Antimikrobielle Aktivität des Spirulina-platensis-Extrakts auf die gesamten mesophilen und psychrophilen Bakterien von frischem Tilapiafilet

Nov 14, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 13081 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Spirulina platensis hat ein breites Wirkungsspektrum, insbesondere eine antibakterielle Wirkung gegen Lebensmittelpathogene. Diese Studie untersucht die antibakterielle Aktivität des S.-platensis-Extrakts auf insgesamt mesophile und psychrophile aerobe Bakterien. Die Ergebnisse wurden mithilfe statistischer Analysen und der vorhergesagten Modellwerte mithilfe von auf künstlicher Intelligenz basierenden Modellen wie Modellen des künstlichen neuronalen Netzwerks (ANN) und des adaptiven Neuro-Fuzzy-Inferenzsystems (ANFIS) verglichen. Die Extraktion von Spirulina erfolgte mithilfe der Gefrier-Tau-Methode mit einer Konzentration von 0,5, 1 und 5 % w/v. Vor der Anwendung des Extrakts wurde die anfängliche mikrobielle Belastung der Filets analysiert und die Ergebnisse als Kontrolle verwendet. Nach der Anwendung wurde die Analyse nach 1, 24 und 48 Stunden Lagerung bei 4 °C durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen der statistischen Analyse betrug die antimikrobielle Aktivität der S.-Platensis-Extrakte gegenüber TMAB von frischen Tilapia-Fischfilets nach 1, 24 und 48 Stunden EA von 2,5 log10 KBE/g während der Kontrollphase bis zu 1,8, 1,1 und 0,7 log10 KBE/g. g, wohingegen EB und EC von 2,1 bzw. 2,2 log10 KBE/g bei der Kontrolle auf 1,5, 0,8, 0,5 log10 KBE/g bzw. 1,23, 0,6 bzw. 0,32 log10 KBE/g im angegebenen Stundenintervall lagen. In ähnlicher Weise lagen die drei Extrakte über TPAB von 2,8 log10 KBE/g zur Kontrollzeit auf 2,1, 1,5 und 0,9 in EA, während die Verwendung von EB von 2,8 log10 KBE/g auf 1,9, 1,3 und 0,8 log10 KBE/g bei 1,24 sank bzw. 48 Stunden. Obwohl EC die Reduzierung von 1,9 log10 KBE/g auf 1,4, 1 und 0,5 log10 KBE/g vorlegte. Dies wurde durch die Vorhersage der ANN- und ANFIS-Modelle unterstützt.

Meeresfrüchteprodukte sind leicht verderblich und verändern nach der Ernte schnell ihre Qualität. Dies liegt an der Temperatur, die das Wachstum von lebensmittelbedingten Krankheitserregern und verderblichen Mikroorganismen ermöglicht und die Haltbarkeit der Lebensmittel verkürzt1. Forscher, Lebensmittelunternehmen, Verbraucher und Gesundheitsexperten haben in den letzten Jahren den verschiedenen Konservierungsmethoden für Meeresfrüchte große Aufmerksamkeit gewidmet. Verschiedene natürliche Konservierungsstoffe aus verschiedenen Quellen, wie Chitosan tierischen Ursprungs, ätherische Öle und Pflanzenextrakte aus pflanzlichen Quellen, Milchsäurebakterien und Bakteriozine aus mikrobiologischen Quellen sowie organische Säuren aus verschiedenen Quellen, wurden alle gründlich erforscht und erweisen sich als großartig Versprechen für den Einsatz in Meeresfrüchtesystemen1.

Unterstützende Studien zeigten auch, dass natürliche Zitronensäure und Milchsäure zusammen mit Eis das Bakterienwachstum hemmen und die Qualität frischer Fischfilets von Seehecht- und Buttenfischarten verbessern. Diese natürlichen Konservierungsstoffe wurden als eine gute Strategie zur Steigerung des Marktwerts und zur Bereitstellung frischer Qualität angesehen Fischfiletprodukt an den Verbraucher2. Die Mischung aus Nisin und Traubenkernextrakt dient als antimikrobielles Mittel zur Kontrolle und Hemmung von Listeria monocytogenes in verzehrfertigen Garnelenfilets3.

Spirulina ist ein weiteres wichtiges natürliches Konservierungsmittel und antimikrobielles Mittel gegen lebensmittelpathogene Bakterien und Pilze, einschließlich arzneimittelresistenter Mikroorganismen. Spirulina ist als Nahrungsergänzungsmittel, natürlicher Farbstoff und gute Quelle für bioaktive Sekundärmetaboliten, einschließlich Phenolverbindungen, bekannt3,4.

Weltweit ist Spirulina bekannt und bekannt für seine großen Nährwerte, seine Hauptbestandteile bei der Entwicklung neuartiger funktioneller Lebensmittel, seinen hohen Phycocyaningehalt, sein hervorragendes Heilmittel gegen viele Erkrankungen5,6,7, seine Hilfe bei nicht übertragbaren Krankheiten8,9 und die Entwicklung von funktionelle Lebensmittel und Antioxidansmittel mit langer Haltbarkeit des Produkts10,11.

Der Verderb von Fischereierzeugnissen erfolgt unmittelbar nach der Entnahme aus dem natürlichen Wasser durch die Aktivitäten der Enzyme, durch Oxidation sowie durch pathogene und verderbniserregende Mikroorganismen12,13. Weltweit ist der Lebensmittelverderb sehr hoch: 25 % der weltweiten Nahrungsmittelversorgung und 30 % der Fischereiprodukte werden durch unerwünschte Mikroorganismen verdorben und weggeworfen14. Damit wird die Lebensmittelkonservierung zu einem wichtigen Thema in der Lebensmittelindustrie, um ihre Qualität und Frische zu bewahren, die Haltbarkeit des Produkts zu verlängern und Risiken für die öffentliche Gesundheit zu verringern. Dementsprechend wurden diese leicht verderblichen Fischereiprodukte traditionell mit verschiedenen Methoden konserviert, darunter Salzen, Sonnentrocknen, Räuchern, Fermentieren, Einmachen, Kühlen, Einfrieren und Hinzufügen von Chemikalien14. Dies wird von Tsironi et al.13 unterstützt und die Einführung neuer neuartiger Fischverarbeitungstechnologien ist ebenfalls eine gute Lösung, darunter Methoden wie hoher hydrostatischer Druck, osmotische Dehydrierung, hochintensives gepulstes Licht und modifizierte atmosphärische Verpackung sowie andere kombinierte Methoden. Dies hat jedoch auch einige Einschränkungen zur Folge, da einige pathogene Mikroorganismen nach der Verarbeitung resistent sind, beispielsweise psychrotolerante Laktobazillen, und auch einige Verarbeitungstechniken die ernährungsphysiologischen und sensorischen Eigenschaften des Fischereiprodukts beeinträchtigt haben13.

Noch immer suchen und konzentrieren sich Forscher auf verschiedene natürliche Extrakte aus unterschiedlichen Quellen, einschließlich Spirulina-Algen. Darüber hinaus zeigten viele neuere Studien, dass aus Spirulina-Algen extrahierte Verbindungen gute Ergebnisse bei der Bekämpfung lebensmittelpathogener Mikroorganismen zeigten und als Konservierungsmittel und antimikrobieller Aktivator in Fisch und Fischprodukten dienen4,15,16,17.

Andererseits werden derzeit in vielen Produktionssystemen auf künstlicher Intelligenz (KI) basierende Modelle eingesetzt, um den Prozess und das Zusammenspiel zahlreicher Input- und Outputfaktoren zu bewerten, zu simulieren und vorherzusagen. Metekia et al.17 untersuchten die Wirkung von Spirulina-Wachstumsmedien auf phenolische Verbindungen mithilfe von Modellen, die auf künstlicher Intelligenz basieren; ANFIS und ANN zusammen mit SWLR. Und die Forscher fanden heraus, dass die gesamten Phenolverbindungen eine hohe positive Korrelation mit den Wachstumsmedien aufwiesen und dass ANFIS und SWLR bessere Vorhersagen liefern als das ANN-Modell. Daher war diese aktuelle Studie geplant, um die antimikrobielle Wirksamkeit von S. platensis-Extrakt auf frischen Tilapia-Fischfilets mithilfe von auf künstlicher Intelligenz basierenden Modellen zu bewerten.

Die frische Blaualge S. platensis wurde von der Çukurova-Universität, Adana, Türkei, mitgebracht. Die fertige Biomasse von Spirulina platensis wurde bei -18 °C im Gefrierschrank für den nächsten Extraktionsschritt in Hygieneverpackungen in der Abteilung für Lebensmittelhygiene und -technologie der Veterinärmedizinischen Fakultät der Near East University gelagert. Die Extraktion von Spirulina erfolgte mit der Gefrier-Tau-Methode basierend auf Tan et al.18 mit einigen Modifikationen der Konzentrationen. 0,5, 1 und 5 g gefrorenes Spirulina wurden mit 100 ml sterilisiertem destilliertem Wasser für jede Lösungsgruppe gewogen und zugeordnet als Extrakt A (EA), Extrakt B (EB) und Extrakt C (EC). Eine Mazeration der Zellen mit dem Abbau von Proteinen und der Extraktion von Polysacchariden wird eine antimikrobielle Wirkung gegenüber pathogenen Bakterien haben. Der Hu-Winkel wurde zur Bewertung der blauen Farbe des Spirulina-Extrakts verwendet19,20. Aufbewahrung der frischen Spirulina-Biomasse im Gefrierschrank bei −18 °C für 2 Stunden; ist die Gefrierstufe (erster Schritt). Im zweiten Schritt wurden 0,5, 1 und 5 g Spirulina-Biomasse aus dem Gefrierbestand abgewogen und in die etikettierten und sterilisierten Flaschen gefüllt, dann abgemessen und mit 100 ml destilliertem Wasser versetzt. Die Flaschen wurden dann einige Minuten lang leicht gemischt, in einem Wasserbad bei 25 °C gehalten und mit Aluminiumfolie abgedeckt, um eine dunkle Umgebung für den Extraktionsprozess für 24 Stunden zu schaffen. Nach 24 Stunden wurde der Überstand abgetrennt und bei +4 °C gelagert. Bitte sehen Sie sich Abb. 1 an, die das Flussdiagramm für die experimentelle Untersuchung der antimikrobiellen Aktivität von S.-Platensis-Extrakten an frischen Tilapia-Fischfilets zeigt.

Flussdiagramm für die experimentelle Untersuchung der antimikrobiellen Aktivität von S.-platensis-Extrakten an frischen Tilapia-Fischfilets.

Fünfundzwanzig frische, ganze Niltilapia-Fische (Oreochromis niloticus) wurden auf dem Fischmarkt in Nikosia gekauft und zerlegt und filetiert, jeder mit einem Gewicht von 50 g. Die vorbereiteten Fischfilets wurden in sterile Platten gelegt, wo auch die Extrakte auf die Proben aufgetragen wurden. Vor der Anwendung des Extrakts von jedem frischen Filet haben wir die anfängliche Mikrobiota-Zählung gemessen und analysiert und als Kontrolle verwendet. Aufzählung. Jede Filetprobe wurde mit Spirulina-Extrakten behandelt, die als EA-, EB- und EC-Konzentrationen mit Konzentrationen von 0,5, 1 bzw. 5 w/v kodiert sind. Während des gesamten Experiments wurden aseptische Bedingungen bereitgestellt und Alkohol/Flammen wurden verwendet, um alle Materialien zu sterilisieren, die mit den Proben in Kontakt kamen. Die mikrobielle Analyse wurde verglichen; Gesamtzahl lebensfähiger Bakterien auf der Platte der gesamten mesophilen aeroben Bakterien (TMAB) und der gesamten psychrophilen aeroben Bakterien (TPAB) vor und nach der Behandlung mit Spirulina-Platensis-Extrakt. Die Fischfilets wurden im Kühlschrank bei 4 °C gelagert und nach 1, 24 und 48 Stunden wurden mikrobiologische Analysen durchgeführt, um die antimikrobielle Aktivität der Extrakte zu bewerten.

5 g der Tilapia-Fischfiletproben wurden vor der Behandlung und nach der Behandlung von jeder Probe in ein steriles Glasgefäß zusammen mit 45 ml Maximum Recovery Diluent (MRD)-Lösungshomogenisator eingewogen und es wurden Reihenverdünnungen von 1:10 durchgeführt21. Die gesamten mesophilen aeroben Bakterien (TMAB) und die gesamten psychrophilen aeroben Bakterien (TPAB) wurden auf Plate Count Agar (PCA) gezählt, nachdem 48 Stunden lang bei 37 °C TMAB und 7 Tage lang bei 10 °C inkubiert wurden. Die Ergebnisse wurden als log10 KBE/g22 ausgedrückt.

Künstliches neuronales Netzwerk (ANN), Adaptive-Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) und deskriptive Statistiken wurden verwendet, um die Aktivitäten der antibakteriellen Wirkung von Spirulina-Algenextrakten auf TMAB und TPAB von frischen Tilapia-Fischfilets zu analysieren und zu vergleichen. Das Adaptive-Neuro-Fuzzy-Inferenzsystem (ANFIS) wird in der künstlichen Intelligenz verwendet, um verschiedene Arten von Problemen abzuschätzen. Das ANFIS besteht aus zwei grundlegenden Schichten: Feed-Forward-Netzwerken und adaptiven mehrschichtigen Netzwerken. Auch hier verwenden Feed-Forward-Netzwerke Fuzzy-Anweisungen vom Typ Takagi-Sugeno, um Eingabe-Ausgabe-Variablen einzubeziehen. Die grundlegenden Komponenten des Layouts im Fuzzy-Datenbanksystem sind der Fuzzyer und der Defuzzifier. Zu den in der Fuzzy-Logik verwendeten Zugehörigkeitsfunktionen gehört die Umwandlung von Eingabewerten in Fuzzy-Daten. Knoten, die als Zugehörigkeitsfunktionen dienen, helfen bei der Modellierung der Verbindung zwischen Eingaben und Ausgaben. Daher ermöglicht die Knotenarbeit als Verbindungsfunktion die Modellierung der Beziehung zwischen dem Eingabe- und Ausgabeschema. Es gibt viele verschiedene Arten von Verbindungsfunktionen, wie z. B. Dreiecks-, Sigmoid-, Gauß- und Trapez-Verbindungsfunktionen17,23. Bei der Technik gibt es zwei wesentliche Überlegungen, die sowohl bei der Eingabe- als auch bei der Ausgabeanordnung berücksichtigt werden sollten: erstens die beiden Variablen „x“ und „y“ der FIS-Eingabedaten und eine Ausgabe „f“, ein Sugeno erster Ordnung unscharf und folgt in der Regel der folgenden Formel.

wobei \({\mathrm{A}}_{1}\),\({\mathrm{B}}_{1},{\mathrm{A}}_{2},{\mathrm{B}} _{2}\) Einschränkungen sind Zugehörigkeitsfunktionen für x und y und Eingaben \({p}_{1},{q}_{1},{r}_{1,}{p}_{2} ,{q}_{2},{r}_{2,}\) sind Ausgangsfunktionsparameter. Der Aufbau und das Design von ANFIS folgen einer fünfschichtigen neuronalen Netzwerkanordnung17.

Eines der am häufigsten verwendeten Beispiele für ein KNN, das den Betrieb und die Lösung nichtlinearer Systeme unterstützt, ist das neuronale Netzwerk Multilayer Perceptron (MLP). Mehrere Wissenschaftler glauben, dass dieser Schätzer im Vergleich zu den anderen Arten von KNN allgemein anerkannt ist. Das neuronale Netzwerk Multilayer Perceptron (MLP) ist ähnlich wie andere herkömmliche ANN-Modelle aufgebaut und verwendet Eingabe- und Ausgabeschichten, darunter eine versteckte Eingabeschicht23.

Als Lernalgorithmus wird der Levenberg-Marquardt-Algorithmus häufig verwendet, um die Abweichung zwischen gemessenen und prognostizierten Werten zu beheben und zu minimieren. Bis die beabsichtigten Ergebnisse sichtbar werden, werden die Trainingsvorgänge wiederholt durchgeführt. Der MLP besteht wie ein herkömmlicher ANN24 aus einem Eingang, einer oder mehreren verborgenen Schichten und Ausgangsschichten. Darüber hinaus waren die Überlegungen im Eingabedatensatz die Spirulina-Extraktkonzentrationen EA, EB und EC (0,5, 1 und 5) w/v und die anfängliche mikrobielle Belastung als Kontrollmikroorganismus (log10 KBE/g) sowie die Berücksichtigung der Ausgabedaten war das Ergebnis der antimikrobiellen Aktivität von Spirulina oder der mikrobiellen Reduktion unter Verwendung von Spirulina-Extrakten nach 1, 24 und 48 Stunden (log10 KBE/g). Das Flussdiagramm der Studie ist oben in Abb. 1 dargestellt.

wobei N die Gesamtzahl der Knoten in der obersten Schicht des Knotens i ist; wji ist das Gewicht zwischen den Knoten i und j in der oberen Schicht; xj definiert die vom Knoten j abgeleitete Ausgabe; wi0 ist der Bias im Knoten i und yi beschreibt das Eingangssignal des Knotens i, das sich über die Übertragungsfunktion kreuzt.

Die Daten stammen aus den Ergebnissen experimenteller Laborstudien der Abteilung für Lebensmittelhygiene und -technologie der Veterinärmedizinischen Fakultät der Near East University, Nikosia, Zypern. Bei dieser Analyse wurden die anfängliche mikrobielle Belastung vor der Behandlung als Kontroll-mikrobielle Belastung vor der Behandlung (KBE log10/g) und die Ergebnisse jeder behandelten Probe als Eingabevariablen herangezogen. Die Gesamtreduktion der Bakterienlast nach der Behandlung im angegebenen Zeitintervall, d. h. 1, 24 und 48 Stunden (KBE log10/g), wurde als Ausgabevariablen bei der Analyse und Modellierung dieser Studie herangezogen.

Die Leistungsgenauigkeit jeder Art von datengesteuerter Studie wird normalerweise durch den Vergleich prognostizierter Werte mit gemessenen Werten bestimmt. Zur Schätzung der Modelle wurden der Bestimmungskoeffizient (DC) als Anpassungsgüte, der Korrelationskoeffizient (CC) und zwei statistische Fehler, der mittlere quadratische Fehler (RMSE) und der mittlere quadratische Fehler (MSE), verwendet17.

wobei N, \({Y}_{obsi}\), \(\overline{Y }\) und \({Y}_{comi}\) Datenanzahl, beobachtete Daten, Durchschnittswert der beobachteten Daten und sind berechnete Werte bzw.

Das grundlegende Ziel eines datengesteuerten Schemas besteht darin, Daten für Modelle auf der Grundlage funktionaler Nadeln für einen bestimmten Wertesatz vorzubereiten, um genaue und konsistente Vorhersagen unbekannter Datensätze bereitzustellen. Überanpassungswerte oder akzeptable Arbeitsaktivitäten werden bei dieser Methode normalerweise ignoriert. Infolgedessen wurden in der Endorsement-Phase verschiedene Methoden der Verifizierung, Kreuzvalidierung und des Nachweises verwendet, wie z. B. k-fache Kreuzvalidierung, Holdout; lass eins weg und so weiter. Der grundlegendste Vorteil des k-Fold-Proof-Tools besteht darin, dass die Verifizierungs- und Arbeitssätze in jedem einzelnen Punkt selbstbestimmend sind. Wie bereits erwähnt, werden die Daten weiter in zwei Gruppen unterteilt: 75 Prozent für Training und 25 Prozent für Tests, wobei auch die k-fache Kreuzvalidierung wichtig ist. Ein weiterer wichtiger Punkt, der bei diesem Prozess erwähnt werden muss, sind die von uns verwendeten Datenvalidierungsmethoden23. Der Datensatz besteht aus 25 Vorkommen für jede der Variablen.

Die Studie wurde unter dem Gesichtspunkt der Lebensmittelhygiene und -sicherheit an frischen Fischfilets durchgeführt, daher gab es keine Beteiligung von Patienten oder Öffentlichkeit an dieser Studie.

Spirulina platensis zeigt durch seine funktionellen bioaktiven Inhaltsstoffe, einschließlich phenolischer sekundärer Pflanzenstoffe, eine antimikrobielle Wirkung gegen viele pathogene Bakterien und Pilze2526. Zu den in Cyanobakterien-Exsudaten vorkommenden antimikrobiellen Verbindungen gehören Polyphenole, Fettsäuren, Glykolipide, Terpenoide, Alkaloide und insbesondere das C-Phycocyanin. In geringer Konzentration wirkt Phycocyanin wirksam gegen viele Krankheitserreger27. In dieser experimentellen Studie wurde festgestellt, dass die drei verschiedenen Konzentrationen der Spirulina-platensis-Extrakte, die antimikrobielle Aktivität von EA, EB und EC auf die gesamten mesophilen aeroben Bakterien (TMAB) unterschiedlich waren. Basierend auf einer statistischen Analyse betrug die Reduzierung der Extraktkonzentrationen wie bei der Verwendung von EA 2,5 log10 KBE/ g während der Kontrollphase auf 1,8, 1,1 und 0,7 log10 KBE/g nach 1, 24 und 48 Stunden, während sie bei Verwendung von EB von 2,1 log10 KBE/g auf 1,5, 0,8 und 0,5 log10 KBE/g nach 1, 24 und 48 Stunden sinkt h bzw. Obwohl EC die Reduzierung von 2,2 log10 KBE/g zur Kontrollzeit auf 1,23, 0,6 bzw. 0,32 log10 KBE/g im angegebenen Stundenintervall angab, sehen Sie sich bitte die Details in Tabelle 1 an.

In der einfaktoriellen ANOVA-Analyse der antimikrobiellen Aktivität der Spirulina-Extrakte auf TMAB mit einem F-Wert von 77,05; P-Wert: 7,33E−37, was etwa 0 entspricht, und F kritisch: 2,64. Da die F-Statistik größer als der F-kritische Wert ist, ist der Test signifikant. Und P ≤ 0,05, dann lehnen wir die Nullhypothese ab und akzeptieren die alternative Hypothese, d. Das heißt, die Spirulina-Extrakte hatten im Vergleich zur Kontrolle mit TMAB eine signifikante antimikrobielle Aktivität. Die antimikrobielle Aktivität der S.-platensis-Extrakte gegenüber dem TMAB wurde auch durch das Liniendiagramm, das Balkendiagramm und das Radardiagramm bestätigt, wie in den Abbildungen dargestellt. 2 und 3 unten zeigt EC eine bessere antimikrobielle Rolle als EB und EA bei der TMAB-Kontrolle und -Hemmung. Während das ANN-Modell die Aktivität aller drei aus S. platensis extrahierten EA-, EB- und EC-antimikrobiellen Aktivitäten auf TMAB vorhersagte, wurden sie zum angegebenen Zeitpunkt von 1, 24 und 48 Stunden analysiert und simuliert.

Die durchschnittliche antimikrobielle Aktivität von Spirulina auf TMAB wird anhand eines Balkendiagramms bei verschiedenen Zeitdauern ermittelt.

Die durchschnittliche antimikrobielle Aktivität von Spirulina auf TMAB und TPAB wird anhand eines Radardiagramms bei verschiedenen Zeitdauern ermittelt.

Zusammen damit betrug die durchschnittliche ANN-Modellierung der antimikrobiellen Aktivität der Spirulina-Extrakte auf TMAB 1,71, 1,13, 0,71 log10 KBE/g bei Verwendung von EA und 1,68, 0,91, 0,52 log10 KBE/g bei Verwendung von EB und 1,23, 0,55, 0,3 log10 KBE/g g jeweils mit EC. Dies wird auch durch die Regressionsanalyse der drei Extrakte in den Trainings-, Validierungs- und Testphasen des ANN-Modells gestützt, wie EA mit R = 0,9228, 0,8408 bzw. 0,9419. Während EB über TMAB eine gute Korrelation mit R = 0,90974 in der Trainingsphase, R = 0,8904 in der Validierungsphase und R = 0,9244 in der Testphase aufwies. Während EC auch eine gute Korrelation mit R = 0,8712 in der Trainingsphase, R = 0,9409 in der Validierungsphase und R = 0,9586 in der Testphase aufwies. Außerdem ging das ANFIS-Modell davon aus, dass die antimikrobielle Wirkung der S.-platensis-Extrakte (EA, EB und EC) gegenüber TMAB 1,78, 1,20, 0,74 log10 KBE/g bei Verwendung von EA und 1,55, 0,83, 0,51 log10 KBE/g bei Verwendung von EB betrug 1,40, 0,66, 0,39 log10 KBE/g unter Verwendung der EC nach 1, 24 bzw. 48 Stunden. In beiden Modellen lagen MSE und RMSE zwischen 0 und 0,5. Eine weitere Studie unterstützt diesen Befund ebenfalls mit beiden Modellen, d. h. ANN und ANFIS lieferten mit den experimentellen Ergebnissen die besten Vorhersagen28.

Während die Extrakte aus S. platensis, EA, EB und EC die mittlere antimikrobielle Aktivität gegen TPAB statistisch analysierten und die antimikrobielle Aktivität von 2,8 log10 KBE/g zur Kontrollzeit auf 2,1, 1,5 und 0,9 in EA lag, verringerte sich die Verwendung von EB von 2,8 log10 KBE/g auf 1,9, 1,3 und 0,8 log10 KBE/g nach 1, 24 bzw. 48 Stunden. Obwohl EC die Reduzierung von 1,9 log10 KBE/g auf 1,4, 1 bzw. 0,5 log10 KBE/g im angegebenen Stundenintervall vorlegte, sehen Sie sich bitte Tabelle 2 an. In der einfaktoriellen ANOVA-Analyse der Spirulina-Extrakte hatte die antimikrobielle Aktivität einen F-Wert : 52,90, P-Wert: 2,09E−27, was etwa 0 und F-kritisch 2,65 entspricht. Der Test ist signifikant, dh der S.-Platensis-Extrakt zeigte gegenüber TPAB gute antimikrobielle Ergebnisse, EC hatte gegenüber TPAB eine überlegene antimikrobielle Wirkung als EB und EA, wie in den Abbildungen dargestellt. 3 und 4 unten, bitte schauen Sie es sich an. In einer anderen Studie bekämpft die phenolische Verbindung des Spirulina-Algenextrakts grampositive und negative Bakterien4,29.

Die Spirulina-Extrakte zeigen antimikrobielle Aktivität bei der TPAB-Reduktion anhand eines Balkendiagramms.

Die ANN-Modellierung der antimikrobiellen Aktivität der Spirulina-Extrakte gegenüber TPAB betrug 2,27, 1,72, 0,95 log10 KBE/g bei Verwendung von EA und 2,03, 1,45, 0,86 log10 KBE/g bei Verwendung von EB und 1,64, 1,20, 0,58 log10 KBE/g bei Verwendung von EC bei 1 , 24 bzw. 48 Stunden. Dies wird auch durch die Regressionsanalyse in der Trainings-, Validierungs- und Testphase mit einem EA von R = 0,9359, 0,8962 bzw. 0,9141 gestützt. Während EB über TPAB in der Trainings-, Validierungs- und Testphase eine Korrelation von R = 0,8866, 0,9248 und 0,9579 aufwies. Obwohl EC mit R = 0,9604, 0,9535 bzw. 0,9763 die besten Ergebnisse und eine gute Korrelation in den Trainings-, Validierungs- und Testphasen erzielt. Während MSE und RMSE zwischen 0 und 0,2 lagen. Außerdem projizierte das ANFIS-Modell die antimikrobielle Wirkung von S.-platensis-Extrakten (EA, EB und EC) gegenüber TPAB mit einer durchschnittlichen Gesamtmodellierung von 2,53, 1,85, 1,02 log10 KBE/g nach EA und 1,90, 1,36, 0,76 log10 KBE/g. g unter Verwendung von EB und 1,71, 1,20, 0,60 log10 KBE/g unter Verwendung von EC nach 1, 24 bzw. 48 Stunden. Eine weitere unterstützende Studie wurde von Yolmeh et al.28 berichtet. In einer unterstützenden Studie wurde berichtet, dass eine Konzentration von 1 % v/w an Mikroalgenextrakten (Spirulina platensis und Chlorella vulgaris) das Bakterienwachstum kontrolliert und die Haltbarkeit der vakuumverpackten und gekühlt gelagerten Sardine um drei verlängert Tage und Spirulina platensis zeigten eine überlegene antibakterielle Wirkung als Chlorella vulgaris29. Während in einem anderen Versuch die minimale Inhibitorkonzentration der antimikrobiellen Konzentration von Spirulina 8 bzw. 16 mg/ml für E. coli- und S. aureus-Bakterien betrug30.

In einer anderen Studie zeigte der im Bacillus subtilis-Experiment entwickelte Spirulina-Algenextrakt unter Verwendung von Methanol, Aceton und Hexan sowie Selen-Nanopartikeln, dass Spirulina-Methanolextrakt im Vergleich zu anderen Extrakten eine hohe Gesamtmenge an phenolischen Verbindungen mit einer guten antimikrobiellen und antioxidativen Wirkung produziert. Und seine antibakterielle Wirkung wirkte sowohl auf grampositive als auch auf negative Bakterien und wirkte sich sowohl auf Pilzorganismen als auch auf Pilzorganismen aus, einschließlich Candida- und Aspergillus-Arten15. Während eine andere Studie zeigte, dass phenolische Verbindungen aus fermentierter Rassekleie und Spirulina-Arten LEB-18 das Pilzwachstum um 39,8 bzw. 20,2 % und Ochratoxin A um 40,2 bzw. 29 % hemmten (Christ-Ribeiro et al.16). Eine weitere Studie ergab, dass ANFIS-Modelle im Vergleich zu anderen Modellen wie ANN31 bessere Ergebnisse lieferten.

Im Allgemeinen zeigte die Studie, dass die Spirulina-platensis-Extrakte EA, EB und EC eine gute aktive antimikrobielle Aktivitätseffizienz (Anzahlreduktion) sowohl auf die gezielten Mikroorganismen TMAB als auch TPAB aus frischen Fischfilets aufwiesen. Dies wurde durch die detaillierte Analyse der deskriptiven Statistik sowie der ANN- und ANFIS-Modellvorhersage unterstützt. Darüber hinaus gab es bei allen experimentellen Aktivitäten signifikante Unterschiede zwischen der anfänglichen Bakterienlast (Kontrolle) und den Behandlungen.

Insgesamt liefert S. platensis-Extrakt EC bessere Ergebnisse als EB und EA. Auch EB war in dieser Studie besser als EA. Wenn also die Konzentration der Spirulina von 0,5 auf 1 und 5 % w/v ansteigt, dann nimmt auch ihre antimikrobielle Aktivität zu und wirkt sich besser auf die Kontrolle verderblicher Mikroorganismen in frischen Fischfilets aus. Sowohl das ANN- als auch das ANFIS-Modell liefern gute Vorhersageergebnisse zur Rolle von S.-platensis-Extrakten mit unterschiedlicher Konzentration (0,5, 1 und 5 % w/v) antimikrobieller Aktivität auf TMAB und TPAB. Daher könnten Spirulina-Algen eine nachhaltige Technologie für natürliche bioaktive Verbindungen sein, die aus Lebensmitteln, anderen Meeresfrüchten und Fischfüllungen als Konservierungsmittel für die zukünftige Verwendung gewonnen werden. Andere Forscher empfehlen, sich besser auf den antimikrobiellen Aktivitätsmechanismus der bioaktiven Verbindungen S, Platensis und seine chemischen Verbindungen zu konzentrieren, die für die Aktivität verantwortlich sind. Außerdem sollte ein wiederholter Einfrier-/Auftauvorgang mit der Extraktion von Phycobiliproteinen unterschiedlicher Konzentration experimentiert werden.

Alle während dieser Studie generierten und/oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel und seinen ergänzenden Informationsdateien enthalten.

Aspergillus flavus

Künstliche Intelligenz

Adaptives Neuro-Fuzzy-Inferenzsystem

Künstliche neuronale Netz

Arthrospira platensis

Kontrolle

Escherichia coli

Extrahieren Sie A

Extrahieren Sie B

Extrahieren Sie C

Stunde oder Stunden

Log10 koloniebildende Einheit pro Gramm

Mehrschichtiges Perzeptron

Verdünnungsmittel mit maximaler Rückgewinnung

Mittlerer quadratischer Fehler

Radialbasisfunktion

Mittlerer quadratischer Fehler

Reaktionsoberflächenmethodik

Staphylococcus aureus

Spirulina platensis

Schrittweise lineare Regression

Insgesamt mesophile aerobe Bakterien

Gesamtzahl der psychrophilen aeroben Bakterien (TPAB)

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Diese Studie war Teil des Ph.D. Diplomarbeitsstudie, die vom äthiopischen Bildungsministerium und dem Landwirtschaftsministerium gesponsert und finanziert wird. Wir danken ihnen daher für ihre finanzielle Unterstützung und das Sponsoring der Studie. Außerdem wurde der Çukurova-Universität, Adana, Türkei, für die Bereitstellung der frischen und gefrorenen verpackten Blaualgen (Spirulina platensis) für diese Studie gedankt.

Diese Forschung erhielt keine spezifischen Zuschüsse von Förderstellen im öffentlichen, kommerziellen oder gemeinnützigen Sektor.

Ministerium für Landwirtschaft, Büro für Lebensmittel und Ernährung, Abteilung für Lebensmittelsicherheit und -qualität, Postfach. 62347, Addis Abeba, Äthiopien

Wubshet Asnake Metekia

Abteilung für Lebensmittelhygiene und -technologie, Fakultät für Veterinärmedizin, Near East University, 99138, Nikosia, Zypern

Beyza Hatice Ulusoy

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Der erste Autor, Wubshet Asnake Metekia, entwarf den Vorschlag, führte die Laborarbeiten durch, analysierte die Daten mithilfe statistischer und auf künstlicher Intelligenz basierender Modelle und verfasste das Hauptmanuskript des Textes. Während der zweite Autor, Beyza Hatice Ulusoy, den Vorschlag überprüfte, unterstützte er ihn in der Laborarbeit und auch Manuskripttextüberprüfung, Kommentierung und Anreicherung der Arbeit.

Korrespondenz mit Wubshet Asnake Metekia.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Metekia, WA, Ulusoy, BH Antimikrobielle Aktivität von Spirulina platensis-Extrakt auf die gesamten mesophilen und psychrophilen Bakterien von frischem Tilapiafilet. Sci Rep 13, 13081 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-40260-z

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Eingegangen: 20. September 2022

Angenommen: 08. August 2023

Veröffentlicht: 11. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-40260-z

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