Βελτιστοποίηση μικρογαλακτωμάτων εμπλουτισμένων με αιθέριο έλαιο και νισίνη. Έλεγχος της αντιμικροβιακής τους δράσης.

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η βελτιστοποίηση μικρογαλακτωμάτων τύπου W/O με (ελαιόλαδο και) αιθέρια έλαια, παρουσία ή απουσία της βιοδραστικής ένωσης, νισίνη. Τα συστήματα μελετώνται ως προς την αντιμικροβιακή τους δράση και στη συνέχεια ακολουθεί αναλυτικότερη περιγραφή της δομής τους, χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνικές. Χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα αιθέρια έλαια και συγκεκριμένα δενδολίβανο, θυμάρι, ρίγανη και δίκταμος. Εντός των μικρογαλακτωμάτων εγκλωβίστηκε η νισίνη, μια βακτηριοσίνη, η οποία παράγεται από το οξυγαλακτικό βακτήριο Lactococcus lactis. Εξετάστηκε η δράση των μικρογαλακτωμάτων με τη μέθοδο Well Diffusion Assay (WDA), έναντι των αλλοιωγόνων και παθογόνων μικροοργανισμών των τροφίμων Lactococcus lactis, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes και Bacillus cereus. Η μελέτη της συμπεριφοράς των μικρογαλακτωμάτων πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο του Τριγωνικού Διαγράμματος Φάσης (Ψευδοτριγωνικό Διάγραμμα). Ο περεταίρω δομικός χαρακτηρισμός πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο Δυναμικής Σκέδασης φωτός (DLS), για την εύρεση του μεγέθους των σταγονιδίων των μικρογαλακτωμάτων και της ομοιογένειας του συστήματος. Τέλος, οι ιδιότητες της μεμβράνης των μικρογαλακτωμάτων (διεπιφάνεια μεταξύ ελαιώδους και υδατικής φάσης) και η κινητικότητα του ιχνηθέτη 5-DSA που χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο αυτών, μελετήθηκαν με τη μέθοδο Ηλεκτρονικού Παραμαγνητικού Συντονισμού (EPR). Με βάση τις τεχνικές που εφαρμόστηκαν, προέκυψαν θετικά αποτελέσματα από τη δράση των μικρογαλακτωμάτων κατά των Gram-θετικών βακτηρίων. Τα καλύτερα αποτελέσματα εμφάνισαν τα συστήματα με αιθέρια έλαια και συγκεκριμένα με δίκταμο, σχηματίζοντας τις πιο έντονες ζώνες έναντι του S. aureus, τις πιο μεγάλες, μεγέθους (13mm) έναντι της L. monocytogenes, αλλά ασθενέστερες, ενώ τις μεγαλύτερες ζώνες εμφάνισαν τα μικρογαλακτώματα με αιθέριο έλαιο θυμαριού και ρίγανης έναντι του Β. cereus, μεγέθους (15mm) αλλά πολύ πιο ασθενείς. Επίσης, διαπιστώθηκε η συνεργιστική δράση νισίνης-αιθέριου ελαίου. Από τη μελέτη της δομής τους διαπιστώθηκε η ομοιογένεια των συστημάτων και το μικρό μέγεθος των σταγονιδίων τους, καθώς και η σχετικά αργή κίνηση/δυσκολία περιστροφής του ιχνηθέτη, ειδικά παρουσία νισίνης.

This dissertation focuses on the improvement of type w/o microemulsions with olive oil and essential oils, and with or without the bioactive compound nisin. The systems were studied in terms of their antimicrobial action and their structure was subsequently analysed using several techniques. Four essential oils were used: Rosemary, thyme, oregano, and dittany. Nisin which is produced by the lactobacillus Lactococcus lactis was also entrapped in the microemulsions. Using the Well Diffusion Assay (WDA) technique, the action of the microemulsions against the following pathogens found in foods was tested: Lactococcus lactis, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes and Bacillus cereus. The action of the microemulsions was studied by the Ternary Phase Diagram (Pseudoternary Phase Diagram). Their structure was further analysed using the DLS method, in order to find out the size of the microemulsions' droplets, as well as to assess their homogeneity. Finally the microemulsions' membrane properties (interface between oil and aqueous solution) and the motility of the 5-DSA tracer was assessed by EPR. According to the techniques used, the results of the microemulsions' actions against the Gram-positive bacteria were positive/significant. The best results were observed when essential oils were used, especially dictamus, as it formed the most distinct zones against S. aureus, and the widest but weaker ones (13nm) against L. monocytogenes. The widest/biggest zones (15mm) against Β. cereus resulted from the microemulsions that contained thyme and oregano essential oils but they were substantially weaker. Moreover, the synergistic action of nisin with essential oils was detected. The structural studies revealed the homogeneous nature of the systems, the small size of their droplets, and the fairly slow motility / difficulty of the rotational movement of the tracer, especially in the presence of nisin.