اثر افزودن مکمل فیتاز میکروبی روی جوجه های گوشتی تغذیه شده از رژیم غذایی فسفات دی کلسیم پایین

Effect of Supplementing Microbial Phytase on Broiler Chicks Fed Low Di-calcium Phosphate Diets

Abstract

For this study 195 day-old broiler chicks were randomly divided into three treatment groups with five replicates in each treatment group having 13 chicks per replicate per pen. Three iso-nitrogenous and iso-caloric rations were prepared as: R-I served as control with 0.83% di-calcium phosphate (DCP); R-II contained 50% less DCP (0.41%) than R-I and R-III contained R-II plus phytase Quantum® Blue @ 100 g/ton feed. Daily feed intake and weekly body weight gain per replicate were recorded for 35 days. On 35th day, blood and tibia bone samples from 5 birds per treatment were collected. Total weight gain and dry matter intake in chicks fed rations I, II and III were 1861, 1736 and 2023 gm/bird and 3242, 3284 and 3265 gm/bird, respectively. The chicks fed R-III got 16.00 and 8.00% higher weight gain compared to chicks fed R-II and R-I, respectively. Feed: gain ratio (gm/gm) was found best (P<0.05) in chicks fed R-III (1.61) and poorer in chicks on R-II (1.89). The concentration of Ca and P were 10.60, 9.47 and 11.43 mg/dL and 5.76, 4.91 and 7.11 mg/dL in blood serum and 32.61, 31.36 and 32.83% and 16.57, 15.92 and 16.60% in tibia bone of chicks fed rations I, II and III, respectively. The total feed cost per unit weight gain of broilers fed R-III diet was numerically 14% and 9% less than the broilers fed R-II and R-I, respectively. Results suggested that exogenous microbial phytase supplementation to rations having low DCP had positive effects on weight gain, feed: gain ratio and economic efficiency in broiler chicks. 

1 Introduction

After calcium (Ca) the second abundant mineral in animal body is phosphorus (P) and majority (80%) of the P is found in bones and teeth (NRC, 1994). The P is not only essential for bone development, growth, health, production and reproduction but it also aids in energy metabolism, synthesis of sugars and maintenance of acid-base balance in the body. However, the quantity and availability of dietary P is vital for growing animals. It is well established that phytate is the major source of P in plant based feedstuffs. Since birds are unable to produce any endogenous phytase, therefore their capability to utilize P from phytate is very limited (Woyengo et al., 2010).

Phytate is a ubiquitous component of plant sourced feed ingredients which encompasses approximately twothirds of total plant P (Hughes et al., 2009). In poultry, phytate P is normally utilized with availability from 0 to 50%, depending on age and metabolic adaptation in critical circumstances. Therefore, to meet the P requirement, generally expensive inorganic P sources are added to poultry diets. This practice leads to non-utilization of a large portion of dietary P from feedstuff and its excretion in faeces (Hughes et al., 2008; Woyengo et al., 2010) which ultimately pollutes environment. Recently, microbial phytase supplementation in poultry diets has got remarkable attention to reduce negative impact of phytate P on environment and performance of birds (Ceylan et al., 2003; Francesch and Geraert, 2009). Since phytase efficiency in the digestive tract is influenced by various factors like phytase origin, type of birds and ambient temperature etc. Therefore, each phytase preparation for poultry must be tested on broilers/layers to ensure its efficacy (Hughes et al., 2008; Onyango et al., 2005). Information regarding effect of microbial phytase addition in broiler chicks’ diet having low DCP is limited. Therefore, current study was designed to asses the effect of microbial phytase supplementation in broiler chicks fed low DCP diets on growth, economic efficiency and P contents in serum and tibia bones.

فیتاز از باکتری Weissella halotolerans: تخلیص، مشخصات جزئی و اثر برخی فلزات

Phytase from Weissella halotolerans: purification, partial characterisation and the effect of some metals

Abstract

In the study, phytase was purified in three simple steps comprising ammonium sulphate precipitation, anion exchange and gel filtration chromatography from Weissella halotolerans. The enzyme was obtained with a specific activity of 227.73 EU/mg and 6.52% recovery. The molecular mass of the enzyme was determined to be 41.52 kDa. The optimum pH and temperature for the enzyme were 6.0 and 50°C, respectively. Furthermore, the effects of metal ions on the enzyme were investigated. Ag+ , Zn2+, Cr2+ and Fe2+ ions inhibited phytase by 21.86, 25.63, 32.82 and 90.43%, respectively, whereas Co2+, Cu2+, Pb2+, Cd2+ ve Mn2+ ions increased the enzyme activity.

1 Introduction

Phytic acid (myo-inositol hexakisphosphate) is a common compound of plant-derived foods and constitute 1–5% of edible cornflakes, pollen, and hazelnut oil and seeds in weight. It is an organic form of phosphorus that constitute 60–90% of the total phosphorus content and plays an anti-nutritive role.[1–3] Although they are important in many physiological functions, especially in seed germination, phytates are solely considered as anti-nutritive compounds because they bind starch and proteins. Phytases affect protein digestion and interact with proteins, and even inhibit the activity of digestive enzymes. They also have a strong chelating effect on divalent minerals including Ca2+, Mg2+, Zn2+ and Fe2+.[4] Although it is a strong chelator of iron and zinc in herbal foods, as a result of being a mediator for these metals, phytate actually acts as an antioxidant that reduces their free radical forms.[4] The effective degradation of phytic acid is obtained through both enzymatic and non-enzymatic degradation.[5] Enzymatic degradation is obtained by using phytase that was derived from a variety of fungus and bacteria. Non-enzymatic hydrolysis is used during food processing or the physical removal of phytate from phytate-rich plant seeds to reduce the phytate levels in end food products.[6]

Phytase (myo-inositol hexakisphosphate phosphohydrolase E.C. 3.1.3.8) disintegrates the phosphoric monoester bonds in phytic acid and phytate. This results in a series of phosphate ester release from myoinositol; therefore, it gained a quick worldwide acceptance as a food additive and animal feed.[7] In the last two decades, it drew the attention of scientists and entrepreneurs for its nutrition, environmental protection and other biotechnological applications. Phytases have many applications in myo-inositol phosphate preparation. Moreover, they are used as precursors and soil improvers in the semi-synthesis of peroxidases in the paper industry and in plant growth.[2] In addition, along with their applications in aquaculture, [8–10] they have important applications in human nutrition; [11] hence, phytases are widely used as food and feed additives and are used to reduce phosphorus pollution in animal feed.[12]

Bacterial phytases have a significant advantage over fungal phytases thanks to their high temperature stability, phytate substrate specifity, resistance to proteolysis and wide pH profile; thus, the purification and characterisation of phytases, which have thermostability and are active at neutral pH, are important in industrial applications. In the study, phytase was purified from lactic acid bacteria, Weissella halotolerans, in three steps comprising ammonium sulphate precipitation, Q-Sepharose anion exchange chromatography and Sephadex G-100 gel filtration column. The characteristic properties of the enzyme were determined and the effects of metal ions on the enzyme activity were investigated.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده 
1. مقدمه 
2. مواد و روش ها 
2.1. مواد شیمیایی 
2.2. میکروارگانیسم ها 
2.3. مدل معدی روده ای in vitro 
2.4. ارزیابی سلول های باکتریایی آزاد برای مقاومت آن ها در شرایط معده و روده کوچک 
2.5. ارزیابی سلول های باکتریایی انکپسوله شده برای مقاومت در شرایط معده و روده کوچک 
2.6. ارزیابی مقاومت دمایی سلول های باکتریایی آزاد 
2.7. ارزیابی مقاومت دمایی سلول های باکتریایی انکپسوله
2.8. آماده سازی عصاره ی پلوروتوس استراتوس
2.9. تخمین بتا گلوکان در قارچ خشک شده
2.9.1. اندازه گیری گلوکان کلی (آلفا گلوکان + بتا گلوکان) به اضافه ی D گلوکز در الیگوساکاریدها، سوکروز، و D – گلوکز آزاد
2.9.2. اندازه گیری آلفا گلوکان (فیتوگلیکان و نشاسته) به اضافه ی D گلوکز در سوکروز، و D گلوکز آزاد
2.9.3. تخمین بتا گلوکان در عصاره های قارچ 
2.10. آماده سازی میکروکپسول سین بیوتیک و کاربرد آن برای فرمولاسیون محصولات غذایی عملکردی خشک
2.10.1. ارزیابی قابلیت بقا باکتری ها در طی ذخیره سازی در میکروکپسول های سین بیوتیک الحاق شده در ماتریکس غذای خشک (مخلوط سلامتی (سالم) غلات) 
2.10.2. ارزیابی قابلیت بقا باکتری ها در طی ذخیره سازی در میکروکپسول سین بیوتیک در یک اسنک غذایی خشک هندی 
2.10.3. ارزیابی قابلیت بقا باکتری ها در طی ذخیره سازی در میکروکپسول های سین بیوتیک الحاق شده در مخلوط سلامت خشک (نوشیدنی سلامت مالت) 
2.11. آنالیز آماری 
3. نتایج و بحث 
3.1. ارزیابی سلول های باکتریایی آزاد برای مقاومت آن ها در شرایط معده و روده کوچک 
3.2. ارزیابی سلول های باکتریایی انکپسوله برای مقاومت آن ها در شرایط معده و روده کوچک
3.3. ارزیابی مقاومت دمایی سلول های باکتریایی آزاد 
3.4. ارزیابی مقاومت دمایی سلول های باکتریایی انکپسوله 
3.5. محتوای بتا گلوکان در قارچ P. اسراتوس
3.6. آماده سازی میکروکپسول سین بیوتیک و کاربرد آن برای فرمولاسیون محصولات غذایی عملکردی خشک
3.6.1. مطالعه قابلیت بقا در طی ذخیره سازی باکتری ها در میکروکپسول های باکتریایی و میکروکپسول های سین بیوتیک الحاق شده به درون یک ماتریکس غذایی خشک محلی (مخلوط سلامت غلات)
3.6.2. ارزیابی قابلیت بقا در طی ذخیره سازی میکروکپسول های سین بیوتیک در یک اسنک غذایی خشک سنتی هندی 
3.6.3. ارزیابی قابلیت بقا در طی ذخیره سازی میکروکپسول سین بیوتیک در نوشیدنی سلامت مالت خشک
4. نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
یک هیاهویی از محصولات پروبیوتیک سلامت محور در طی یک دهه اخیر به وجود آمده است. فعالیت بیولوژیک باکتری های پروبیوتیک، مدیون توانایی اتصال آن ها به انتروسیت ها می باشد که از این رو، با روش مستثنی کردن رقابتی، مانع از اتصال پاتوژن های روده ای، می شود. باکتری های پروبیوتیک، به دلیل خصوصیات سودمند مختلف خودشان، از جمله کاهش علایم سندرم روده تحریک پذیر، اثرات تنظیم کنندگی ایمنی و کاهش کلسترول، در صنعت غذایی مورد استفاده قرار گرفته اند (FAO/WHO, 2006). شمول باکتری های پروبیوتیک در محصولات تخمیری، ارزش آن ها را به عنوان غذاهای با عملکرد درمانی بهتر افزایش می دهد. برای همه ی محصولاتی که ادعای سلامت پروبیوتیک دارند لازم است که حداقل CFU/ml106 باکتری پروبیوتیک، تا تاریخ انقضا داشته باشند، چون مینیمم سطح درمانی در هر روز، 109-108 سلول در نظر گرفته می شود (Kailasapathy & Chin, 2000). کریمی، مرتضویان و دا کروز (2011) بیان کردند که محصولات پروبیوتیک زمانی که 100 گرم در روز مصرف می شوند حدود 109 سلول زنده را درون روده تحویل می دهند. گزارش ها نشان دهنده ی بقا ضعیف پروبیوتیک ها در محصولات غذایی و همچنین در سیستم معدی روده ای انسان می-باشد. بقا پروبیوتیک ها در یک محصول در طی مصرف، برای اثر بخشی آن ها دارای اهمیت است، چون بقا آن ها در طی فراوری و ذخیره سازی محصولات غذایی ضروری است (Mortazavian, Mohammadi, & Sohrabvandi, 2012). انتخاب سویه های پروبیوتیک بهتر و ارائه ی لایه بندی فیزیکی به آن ها، برای افزایش بقا آن ها، از جمله، استفاده از پروبیوتیک های مناسب و ترکیب نرمالی از پروبیوتیک ها و پری بیوتیک ها (سین بیوتیک ها) می تواند تحویل پروبیوتیک های زنده ی کافی در محصولات غذایی عملکردی به مصرف کنندگان را افزایش دهد. بقا پروبیوتیک-ها در ماتریکس غذایی توسط عواملی مانند PH، اسیدی شدن در طی ذخیره سازی محصولات تخمیری، تولید هیدروژن پروکسید، سمیت اکسیژن، دماهای فراوری و ذخیره سازی، نرخ و نسبت تلقیح، میکروانکپسولاسیون و پایداری در طی ذخیره سازی تحت تاثیر قرار می گیرد (Mortazavian et al., 2012). به منظور فعالیت به عنوان پروبیوتیک در دستگاه گوارش (GIT) و به منظور اعمال اثرات سودمند خودشان روی میزبان، برای باکتری ها ضروری است که مکانیسم های محافظتی برای مقاومت در برابر PH پایین در معده، آنزیم های هاضمه و صفرای موجود در روده کوچک داشته باشند (Argyri et al., 2012). مدل معدی روده ای in vitro (سیستم تک ظرفی) ترجیحا برای تقلید این میکرو محیط GIT مورد استفاده قرار می گیرد.
میکروانکپسولاسیون به عنوان یک فرایندی تعریف می شود که در آن، سلول ها درون یک غشا حفظ می شوند تا آسیب سلولی و مرگ را کاهش دهند که ذراتی در حد نانومتر (نانوانکپسولاسیون)، میکرومتر (میکروانکپسولاسیون) یا مقیاس میلی متری ایجاد می کنند (Burgain, Gaiani, Linder, & Scher, 2011). انکپسولاسیون سلول های پروبیوتیک را پایدار می کند، که به طور معنی داری بقا و پایداری آن ها در تولید و مدیریت غذاهای عملکردی و همچنین در طی هیدراتاسیون مجدد و لیپوفیلیز شدن آن ها را افزایش می دهد. آن همچنین از فعالیت متابولیک پروبیوتیک ها در دستگاه معدی روده ای محافظت می کند (Picot & Lacroix, 2004) و پایداری در طی ذخیره سازی درازمدت را تضمین می کند (Zuidam & Nedovic, 2010). به علاوه، انکپسولاسیون، خصوصیات چشایی غذا را بهبود می دهد و پایدار می کند و همچنین به توزیع همگن پروبیوتیک ها در کل محصول کمک می کند (Krasaekoopt, Bhandari, & Deeth, 2003). به نظر می رسد که قارچ ها یک کاندیدای بالقوه برای پری بیوتیک ها باشند چون آن ها حاوی کربوهیدرات هایی مانند کیتین، همی سلولز، بتا و آلفا گلوکان، مانان، زایلان و گالاکتان-ها هستند. مطالعات پیشین پیشنهاد می کنند که پلی ساکاریدهای گرفته شده از قارچ، خصوصیات تعدیل کننده ی ایمنی مانند افزایش تکثیر لنفوسیت و تولید آنتی بادی (Bao, Liu, Fang, & Li, 2001) و همچنین خصوصیات ضد سرطانی (Wasser, 2002) و کمک به حذف کلسترول و جلوگیری از چاقی دارند. آخرین یافته توسط هرست و همکارانش (2009) و تسایی و همکارانش (2009)، به ترتیب، خصوصیات ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی قارچ ها را نشان داد. به جز خصوصیات پزشکی آن ها، قارچ های خوراکی، بهبود سلامتی معنی داری را نشان دادند چون آن ها محتوای پایینی از کالری، سدیم، چربی و کلسترول دارند و در عین حال در پروتئین، کربوهیدرات، فیبر، ویتامین ها و مواد معدنی غنی هستند. این خصوصیات تغذیه ای به قارچ ها، این پتانسیل را اعطا می کند که یک مکمل غذایی و همچنین یک عامل دارویی باشند. آن ها قادر به دستکاری ترکیب میکروبیوتای کولون در روده انسان توسط مهار پاتوژن های اگزوژن هستند (Rycroft, Jones, Gibson, & Rastall, 2001)، بنابراین، سلامت میزبان را بهبود می دهند (Roberfroid, 2002). سینیتسیا و همکارانش (2009) نشان دادند که عصاره های قارچ قادر به تحریک رشد پروبیوتیک ها هستند. نوشیدنی های پروبیوتیک عموما حاوی باکتری-های زنده هستند. آن ها همچنین باید حاوی یک منبعی از مواد مغذی برای باکتری ها برای تغذیه باشند (Savini et al., 2010). در نتیجه، مسایل کوتاه شدن ذخیره سازی و دوام در قفسه برای برخی محصولات زنده وجود دارد. به علاوه، رقابت برای مواد مغذی بین سویه های باکتریایی درون یک نوشیدنی یک عارضه ی مهم دیگر می باشد. به علاوه، پروبیوتیک های مایع نیاز به نگه داری در یخچال دارند. از طرف دیگر، پودرهای پروبیوتیک شامل پروبیوتیک هایی هستند که تحت دما و فشار پایین با سرما خشک شده اند بدون اینکه سلول ها آسیب ببینند. این یک رشد مناسب را در حالت معلق برای ذخیره سازی درازمدت باکتری های پروبیوتیک فراهم می کند. بعداز هضم، به محض اینکه مجددا رطوبت در دسترس قرار می گیرد، آن ها مجددا هیدراته می شوند و سپس مجددا یک نسبتی از سلول ها، همانند چیزی که قبل از خشک شدن با سرما بوده اند، آغاز به تقسیم شدن می-کنند. محققین، فهمیده اند که پروبیوتیک هایی که مجددا هیدراته شده اند، قادر به فراهم کردن موثر مزایای مربوطه ی خودشان هستند (Bohbot & Cardot 2012). اینکه آیا نگه داری در یخچال برای پروبیوتیک ها مورد نیاز هست یا نه بستگی به سویه های معین دارد، برخی از آن ها مقاوم به گرما و قفسه هستند و برخی از آن ها اینطور نیستند. بنابراین، کار اخیر برای مطالعه ی اثربخشی میکروکپسولاسیون در حفاظت از LAB از اسید، صفرا، و آنزیم های گوارشی برنامه ریزی شده است. این کار همچنین به ارزیابی اثربخشی انکپسولاسیون LAB با مولکول های پری بیوتیک به منظور افزایش قابلیت بقا آن ها در طی ذخیره سازی در ماتریکس غذایی خشک کمک کرده است.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

There has been an explosion of health-based probiotic products since over a decade. The biological activity of probiotic bacteria owes to their ability of attachment to enterocytes thereby inhibiting the enteric pathogens from binding as a result of competitive exclusion. Probiotic bacteria are used in the food industry due to various beneficial properties including reduction of irritable bowel syndrome symptoms, immunomodulatory effects, and cholesterol reduction (FAO/WHO, 2006). Inclusion of probiotic bacteria in fermented products enhances their value as better therapeutic functional foods. It is necessary for all products having probiotic health claims to have minimum 106 CFU/mL probiotic bacteria till expiry date, since minimum therapeutic level per day is considered to be 108 –109 cells (Kailasapathy and Chin, 2000). Karimi et al. (2011) stated that probiotic products when consumed 100 g per day deliver about 109 viable cells into the intestine. Reports indicate poor survival of probiotics in food products as well as in the human gastro-intestinal system. Viability of probiotics in a product during consumption is important for their efficacy, as their survival is essential during processing and storage of food products (Mortazavian et al., 2012). Selecting better probiotic strains and providing them physical layering to enhance their survival, including the use of appropriate prebiotics and the optimal combination of probiotics and prebiotics (synbiotics), can increase the delivery of sufficient viable probiotics in functional food products to the consumers. Viability of probiotics in food matrix is affected by factors like pH, acidification during storage of fermented products, production of hydrogen peroxide, oxygen toxicity, processing and storage temperatures, rate and proportion of inoculation, micro-encapsulation, and stability during storage (Mortazavian et al., 2012). In order to act as probiotic in the gastrointestinal tract (GIT) and to exert their beneficial effect on the host it is essential for the bacteria to have protective mechanisms to withstand the low pH in the stomach, digestive enzymes, and bile in the small intestine (Argyri et al., 2012). In-vitro gastro intestinal model (one pot system) is preferably used to mimic this GIT micro-environment. Microencapsulation is defined as a process in which the cells are retained within a membrane to reduce cell injury and death, producing particles in the nanometer (nanoencapsulation), micrometer (microencapsulation) or millimeter scale (Burgain et al., 2011). Encapsulation stabilises the probiotic cells, significantly enhancing their viability and stability in the production and handling of functional food as well as during their rehydration and lyophilisation. It also preserves the metabolic activity of probiotics in the gastrointestinal tract (Picot and Lacroix, 2004), and ensures viability during long-term storage (Zuidam and Nedovic, 2010). In addition, encapsulation improves and stabilises the sensory properties of the food as well as aids in the homogeneous distribution of probiotics throughout the product (Krasaekoopt et al., 2003). Mushrooms seem to be a potential candidate for prebiotics as it contains carbohydrates like chitin, hemicellulose, β and α-glucans, mannans, xylans, and galactans. Previous studies suggested that the polysaccharides from mushroom have immunomodulating properties like enhancement of lymphocyte proliferation and antibody production (Bao et al., 2001) as well as antitumor properties (Wasser, 2002) and help in cholesterol removal and prevention of obesity. Latest finding by Hearst et al. (2009) and Tsai et al. (2009) revealed antimicrobial and antioxidant properties of mushrooms, respectively. Other than its medicinal properties, edible mushrooms also show significant health improvement as they have low content of calories, sodium, fat, and cholesterol, while they are rich in protein, carbohydrate, fibre, vitamins, and minerals. These nutritional properties give mushrooms the potential to become a food supplement as well as a pharmaceutical agent. They are able to manipulate the composition of colonic microbiota in human gut by inhibition of exogenous pathogens (Rycroft et al., 2001), thus improving the host health (Roberfroid, 2002). Synytsya et al. (2009) showed that mushroom extracts were able to stimulate the growth of probiotics. The probiotic drinks generally contain live bacteria. They must also contain a source of nutrition for the bacteria to feed upon (Savini et al., 2010). Consequently, there is storage and shelf-life issue shortened for some live products. Furthermore, competition for nutrition between bacterial strains within a drink is another important complication. In addition, liquid probiotics all require refrigeration. On the other hand probiotic powders consist of probiotics that have been freeze-dried under low temperature and pressure without damaging the cells. This provides a suitable growth suspended state for the long-term storage of probiotic bacteria. Once moisture becomes available again after ingestion they rehydrate and subsequently, a proportion of cell start to divide again as before being freeze-dried. Researchers have found that the rehydrated probiotics are capable of effectively providing their respective benefits (Bohbot and Cardot, 2012). Whether or not refrigeration is required for probiotics is dependent upon the actual strains, some of which are heat and shelf stable and some of which are not. Hence, the present work was planned to study the efficiency of microencapsulation in protecting the LAB from acid, bile, and digestive enzymes. This work also aimed to evaluate the efficiency of encapsulation along with prebiotic molecules to increase their survivability during storage in dry food matrix.

 مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت ناقص انجام شده است)

با رسیدن به حداکثر فشار ε_maxکه در اینجا 7/2 است. به عبارت دیگر، 〖η_e〗^+ (ε_max) نشان دهنده مقدار واقعی ویسکوزیته کششی گذرا در حداکثر کشش است و 〖η_e0〗^+ (ε_max) مقدار LVE تعمیم در حداکثر فشار است. مقدار SHI برای خمیر بیلاکس و گلوتن در جدول 1 داده شده است. با افزایش مقدار کشش، مقدار SHI نیز افزایش می یابد، تا زمانی که به یک مقدارثابت در حدود 1/0 s^(-1) می رسد. در نرخ کششی بالاتر، مقدار SHI برای خمیر بیلاکس به نظر می رسد که دوباره افت کند، اما این به سادگی می تواند ناشی از عدم دقت اجتناب ناپذیر در تجزیه و تحلیل داده ها باشد، زیرا برای نرخ-های کشش بالا منحنی ویسکوزیته خمیر تنها یک بخش مستقیم بسیار کوتاه دارد و در نتیجه به دست آوردن درست LVE مرجع برای محاسبه SHI دشوار است. هرچه منحنی گلوتن یک LVE به خوبی تعریف شده داشته باشد، مقدار SHI می تواند دقیق تر تعیین شود، و به نظر می رسد که این مقادیر در مقدار کشش بالا ثابت باقی بماند. اوت هایاکوماران و همکاران (2002) نیز گزارش دادند که با افزایش مقدار کشش، درجه فشار سفت شدگی کاهش می یابد، با این حال نویسندگان به ندرت از مقدار حداکثر ویسکوزیته کششی به عنوان مقدار کشش سفت شدگی استفاده کرده اند و تفاوت در بخش خطی منحنی ویسکوزیته به را حساب نیاورده-اند. در هر صورت، بالاترین مقدار کشش با توجه به روند تهیه ی نان بسیار مناسب نیست همانطور که نرخ کششی (دو محوره) موجود در تخمیر و مرحله ی پخت به طور معمول تنها در حدود 10^(-3) s^(-1) هستند.
منحنی گلوتن در شکل 5 برای وضوح بیشتر تغییر مقیاس داده شده است، اما مقدار مطلق 〖η_e〗^+ (ε_max) است که تقریبا دو برابر بزرگی مقدار متناظر برای خمیر است. از آنجا که نمونه گلوتن تا به حال با آب مازاد آماده می شود، اظهار این مورد که که گلوتن ویسکوزیته ی کششی بسیار بالاتری نسبت به خمیر استاندارد از خود نشان می دهد، درست به نظر می رسد. مقادیر SHI نیز برای گلوتن بالاتر از مقادیر متناظر برای خمیر هستند ، چراکه SHI نسبت به تغییرات در محتوای آب بسیار حساس است. برای خمیر SHI در ε=0.1 s^(-1) فقط با اضافه کردن 1 میلی لیتر آب در نمونه تقریبا 50٪ افزایش می یابد. به همین دلیل، مقادیر SHI بالاتر برای گلوتن در مقایسه با خمیر به نظر می رسد صرفا ناشی از استفاده از میزان بالاتری از آب در آماده سازی آنهاست.
به منظور تبیین سهم گلوتن و نشاسته در رفتار کششی خمیر، مخلوط گلوتن نشاسته نیز در کشش مشخص شد (شکل 6 را ببینید). نشاسته خالص نمی تواند آزمایش شود، زیرا این نمونه ها بیش از حد شکننده هستند. شکل 6 نشان می دهد که با افزایش مقدار نشاسته، منحنی ویسکوزیته به تدریج از نوع گلوتن مانند به نوع خمیر مانند تغییر رفتار می دهد، همچنین شیب بخش اولیه ی منحنی سیستماتیک کاهش می یابد. این مشاهدات نشان می دهد که نشاسته تاثیر قابل ملاحظه ای بر رفتار خمیر در تنش های کوچک دارد. به دلیل تغییر در انحراف LVE حضور گرده های نشاسته منجر به افزایش در مقدار SHI می شود، بااینکه قدر مطلق 〖η_e〗^+ (ε_max) با افزایش مقدار نشاسته (شکل 6) کاهش می یابد. مورد دوم توسط اوت هایاکوماران و همکاران (2002) نیز ذکر شده است.

یافته های ما بیشتر در چارچوب اثبات اصل توسعه یافته توسط آمامیا و منجیوار (1992) است که هدفشان توضیح فعل و انفعالات بین گلوتن و نشاسته و تعیین رفتار خمیر در برش راه اندازی و جریان کششی است. آمامیا و منجیوار (1992) چهار منطقه را در رابطه ی تنش-کشش برای خمیر در این نوع جریان مشخص کردند. در کشش های بسیار کوچک، فعل و انفعالات نشاسته- نشاسته و نشاسته- گلوتن (یعنی فعل و انفعالات کوتاه برد) پاسخ خمیر را تعیین می کند. در این منطقه ی پیش عملکرد، فعل و انفعالات گلوتن- گلوتن احتمالا اهمیت خیلی کمی دارد. با افزایش کشش، فعل و انفعالات کوتاه برد شروع به شکستن می کنند و مولکول گلوتن تحرک اندکی از خود نشان می دهد. این منطقه عملکرد مربوط به بخش مستقیم در منحنی های شکل 5 بوده و با منطقه کشش سفت شدگی دنبال می شود، که در آن فعل و انفعالات دوربرد گلوتن- گلوتن نقش محوری را بازی می کند. در کشش به اندازه کافی بزرگ، استرس حداکثر و شبکه گلوتن در نهایت پاره می-شود. با راه اندازی EVF ، ممکن است برای رسیدن به این منطقه فراشکستی بسیاری از نمونه های ما در حداکثر کشش قابل دسترسی e_max=2.7 هنوز شکست را تجربه نمی کنند. در آزمایش کشش، اوت هایاکوماران و همکاران (2002) دریافتند که کشش کسیختگی بین 2/2 تا 9/2 برای خمیرتغییر می کند، برای گلوتن نیز مقادیر مشابه است. آن ها همچنین دریافتند که کشش کسیختگی با افزایش نرخ کشش افزایش می یابد.
در نهایت، لازم به ذکر است که مخلوط گلوتن- نشاسته به طور کامل نمی تواند برای رفتار کششی از خمیر به حساب آید، زیرا هنوز برخی تفاوت ها بین منحنی خمیر و منحنی 10 درصد وزنی گلوتن 90 درصد وزنی نشاسته نشان داده شده در شکل 6، وجود دارد. بدیهی است که گلوتن و نشاسته محصولات تجاری هستند و در نتیجه با گلوتن و نشاسته به کار برده شده در خمیر یکسان نیستند (به بخش مواد و روش ها “رجوع شود). خمیر همچنین شامل چندین مولفه ی جزئی است، که (تا حدی) در مخلوط گلوتن نشاسته وجود ندارد ، اما ممکن است همچنان اثر مهمی بر روی رفتار خمیر داشته باشند.

تمییز دادن خمیر آرد ضعیف و قوی
رژیم خطی
بحث در بخش قبلی نشان داد که شبکه گلوتن در درجه اول تحت شرایط تغییر شکل غیر خطی بزرگ رفتار خمیر را تعیین می کند، در حالی که برای تغییر شکل خطی کوچک فعل و انفعالات نشاسته- نشاسته و نشاسته- گلوتن نقش محوری بازی می کند و به احتمال زیاد حتی بر فعل و انفعالات گلوتن- گلوتن نیز تسلط دارند. هرچند عملکرد تهیه ی نان از آرد گندم تا حد زیادی توسط شبکه گلوتن تعیین می شود (ورابربکه و دلکار 2002) می توان پیش بینی کرد که آزمون SAOS برای تشخیص خمیر آرد قوی از ضعیف، حداقل در محدوده فرکانس در دسترس مناسب نخواهد بود.
شکل 7 مقادیر |G^* | را در فرکانس ثابت 10 رادیان بر ثانیه و دامنه کشش از 06/0 % برای هر دو خمیر قوی (بیلاکس) و ضعیف (گاومیش کوهان دار امریکایی) به عنوان تابعی از مقدار آب، از جمله داده های آب مطلوب نشان می دهد. واضح است که در مقدار مطلوب آب، آزمایش SAOS در تمایز بین خمیر آرد قوی و ضعیف نتیجه نمی دهد. مقدار |G^* | خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف در 4/5 میلی لیتر آب حتی کمی بالاتر از مقدار متناظر برای خمیر قوی بیلاکس در 8/5 میلی لیتر آب است. خمیر با همان عملکرد ثبات فارینوگراف بسیار مشابه اند ولی مقادیر یکسان|G^* | ندارند. به طور کلی، آرد ضعیف تمایل به نشان دادن مقادیر بیشتر از آرد قوی دارد (ناویکیس و همکاران 1982؛ آممیا و منجیوار 1992، کاکلیار و همکاران 1996؛ سافری آردی و فانتوم تین 1998؛ کین تاک و همکاران 2002؛ خط کار و اسکوفیلد b2002). آرد قوی به دلیل داشتن محتوای پروتئین بالا به طور معمول آب بیشتری برای رسیدن به همان قوام فارینوگراف نیاز دارد (مردیت 1966) و به نظر می رسد که این تفاوت کوچک در محتوای آب در حال حاضر لفافه ی کافی به تفاوت در شبکه گلوتن بین آرد قوی و ضعیف است. در مقابل، در مقدار آب برابر، مقدار |G^* | به طور مداوم برای خمیر قوی بیلاکس بیشتر است و تفاوت نسبی به خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف به نظر می رسد که با افزایش مقدار آب افزایش یابد، که این شرایط با یافته های قبلی از ناویکیس و همکاران (1982) سازگاری دارد. هیبرد (1970) و اسمیت و همکاران (1970) هر دو مخلوط گلوتن نشاسته را مورد مطالعه قرار داند که به طور گسترده ای متفاوت با نسبت گلوتن نشاسته به مقدار آب است و آنها دریافتند که وابستگی آب به مدول دینامیکی با افزایش گلوتن کاهش می یابد. تغییر در محتوای آب بیشتر نشاسته را تحت تاثیر قرار می دهد تا شبکه گلوتن را، آرد با محتوای پروتئین بیشتر مقدار |G^* | دارد که به محتوای آب کمتر حساس است. در مقابل، در بالاترین مقدار آب (6/6 میلی لیتر در 10 گرم آرد)، نمونه گاومیش کوهان دار امریکایی شروع به از هم پاشیدن کرد و دیگر مناسب برای تست نبود. سافاری- آردی و پان-تین (1998) نیز آزمون SAOS را بر روی انواع آردهای متفاوت اما با مقدار آب برابر انجام دادند، آنها تفاوت قابل توجهی بین سیستم های خمیر آرد ضعیف و قوی مشاهده نکردند. بنابراین می توان به این نتیجه رسید که آزمون SAOS هستند قادر به تمایز بین خمیر آرد ضعیف و قوی نیست. نمی توان انواع مختلف آرد گندم را تنها بر اساس محدود خطی آن ها متمایز کرد. اگرچه در بخش قبلی محدوده ی خطی γc برای تغییر از یک خمیر به نوع دیگر مشخص شد، به طور کلی این تفاوت ها بیش از حد کوچک بوده و اجازه ی تمایز بدون ابهام را نمی دهد (کین تاک و همکاران 2002).

رژیم غیرخطی
اندازه گیری دینامیک در ناحیه خطی قادر به تمایز بین آردهای مختلف نیست و به تبع موفق به پیش بینی عملکرد تیه ی نان نخواهد بود، خمیر باید به منظور انتخاب تغییرات در محتوای گلوتن و کیفیت واکنش مکانیکی تحت تغییر شکل بزرگتری قرار گیرد. روش رئولوژیکی که شامل تغییر شکل های بزرگ است مثالی برای آزمایش کششی و آزمون خزش بازیابی غیر خطی است.

شکل 8 نشان می دهد که ویسکوزیته کششی گذرای هر دو خمیر آرد قوی و ضعیف در یک نرخ کشش ثابت 0.1s^(-1). از این شکل روشن است که آزمون کششی در واقع قادر به تشخیص خمیر آرد قوی از ضعیف، حتی در مقدار بهینه آب است. در نگاه اول، به نظر می رسد که این دو سیستم خمیر به شیوه ای مشابهی رفتار کنند، اما مقادیر ویسکوزیته مطلق آنها در واقع کاملا متفاوت اند (〖η_e〗^+ (ε_max )=9.9.10^5 and 5.3.10^5 Pa s،به ترتیب). این تفاوت همچنین در شاخص کششی سفت شدگی منعکس شده است: مقدار SHI برای خمیر قوی به طور سیستماتیکی بالاتر از مقدار متناظر برای خمیر ضعیف است (جدول 1). SHI در حال حاضر به عنوان یک شاخص بسیار عالی از عملکرد تهیه ی نان برای هرگونه خمیر داده شده اذعان شده است (ون لیت 2008). رفتار کشش سفت شدگی مانع انعقادسلول های گاز، با ایجاد ثبات در فیلم خمیر بین گسترش سلولهای گاز در برابر پارگی زودرس خواهد شد. علاوه بر این، کشش سفت شدگی ممکن است بیش از حد از تسهیم نامتناسب و اطمینان از رشد برابر سلول های گاز در طول تخمیر و پخت جلوگیری نماید (ون ولیت 2008). تفاوت در درجه کششی سفت شدگی نمایش داده شده توسط انواع مختلف آرد ممکن است تفاوت در نسبت گلوتنین-گلیادین را از شبکه گلوتن منعکس کند، اما خواص شکستگی جداگانه نیز به نظر می رسد که نقش مهمی را بازی کند (کوکلیار و همکاران 1996). علاوه بر این، مشاهده گردید که برای آرد بیلاکس قوی نسبت به برای آرد گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف شروع کشش سفت شدگی در کشش کوچکتر رخ می دهد. برای مثال، در ε=0.1s^(-1)، منحنی ویسکوزیته 10٪ انحراف از پایه ی برون بندی حاضر درε=0.43 را نشان می دهد، در حالی که برای گاومیش کوهان دار امریکایی این نقطه انتقال تنها در ε=0.58 رخ می دهد.
کشش سفت شدگی که احتمالا تنها عامل توضیح عملکرد تهیه ی نان نیست. داده های کششی کوکلیار و همکاران (1996) و کین تاک و همکاران (2002) نشان می دهد که عملکرد تهیه ی نان وابسته به کشش سفت شدگی و فشار پارگی εb در یک رابطه پیچیده ی مثلثی است و این فشار پارگی بالا می تواند میزان کشش سفت شدگی را خنثی کند و بالعکس. در آزمایش EVF، نه خمیر قوی و نه ضعیف شکست کامل در محدوده قابل دسترسی فشار تجربه نمی کند که این نشان می دهد که فشار پارگی هر دو سیستم باید بالاتر از 7/2 باشد. در نهایت، ون ولیت (2008) استدلال کرد که ارزش مطلق قدرت خمیر (تعریف شده به عنوان ارزش استرس یا گرانروی در نقطه پارگی نمونه) به احتمال زیاد از اهمیت کمتری نسبت به درجه ای از کشش سفت شدگی در تعیین عملکرد تهیه ی نان موثر است. که در آزمایشات تجهیزات کیفر کیندل اسپایر و همکاران (2015) در واقع دریافتند که میزان کشش سفت شدگی بسیار قوی است در رابطه با حجم نان از قدرت خمیر.

در مراحل تخمیر و پخت ، خمیر در درجه اول تغییر شکل کششی را تجربه می کند و در نتیجه، به نظر می رسد که آزمون کششی انتخاب مناسبی برای مطالعه پتانسیل تهیه ی نان از خمیر است (کوکلیار و همکاران 1996). اگرچه پاسخ شبکه گلوتن همچنین می تواند با تغییر شکل برشی غیر خطی بزرگ جستوجو شود، آزمون خزش بازیابی غیر خطی در برش همچنین می تواند به ارائه اطلاعات مفید در مورد عملکرد تهیه ی نان بپردازد. نتایج آزمایش خزش بازیابی در خمیر بیلاکس و خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی در شکل9 ارائه شده است. هر دو سیستم خمیر در تنش های برشی در محدوده 5 تا 500 پاسکال قرار گرفتند. برای مقادیر پایین تنش برشی (شکل a9) از منحنی انطباق مربوط به مقدار تنش های مختلف اساسا بر روب هم قرار گرفتند، به این معنی که تنش 10 پاسکال هنوز هم پایین تر از محدوده ی خطی است. مقدار تنش مشابه برای محدوده ی خطی توسط چندین محقق دیگر نیز گزارش شده است (ادواردز و همکاران، 2001؛ لوفور 2006؛ ون باکستیال و همکاران 2011). در شکل b9، مقدار تنش بسیار بالاتر به کار گرفته شد، و در نتیجه نمونه خمیر وارد منطقه غیر خطی گردید. تحت این تنش بالا، خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف
جریان با سهولت بیشتری نسبت به خمیر بیلاکس قوی دارد و پس از حذف تنش خمیر دومی می تواند به یک محدوده ی بسیار بزرگتر نسبت به میزان اولی واکنش دهد. در مقابل، در منطقه خطی، خمیر گاومیش کوهان دار امریکایی ضعیف به وضوح مقاومت بیشتری به جاری شدن نسبت به خمیر بیلاکس قوی از خود نشان می دهد (بحث بیشتر در ادامه آمده است).

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

دوم، یک مطالعه عمیق بر تعریف نیازمندی‌ها بر اساس هفت کارگاه هماهنگ و دو جانبه با مخبران کلیدی شرکت‌های موردی انتخاب شده و بررسی اسناد اضافی انجام می‌شود. نیازمندی‌ها در شش مرحله استخراج می‌شوند:
1. تعریف مورد کاربرد سطح بالا: تعریف سیتماتیک دامنه، کسب و کار و عامل‌ها، فرآیندهای کسب و کار و تبادل اطلاعات، با استفاده از الگوهایی برای توضیح مورد کاربرد ساخت یافته، دیاگرام‌های فرآیند و تشریح فرآیند به صورت جدول.
2. تعریف چالش: تشریح چالش‌های اصلی همانطور که توسط اکتورهای مورد کاربرد تجربه می‌شود، با استفاده از الگوهایی برای توضیحات چالش‌های ساختار یافته و اتصال آن‌ها به یک فرآیند کسب و کار خاص.
3. تحلیل علت ریشه‌ای: تحلیل سیتماتیک چالش‌های کسب و کار، مسئله اصلی که با آن مواجه می‌شوید و علت‌های آن (انسانی، فنی، سازمانی و غیره) با استفاده از یک الگوی نمودار ریشه-علت.
4. سناریو As-Is: تشریح سناریوهای متمرکز و واقعی از اینکه چگونه چالش‌ها، با استفاده از الگوهایی برای تشریح سناریو مورد کاربرد و دیاگرام‌های مورد کاربرد UML، آزمایش می‌شوند.
5. مشخصه‌های مورد نیاز: شناسایی نیازهای خاص برای بهبود و راه حل‌های مطلوب برای هر چالش و ریشه-علت اصلی، که در لیستی از نیازمندی‌های دامنه متمرکز نتیجه می‌دهد.
6. سناریوهایTo-Be: تشریح سناریوهای واقعی و متمرکز از اینکه چگونه راه حل‌ها می‌توانند پیاده سازی شوند، از جمله موکاپ یا پیش نمایش، داستان‌های مورد کاربرد و نمودارهای مورد کاربرد UML.
سوم، معماری سیستم اطلاعاتی برای نیازهای تعریف شده توسعه داده می‌شود. این کار به صورت تکراری و تعاملی در یک روش چابک توسط تیم توسعه از کاربران نهایی، معماران کسب و کار و توسعه دهندگان فنی انجام می‌شود. معماری FIspace به عنوان مبنایی برای این طراحی استفاده می‌شود. FIspace بر اساس یک مجموعه توانمندسازهای تکنولوژی اینترنت است، برای مثال، توانمندساز جنریک FIWARE (Verdouw et al., 2014). Fispace به این دلیل انتخاب شده است که در درجه اول برای شبکه‌های به شدت پویا و ناهمگن مانند زنجیره‌های ‌تامین مواد غذایی توسعه یافته است و بخاطر اینکه مجازی سازی به خوبی در معماری آن به خصوص از طریق توانمندسازهایی برای اینترنت اشیا (IoT) و پردازش رخداد پیچیده تعبیه شده است.
سرانجام، معماری سیستم اطلاعاتی در تست پذیرش کاربر و یک ارزیابی راه حل اعتبار سنجی می‌شود. تست پذیرش کاربر آزمایشات تعریف شده را تایید می‌کند و بنابراین اعتبارسنجی می‌کند که آیا سسیستمآان طور که انتظار می‌رفت کار می‌کند یا نه. در مجموع، شش سناریو در پانزده تست توسط معماران کسب و کار و پنج تست توسط کاربران کلیدی مورد کاربرد تست شد. تست‌ها بر اساس یک پروتکل بودند که اهداف تست، فرآیندهای کسب و کار (از جمله وظایف خاص، شامل اکتورها و اپلیکیشن‌های استفاده شده)، نتایج بیان شده، داده تست و نتایج تست برای هر مرحله از سناریو مشخص می‌شود. ارزیابی راه حل تایید می‌کند که آیا سیستم به حل مسائل کسب و کار تعریف شده کمک می‌کند یا نه. این در پانزده مصاحبه باز، ساختار یافته، بر اساس تشریح راه حل و پرسشنامه شامل سوالات کیفی بر تمایل به استفاده از سیستم، مزایای مورد انتظار و موانع مورد انتظار بود. پاسخ دهندگان شامل کارشناسانی از سه شرکت حمل و نقل دریایی، سه بارفرابر، یک صاحب محموله، سه شرکت تکنولوژی اطلاعات، دو انجمن صنعتی و سه سازمان پژوهشی است. اعتبارسنجی کمی مزایای این پژوهش ممکن نیست، چرا که سیستم‌های توسعه یافته هنوز در عملیات شرکت‌های موردی پیاده سازی نشده‌اند و به سختی اثرات سیستم پیاده سازی شده بر عملکرد زنجیره تامین ایزوله می‌شود.

3. مجازی سازی کنترل زنجیره‌های تامین مواد غذایی
3.1 مجازی سازی چیست؟
مفهوم مجازی سازی به عنوان یک عبارت قانع کننده برای تشریح اثرات انقلابی ICT بر فرآیندهای کسب و کار، سازمان‌ها و جامعه استفاده می‌شود (Crowston et al., 2007). اساسا، کلمه “مجازی” در مقابل با “واقعی” و “فیزیکی” استفاده می‌شود. این به معنی این است که مجازی سازی بدون ظاهر و شکل واقعی اساس و اثراتی دارد (دیکشنری کلمات انگلیسی). مجازی سازی در اشاره به بازنمایی دیجیتالی خیالی یا واقعی معادل‌های زندگی واقعی استفاده می‌شود. به همین ترتیب، مجاز سازی محدودیت‌های مربوط به جهان فیزیکی را حذف می‌کند (Verdouw et al., 2013):
• مکان: بازنمایی مجازی نیازمند حضور جغرافیایی نیست، برای مثال: مشاهده، کنترل و پردازش موارد فیزیکی.
• زمان: علاوه بر نمایش اشیایی واقعی، مجازی سازی می‌توانند، حالات گذشته را مجدداً تولید کند، حالات آینده یا تصوری از یک جهان غیر موجود را شبیه سازی کند.
• مشاهدات انسانی: باز نمایی مجازی می‌تواند اطلاعاتی را در مورد ویژگی‌های اشیا ( مانند اطلاعات دما یا تصاویر اشعه ایکس) که نمی‌توانند توسط انسان حس شوند را مجازی سازی کنند.
با پرداختن به مفاهیم پایه مشابه، مجازی سازی به دامنه‌های متفاوت و مفاهیم متفاوتی اعمال می‌شود که در معانی متفاوت یا کانون‌های متفاوت است. Verdouw و همکاران (2013) چشم اندازها زیر را مشخص کردند:
• سازمان مجازی: ساختارهای سازمانی پویا که به صورت موقتی منابعی از سازمان‌های متفاوت را برای پاسخ بهتر به فرصت‌های کسب و کار گرد هم می‌آورند (Goldman et al., 1995; Venkatraman and Henderson, 1998).
• چشم انداز تیم مجازی: محیط کاری مجازی محیطی است که با سیستم‌های ارتباطی با واسطه کامپیوتری افراد با همکارانی همکاری می‌کنند که ممکن است هیچگاه با آن‌ها ملاقات چهره به چهره نداشته باشند (Crowston et al., 2007).
• ماشین مجازی: تکرار نرم افزاری از یک سیستم کامپیوتری یا مولفه‌هایی است که بررسی یکنواختی از سخت افزارها را، مستقل از پیاده سازی خاص ارائه می‌دهد (Rosenblum and Garfinkel, 2005).
• واقعیت مجازی: هدف ایجاد محیط دیجیتال است که توسط کاربران انسانی به عنوان واقعیت توسعه واسط انسان – کامپیوتر پیشرفته تجربه می‌شود که تجربه بصری، شنیداری و لمسی را شبیه سازی می‌کند (Steuer, 1992; Lu et al., 1999)
• چیزهای مجازی: نهادهای فیزیکی مانند محصولات و منابع با یک همتای غنی، با دسترسی مجازی از سراسر جهان همراه است که همه اطلاعات لازم اشیای فیزیکی مربوطه را مانند اطلاعاتی فعلی و قبلی از ویژگی فیزیکی شی، منشا، مالکیت، و زمینه حسگر را به هم پیوند می‌دهد(Welbourne et al., 2009).

3.2 مجازی سازی از چشم انداز اینترنت اشیا
این مقاله به مجازی سازی از چشم انداز اشیای مجازی نگاه می‌کند، که به مفهوم اینترنت اشیا (IoT) مربوط است. IoT مفاهیم “اینترنت” و “اشیا” را ترکیب می‌کند و بنابراین می‌تواند به صورت معنایی به عنوان “جهانی گسترده از اشیا با قابلیت آدرس دهی منحصربفرد، بر اساس پروتکل‌های ارتباطی استاندارد که با هم در ارتباط هستند تعریف شود” (Infso and EPoSS, 2008). این مفهوم ابتدا توسط MIT Auto-ID Center برای برچسب گذاری توسعات در برابر جهانی که در آن همه اشیای فیزیکی می‌توانند با استفاده از یک تگ از طریق اینترنت با یک فرستنده RFID ردیابی شوند، معرفی شد (Schoenberger, 2002). در این میان معنا به سمت یک وب جهان گسترده از اشیای هوشمند به هم مرتبط و کنترل شده از راه دور با استفاده از حسگرها و دیسک‌ها می‌رود(Atzori et al., 2010;Kortuem et al., 2010; Porter and Heppelmann, 2014).
تعامل بین اشیای واقعی/فیزیکی و مجازی و دیجیتال یک مفهوم لازم پشت این دیدگاه است. در IoT، نهادهای فیزیکی دارای همتایان دیجیتال و بازنمایی مجازی هستند، اشیا به یک مورد آگاه از متن تبدیل می‌شوند و می‌توانند سنجیده شوند، ارتباط برقرار کنند، عمل کنند، تعامل کنند، داده تبادل کنند، اطلاعات و دانش تبادل کنند (Sundmaeker et al., 2010). اینترنت به عنوان یک فضای ذخیره سازی و زیرساخت ارتباطی عمل می‌کند که یک نمایش مجازی از چیزهایی است که اطلاعات مرتبط را به شی پیوند می دهد (Uckelmann et al., 2011). به همین ترتیت، اشیای مجازی به عنوان هاب‌های مرکزی اطلاعات مربوط به اشیا به کار می‌روند، که داده را به صورت پیوسته از طیف وسیعی از منابع به روز رسانی می‌کنند. اشیای مجازی می‌تواند برای هماهنگی و کنترل فرآیندها، از راه دور، با استفاده از اینترنت مانند شکل 1 استفاده شود.

تاثیر کادمیوم بر روی جذب و انتقال عناصر غذایی در پیازچه خوراکی

Effects of cadmium on uptake and translocation of nutrient elements in different welsh onion (Allium fistulosum L.) cultivars

Abstract

The concentration of nutrient elements is an important quality characteristic of vegetables, and the variation in accumulation among cultivars can provide clues about the mechanism of low accumulation of heavy metals. Pot-culture experiments were arranged under four cadmium (Cd) treatments (CK, 1.0, 2.5 and 5.0 mg/kg) to explore influences of Cd on the accumulation of nutrient elements in 25 welsh onion cultivars. There were significant positive correlations (p < 0.05) between Cd and nutrient elements in the pseudostems and leaves. There were also significant positive correlations in nutrient elements (p < 0.05) among cultivars, which might be disturbed under high Cd treatments, especially for P, Fe and Mn. Our results suggested that there is a synergistic effect on the accumulation between Cd and nutrient elements, and within nutrient elements among cultivars. In addition the uptake and translocation process of Cd was closely related to Mn in welsh onion.

1 Introduction

Cadmium (Cd), as an important heavy metal with high bioavailability in soils, easily enters into ecosystems and accumulates through food chain, thus posing a significant threat to human and animal health. It is one of the toxic metals under scrutiny by the US Environmental Protection Agency (USEPA). In China, Cd contamination has been considered as a serious problem for food safety (Bao et al., 2013). According to the China’s Soil Pollution State Bulletin (the Ministry of Environmental Protection of PRC & Resources of PRC, 2014), the rate of Cd exceeding the standard was more than 7.0%. The primary concern with Cd is its transfer from vegetables to human bodies, because vegetables contribute more than 70% of Cd intake in human beings (Sarwar et al., 2010). At the same time, the techniques available for remediating the soil contaminated by Cd are costly and/or time consuming, which limits their application in most cases of lesser Cd contamination in the soil (Li, Zhou, Wei, & Ren, 2012). Recently, an alternative strategy to reduce the risk of soil Cd entering into food chain has been proposed, namely, the identification of Cd-excluding cultivars (Li et al., 2012). Cd-excluding cultivars are defined as cultivars that accumulate Cd at a low enough level in the edible parts of a crop to allow for safe consumption, even when grown in soils with slight or moderate Cd contamination (Li et al., 2012; Liu, Zhou, Sun, & Liu, 2009; Zhou, Kong, & Zhu, 2004). The concept of Cd-excluding cultivars is based on the theory that there is a significant difference in the uptake and distribution of toxic elements among crop species and cultivars within the same species, which has been clearly illustrated by several studies (Arivalagan et al., 2012; Chen et al., 2007; Fernandez-Ruiz, Olives, Camara, Sanchez-Mata, & Torija, 2011; Galdon, Gonzalez, Rodriguez, & Romero, 2008; Galdon et al., 2012; Singh, Sharma, & Singh, 2012). Differences in Cd accumulation levels among plant cultivars indicate variability in uptake and/or translocation of elements, including but not limited to Cd. Singh et al. (2012) found that both parentage and the breeding approach significantly affected the concentration of Fe, Zn, Cu, Mn, K and Ca in cabbage (Brassica oleracea var. capitata L.). The cultivars are considered to be one of the most important factors affecting the chemical composition of the potato (Solanum tuberosum L.) (Galdon et al., 2012). Significant differences in mineral composition among the eggplant (Solanum melongena L.) genotypes have also been observed by Arivalagan et al. (2012). Visible differences have been observed in the mineral contents among 202 rice (Oryza sativa L.) cultivars, and there was also a negative correlation between grain yield and mineral contents (Anandan, Rajiv, Eswaran, & Prakash, 2011). Similar results have also been reported in wheat (Triticum aestivum L.) (Zhang et al., 2010), Walnut (Juglans regia L.) (Cosmulescu, Baciu, Achim, Botu, & Trandafir, 2009), onion (Allium cepa L.) (Galdon et al., 2008), tomato (Lycopersicum esculentum L.) (Suarez, Rodriguez, & Romero, 2007), grape (Vitis vinifera L.) (Yang, Duan, Du, Tian, & Pan, 2010), and banana (Musa paradisiaca L.) (Sulaiman et al., 2011). The concentration of nutrient elements in plants and crops could also be influenced by other elements, especially by heavy metals. However, the response of uptake and translocation of nutrient elements to heavy metal pollution might be different, even in net direction, depending on the factor such as plant species and element types. Sikka and Nayyar (2012) found a decrease in the content of micronutrients (Mn, Fe, Cu, Zn) in Indian mustard [Brassica juncea (L.) Czern.] with the application of Cd, but a significant reduction in Fe occurred only in treatments with Cd concentrations above 50 mg/kg. Meanwhile, Liu, He, and Chen (2011) found a synergistic interaction in accumulation and translocation between Cd and Fe and a significant negative correlation between Cd and Cu or Zn concentrations in Lonicera japonica Thunb. Furthermore, the influence of heavy metals on nutrient elements vary by cultivar. Norton et al. (2010) found that Se, Cu, Mn and Ni concentrations in rice grain (Oryza sativa L.) showed significant genetic interaction with arsenic (As). Goncalves et al. (2009) also suggested that the influence of Cd on the nutrient contents in potato (Solanum tuberosum) was related to the level of Cd in the substrate, the potato cultivar, plant organ, essential element, growth medium and exposure time. The nutrient elements not only are important quality characteristics of vegetables, but also provide clues on the mechanism of low Cd accumulation. With a cultivation history of approximately 2500 years, welsh onion is one of the most important vegetables in China and other countries of Northeast Asia, Europe, and Northern America. Its cultivation area and production accounted for approximately 3% of the total vegetables in China. Our previous study showed that significant differences occurred in Cd accumulation among welsh onion cultivars (Li et al., 2012), but the nutrient elements have yet to be examined in welsh onion cultivars with different Cd accumulation characteristics. Moreover, most of the studies on how the heavy metals influence on uptake and translocation of nutrients were carried out in hydroponic experiments with very few cultivars. Hence, the present study was carried out in the pot-culture with 25 welsh onion cultivars and focused on (1) the influence of Cd on the accumulation of nutrient elements in welsh onion; (2) the uptake/translocation relationship between nutrient elements and Cd in different welsh onion cultivars; and (3) the variation in the uptake and translocation of nutrient elements with cultivars as affected by Cd.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
1- مقدمه
2-مواد و روش ها
2-1: سویه های باکتریایی و فاژ ها
2-2 مطالعات زیست پذیری: مواد افزودنی به کار برده شده در محصولات و فراورده های گوشتی
2-2-1 تاثیر اسید لاکتیک و اسید استیک
2-2-2 تاثیر استات و لاکتات ( نمک های سدیم)
2-2-3 تاثیر نیتریت
2-3 مطالعات زیست پذیری- مواد افزودنی به کار برده شده در فراورده های لبنی
2-3-1 تاثیر نایسین
2-3-2 تاثیر کیموزین
2-3 تحلیل آماری
3- نتایج وبحث
3-1 تاثیر مواد افزودنی به کار برده شده در فراورده های گوشتی بر روی زیست پذیری فاژ
3-2 تاثیر افزودنی های به کاربرده شده در محصولات لبنی بر روی زیست پذیری فاژ
4- نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

 1- مقدمه
بیماری های غذا زاد ناشی از سویه های اشریشیا کولای پاتوژنتیک( اکولای) یک مسئله جدی و رو به رشد محسوب می شوند.این پاتوژن عامل اصلی موارد سندرم همولیتیکاورمیک از 1980 بوده است( کارمالی و همکاران 1985).باکتری های غذا زاد می توانند محصولات غذایی را در هر نقطه در امتداد تولید زنجیره در طی ذبح، شیره کشی، ذخیره و بسته بندی آلوده کنند( گارسیا، مارتینز، ابزو و رودریگز 2008). از این روی، چندین ماده افزودنی غذایی نظیر اسید های ضعیف( اتارا، سیمارد، هولی، پیت و بگین 1997)، نیتریت( هونیکل 2008) و نایسین( گارسالویی، جولی، اولهال و دیگریو 2015) در مراحل مختلف تولید به منظور اطمینان از کیفیت و ایمنی غذایی استفاده می شوند. در خصوص حداکثر غلظت مجاز در مواد اولیه غذایی، نظارت دقیقی بر بیشتر این مواد افزودنی وجود دارد( FDA، 2000، CAA 2010) زیرا آن ها ممکن است سمی باشند نظیر نیتریت( هونیکل 2008) و موجب تغییر ویژگی های ارگانولپتیک مواد غذایی نظیر اسید های ضعیف در غلظت های بالاتر(کاتولا و تالپاروت 1994) یا با فعالیت مورد نیاز برای دست یابی به محصولات با کیفیت بالا برای مثال کیموزین(والجو، اگویتس، پوزا و ویلا 2012) می شود. اگرچه این مواد افزودنی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته و پذیرفته شده اند و مقالات متعددی، کارایی و اثر بخشی مواد نگه دارنده غذایی در برابر ای کولای( یودر و همکاران 2012) را بررسی کرده و سایر پاتوژن ها( گلاس و همکاران 2002، میکلسون، سبرنک ودیکسون 2006)، راهبرد های جدید نظیر استفاده از فاژ ها برای رفع تقاضا و نیاز های مشتری برای غذا با مقدار کم ترکیبات شیمیایی مورد نیاز می باشند. به علاوه مواد افزودنی نسبت به فاژ ها کم تر خاص و ویژه هستند واین بر هر دوی پاتوژن ها و نیز میکروفلور طبیعی غذا به دلیل مکانیسم عمل عمومی اثر می گذارد( کین و همکاران 2011).
کاربرد باکتریوفاژ ها در ایمنی غذایی به طور گسترده ای در برابر سویه های پاتوژنیک ای کولای و نیز سایر پاتوژن های غذا زاد نظیر Salmonella, CampylobacterEnterobactersakazakii
jejuni, Listeria monocytogenes, و Staphylococcus aureus مطالعه و اثبات شده است( تومات، مرکانتی، بالاگو و گویبرونی 2013 الف). با این حال عمل افزودنی های غذایی بر روی زیست پذیری فاژ در بسیاری از مطالعات انجام شده میانی یعنی در ماتریس غذایی ارزیابی نشده است.
یک سری مطالعات به بررسی و تحلیل اثر اسید استیک بر روی بیان فاژ( والین- کارگویست و همکاران 2010) و نیز اثر اسید لاکتیک بر روی زیست پذیری فاژ( گارسیا، مادرا، مارتینز و رودریگز 2007) پرداخته اند و مطالعات دیگری نیز انجام شده است که در آن فاژ ها با مقاومت اسیدی خود مشخص می شوند( کافی و همکاران 2011). با این حال، مقالاتی که به بررسی اثر مواد افزودنی غذایی بر روی آلودگی و عفون کولی فاژ پرداخته باشند نادر هستند. چندین نویسنده و محقق به مطالعه ترکیب متفاوتی از آنتی بیوتیک ها نظیر باکتریوسین ها و فاز ها( لارونتز و همکاران 2003، لی کاتاین، مسایی، ورا و ریگبلو و دمریگنی 2013)، باکتریوسیون ها و اندولیزین ها( شملکر، پاول، بکر، کمپ و دانون 2012)، باکتریوسین ها و روغن های ضروری( باجیپای، یون ، باردوجی و کانگ 2014) پرداخته اند. با این حال بیشتر این مطالعات بر فاژ های LAB( لی کاتایین و همکاران 2013)، L. monocytogenes( لاورنتس و همکاران 2003) و S. aureus( مارتینز، باسو، رودریگز و گارسیا 2008) پرداخته اند. در رابطه با مطالعات در خصوص فاژ های موثر بر سویه های اکولای پاتوژنیک، لی –کاتین(2013) تنها محققانی هستند که به تحلیل فعالیت آنتی ویروسی چندین ترکیب کاتیونی به خصوص نایسین در برابر باکتریوفاز MS2، فاژی که بر سویه های اکولای تاثیر می گذارد، پرداخته اند و اثر آنتی ویروسی ضعیفی کاهش 1 در لگاریتم مبنای 10 بعد از ده دقیقه) تنها در بالاترین غلظت نایسین(1000000 IU) یافتند.
در مطالعات قبلی، فاز ها عوامل کنترل زیستی موثری در برابر سویه های پاتوژنییک ای کولای بوده( تومات، میگ لوری، اکوییلی، گیبرلونی و بالاک 2013 ب، تومات، مرکانتی، بالاگ و گیبرلونی 2013 ج، تومات، گیبرلونی، مرکانتی و بالاگ 2014) و به تیمار های حرارتی و فیزیوشیمیایی به شدت مقاوم هستند( تومات، بالاگ، کازبون، وردینی و گویلینی 2015). مطالعات در خصوص فعل و انفعال ( برای مثال چالش ها)ی کولی فاژ ها با افزودنی های غذایی نظیر اسید های ضعیف و نمک سودیک آن ها، نیتریت و کیموزین هنوز انجام شده اند.هدف این مطالعه، ارزیابی اثر مواد افزودنی افزوده شده به گوشت و محصولات لبنی بر روی زیست پذیری فاژ برای تعیین این که آیا آن ها را می توان هم زمان به عنوان یک فناوری مانع در کنترل زیستی سویه های پاتوژنیک ای کولای استفاده کرد بود.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Foodborne diseases caused by pathogenic Escherichia coli (E. coli) strains are a serious and growing problem. This pathogen has been responsible for hemolytic uremic syndrome cases since 1980 (Karmali et al., 1985). Foodborne bacteria can contaminate food products at any point along the chain production – during slaughtering, milking, storage or packaging (García, Martínez, Obeso, & Rodríguez, 2008). Therefore, several food additives such as weak acids (Ouattara, Simard, Holley, Piette, & Begin, 1997
), nitrite (Honikel, 2008), and nisin (Gharsallaoui, Joly, Oulahal, & Degraeve, 2015) are used at different stages of production in order to ensure food quality and safety. Regarding the maximum concentration allowed in foodstuff, most of these additives are strictly regulated (FDA, 2000; CAA, 2010) as they may be toxic, e.g. nitrite (Honikel, 2008), cause alteration of the organoleptic characteristics of food, e.g. weak acids at higher concentrations (Kotula & Thelappurate, 1994) or by the activity needed to achieve a high quality product, e.g. chymosin (Vallejo, Ageitos, Poza, & Villa, 2012). Although these additives are widely used and accepted, and numerous publications have documented the effectiveness of food preservatives against E. coli (Yoder et al., 2012) and other pathogens (Glass et al., 2002; Michaelsen, Sebranek, & Dickson, 2006), novel strategies, such as the use of phages, are needed to fulfill consumer demands for food with lower amounts of chemical compounds. Furthermore, additives are less specific than phages, affecting both foodborne pathogens as well as the normal microflora of food due to their nonspecific mechanisms of action (Kin et al., 2011). The application of bacteriophages in food safety has been extensively documented against pathogenic E. coli strains as well as other foodborne pathogens such as Salmonella, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes, Enterobacter sakazakii, and Staphylococcus aureus (Tomat, Mercanti, Balague,
& Quiberoni, 2013a). However, the action of food additives on phage viability was not assessed in most of the studies carried out in situ, namely in the food matrix. There are studies analyzing the effect of acetic acid on phage expression (Wallin-Carlquist et al., 2010), and the effect of lactic acid on phage viability (García, Madera, Martinez, & Rodriguez, 2007), as well as other works where phages are characterized by their acid resistance (Coffey et al., 2011). However, articles reporting the effect of food additives on the infectivity of coliphages are scarce. Several authors have studied different combination of antimicrobials such as bacteriocins and phages (Leverentz et al., 2003; Ly-Chatain, Moussaoui, Vera, Rigobello, & Demarigny, 2013), bacteriocins and endolysins (Schmelcher, Powell, Becker, Camp, & Donovan, 2012), and bacteriocins and essential oils (Bajpai, Yoon, Bhardwaj, & Kang, 2014). However, most of these studies were focused on phages of LAB (Ly-Chatain et al., 2013), L. monocytogenes (Leverentz et al., 2003) and S. aureus (Martínez, Obeso, Rodríguez, & García, 2008). Regarding studies on phages affecting pathogenic E. coli strains, Ly-Chatain et al. (2013) were the only authors who analyzed the antiviral activity of several cationic compounds, specifically nisin, against the bacteriophage MS2, a phage infecting E. coli strains, and found a weak antiviral effect (1 log10 reduction after 10 min) only at the highest concentration of nisin (100,000 IU) tested. In previous studies, phages have proved to be efficient biocontrol agents of pathogenic E. coli strains (Tomat, Migliore, Aquili, Quiberoni, & Balague, 2013b; Tomat, Mercanti, Balagu
e,
& Quiberoni, 2013c; Tomat, Quiberoni, Mercanti, & Balague, 2014
) and to be highly resistant to thermal and physicochemical treatments (Tomat, Balague, Casabonne, Verdini,
& Quiberoni, 2015). Studies on the interaction (e.g. challenges) of coliphages with food additives, such as weak acids and their sodic salts, nitrite, and chymosin, have not yet been carried out. The aim of this study was to evaluate the influence of additives added to meat and dairy products on phage viability in order to determine whether they can be used simultaneously as a hurdle technology in the biocontrol of pathogenic E. coli strains.

فرآوری مواد غذایی و محصولات واکنش میلارد: تاثیر بر سلامت انسان و تغذیه

Food Processing and Maillard Reaction Products: Effect on Human Health and Nutrition

1-مقدمه
2- فراوری دانه ی سویا و تشکیل MRPها
3- MRP ها بر روی فراوری شیر
4- فراوری پاستا و MRPها
5- فراوری گوشت و MRPها
6- فراوری دانه قهوه و MRPها
7- فراوری مواد غذایی گیاهی و MRPها
8- برخی دیگر از اثرات غذای مشتق شده از محصولات واکنش میلارد
9- نتیجه گیری و چشم اندازها
تضاد منافع

واکنش میلارد در فرایند پخت، عطر و طعم ایجاد میکند؛ و تقریبا در همه جای صنعت پخت برای زندگی روزانه ی ما برای ایجاد غذای خوش طعم بکار میرود- اغلب واکنش قهوه ای کردن غیر آنزیمی نامیده میشود زیرا در نبود آنزیم روی میدهد- زمانیکه غذاها در دمای بالا فراوری یا پخته میشوند، واکنش شیمیایی بین اسیدهای آمینو و کاهش قندها منجر به تشکیل محصولات واکنش میلارد (MRPs) میشود-بسته به شیوه ای که غذا فراوری میشود، ممکن است هم MRPهای مفید و هم MRPهای سمی تولید شود- لذا، نیاز به شناخت انواع مختلف MRPها و اثرات مثبت و منفی آنها بر سلامتی وجود دارد- در این نقد و بررسی، به طور مختصر بیان کرده ایم فراوری غذا چطور بر تشکیل MRP در برخی غذاهای بسیار رایج اثر میگذارد.
1-مقدمه
واکنش میلارد، به یادبود فیزیکدان و شیمیدان فرانسوی لوئیس کمیل میلارد (1936-1878)که نخستین بار آن را شرح داده است، به این نام نهاد شده است- اغلب به صورت واکنش قهوه کردن غیر آنزیمی تعریف میشود- در حالیکه غذاها در دمای بالا فراوری یا پخته میشوند، یک واکنش شیمیایی بین آمینو اسیدها و قندهای کاهنده روی میدهد که طعم های مختلف و رنگ قهوه ای ایجاد میکند (شکل 1)- لذا اغلب در صنعت غذا به منظور دادن طعمها، رنگها و عطرهای مختلف به غذا بکار میرود.
بر مبنای آثار مرتبط با این موضوع، هاج (1953)، نخستین بار مراحل مشمول در محصولات واکنش میلارد (MRPها) را توصیف کرد، هم چنین تحت عنوان محصولات نهایی گلیکاسیون پیشرفته (AGEها) شناخته میشوند- سه مرحله ی اصلی به تشکیل رنگ بستگی دارد- در مرحله ی نخست، قندها و آمینو اسید هم چگال میشوند و پس از چگالش، با بازآرایی آمادوری و کتوز 2- دوکسی1- آمینو 1 (1-amino-1deoxy-2 ketose) تشکیل میشود- در مرحله ی دوم، دی هیدراسیون و قطعه قطعه شدن در مولکولهای قند روی میدهد- آمینو اسیدها هم در این مرحله شکسته میشوند- محصولات تولید شده در اثر تجزيه اتمى بقاياى شکافت هسته اى هیدروکسی متیل فورفورال (HMF) مثل پیرو والدهید و دیاستیل در این مرحله ی میانی تشکیل میشوند- این مرحله میتواند زرد روشن یابی رنگ باشد- در مرحله ی نهایی، تراکم آلدولی روی میدهد و نهایتا ترکیبات نیتروژنی ناجور حلقه ای شکل میگیرند، ملانوئیدین ها که به شدت رنگین هستند -[1]واکنش میلارد هم چنین میتواند در اندام های زنده روی دهد- گزارش شده است برخی MRPها به طور خاص ملانوئیدینها، دارای اثرات مفیدی بر سلامتی هستند همانند اثرات آنتی اکسیدانی [2]و آنتی بیوتیک- با این حال، برخی گزارشات هم حاکی از این است MRPهایی مثل کربوکسی متیل لیزین (CML) بالا، دیابت و بیماریهای قلبی-عروقی را افزایش میدهند در حالیکه آکریل آمید به صورت یک کارسینوژن واکنش میدهد- [4-6] ترجیح همیشه در حال افزایش غذاهای فوری نسبت به پخت سنتی به چشم میخورد، بویژه بین نسل جدید- گزارش شده است افرادی که مقدار بالایی گوشت فراوری شده، پیتزا یا اسنکها را مصرف میکنند، مقاومت به انسولین و سندروم متابولیک (سوخت و ساز) در آنها در مقایسه با افرادی که از جذب بالای سبزیجات و غذاهای با فراوری پایین برخوردارند، افزایش می یابد [7]- MRPها که میتوانند در طول فراورش غذا تغییر کنند، ممکن است یکی از فاکتورهای مهم برای پیشرفت بیماری یا غلبه بر بیماری ها باشند- در این نقد و بررسی، تغییرات MRPهایی که در طول فراوری غذاها روی میدهد، خلاصه شده است.

9- نتیجه گیری و چشم اندازها
محصولات واکنش میلارد هم دارای اثرات مثبت و هم منفی بر سلامتی هستند- MRPهای گوناگون به عنوان آنتی اکسیدان، ضد باکتری، ضد حساسیت، ضد قهوه ای شدن، اکسایارها و ضد سرطانها عمل میکنند- بیشتر این خواص به فراوری غذا بستگی دارد- گرمایش دما بالا، برخی غذاها را مغذی می کند، در حالیکه برخی غذاها، ارزش غذایی خود را از دست میدهند- بسیاری از استراتژی ها در صنایع غذایی به منظور کاهش تولید MRPها بکار گرفته میشوند- به عنوان مثال، آکریلامید از سوی آژانس بین المللی تحقیقات بر روی سرطان، به عنوان یک سرطان زای احتمالی برای انسانها دسته بندی شده است- در طول آماده سازی غذا در دمای بالا، آکریل آمیدها در انواع بسیاری از غذاها از طریق واکنش میلارد تشکیل میشوند- برای کاهش میزان آکریل آمید، آسپارژیناز در آزمایشگاه برای سیب زمینی ها و غلات، به طور موفقیت آمیزی بکار رفته است- هم چنین گزارش شده است، تزریق دی اکسید کربن در طول فرایند اکستروژن به کاهش میزان آکریل آمید کمک میکند.
این نقد و بررسی به منظور جمع بندی دانش کنونی ما در زمینه ی تغییرات در غذا به واسطه ی واکنش میلارد در طول مراحل فراوری غذا بود- این اثر ممکن است نگرش های مفیدی را برای آثار مرتبط با وسایل فراوری غذا ارائه نماید.

Maillard reaction produces flavour and aroma during cooking process; and it is used almost everywhere from the baking industry to our day to day life to make food tasty. It is often called nonenzymatic browning reaction since it takes place in the absence of enzyme. When foods are being processed or cooked at high temperature, chemical reaction between amino acids and reducing sugars leads to the formation of Maillard reaction products (MRPs). Depending on the way the food is being processed, both beneficial and toxic MRPs can be produced. Therefore, there is a need to understand the different types of MRPs and their positive or negative health effects. In this review we have summarized how food processing effects MRP formation in some of the very common foods.

1- Introduction

The Maillard reaction has been named after the French physicist and chemist Louis Camille Maillard (1878–1936) who initially described it. It is often defined as nonenzymatic browning reaction. While foods are processed or cooked at high temperature, a chemical reaction occurs between amino acids and reducing sugars which generate different flavours and brown colour (Figure 1). So it is often used in food industry for giving food different taste, colour, and aroma.

Based on literature, Hodge (1953) first described the steps involved in Maillard reaction products (MRPs), also known as advanced glycation end-products (AGEs), formation. The whole process of MRPs formation can be divided into three major stages depending on colour formation. At the first stage, sugars and amino acid condense, and following condensation, Amadori rearrangement and 1-amino-1deoxy2 ketose form. In the second stage, dehydration and fragmentation occur in the sugar molecules. Amino acids are also degraded in this stage. Hydroxymethylfurfural (HMF) fission products such as pyruvaldehyde and diacetyl are formed in this intermediate stage. This stage can be slight yellow or colourless. In the final stage, aldol condensation occurs and finally the heterocyclic nitrogenous compounds form, melanoidins, which is highly coloured [1]. Maillard reaction can also take place in living organisms. It has been reported that some MRPs particularly melanoidins have beneficial effects on health such as antioxidative [2] and antibiotic [3] effects. However some reports have also suggested that MRPs such as high carboxymethyl lysine (CML) promote diabetes and cardiovascular diseases while acrylamide acts as a carcinogen [4–6].

There is an ever-increasing preference for instant meal rather than traditional cooking, especially among the new generation of people. It has been reported that people consuming high amount of processed meat, pizza, or snacks develop insulin resistance and metabolic syndrome compared to people having high intake of vegetables and low processed food [7]. MRPs that change during food processing might be one of the important factors for either disease progression or combating diseases. In this review, we have summarized the changes of MRPs which occur during processing of foods.

9- Conclusion and Perspectives

Maillard reaction products have both positive and negative impacts on health. Diverse MRPs act as antioxidants, bactericidal, antiallergenic, antibrowning, prooxidants, and carcinogens. Most of these properties depend on processing of food. High temperature heating makes some food nutritious, whereas some of the foods lose their nutritional value. Many strategies are employed in the food industries to reduce the production of MRPs. For example, acrylamide has been classified as a probable carcinogen to humans by the International Agency for Research on Cancer [65]. During food preparation at high temperature, acrylamides are formed in many types of foods via Maillard reaction [66– 68]. To reduce the amount of acrylamide, asparaginase has been successfully used in laboratory for potatoes and cereals [69, 70]. It has also been reported that injection of CO2 during extrusion process helps to reduce the level of acrylamide [71].

This review was aimed at summarizing our current knowledge regarding the changes in food mediated by Maillard reaction during the food processing steps. This may provide useful insights for those related to food processing facilities..

بهینه سازی تولید فیتاز توسط جدایه جدید باسیلوس سوبتیلیس. سوش EBD 9-1 با استفاده از طراحی آزمایشی آماری

Optimization of Phytase Production by New Isolate Bacillus sp. EBD 9-1 Strain using Statistical Experimental Design

Abstract

In this study, face centered central composite design (FCCCD) of response surface methodology (RSM) was applied to describe the relationship between the tested variables, pH, temperature, rpm, incubation period and phytase production by novel isolate Bacillus sp. EBD 9-1. The design was employed by selecting pH, temperature, rpm and incubation period as the model factors and to achieve maximum yield, interaction of these factors was studied by RSM. A second order quadratic model and response surface method showed that the optimum conditions for phytase production were pH, 8.0; temperature, 38.13°C; rpm, 113.64 and incubation period, 45 h. Under these conditions, phytase activity was found to be about 228 Uml-1.

1 Introduction

The main part of feedstuffs for poultry is derived from plants such as wheat, corn, and rye. Up to 80% of the grain phosphorus is bound in the phytic acid whose salt form, phytate, (Uhling 1998). The organically bound phosphate of phytic acid is not metabolized by monogastric animals such as pig, poultry and fish due to lack of phytase and consequently contributes to the phosphorus pollution problems in areas of intensive livestock production (Adeola 1999,Common 1989,Wodzinski 1996). And also, phytate is an antinutrient constituent in plant-derived food and feed, since it form complexes with proteins, amino acids (Pallauf 1997) and variety of metal ions such as calcium, magnesium, iron and zinc. Because of these problems, there is considerable interest in phytate degrading enzyme. This significant problems can be eliminated by hydrolysis of phytate using phytase (Simell et al. 1989). And thus, the phosphorus of phytate can be resorbed by the animal after hdyrolysis to inositol and inorganic phosphate. Phytases have been one of the focal enzymes for nutrition, environmental protection, and human health during the past two decades (Uhling 1998). Phytases (E.C.3.1.3.8. inositol hexaphosphate phosphohydrolase) sequentially cleave orthophosphate groups from the inositol core of phytate or phytic acid, the major chemical form (60–90%) of phosphorus in plants. These enzymes have been isolated from fungi, yeast, bacteria and protozoa (Lei et al. 2007) Bacterial phytases and phytase- producing bacteria is as well as their potential biotechnological applications. Especially, Bacillus sp., E.coli, Pseudomonas sp., Citrobacter sp., are the best alternative to produce the enzyme (Jorquera M 2008). Bacillus phytases have been studied extensively because of the immense potential of these enzymes having unique characteristics, feasibility of mass production for market and applicability in animal feed (Rao et al. 2008). Hence phytase has a great industrial significance, and there is an ongoing interest in isolation of new microbial strain producing phytase and optimization of this enzyme (Lan et al. 2002). Phytase has been marketed as a feed additive in the US since 1996 and by the close of the twentieth century annual sales of phytase, as animal feed additive, was about US$ 500 million (Vats and Banerjee 2004). This enzyme has, therefore, potential applications in feed and food industries (Singh and Satyanarayana 2010).

Response surface methodology (RSM) in biotechnological process is gaining excellent importance for optimization of enzymes production (Dahiya et al. 2009). RSM, which includes factorial designs and regression analysis, helps in evaluating the effective factors and building models to determine interaction and select optimum conditions of variables for a desirable response (Cotârlet and Bahrim 2011). Compared with conventional methods for optimization, RSM is a time- and labor-saving method, which consists mainly of the Central Composite Design (CCD), the Box Behnken Design (BBD). RSM has been used successfully for production optimization of many products, including enzyme, antibiotics and biofuel (Zhong et al. 2014). Series of experiments were carried out to determine critical variables level affecting enzymes production in this paper. Besides RSM have been used to optimize parameters (pH, temperature, rpm and incubation period) for phytase production by new isolate Bacillus sp. EBD 9-1 in the present study.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1873

در عین حال، نابرابری های چشمگیری بین خانواده ها وجود دارد. در سال 2013، درآمد یک خانواده کشاورز برای 82٪ از درآمد متوسط یک خانواده در رومانی اختصاص داده است. فقیرترین خانواده خانواده بیکاران (66٪) و خانواده های خود-اشتغال (77٪) بودند.
در بسیاری از کشورهای عضو اتحادیه اروپا، خانواده های کشاورزان دارای درآمدهای بالاتر از متوسط هستند. با این حال، کشورهایی با یک وضعیت کاملا شبیه به رومانی وجود دارند، همانند لحظه ای که این کشورها به اتحادیه اروپا پیوستند، آنها شکاف اقتصادی قابل توجهی در مقایسه با اتحادیه اروپا قدیمی کشورهای عضو داشتند و آنها دارای یک بخش مهم کشاورزی بودند که از نظر شغلی در منطقه روستایی (به عنوان مثال پرتغال و یونان) غالب بود.
3.2. نقش مزارع کوچک در اقتصاد منطقه روستایی
رومانی, کشوری با ساختار کشاورزی عمدتاً پراکنده، با 32.2٪ تعداد مزارع اتحادیه اروپا و 7.7٪ از منطقه کشاورزی استفاده شده در اتحادیه اروپا-27 قرار دارد. استرداد زمین به صاحبان سابق و وارثان خود، که در دهه 1990 آغاز شد، به تکه تکه شدن کنونی کمک کرد. با تمام اصلاحات قانونی در طول سال، و اقدامات اعمال شده برای تحریک افزایش متوسط اندازه مزارع، فرایند تثبیت زمین بسیار آهسته است و احتمالا از هم اکنون چند سال, رومانی دارای ساختار کشاورزی بسیار پراکنده خواهد بود.
اگرچه تعداد کل از منابع کشاورزی در رومانی توسط تقریبا نیم میلیون در دهه گذشته پایین آمد، از 4.48 میلیون نفر ثبت نام شده سرشماری تا سال 2002 به 3.85 میلیون با توجه به سرشماری سال 2010 (جدول 1) رسید، که یکی از بالاترین رقم ها در کشورهای عضو اتحادیه اروپا باقی ماند و نشاندهنده شخصیت معیشتی اجتماعی بخش بزرگی از منابع کشاورزی است. در سطح اتحادیه اروپا نیز، تعداد مزارع به طور مداوم در چند دهه گذشته کاهش یافته است، که کاهش قوی در دولت های جدید عضو اتحادیه اروپا (-4.7٪ در سال) وجود داشته است، در حالی که این فرآیند در دولت های قدیمی عضو اتحادیه اروپا کندتر بود (-2.2٪ در سال) (EC-2013). با این حال، تفاوت های ساختار مزرعه حفظ شد. در حالی که اندازه متوسط مزرعه در اتحادیه اروپا کشورهای عضو قدیمی 23.6 هکتار است، در کشورهای عضو جدید تنها 7.1 هکتار است. با توجه به ساختار کشاورزی بسیار تکه تکه شده خود، رومانی به طور کامل تعداد مزارع کوچک در اتحادیه اروپا را پس از الحاق خود در سال 2007 افزایش داده است. در سال 2010، 43٪ از مزارع اروپا تحت 5 هکتار در رومانی بد. برای اندازه گیری فعالیت های اقتصادی مزرعه، شاخص خروجی استاندارد استفاده شد، که ارزش پولی مزرعه خروجی کشاورزی با قیمت های مزرعه برای تمام فعالیت های تولید محصول و دام را می سنجد. توزیع خروجی استاندارد توسط مزارع نیز تفاوتهای فاحشی بین 15 کشور عضو اتحادیه اروپا-قدیمی و کشورهایی که پس از آن به اتحادیه اروپا پیوستند را نشان می دهد. بنابراین، تعداد کل مزارع اتحادیه اروپا-28، 44٪ یک خروجی استاندارد کمتر از 2000 یورو در سال 2010 بود، در حالی که در رومانی 73 درصد از تعداد مزارع یک خروجی استاندارد کمتر از 2000 یورو بودند
در حال حاضر، هنوز رومانی یک تعریف روشن از مزرعه کوچک ارائه نداده است، اما به منظور این تحلیل می توانیم منابع زیر 5 هکتار وحتی زیر 10 هکتار را در نظر بگیریم. 3.5 میلیون منابع زیر 5 هکتار, 93٪ از تعداد کل دارایی ها را به خود اختصاص می دهند و آنها تقریبا 30٪ از منطقه کشاورزی در سطح ملی را بهره برداری نمودند. حدود 98 درصد از منابع زیر 10 هکتار با حدود 39 درصد از مساحت مورد استفاده قرار گرفت. منابع کوچک به طور بدیهی سازمان های غیر قانونی هستند.
. سهم کشاورزی در امنیت غذایی خانوارهای روستایی
امنیت غذایی به عنوان “دسترسی همه افراد به یک زندگی فعال و سالم، به صورت دائم، به مواد غذایی لازم” (FAO، 1996) تعریف می شود. امنیت غذایی را می توان در سطوح مختلف مورد بررسی قرار داد، در عین حال بسیاری از مراجع در سطح جهان، در سطح ملی و سطح اقتصاد خرد، به عنوان مثال در خانواده ها و سطح فردی ساخته شده اند. بسته به سطح مرجع ساخته شده، تمرکز بر روی یک یا چند مورد از چهار بعد امنیت غذایی طرح ریزی شده است، عبارتند از: دسترسی به مواد غذایی، ثبات عرضه، دسترسی اقتصادی و تمایل فرد برای سالم، مواد غذایی مغذی. بنابراین، در مورد استفاده از مفهوم امنیت غذایی در جهان و یا در سطح ملی، تمرکز عمدتاً روی ظرفیت کشورها برای ارائه یک منبع کشاورزی کافی برای برآورده سازی نیازهای غذا و تغذیه مردم (Pinstrup، A، 2009) است. در همان زمان، روش اخیر (FAO، 2007) تمرکز بر “استقلال غذایی” به عنوان عامل ثبات امنیت غذایی، که باعث کاهش آسیب پذیری به نوسانات بازارهای کشاورزی داخلی و جهان شده است.
با این حال، در دسترس بودن مواد غذایی, دسترسی به مواد غذایی را تضمین نمی کند، زیرا مشکلات مربوط به توزیع درآمد در سطح جامعه به طور جدی می تواند دسترسی به امنیت غذایی و تغذیه ای در سطح خانوار به طور ضمنی را تحت تاثیر قرار دهد. در نتیجه، امنیت غذایی، در آخرین مرحله، به عنوان یک مشکل در خانواده و یا سطح فردی در نظر گرفته می شود. در یک مفهوم کلی، عدم امنیت غذایی و گرسنگی, نتیجه مستقیم فقر هستند. با رشد اقتصادی و افزایش درآمدها، خانواده های فقیر دارای توانایی تمایل به داشتن رژیم غذایی مناسب خواهند شود (Senauer، ب.، و همکاران، 2007). اگر چه در بیشتر مطالعات در مورد وضعیت تغذیه مردم، خانواده به عنوان واحد از مشاهده استفاده می شود، مشکل اصلی تغذیه در سطح فردی است، به خصوص در مورد افراد در نظر گرفته شده در معرض خطر تغذیه ای. در مطالعه حاضر، ما مسئله امنیت غذایی خانوارها را از منظر شناسایی عوامل مشروط دسترسی به مواد غذایی در اقتصاد معیشتی و نیمه معیشتی رومانی در نظر می گیریم.
در خانواده های روستایی از کشور ما، دسترسی به مواد غذایی نه تنها به درآمد خانواده، بلکه به منابع کشاورزی بستگی دارد که این خانواده ها در وهله اول دارند. این بدان دلیل است که اکثر مزارع در رومانی دارای اندازه کوچک هستند، به طور ضعیف متصل به بازار هستند، و تولید آنها به طور عمده به خود-مصرف بستگی دارد. بر اساس برآوردهای اخیر، 82 درصد از مزارع از رومانی به طور عمده برای خود مصرف, تولید می کنند (یورو استات 2013) و با توجه به Farm Structure Survey (NIS، 2008) تنها 16.5٪ تولید به طور عمده برای فروش مستقیم صورت می گیرد. از شکل 2، می توانیم متوجه شویم که بیش از 90 درصد از مزارع کوچک و متوسط (با یک مقدار خروجی کمتر از 8000 یورو)، بیش از 50 درصد از تولید به دست آمده به خود مصرف اختصاص می گیرد.
بنابراین، کشاورزی معیشتی به عنوان یک شبکه امن برای جمعیت فقیر ساکن در حومه شهر، و همچنین برای خانواده های شهری خاص به نظر می رسد که دارای زمین کشاورزی تحت مالکیت هستند که به علت عدم وجود درآمد نقدی است و یک استاندارد غذایی را برای زنده ماندن نشان می دهد. این اتفاق در شرایطی می افتد که مصرف مواد غذایی خانوارها از کشور ما همچنان دارای سهام بسیار بالا در مخارج مصرفی است، کهآسیب پذیری از همه خانواده ها برای کشاورزی، به طور دقیق تر برای قیمت های محصولات کشاورزی در بازارهای داخلی و خارجی را نشان می دهد. در دهه گذشته، یک کاهش در سهم مخارج مصرف مواد غذایی در محل از 56٪ در سال 2001 به 44٪ در سال های اخیر به عنوان یک اثر رشد اقتصادی و رشد درآمد مردم صورت گرفت. به هر حال، سهم 44 درصد از هزینه های مواد غذایی در کل مخارج مصرفی در میان بالاترین در اتحادیه اروپا است. حتی در منطقه روستایی، این سهم بالاتر است، اما به طور قابل توجهی در پنج سال گذشته کاهش یافته است: در سال 2001 به 52٪ و در سال 2013 به 67٪ رسید.