Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe actief zijn de micro-organismen in jouw yoghurt? Chemici creëren een nieuw hulpmiddel om de probiotische activiteit te bestuderen

De sensor, met de detectie-elektrode in het midden, de referentie-elektrode aan de linkerkant, de tegenelektrode aan de rechterkant en de reactie die wordt gebruikt om de metabolische activiteit van de probiotica te volgen. Credit:Garcia-onderzoeksgroep

Mensen fermenteren al meer dan 13.000 jaar voedsel en dranken, van kimchi en yoghurt tot bier en kombucha.



Fermentatie (een natuurlijk proces waarbij micro-organismen worden gebruikt om alcoholen en zuren uit koolhydraten te maken) kan voedsel langer houdbaar maken, en kan de kwaliteit van voedsel verbeteren door sommige componenten in gemakkelijker verteerbare vormen om te zetten.

Sommige gefermenteerde voedingsmiddelen die levende micro-organismen bevatten, worden probiotica genoemd. Deze kunnen de houdbaarheid van voedsel verlengen en een reeks extra voordelen bieden, zoals het bevorderen van een gezond darmmicrobioom en het verlagen van het cholesterolgehalte.

Wij zijn scheikundigen en ons team wilde een manier vinden om te begrijpen welke probiotica het meest actief zijn in het lichaam. Daarom hebben we een kartonnen sensor ontwikkeld die de metabolische activiteit van probiotica kan monitoren.

Probiotische gezondheidsvoordelen

Omdat ze over het algemeen als veilig worden beschouwd, zijn probiotica ook een van de meest populaire voedingssupplementen op de huidige markt, goed voor meer dan 50 miljard dollar per jaar.

Lactobacillus, Bifidobacterium en Saccharomyces zijn de meest voorkomende probiotica. Voedselproducenten gebruiken bijvoorbeeld starterculturen van Lactobacillus bulgaricus en Streptococcus thermophilus om melk te stollen en yoghurt te maken.

Recente onderzoeken hebben ook aangetoond dat probiotica de ontwikkeling van schadelijke bacteriën in het lichaam kunnen voorkomen, het cholesterolgehalte kunnen verlagen, constipatie kunnen verminderen, de bloeddruk onder controle kunnen houden, de productie van vitamines kunnen verbeteren, de calciumabsorptie kunnen verbeteren en het immuunsysteem kunnen versterken.

Probiotica kunnen echter alleen gezondheidseffecten opleveren als de micro-organismen levend zijn, wat betekent dat ze metabolisch actief zijn en interactie hebben met het lichaam van de gastheer. Het type probioticum, de formulering ervan en de manier waarop het wordt verwerkt, worden dus van cruciaal belang.

Probiotica analyseren

Probiotica groeien van individuele cellen tot kolonies. Voedselwetenschappers kunnen probiotica bestuderen door het aantal levensvatbare cellen (ook wel kolonievormende eenheden genoemd) in het voedsel te tellen om erachter te komen hoeveel ze kunnen groeien en hoe actief ze zullen zijn. Ze kunnen ook bestuderen hoe probiotica reageren op maagsap dat in het laboratorium wordt gemaakt om te simuleren hoe probiotica in uw darmen werken. Maagsap is het vocht dat tijdens de spijsvertering in uw maag wordt afgescheiden.

De meeste van deze tests zijn echter traag en er zijn dure instrumenten en bekwaam personeel bij betrokken. Dat is waar onze kartonnen sensoren in beeld komen.

Voedingsmiddelen boordevol probiotica kunnen helpen bij de darmgezondheid.

Ons onderzoeksteam heeft samengewerkt met een onderzoeksteam uit Brazilië om een ​​eenvoudige sensor te ontwikkelen die de metabolische activiteit van probiotische voedingsmiddelen kan meten.

We hebben de sensoren gebouwd met behulp van standaardkarton en een proces dat laserschrijven wordt genoemd. Met een laser zetten we een kleine hoeveelheid karton om in koolstof, waardoor het elektrisch geleidend wordt. We hebben ook gouden nanodeeltjes gebruikt, die de respons van de sensor verder verbeteren door de weerstand van het materiaal te verlagen.

Het verlagen van de soortelijke weerstand van het materiaal is belangrijk omdat de sensor de metabolische activiteit van bacteriën detecteert via een soort chemische reactie die redoxreactie wordt genoemd. Het kan de oxidatie detecteren van een molecuul dat wordt geproduceerd door een van de probiotica.

Sensorbevindingen

Voordat het team ging testen, kalibreerde het team de sensor eerst met behulp van een populaire probiotische yoghurt die als model algemeen verkrijgbaar is in Amerikaanse winkels. Voor elke test hoefden we slechts 100 microliter monster (ongeveer 1/50ste van een theelepel) gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur te incuberen.

Nadat we de sensoren hadden gekalibreerd, testten we hoe metabolisch actief de micro-organismen in het monster waren. We hebben zowel bier als yoghurt getest en ontdekten dat de sensoren de metabolische activiteit nauwkeuriger konden bepalen dan andere tests die wetenschappers gewoonlijk gebruiken.

We ontdekten ook dat de bacteriën in het bier dat we testten, een ongefilterde IPA, meer metabolische activiteit hadden dan de yoghurts, populaire merken Siggi's, Yakult en Activia.

Maar voordat u naar uw plaatselijke brouwerij rent, is het belangrijk op te merken dat de sensor alleen de totale metabolische activiteit meet van de micro-organismen die in het monster aanwezig zijn. Er wordt niets gedetecteerd over het type activiteit of mogelijke gevolgen voor de gezondheid.

Hoewel verschillende groepen hebben gerapporteerd over de potentiële gezondheidsvoordelen van bier, zullen niet alle bieren deze voordelen bieden. En houd er rekening mee dat een pint IPA nuttige bacteriën bevat, maar ook een typisch alcoholgehalte van tussen de 6% en 8% en 180-200 calorieën.

Veel onderzoekers hebben op dit gebied onderzoeken uitgevoerd met meer traditionele probiotische voedingsmiddelen die veel van de micro-organismen in uw darmen bevatten. Zelfs in deze gevallen hebben ze ontdekt dat het vermogen van probiotica om specifieke gezondheidsproblemen te corrigeren waarschijnlijk beperkt is.

Gezien de manier waarop supplementen met probiotica worden gereguleerd, is het bovendien moeilijk te zeggen of de producten daadwerkelijk het type en de hoeveelheid levensvatbare bacteriën bevatten die op het etiket worden geadverteerd.

Alles bij elkaar genomen wil de voorgestelde sensor een eenvoudige, draagbare en goedkope manier bieden om de activiteit van levende bacteriën te detecteren. Deze sensoren zouden op een dag kunnen helpen op terreinen als de gezondheidszorg.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.