Potential applications of Lactoferrin and Essential oils Nano emulsions as natural preservatives in dairy sector / By Walaa Gamal Nadi ; Under Supervision of Prof. Dr. Abeer Abdel Nasser Awad, Dr. Lamiaa Ibrahim Ahmed, Dr. Eman Mostafa Taher.

Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 117-132.

Customers' demand for natural dairy products along with the growing concerns about the
antimicrobial resistance emphasized the significance of continued research into natural
alternatives. Therefore, the first part of this study surveyed the microbial quality of 60
samples of white soft cheese and baladi yoghurt (30 of each), sold in the Egyptian markets
with assessing the prevalence of Staphylococcus aureus, Echerichia coli and Pseudomonas
aeruginosa. Additionally, phenotypic and genotypic assessments of their antimicrobial
resistance patterns were evaluated, along with the molecular identification of the slt1, slt2,
and eaeA virulence genes in the isolated E. coli. The samples under examination had high
level of contamination with aerobic mesophilic microorganisms, yeast, mold, staphylococci,
coliforms and Pseudomonas species. Biochemical and molecular identification confirmed the
presence of S.aureus, E.coli, and P.aeruginosa in the examined samples. All S. aureus
isolates (n=34) were phenotypically resistant to methicillin, and 77% (7/9) of them carried
the MecA gene. Slt1 and slt2 genes were present in all E. coli isolates (n=3), while eaeA gene
was present in two of them (66%). Moreover, all isolated strains of P. aeruginosa were
resistant to all of the tested antibiotics (n=10) except for meropenem. The second part
evaluated the antimicrobial activity of lactoferrin (LF) and Essential oils (clove and ginger)
Nano emulsions against some pathogenic microorganisms with viability studies in fermented
dairy products. LF exhibited significant antimicrobial activity, particularly against E. coli
and S. typhimurium with MIC value of 0.001 and 0.01mg/ml, respectively. It reduced the
survivability of Shiga toxin producing E.coli (STEC) by 91% in the lab-manufactured
yoghurt by the third day of cold storage and enhanced its sensory properties without
interfering with the activity of the starter culture. Essential oils (EOs) Nano emulsions
demonstrated a good antimicrobial effect against the tested microorganisms. Clove and
ginger Nano emulsion completely reduced S.aureus by the end of the second and third week,
respectively, without affecting the sensory properties of the fortified labneh (P > 0.05).
In conclusion, this study opens a new interesting prospective for the use of LF and Nano
emulsion EOs application as potent natural preservatives alternatives in the dairy products.

يهدف هذا العمل إلى تقييم الحالة الميكروبيولوجية لبعض منتجات الألبان المصرية (الجبن الأبيض الطري والزبادي البلدي). ومعرفه نسب تواجد الميكروبات العنقودية الذهبية والاشيريشيا كولي والسودومونس إيريجينوزا ونسبة مقاومتهم لبعض المضادات الحيوية ظاهريا وجينيا. كما تم فحص التأثير المضاد للميكروبات للاكتوفرين ومستحلب النانو عن طريق قياس الحد الأدنى للتركيز المثبط لهم ضد بعض الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض والفساد ، ثم دراسة النشاط الحيوي لهم في منتجات الألبان المتخمرة.
انتشار البكتريا الدقيقة المختبرة:
مجموع العدد الكلي للميكروبات الهوائية (cfu/g): أظهرت النتائج أن جميع العينات التي تم فحصها من الجبن الأبيض الطري والزبادي البلدي كانت ملوثة بالكائنات الحية الدقيقة بمتوسط 9.95 ± 0.3 و 9.22 ± 0.3 log10cfu/g على التوالي.
إجمالي عدد الخميرة والعفن الكلي (cfu/g): تواجدت الخميرة في جميع عينات الجبن والزبادي البلدي التي تم فحصها بمتوسط عدد يبلغ 7.1 ± 0.2 و 5.8 ± 0.19 log10cfu/g ، بينما كان العفن موجودًا في 43 و 77٪ من عينات الجبنه والزبادي البلدي بالترتيب بمتوسط 5.4 ± 0.3 و 3.7 ±0.25 log10cfu/g على التوالي.
المكورات العنقودية الذهبية: تواجدت المكورات العنقودية في جميع عينات الجبن والزبادي البلدي بمتوسط عدد0.2 7.8 ± و 6.04 ± 0.2 log10cfu/g على التوالي. بينما بلغت نسبة تواجد المكورات العنقودية الذهبية في عينات الجبن والزبادي البلدي التي تم فحصها حسب نتائج الفحص البيوكيميائي 19 و 15٪ على التوالي.تم تأكيد ذلك جينيا باستخدام جين .16s rRNA
بكتريا الكوليفورم: تواجدت ميكروبات الكوليفورم في جميع العينات التي تم فحصها بمتوسط عدد قدره 8.1 ± 0.5 و 2.7 ± 0.1 log10MPN/g في الجبن الطري الأبيض والزبادي البلدي على التوالي. أظهر الفحص البيوكيميائي أن الإشريشيا كولي كانت موجودة في عزلة واحدة (1/100) وعزلتين (2/65 عزلة) من سلالات الكوليفورم المعزولة من عينات الجبن الطري الأبيض والزبادي البلدي على التوالي. وتم تاكيد أنها ايشيرشيا كولي جينيا باستخدام SrRNA16
السيدومونس: كانت نسبة وجودها في عينات الجبن والزبادي البلدي التي تم فحصها 100 و 67٪ على التوالي وكان من بين عينات السيدومونس المعزولة: السيدومونس ايروجينوزا التي كانت الأكثر شيوعًا في عينات الجبن والزبادي البلدي التي تم فحصها بنسب 86٪ (56/109 عزلة) و 56٪ (27/70 عزلة) على التوالي. وتم تاكيدها جينيا باستخدام جين SrRNAفى عدد 23 عزله (80%).
القياس المظهري لحساسية المضادات الحيوية للسلالات المعزولة:
كان معدل مقاومة سلالات المكورات العنقودية الذهبية المعزولة للميثيسليلين هو الأعلى (100٪) يليه سيفوكسيتين (85.3٪) ، الكليندامايسين (76.4٪) ، الأمبيسيلين / سولبالاكتام (76.4٪) ، التتراسيكلين (64.7٪) ، الأموكسي / حمض الكلافولينيك. (64.7٪) ، فانكومايسين (47.1٪) وإريثروميسين (22.35٪). بينما الإشريشيا كولي التي تم فحصها تبين مقاومتها للإريثروميسين (E) (100٪) والكليندامايسين (100٪) ، بينما كانت شديدة الحساسية للميروبينيم (100٪) والإيميبينيم (100٪). بالإضافة إلى ذلك ، كانت السلالات المعزولة من السيدومونس إيروجينوزا مقاومة لجميع المضادات الحيوية المختبرة باستثناء الميروبينيم.
التحديد الجزيئي للمكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيلين (MRSA) ، ومقاومة الكاربابينيم في السيدومونس إيروجينوزا ، وجينات الضراوة للإشريشيا كولي:
لقد مثل جين mecA نسبة (77٪) من سلالات المكورات العنقودية الذهبية المعزولة. بينما كان جين blaIMP موجودًا في جميع عزلات السيدومونس إيروجينوزا التي تم التعرف عليها جينيا (عدد = 8). بالإضافة إلى ذلك ، كشف اختبار البحث عن جينات الضراوه في عزلات الإشريشيا كولي عن وجود slt1 و slt2 في العزلات الثلاثة التي تم فحصها ، بينما جين eaeA كان يوجد في اثنتين منهم.
تحديد الحد الأدنى للتركيزالمثبط لـلاكتوفرين:
كانت الإشريشيا كولي المنتجة لسموم الشيجا أكثر الكائنات الحية الدقيقة حساسية تجاه اللاكتوفيرين مع الحد الأدنى من التركيز المثبط (0.001 مجم/مل) ، بينما السالمونيلا تيفيموريوم والمكورات العنقودية الذهبية كانت حساسة لـ LF مع قيم تركيز مثبطة دنيا 0.01 و 0.1 مجم/مل على التوالي.
تأثير تركيزات مختلفة من لاكتوفرين على نشاط بادئ الزبادي والخواص الحسية للزبادي المصنع ف المعمل:
أظهرت النتائج عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية بين مجموعتي الكنترول والمعالجة (P> 0.05) ، مما يشير إلى أن إضافة LF إلى الزبادي لم يكن لها تأثير سلبي على بداية الوفت اللازم لتخمر اللبن وانتاج الزبادى أو معدل نمو بادئ الزبادي خلال مرحلة التصنيع. كما حصلت العينات التي تحتوي علي اللاكتوفرين على درجة A فيما يتعلق بدرجة القبول الإجمالية طوال فترة التخزين 14 يوم/4 درجات مئوية. في حين أن عينات الكنترول كانت من الدرجة A خلال اليوم الأول فقط ثم انخفضت إلى الدرجة B حتى نهاية فترة التخزين.
قابلية بقاء الإشريشيا كولي المنتجة لسموم الشيجا في الزبادي المصنع في المعمل:
انخفضت نسب بقاءالاشيرشيا كولي بشكل كبير بعد 72 ساعة من تخزين الزبادي المصنع في المختبر بنسب 91٪ و 70٪ و 56٪ في المعالجة الاولي (الزبادي مع 0.001 مجم / مللي والمعالجة الثانية (الزبادي مع 0.0001 مجم / مل من لاكتوفرين) و عينات الكنترول (بدون لاكتوفرين) علي التوالي. استمر هذا الانخفاض حتى اختفت لاشيرشيا كولي تمامًا بنهاية فترة التخزين ، بينما ظلت حيه ف عينات الكنترول حتى نهاية فترة التخزين ، مما يدل على وجود فرق احصائي كبير في بقاء STEC بين الزبادي المصنع في المعمل المحتوي علي لاكتوفرين وعينات الكنترول (P <0.05)
تحديد الحد الأدنى للتركيز المثبط لمستحلب نانو الزيوت المختبرة ضد الكائنات الحية الدقيقة:
كانت الإشريشيا كولي والسالمونيلا تيفيموريوم أكثر الكائنات الحية الدقيقة حساسية مع قيم تركيز مثبطة (0.01 و 0.0001 ميكروغرام/مل) على التوالي لمستحلب نانو الزنجبيل و (0.0001 و 0.01 ميكروغرام /غرام) لمستحلب نانو القرنفل. ومع ذلك ، كانت بكتيريا باسيلس سيريس هي الأكثر مقاومة لكلا الزيتين مع قيم تركيز مثبطة بمقدار (10 ميكروغرام/مل).
التقييم الحسي لللبنة المحتويه علي مستحلبات النانو.
اللبنة المصنعة في المعمل المعززة بمستحلب نانو زيوت القرنفل والزنجبيل حققت درجة نكهة ممتاز خلال الأسبوعين الأولين ثم انخفضت إلى درجة جيد جدًا خلال الأسبوعين الأخيرين من فترة التخزين. من ناحية أخرى ، أظهرت عينات الكنترول درجة نكهة ممتازة خلال الـ 24 ساعة الأولى ثم انخفضت إلى درجة جيد جدًا حتى الأسبوع الثالث ثم درجة ضعيف خلال الأسبوع الأخير من فترة التخزين مع عدم وجود فروق ذات دلالة إحصائية (.(P> 0.05
قابلية بقاء بكتريا المكورات العنقودية الذهبية في اللبنة المصنعة في المعمل المحتوية علي مستحلب النانو:
إنخفض عدد المكورات العنقودية الذهبية بشكل كبير بعد مرور ثلاثة ايام من تخزين اللبنة المصنعة في المعمل بنسب اختزال بلغت 15.8 ، 21.7 و 10.5٪ في المعالجحة الاولي (لبنة محتوية ع نانو القرنفل) المعالجة الثانية (لبنة محتوية ع نانو الزنجبيل) وعينات الكنترول (بدون اضافة مستحلب نانو زيوت) ، على التوالى. استمر هذا الانخفاض واختفت المكورات العنقودية الذهبية تماما في الأسبوع الثاني والأسبوع الثالث في المعالجة الاولي والثانية على التوالي. بينما ظلت حية في عينات الكنترول خلال فترة التخزين ، مما يمثل فرقًا مهمًا من الناحية الإحصائية بين المجموعة المحتوية علي مستحلب نانو الزيوت وعينات الكنترول (<0.05 P).

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.