SUPERVISOR
Sabihe Soleimanianzad,Mahmoud SheikhZeinodin
صبیحه سلیمانیان زاد (استاد راهنما) محمود شیخ زین الدین (استاد راهنما)
STUDENT
Elyas Mohammadi gouraji
الیاس محمدی گورجی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Effect of Persian gum, Arabic gum, and skim milk powder on survival of four microbes with industrial applications during freeze drying
Freeze drying is now the most common preservation method for industrially important microbial cultures. In this method, choice of cryoprotectant type has direct effect on survival of microorganism. In this study, four industrially important microorganisms were dried by this method. The purpose of this study was evaluation of the protective effects of Persian gum, gum Arabic and skim milk powder on survival of Lactobacillus plantarum A7, Escherichia coli , Xanthomonas axonopodis and Saccharomyces cerevisiae during freeze drying. For this purpose, after activation of cultures and cells were harvested from early stationary phase of microbial culture using centrifuge and after washing cells with saline, it was diluted and enumerated by milse misra method. Solutions of Persian gum, gum Arabic, skim milk powder and combination of them were prepared and sterillised. Bacterial suspensions were mixed with cryoprotectant solutions and after homogenization were poured into vials and were frozen in the freezer at -80 ?C and then were dried in freeze-dryer. Survival rate was evaluated immediately after freeze drying and 14 days of cold storage (4 ?C). Protective effects of Persian gum 1% (W/V) compared with that of gum Arabic 5% (W/V) and 10% (W/V) and skim milk powder 10% (W/V) showed no significant difference on survival of Lactobacillus plantarum A7 (P 0.05). In addition, no significant differences (P 0.05) were observed between protective effect of Persian gum 6% (W/V) compared with that of gum Arabic 6% (W/V), combination of Persian gum 3% (W/V) and gum Arabic 3% (W/V) and skim milk powder 10% (W/V) on survival of Escherichia coli whereas effect of skim milk powder 10% (W/V) on survival of Xanthomonas axonopodis and Saccharomyces cerevisiae was significant (P 0.05). After 14 days of storage (4 ?C), effect of Persian gum 6% (W/V), on survival of Escherichia coli and effect of gum Arabic 6% (W/V) on survival of Xanthomonas axonopodis and Saccharomyces cerevisiae were observed to be statistically significant (P 0.05). In conclusion, Escherichia coli , Xanthomonas axonopodis and Saccharomyces cerevisiae were less resistant to freeze-drying compared with Lactobacillus plantarum A7, even though the higher concentration of Persian gum and gum Arabic were used to protect them. ersian gum for Escherichia coli and skim milk powder for Xanthomonas axonopodis and Saccharomyces cerevisiae , could replace other cryoprotectants. Persian gum 6% (W/V) for Escherichia coli , gum Arabic 6% (W/V) for Xanthomonas axonopodis and Saccharomyces cerevisiae , seemed to be the best protective agents during 14 days of storage. Persian gum 1% (W/V) may also be used as an alternative protective agent instead of skim milk powder 10% (W/V) and gum Arabic 5% (W/V) for freeze drying of Lactobacillus plantarum A7. As Iranian Persian gum is cheaper and seems to have similar performance to gum Arabic and skim milk powder at lower concentration, therefore could be considered a better choice for industrial applications. Key words: Escherichia coli , freeze dying, gum Arabic, Lactobacillus plantarum A7, Persian gum, Saccharomyces cerevisiae , skim milk powder, Xanthomonas axonopodis .
در حال حاضر، روش خشککردن انجمادی رایجترین روش نگهداری کشتهای میکروبی صنعتی است. در این روش، انتخاب نوع محافظتکننده بر روی زندهمانی میکروب اثر مستقیم دارد. در این تحقیق، چهار میکروارگانیسم صنعتی مهم با استفاده از این روش خشک شدند. هدف این تحقیق، بررسی اثر محافظتکنندگی صمغ فارسی و مقایسهی آن با صمغ عربی و شیر خشک بدون چربی روی زندهمانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم 7A، اشریشیا کلای، زانتوموناس آگزونوپودیس و ساکارومایسس سرویزیه طی فرآیند خشککردن انجمادی بود. به این منظور، بعد از فعالسازی کشت میکروارگانیسمهای مورد مطالعه و رساندن آنها به فاز سکون رشد، سلولهایی در ابتدای فاز سکون کشت میکروارگانیسمها با استفاده از سانتریفوژ جدا شدند و پس از شست و شو با سرم فیزیولوژی، با آن رقیق شده و به روش مایلز میزرا کشت داده شدند. محلولهای صمغ فارسی، صمغ عربی و شیر خشک بدون چربی و ترکیبی از آنها تهیه شده و استریل شدند. سوسپانسیونهای میکروبی با محلولهای محافظتکننده، مخلوط شدند و بعد از همگن شدن، درون ویالها ریخته شده و در فریزر ?C 80- منجمد شدند. پس از انجماد، درون خشککن انجمادی خشک شدند. زندهمانی بلافاصه بعد از خشککردن و بعد از 14 روز انبارمانی (°C 4) بررسی شد. اثر محافظتکنندگی صمغ فارسی 1% (W/V) در مقایسه با اثر محافظتکنندگی صمغ عربی 5% و 10% (W/V) و شیر خشک بدون چربی 10% (W/V) روی زندهمانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم 7A معنیدار نبود (05/0P ). همچنین، اثر محافظتکنندگی صمغ فارسی 6% (W/V) در مقایسه با اثر محافظتکنندگی صمغ عربی 6% (W/V)، ترکیب صمغ فارسی 3% (W/V) و صمغ عربی 3% (W/V) و نیز شیر خشک بدون چربی 10% (W/V) روی زندهمانی اشریشیا کلای معنی داری نبود. اما اثر شیر خشک بدون چربی 10% (W/V) روی زندهمانی زانتوموناس آگزونوپودیس و ساکارومایسس سرویزیه ، معنیدار بود. بعد از 14 روز انبارمانی (°C 4)، تاثیر صمغ فارسی 6% (W/V) روی زندهمانی اشریشیا کلای و تاثیر صمغ عربی 6% (W/V) روی زندهمانی زانتوموناس آگزونوپودیس و ساکارومایسس سرویزیه معنیدار بود. بنابراین، با توجه به نتایج میتوان گفت: اشریشیا کلای ، زانتوموناس آگزونوپودیس و ساکارومایسس سرویزیه ، با وجود افزایش غلظت صمغها، مقاومت کمتری نسبت به لاکتوباسیلوس پلانتاروم 7A طی خشککردن انجمادی داشتند. صمغ فارسی برای اشریشیا کلای و شیر خشک بدون چربی برای زانتوموناس آگزونوپودیس و ساکارومایسس سرویزیه ، میتواند جایگزین محافظتکنندههای دیگر شود. صمغ فارسی 6% (W/V) برای اشریشیا کلای و صمغ عربی 6% (W/V) برای زانتوموناس آگزونوپودیس و ساکارومایسس سرویزیه ، بهترین محافظتکنندهها طی 14 روز انبارمانی (°C 4) بودند. همچنین میتوان از صمغ فارسی به عنوان یک محافظتکنندهی جایگزین به جای شیر خشک بدون چربی و صمغ عربی جهت خشککردن انجمادی لاکتوباسیلوس پلانتاروم 7A استفاده کرد. از آنجا که صمغ فارسی، صمغی ایرانی و ارزانتر میباشد و غلظت کمتر آن کارایی مشابه صمغ عربی و شیر خشک بدون چربی را داشت، کاربرد آن در صنعت مقرون به صرفه خواهد بود. کلمات کلیدی: خشککردن انجمادی، شیر خشک بدون چربی، صمغ عربی، صمغ فارسی، کشتهای ذخیرهی میکروبی