Hvor aktive er mikroorganismerne i din yoghurt? Kemikere skaber et nyt værktøj til at studere probiotisk aktivitet
Mennesker har gæret mad og drikke – alt fra kimchi og yoghurt til øl og kombucha – i mere end 13.000 år.
Fermentering – en naturlig proces, der bruger mikroorganismer til at skabe alkoholer og syrer ud fra kulhydrater – kan bevare maden, så den holder længere, og den kan forbedre kvaliteten af maden ved at omdanne nogle komponenter til lettere fordøjelige former.
Nogle fermenterede fødevarer, der indeholder levende mikroorganismer, kaldes probiotika, som kan øge fødevarens holdbarhed og give en række yderligere fordele, såsom at fremme et sundt tarmmikrobiom og sænke kolesterolniveauet.
Vi er kemikere, og vores team ønskede at finde ud af en måde at forstå, hvilke probiotika der er de mest aktive i kroppen. Så vi udviklede en papsensor, der kunne overvåge probiotikas metaboliske aktivitet.
Probiotiske sundhedsfordele
Da de generelt betragtes som sikre, er probiotika også et af de mest populære kosttilskud på dagens marked, der tegner sig for mere end 50 milliarder USD om året.
Lactobacillus, Bifidobacterium og Saccharomyces er de mest almindelige probiotika. For eksempel bruger fødevareproducenter starterkulturer af Lactobacillus bulgaricus og Streptococcus thermophilus til at størkne mælk og fremstille yoghurt.
Nylige undersøgelser har også fundet ud af, at probiotika kan forhindre udviklingen af skadelige bakterier i kroppen, sænke kolesterolniveauet, reducere forstoppelse, kontrollere blodtrykket, øge produktionen af vitaminer, forbedre calciumabsorptionen og booste immunsystemet.
Imidlertid kan probiotika kun give sundhedseffekter, når mikroorganismerne er i live, hvilket betyder, at de er metabolisk aktive og interagerer med værtens krop. Så typen af probiotikum, dets formulering og hvordan det behandles bliver afgørende vigtigt.
Analyse af probiotika
Probiotika vokser fra individuelle celler til kolonier. Fødevareforskere kan studere probiotika ved at tælle antallet af levedygtige celler - også kaldet kolonidannende enheder - i maden for at finde ud af, hvor meget de kan vokse, og hvor aktive de vil være. De kan også studere, hvordan probiotika reagerer på en mavesaft lavet i laboratoriet for at simulere, hvordan probiotika virker i din tarm. Mavesaft er den væske, der udskilles i din mave under fordøjelsen.
De fleste af disse tests er dog langsomme og involverer dyre instrumenter og kvalificeret personale. Det er her, vores papsensorer kommer ind.
Vores forskerhold har samarbejdet med forskerhold fra Brasilien om at udvikle en simpel sensor, der kan måle den metaboliske aktivitet af probiotiske fødevarer.
Vi byggede sensorerne ved hjælp af standard karton og en proces kaldet laserscribing. Vi bruger en laser til at omdanne en lille mængde af pappet til kulstof, hvilket gør det elektrisk ledende. Vi brugte også guld-nanopartikler, som yderligere forbedrer sensorens respons ved at reducere materialets resistivitet.
Det er vigtigt at sænke materialets resistivitet, fordi sensoren registrerer bakteriers metaboliske aktivitet via en type kemisk reaktion kaldet en redoxreaktion. Det kan detektere oxidationen af et molekyle, der produceres af en af probiotika.
Sensorfund
Før testning kalibrerede holdet først sensoren ved hjælp af en populær probiotisk yoghurt, der er bredt tilgængelig i amerikanske butikker som model. For hver test behøvede vi kun at inkubere 100 mikroliter prøve – omkring 1/50 af en teskefuld – i 10 minutter ved stuetemperatur.
Da vi kalibrerede sensorerne, testede vi, hvor metabolisk aktive mikroorganismerne i prøven var. Vi testede både øl og yoghurt og fandt ud af, at sensorerne kunne bestemme den metaboliske aktivitet mere præcist end andre test, som forskere normalt bruger.
Vi fandt også ud af, at bakterierne i den øl, vi testede, en ufiltreret IPA, havde mere metabolisk aktivitet end yoghurterne, som var populære mærker Siggi's, Yakult og Activia.
Men før du løber til dit lokale bryggeri, er det vigtigt at bemærke, at sensoren kun måler den totale metaboliske aktivitet af de mikroorganismer, der er til stede i prøven. Den registrerer ikke noget om typen af aktivitet eller potentielle sundhedseffekter.
Mens flere grupper har rapporteret om de potentielle sundhedsmæssige fordele ved øl, vil ikke alle øl give disse fordele. Og husk på, at en pint af en IPA indeholder gavnlige bakterier, men også et typisk alkoholindhold på mellem 6 % og 8 % og 180-200 kalorier.
Mange forskere har udført undersøgelser på dette område ved hjælp af mere traditionelle probiotiske fødevarer, der indeholder mange af mikroorganismerne i din tarm. Selv i disse tilfælde har de fundet ud af, at probiotikas evne til at rette op på specifikke sundhedsproblemer sandsynligvis er begrænset.
I betragtning af den måde, kosttilskud indeholdende probiotika reguleres på, er det også svært at sige, om produkterne faktisk indeholder typen og mængden af levedygtige bakterier, der annonceres på etiketten.
Alt taget i betragtning har den foreslåede sensor til formål at give en enkel, bærbar og billig måde at detektere aktiviteten af levende bakterier. Disse sensorer kunne en dag hjælpe på områder som sundhedspleje.
Leveret af The Conversation
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel. 
Varme artikler
-
Serendipity udvider mulighederne for fremstilling af grafitKredit:CC0 Public Domain Forskere fra Curtin University har uventet opdaget en ny måde at lave krystallinsk grafit, et væsentligt materiale, der bruges til fremstilling af lithium-ion-batterier. -
Ligesom Pavlovs hund, denne termoplast lærer et nyt trick:at gåEn kunstig Pavlovs hund skabt af programmerbare flydende krystal polymer netværk, der lærer at reagere på lys efter forbindelse med opvarmning. Kredit:Zeng og Zhang et al. Forskere i Finland træne -
DIY-pumpe tager videnskaben ud af laboratorietForskere har udviklet en billig og enkel pumpe, lavet af balloner og strømper, som kan bruges til at analysere vand- og blodprøver uden for laboratoriet. Kredit:Walter og Eliza Hall Institute of Medic -
Batteriforskning:nye gennembrud inden for forskning i superbatterierDannelsen af singlet oxygen (1O2) forringer cyklusstabiliteten af mange alkalimetalkatoder, såsom Li-O2 katoden. I tidsskriftet præsenterer Angewandte Chemie Freunberger en effektiv og højspænding