استفاده از فناوری پلاسما‌ی سرد اتمسفریک در کاهش باقی‌‌مانده آنتی‌‌بیوتیک و بار‌میکروبی شیر‌های دور‌ریز صنعت گاوداری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد قایم شهر

چکیده

سابقه و هدف: پلاسمای سرد یک گاز نیمه یونیزه‌شده شامل یون‌ها، الکترون‌ها، فوتون‌های فرا‌بنفش و رادیکال‌ها می‌باشد. پلاسمای سرد یک فناوری غیر‌حرارتی است که از گاز‌های پر‌انرژی و واکنشی برای غیر‌فعال کردن میکرو‌ارگانیسم‌‌های موجود در سطح محصول غذایی استفاده می‌کند. به طور کلی، پلاسمای سرد برای از بین بردن مواد شیمیایی یا باکتری‌های آلی، باکتری‌های معلق در هوا، و برای ضد‌عفونی‌کردن بسته‌بندی تجهیزات و مواد غذایی استفاده می‌شود هدف از انجام این آزمایش بررسی استفاده از فناوری پلاسما‌ی سرد اتمسفریک در کاهش باقی‌‌مانده آنتی‌‌بیوتیک و بار‌میکروبی شیر‌های دور‌ریز صنعت گاوداری بود.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه جهت بررسی اثر پلاسمای سرد اتمسفریک، از دستگاه تخلیه سد دی‌الکتریک اتمسفریک استفاده شد. برای انجام آزمایشات از 50 میلی‌لیتر شیر حاوی 6 میکرو‌گرم بر میلی‌لیتر آنتی-بیوتیک انروفلوکساسین و باکتری استافیلوکوکوس اورئوس استفاده شد. جهت بررسی اثر پلاسما بر کاهش فعالیت آنتی‌بیوتیک ، شیر استریل در بازه‌های زمانی 0 تا 20 دقیقه در معرض پلاسما قرار گرفتند. سپس برای تست آنتی‌بیوگرام، محیط کشت مولر هینتون آگار به میزان 20 میلی‌لیتر در پلیت با قطر 10 تهیه شد. پس از طی 18 ساعت انکوباسیون باکتری در محیط کشت Tryptic Soy Broth ،. اثر ضد‌باکتریایی آن با استفاده از اندازه‌گیری قطر هاله مهار رشد محاسبه شد. برای شمارش باکتری حجم 10 میلی‌لیتری شیر پس از تلقیح باکتری مورد‌نظر به میزان 105 CFU/ml ، تحت شارش پلاسما به مدت مشخص قرار گرفت. ارزیابی مقدار کاهش مقدار آنتی-بیوتیک با دستگاه HPLC با نام تجاریCECIL-1100 انجام شد. ستون این دستگاه Eclipse pluse C18 از شرکت Zorbox بود برای ارزیابی ویژگی‌های کیفی شیر از 25 نمونه شیر استریل در زمان صفر، 5، 10، 15 و 20 دقیقه تحت شارش پلاسما قرار گرفت و سپس از دستگاه LactoScope FT-B جهت اندازه‌گیری ویژگی‌های کیفی شیر استفاده شد. مقادیر رنگ شامل L* (روشن) a* (قرمز) و b* ( زرد) بود که با استفاده از کلرومتر (CI-7600,X-Rite,Michigan,USA) اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد افزایش زمان شارش پلاسما بر شیر، باعث کاهش قابل توجهی در میزان رشد باکتری شد (05/0< P). همچنین نرخ غیر‌فعالسازی باکتری به طور معنی‌داری کاهش پیدا کرد و مشابه با شیر استریل تهیه‌شده از بازار شد (05/0< P). غظلت آنتی‌بیوتیک انروفلوکساسین بعد از 10 دقیقه شارش پلاسما 45 درصد و بعد از 20 دقیقه شارش پلاسما 88 درصد کاهش یافت، بنابراین گونه‌های اکسید‌کننده و الکترون‌های پر‌انرژی در پلاسمای سرد به خوبی باعث تخریب انروفلوکساسین می‌شود. با افزایش زمان پلاسما فاکتور‌های شیر از جمله درصد چربی ، هدایت الکتریکی (میلی‌ثانیه)، نیترژن غیر‌پروتئینی (میلی‌گرم بر 100 گرم)، درصد اسید‌های چرب ترانس و درصد اسید‌های چرب اشباع و ملامین ( میلی‌گرم بر کیلوگرم) افزایش یافت و درصد مواد جامد غیر‌چربی، pH، درصد لاکتوز، نقطه انجماد، درصد اسید چرب در حالت سیس، درصد ساکارز، نسبت اسید چرب فرار به چربی شیر (میلی‌اکی والانت به 100 گرم چربی)، اسید سیتریک به سیترات ( میلی‌گرم به کیلوگرم) افزایش یافت، همچنین مقدار درصد پروتئین‌خام، درصد مواد جامد درصد اسید چرب مونو، چگالی (گرم بر میلی‌لیتر)، درصد کازئین، درصد آب و درصد پروتئین کل هیچ تغییری نکرد. در طول فرایند پلاسمای سرد هیچ گونه تغیراتی در مقادیر رنگ مشاهده نشد در حالی که در طی فرایند پاستوریزاسیون تغییر رنگ 15/1 ثبت شد
نتیجه‌گیری: نتایج: با توجه به نتایج این مطالعه می‌توان به این جمع‌بندی رسید که پلاسمای سرد اتمسفری در زمان شارش پلاسما-ی سرد کمتر از 10 دقیقه و ولتاژ زیر 8 کیلو‌ولت می‌تواند به عنوان یک استراژی با‌القوه جهت استریل‌سازی شیر دوریز مطرح گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The use of atmospheric cold plasma technology in reducing the antibiotic residue and microbial load in discarded dairy milk

نویسندگان [English]

  • MOHSEN MAHROGHI 1
  • Kavaeh Jafari khorshidi 2
1 Graduate, Department of Animal Sciences, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad
2 Ghaem shahr
چکیده [English]

Background and objective cold plasma of a semi-ionized gas includes ions, electrons, ultraviolet photons and radicals. Cold plasma is a non-thermal technology that uses high-energy and reactive gases to inactivate microorganisms on the surface of food products. In general, cold plasma is used to destroy chemicals or organic bacteria, airborne bacteria, and to disinfect food and equipment packaging. The purpose of this experiment was to investigate the use of atmospheric cold plasma technology in reducing antibiotic residue and microbial load in dairy milk.
Materials and Methods: In this study, in order to investigate the effect of atmospheric cold plasma, atmospheric dielectric barrier discharge device was used. 50 ml of milk containing 6 μg/ml antibiotic enrofloxacin and bacteria Staphylococcus aureus were used for the experiments. In order to investigate the effect of plasma on the reduction of antibiotic activity, sterile milk was exposed to plasma between 0 and 20 minutes. Then, for the antibiogram test, Mueller Hinton agar culture medium was prepared in the amount of 20 ml in a plate with a diameter of 10. After 18 hours of incubation of bacteria in Tryptic Soy Broth culture medium. Its antibacterial activity was determined by measuring the inhibition zone diameter. In order to count bacteria, 10 ml volume of milk after inoculation with desired bacteria at the rate of 107 CFU/mL was subjected to plasma flow for a certain period of time. CECIL-1100 HPLC device was used to evaluate the amount of antibiotic reduction. The column of this device was Eclipse pluse C18 from Zorbox company. To evaluate the quality characteristics of milk, 25 sterile milk samples were subjected to plasma flow at zero, 5, 10, 15 and 20 minutes. LactoScope FT-B device was used. Color values included L* (light), a* (red) and b* (yellow), which were measured using a chlorometer (CI-7600, X-Rite, Michigan, USA).
Results: The results showed that increasing the time of plasma flow in milk caused a significant decrease in the growth rate of bacteria (P<0.05). Also, the rate of bacterial inactivation decreased significantly and became similar to sterile milk prepared from the market (P < 0.05). The antibiotic effect of enrofloxacin decreased by 45% after 10 minutes of plasma flow and by 88% after 20 minutes of plasma flow, therefore, oxidizing agents and high-energy electrons in cold plasma effectively destroy enrofloxacin. With increasing plasma time, milk factors including fat percentage, electrical conductivity (milliseconds), non-protein nitrogen (mg/100 grams), percentage of trans fatty acids and percentage of saturated fatty acids and melamine (mg/kg) increased as well as percentage of non-fat solids, lactose, fatty acid in cis state, sucrose, pH, freezing point, ratio of both volatile fatty acids to milk fat (milliequivalent to 100 grams of fat), and citric acid to citrate (mg/kg) also increased. No significant changes were reported in the density (g/ml) and percentages of each crude protein total solids, mono fatty acid, casein, water and total protein. No changes in ΔE were observed during the cold plasma process, while a color change of 1.15 was recorded during the pasteurization process.
Conclusion: According to the results of this study, it can be concluded that atmospheric cold plasma with a cold plasma flow time of less than 10 minutes and a voltage below 8 kV can be used as a powerful strategy for discarded milk sterilization should be discussed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • atmospheric cold plasma
  • discarded milk
  • industrial cattle breeding
  • milk antibiotic