
| توين 80 | فيشر Scientific | T164-500 | 500 مل |
| فريزر منخفض للغاية | |||
| Uracil منخفض جدا | أكروس أورجانكس | AC157301000 | 100 جرام |
| الطيف الضوئي المرئي للأشعة فوق البنفسجية | ثيرمو فيشر سينتيفيك | إيفولوشن 201 | |
| فورتكس جيني 2 | مستخلص | ||
| الخميرة | فيشر سينتيفيك | BP1422-500 | 500 جرام |
| إيثانول | فيشر ساينتفيك | T08204K7 | 4 لتر |
| حمض الهيدروكلوريك (6N (معتمد) ، فيشر كيماويات) | فيشر العلمية | SA56-500 | 500 مل |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.