Published August 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Effect of microencapsulation on the bio-preservative and probiotic properties of Enterococcus durans F21

Creators

  • 1. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
  • 2. Automation and Process Engineering Laboratory
  • 3. Université Claude Bernard Lyon 1
  • 4. Centre National de la Recherche Scientifique
  • 5. University of Lille

Description

This study aimed to assess the probiotic potential of Enterococcus durans F21 and its microencapsulation. Two microencapsulation methods, spray-drying (SD) and freeze-drying (FD), were employed using sodium caseinate (Cas) as a cell protectant at concentrations of 0.035% and 1% and at two pHs, 3 and 7. Maltodextrins (MD) served as wall material (10%). Microcapsules were analysed for cell viability and membrane damage after drying, survival under simulated gastro-intestinal conditions, antimicrobial activity, stability during storage, and physicochemical characterization. Results showed that E. durans F21 exhibited promising probiotic properties, including moderate auto-aggregation, high co-aggregation with pathogens, moderate biofilm formation, and resistance to simulated gastrointestinal conditions. The encapsulation pH showed to be a crucial factor affecting the viability of microencapsulated cells. Microencapsulation at pH 3 adversely affected cell viability during drying. However, microencapsulation at pH 7 using Cas (at 0.035 and 1%) was found to be most effective in maintaining higher cell viability under similar conditions. No significant difference was detected between both Cas formulations, suggesting that 0.035% Cas concentration might be sufficient for the microencapsulation process at pH 7. Moreover, FD proved to be the most effective method to produce E. durans F21 microcapsules with high viability (cell viability of 93%) and stability during storage (cell viability of 99%). Conclusively, microencapsulation of E. durans F21 using Cas, at pH 7, and employing FD method could be a promising strategy for producing highly viable microcapsules containing E. durans F21 cells with high probiotic and bio-preservative potentials in foods.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تهدف هذه الدراسة إلى تقييم إمكانات البروبيوتيك للمكورات المعوية الدورانية F21 وكبسولتها الدقيقة. تم استخدام طريقتين للتغليف الدقيق، التجفيف بالرذاذ (SD) والتجفيف بالتجميد (FD)، باستخدام كازينات الصوديوم (Cas) كعامل حماية للخلايا بتركيزات 0.035 ٪ و 1 ٪ وعند اثنين من الأس الهيدروجيني، 3 و 7. تم استخدام المالتوديكسترين (MD) كمادة حائط (10 ٪). تم تحليل الكبسولات الدقيقة لصلاحية الخلية وتلف الغشاء بعد التجفيف، والبقاء على قيد الحياة في ظل ظروف الجهاز الهضمي المحاكاة، والنشاط المضاد للميكروبات، والاستقرار أثناء التخزين، والتوصيف الفيزيائي الكيميائي. أظهرت النتائج أن E. durans F21 أظهرت خصائص بروبيوتيك واعدة، بما في ذلك التجميع الذاتي المعتدل، والتجمع المشترك العالي مع مسببات الأمراض، وتشكيل الأغشية الحيوية المعتدل، ومقاومة أمراض الجهاز الهضمي المحاكاة. أظهر الرقم الهيدروجيني للتغليف أنه عامل حاسم يؤثر على صلاحية الخلايا المغلفة الدقيقة. أثر التغليف الدقيق عند درجة الحموضة 3 سلبًا على صلاحية الخلية أثناء التجفيف. ومع ذلك، وجد أن الكبسولة الدقيقة عند درجة الحموضة 7 باستخدام Cas (عند 0.035 و 1 ٪) هي الأكثر فعالية في الحفاظ على قدرة الخلايا على البقاء في ظل ظروف مماثلة. لم يتم اكتشاف فرق كبير بين صيغتي Cas، مما يشير إلى أن تركيز 0.035 ٪ من Cas قد يكون كافياً لعملية التغليف الدقيق عند الرقم الهيدروجيني 7. علاوة على ذلك، ثبت أن FD هي الطريقة الأكثر فعالية لإنتاج كبسولات E. durans F21 الدقيقة ذات الجدوى العالية (قابلية بقاء الخلية بنسبة 93 ٪) والاستقرار أثناء التخزين (قابلية بقاء الخلية بنسبة 99 ٪). بشكل قاطع، يمكن أن يكون التغليف الدقيق لـ E. durans F21 باستخدام Cas، عند الرقم الهيدروجيني 7، واستخدام طريقة FD استراتيجية واعدة لإنتاج كبسولات دقيقة قابلة للحياة للغاية تحتوي على خلايا E. durans F21 ذات إمكانات عالية من البروبيوتيك والمحافظة الحيوية في الأطعمة.

Translated Description (French)

Cette étude visait à évaluer le potentiel probiotique d'Enterococcus durans F21 et de sa microencapsulation. Deux méthodes de microencapsulation, le séchage par pulvérisation (SD) et le lyophilisation (FD), ont été utilisées en utilisant le caséinate de sodium (cas) comme protecteur cellulaire à des concentrations de 0,035% et 1% et à deux pH, 3 et 7. Les maltodextrines (MD) ont servi de matériau mural (10 %). Les microcapsules ont été analysées pour la viabilité cellulaire et les dommages membranaires après séchage, la survie dans des conditions gastro-intestinales simulées, l'activité antimicrobienne, la stabilité pendant le stockage et la caractérisation physico-chimique. Les résultats ont montré que E. durans F21 présentait des propriétés probiotiques prometteuses, notamment une auto-agrégation modérée, une forte co-agrégation avec des agents pathogènes, une formation modérée de biofilm et une résistance aux conditions gastro-intestinales simulées. Le pH d'encapsulation s'est avéré être un facteur crucial affectant la viabilité des cellules microencapsulées. La microencapsulation à pH 3 a affecté négativement la viabilité cellulaire pendant le séchage. Cependant, la microencapsulation à pH 7 à l'aide de Cas (à 0,035 et 1 %) s'est avérée la plus efficace pour maintenir une viabilité cellulaire plus élevée dans des conditions similaires. Aucune différence significative n'a été détectée entre les deux formulations de cas, ce qui suggère qu'une concentration de 0,035 % de cas pourrait être suffisante pour le processus de microencapsulation à pH 7. De plus, la FD s'est avérée être la méthode la plus efficace pour produire des microcapsules d'E. durans F21 avec une viabilité élevée (viabilité cellulaire de 93%) et une stabilité pendant le stockage (viabilité cellulaire de 99%). En conclusion, la microencapsulation d'E. durans F21 à l'aide de Cas, à pH 7, et en utilisant la méthode FD pourrait être une stratégie prometteuse pour produire des microcapsules hautement viables contenant des cellules F21 d'E. durans avec des potentiels probiotiques et bio-conservateurs élevés dans les aliments.

Translated Description (Spanish)

Este estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial probiótico de Enterococcus durans F21 y su microencapsulación. Se emplearon dos métodos de microencapsulación, secado por pulverización (SD) y liofilización (FD), utilizando caseinato de sodio (Cas) como protector celular a concentraciones de 0.035% y 1% y a dos pH, 3 y 7. Las maltodextrinas (MD) sirvieron como material de pared (10%). Las microcápsulas se analizaron para determinar la viabilidad celular y el daño de la membrana después del secado, la supervivencia en condiciones gastrointestinales simuladas, la actividad antimicrobiana, la estabilidad durante el almacenamiento y la caracterización fisicoquímica. Los resultados mostraron que E. durans F21 exhibió propiedades probióticas prometedoras, incluida la autoagregación moderada, la alta coagregación con patógenos, la formación moderada de biopelículas y la resistencia a afecciones gastrointestinales simuladas. El pH de encapsulación demostró ser un factor crucial que afecta la viabilidad de las células microencapsuladas. La microencapsulación a pH 3 afectó negativamente la viabilidad celular durante el secado. Sin embargo, se encontró que la microencapsulación a pH 7 usando Cas (a 0.035 y 1%) era más efectiva para mantener una mayor viabilidad celular en condiciones similares. No se detectó ninguna diferencia significativa entre ambas formulaciones de Cas, lo que sugiere que la concentración de Cas al 0.035% podría ser suficiente para el proceso de microencapsulación a pH 7. Además, FD demostró ser el método más efectivo para producir microcápsulas de E. durans F21 con alta viabilidad (viabilidad celular del 93%) y estabilidad durante el almacenamiento (viabilidad celular del 99%). En conclusión, la microencapsulación de E. durans F21 usando Cas, a pH 7, y empleando el método FD podría ser una estrategia prometedora para producir microcápsulas altamente viables que contengan células E. durans F21 con altos potenciales probióticos y bioconservantes en los alimentos.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير الكبسولات الدقيقة على الخصائص الحافظة الحيوية والبروبيوتيك للمكورات المعوية الدورانية F21
Translated title (French)
Effet de la microencapsulation sur les propriétés bio-conservatrices et probiotiques d'Enterococcus durans F21
Translated title (Spanish)
Efecto de la microencapsulación sobre las propiedades bioconservantes y probióticas de Enterococcus durans F21

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4396774365
DOI
10.1016/j.fbio.2024.104312

Is supplement to
https://openalex.org/W4391375266 (Other)
https://openalex.org/W4387497383 (Other)
https://openalex.org/W2948807893 (Other)
https://openalex.org/W2778153218 (Other)
https://openalex.org/W2748952813 (Other)
https://openalex.org/W2527526854 (Other)
https://openalex.org/W2078814861 (Other)
https://openalex.org/W1986764834 (Other)
https://openalex.org/W1976181487 (Other)
https://openalex.org/W1531601525 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1587934419
  • https://openalex.org/W1775367418
  • https://openalex.org/W1965257433
  • https://openalex.org/W1977359306
  • https://openalex.org/W1990000822
  • https://openalex.org/W1991881770
  • https://openalex.org/W1995834821
  • https://openalex.org/W1996335351
  • https://openalex.org/W2000134874
  • https://openalex.org/W2018390057
  • https://openalex.org/W2034314448
  • https://openalex.org/W2062523464
  • https://openalex.org/W2090395769
  • https://openalex.org/W2091046327
  • https://openalex.org/W2094977850
  • https://openalex.org/W2099937224
  • https://openalex.org/W2111519259
  • https://openalex.org/W2124293553
  • https://openalex.org/W2125510352
  • https://openalex.org/W2421320726
  • https://openalex.org/W2594794139
  • https://openalex.org/W2612200392
  • https://openalex.org/W2745946049
  • https://openalex.org/W2788224445
  • https://openalex.org/W2885034377
  • https://openalex.org/W2888139341
  • https://openalex.org/W2890238991
  • https://openalex.org/W2900460196
  • https://openalex.org/W2902512852
  • https://openalex.org/W2913785843
  • https://openalex.org/W2946981258
  • https://openalex.org/W2960816097
  • https://openalex.org/W2972804779
  • https://openalex.org/W2989931585
  • https://openalex.org/W3003004328
  • https://openalex.org/W3004972406
  • https://openalex.org/W3010766080
  • https://openalex.org/W3011127185
  • https://openalex.org/W3012358740
  • https://openalex.org/W3026391011
  • https://openalex.org/W3084370650
  • https://openalex.org/W3088611788
  • https://openalex.org/W3090628762
  • https://openalex.org/W3094915847
  • https://openalex.org/W3131400332
  • https://openalex.org/W3135301927
  • https://openalex.org/W3139416678
  • https://openalex.org/W3171839058
  • https://openalex.org/W3172455105
  • https://openalex.org/W3188668293
  • https://openalex.org/W4210337452
  • https://openalex.org/W4220856982
  • https://openalex.org/W4282026571
  • https://openalex.org/W4285496371
  • https://openalex.org/W4303579135
  • https://openalex.org/W4308026286
  • https://openalex.org/W4309650838
  • https://openalex.org/W4313259864
  • https://openalex.org/W4313404101
  • https://openalex.org/W4318620286
  • https://openalex.org/W4361765014
  • https://openalex.org/W4380367798
  • https://openalex.org/W4385207890
  • https://openalex.org/W4385269596