24419

BIOTECH3 41

دكتري

زيست فناوري ميكروبي

علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي

1403/04/11

73 ص.

دكتر ماندا بهبهاني , دكتر حسن محبت كار

داكينگ مولكولي , آلژينات , كيتوسان , پروبيوتيك , ريزپوشاني

پروبيوتيك¬ها در طول عبور از مسير گوارشي قابليت حيات خود را از دست مي¬دهند. بنابراين ريزپوشاني تاثير بسزايي در بقاي باكتري¬هاي پروبيوتيك دارد. اين مطالعه با هدف سنتز نانوذرات كيتوزان-آلژينات و كپسوله‌سازي باسيلوس كواگولانس NBRC-12583 و انتروكوكوس فاسيوم MGFR1 در آلژينات (Alg)، كيتوزان (Cht) و اينولين (Inu) با قابليت ميكرو و نانو كپسوله‌سازي سويه¬ها انجام شد. در شرايط گوارشي شبيه سازي شده بقاي باكتري هاي آزاد و محصور شده به مدت 120 دقيقه مورد بررسي قرار گرفت. جمعيت باسيلوس كواگولانس محصور شده در Cht-Alg به مقدارlog CFU 86/0 كاهش يافت و جمعيت انتروكوكوس فاسيوم محصور شده در نانوذرات Cht-Alg تنها log CFU 27/0 كاهش يافت. در تيمار با مايع روده اي شبيه سازي شده، جمعيت باسيلوس كواگولانس و انتروكوكوس فاسيوم به ترتيب log CFU 03/1 و 17/0 كاهش يافت. انتروكوكوس فاسيوم ريزپوشاني شده در Cht-Alg و Inu داراي بيشترين بازده كپسوله كردن معادل ٪ 78/96 بود. انتروكوكوس فاسيوم پوشش دهي شده نانوذرات Cht-Alg و Inu زنده‌ ماني بيشتري نسبت به ساير باكتري‌هاي كپسوله شده داشت. ميكروسكوپ الكتروني روبشي براي بررسي مورفولوژي سطح ميكروكپسول، ساختار، نماي مقطع داخلي و پتانسيل زتا براي بار سطحي نانوذرات Cht-Alg انجام شد. همچنين در اين مطالعه ميانكنش پپتيدهاي زيست فعال داراي منشا ميكروبي با پروتئين¬هاي سيستم ايمني به روش بيوانفورماتيك بررسي شد. نتايج داكينگ مولكولي نشان داد كه بيشترين انرژي و پايدارترين ميانكنش مربوط به پروتئين اينترلوكين-10 بود. زنده¬ماني باكتري¬هاي پروبيوتيك با ريزپوشاني و كپسوله¬سازي با استفاده از نانومواد در ماتريكس كيتوزان-آلژينات و اينولين به طور قابل توجهي افزايش يافت. همچنين پروتئين¬هاي سيستم ايمني ميانكنش¬هاي متفاوتي با پپتيدهاي زيست فعال منتخب داشتند.

Alginate , Probiotics , Molecular docking , Microencapsulation , Chitosan

Comparative study on effect of micro and nano sized chitosan/alginate/inulin composite on the viability of bacteria isolated from traditional dairy products and bioinformatic study of bioactive peptides derived from probiotics

زيست فناوري

Probiotics have poor gastrointestinal delivery because they lose their viability during intestinal passage. Microencapsulation has a significant effect on the survival of probiotic bacteria. This study aimed to synthesize chitosan-alginate nanoparticles and encapsulate Bacillus coagulans NBRC-12583 and Enterococcus faecium MGFR1 in alginate (Alg), chitosan (Cht) and inulin (Inu) by micro- and nano-encapsulation to investigate the viability of encapsulated strains in simulated gastrointestinal condition. The survival of free and encapsulated bacteria was studied for 120 min. The population of B. coagulans encapsulated in Cht-Alg only decreased by 0.86 log CFU, while that of E. faecium encapsulated in Cht-Alg nanoparticles only decreased by 0.27 log CFU. Treated with simulated intestinal fluid, B. coagulans and E. faecium populations decreased by 1.03 and 0.17 log CFU, respectively. E. faecium microencapsulated in Cht-Alg and Inu had a maximum encapsulation efficiency of 96.78%. E. faecium encapsulated in Cht-Alg nanoparticles and Inu was more viable than other encapsulated bacteria. Scanning electron microscopy was done to investigate the microcapsules’ surface morphology, structure, internal cross-sectional view, and the zeta potential for the surface charge of Cht-Alg nanoparticles. In this study, microbial derived bioactive peptides were sudied for their interaction with the immune system using bioinformatics. The molecular docking results indicated that the most stable and highest energy interaction was with interleukin-10. The viability of the probiotic bacteria was enhanced significantly by microencapsulation and nanomaterial-based encapsulation within the chitosan-alginate and inulin matrix. Also, immune system proteins had different interactions with selected bioactive peptides.

4