Evaluation of sample extracting methods of FCSM by Lactobacillus acidophilus based on a UPLC-Q-TOF-MS global metabolomics analysis

Abstract The study of metabolomics requires extracting as many metabolites as possible from a biological sample. This study aimed to determine the optimal method for the extraction of metabolites from solid-state fermented cottonseed meal (FCSM). The UPLC-Q-TOF-MS global metabolomics technology was used to detect the metabolites in FCSM, and the extraction quantity and extraction efficiency of seven different extraction methods, specifically the WA, 50MeOH, 50MeOHB, 50MeCNB, 80MeOHB, 80MeOH and AMF methods were evaluated. The results showed that the number of VIP metabolites extracted by AMF method are 196 and 184 in ESI+ and ESI- mode respectively, it is the largest number of all exacted methods; and the AMF methods also provided a higher extraction efficiency compared with the other methods, especially in indoleacrylic acid, dl-tryptophan and epicatechin (p < 0.01). As a result, AMF/-4 °C method was identified as the best method for the extraction of metabolites from FCSM by Lactobacillus acidophilus. Our study establishes a technical basis for future metabolomics research of fermented feed.

Synbiotic aerated dessert: diet product development and evaluation of the intake effects in individuals with metabolic syndrome / Sobremesa aerada simbiótica: desenvolvimento do produto diet e avaliação dos efeitos da ingestão sobre indivíduos com síndrome metabólica

The objective of this work was to adapt a synbiotic aerated diet dessert, produced with the addition of a probiotic culture of Lactobacillus acidophilus La-5 and prebiotic ingredients (fructooligosaccharides and inulin), from the previously developed sucrose-containing formulation, and to evaluate the effects of its ingestion on adult volunteers with metabolic syndrome (MetS) during a period of 8 weeks of intervention. In addition, to improve the resistance of the probiotic to simulated gastrointestinal conditions, a microencapsulation process was optimized. For the development of the product, the formulations were produced in triplicates, in which probiotic culture survival, instrumental texture and sensory acceptability were evaluated up to 112 days of storage under freezing (-18 °C). Subsequently, a randomized, double-blind, placebo-controlled trial was carried out in which the product developed was administered to forty-five volunteers with MetS assigned into two groups, each receiving 40 g/day of: synbiotic diet mousse (SDM) (n=23) and placebo diet mousse (PDM) without pro- and prebiotics (n=22). Fasting blood samples were collected at the beginning and after 8 weeks of daily consumption of both mousses to determine the anthropometric, biochemical, haematological, inflammatory, and immunological parameters. Afterward, with the goal of improving the survival of L. acidophilus La-5 to in vitro simulated gastrointestinal conditions, the microencapsulation process conditions of the probiotic strain via spray drying were optimized using inulin as the encapsulating agent. The viability of L. acidophilus La-5 incorporated into SDM was above 7.8 log CFU/g and remained stable throughout storage. PDM showed lower acceptability (5.77-6.50) after storage than SDM (6.67-7.03). The texture was the most appreciated attribute and hardness of the SDM increased during storage, but remained stable for PDM. The clinical trial revealed significant reductions of total cholesterol and HDL-cholesterol, as well as of immunoglobulins (A and M), and interleukin-1ß in both groups during the intervention period. However, regarding intergroup changes, there were not any significant differences for all parameters evaluated (p>0.05). After the optimization of the microencapsulation process of the probiotic culture (80 mL/min, 82% and 10%, respectively for feed flow, aspiration rate, and inulin concentration), the microencapsulated probiotic strain incorporated in the SDM mousse showed the highest in vitro gastrointestinal survival (p<0.05) in the different stages of the assay, as follows: after the gastric phase: 5.68 log CFU/g (83.3%), the enteral phase I: 5.61 log CFU/g (82.3%), the enteral phase II: 5.56 log CFU/g (81.4%). Therefore, these results suggest that the presence of probiotic and prebiotics in SDM did not provide an additional effect on the health of volunteers with MetS. Additionally, the results confirm the appropriateness of the spray drying process to microencapsulate L. acidophilus La-5 using inulin as coating agent, providing increased resistance to the microencapsulated probiotic strain under in vitro gastrointestinal stress

O objetivo deste trabalho foi adaptar uma sobremesa aerada simbiótica diet do tipo musse, processada com a adição de uma cultura probiótica de Lactobacillus acidophilus La-5 e de ingredientes prebióticos (fruto-oligossacarídeos e inulina), a partir da formulação contendo sacarose desenvolvida anteriormente, e avaliar os efeitos de sua ingestão em voluntários adultos com síndrome metabólica (MetS) durante um período de 8 semanas de intervenção. Adicionalmente, para melhorar a resistência do probiótico frente às condições gastrintestinais simuladas, otimizou-se um processo de microencapsulação da cepa probiótica. Para o desenvolvimento do produto, as formulações foram produzidas em triplicata, em que se avaliou a sobrevivência da cultura probiótica, a textura instrumental e a aceitabilidade sensorial até 112 dias de armazenamento sob congelamento (-18 oC). Em seguida, foi realizado um estudo randomizado, duplo-cego e controlado por placebo, no qual o produto desenvolvido foi administrado a quarenta e cinco indivíduos com MetS divididos em dois grupos, cada um recebendo 40 g/dia de: mousse simbiótica diet (SDM) (n=23) e musse placebo diet (PDM) sem componentes pro- e prebióticos (n=22). As amostras sanguíneas foram coletadas em jejum no início e após 8 semanas de consumo diário de ambas as musses para a determinação dos parâmetros antropométricos, bioquímicos, hematológicos, inflamatórios e imunológicos. Posteriormente, com o intuito de melhorar a sobrevivência do L. acidophilus La-5 em condições gastrointestinais simuladas in vitro, as condições de processo de microencapsulação da cepa probiótica via spray drying foram otimizadas, utilizando inulina como agente encapsulante. A viabilidade de L. acidophilus La-5 incorporados na SDM foi superior a 7,8 log UFC/g e se manteve estável ao longo do armazenamento. A PDM mostrou menor aceitabilidade (5.77-6.50) após o armazenamento do que a SDM (6.67-7.03). A textura foi o atributo mais apreciado, sendo que a dureza da SDM apresentou elevação, enquanto a da PDM manteve-se estável. O ensaio clínico revelou reduções significativas de colesterol total, colesterol-HDL, imunoglobulinas (A e M) e interleucina1ß em ambos os grupos durante o período de intervenção. Entretanto, no que se refere às mudanças intergrupos, não se observou diferenças significativas para todos os parâmetros avaliados (p>0,05). Após a otimização do processo de microencapsulação da cultura probiótica (80 mL/min, 82% e 10%, respectivamente para o fluxo de alimentação, taxa de aspiração e concentração de inulina), a cepa probiótica microencapsulada incorporada a amostra SDM apresentou a maior sobrevivência gastrointestinal in vitro (p<0,05) nas diferentes etapas do ensaio, a saber: após a fase gástrica: 5,68 log UFC/g (83,3%); fase entérica I: 5,61 log UFC/g (82,3%); fase entérica II: 5,56 log UFC/g (81,4%). Portanto, esses resultados sugerem que a presença de probiótico e prebiótico na SDM não apresentou efeitos adicionais na saúde dos voluntários com MetS. Adicionalmente, os resultados confirmaram a adequação do processo de spray drying para a microencapsulação de L. acidophilus La-5 utilizando inulina como agente de revestimento, proporcionando uma maior resistência da cepa probiótica microencapsulada às condições gastrintestinais simuladas in vitro.

Avaliação de probiótico na alimentação de poedeiras comerciais no segundo ciclo de postura / Evaluation of probiotics in feed for laying hens in the second cycle stance

Avaliou-se o efeito da inclusão de probiótico sobre o desempenho e a qualidade dos ovos de poedeiras semipesadas no segundo ciclo de postura. Foram utilizadas 450 aves com 69 semanas de idade, distribuídas aleatoriamente em um delineamento inteiramente ao acaso, em cinco tratamentos, seis repetições e 15 aves por unidade experimental. A ração experimental foi à base de milho e farelo de soja e suplementada com probiótico composto por Lactobacillus acidophilus, Streptococcus faecium e Bifidobacterium bifidum. O experimento teve a duração de 16 semanas e foi dividido em quatro períodos de 28 dias cada, nos quais as aves receberam cinco rações experimentais contendo diferentes porcentagens de inclusão de probiótico, 0; 0,05; 0,10; 0,15 e 0,20%. Não foi observado efeito (P>0,05) da inclusão de probiótico sobre o desempenho e a qualidade dos ovos de galinhas poedeiras no segundo ciclo de postura. A inclusão de 0,10% de probiótico influenciou negativamente a gravidade específica dos ovos. A utilização de probiótico para galinhas no segundo ciclo de postura não interfere na produção e na qualidade dos ovos.

Evaluating the effect of the inclusion of probiotic on the performance and egg quality of laying hens in the second laying cycle, 450 birds were used at 69 weeks of age, distributed in a completely randomized design, in five treatments, six replicates and 15 poultries per experimental unit. The experimental diets were based on corn and soybean meal and supplemented with increasing levels of probiotic consisting of Lactobacillus acidophilus, Streptococcus faecium, and Bifidobacterium bifidum. The experiment lasted 16 weeks, divided into four periods of 28 days each, in which the birds were fed five experimental diets containing different percentages of probiotic inclusion, 0; 0.05; 0.10; 0.15 and 0.20%, in the period from 69 to 85 weeks of age. There was no effect (P> 0.05) of the inclusion of probiotic on performance and egg quality of laying hens in the second laying cycle. The inclusion of 0.10% of probiotic negatively influenced the specific gravity of eggs. The probiotic used for laying hens in the second cycle does not interfere in production and egg quality.

Comportamento de cepas distintas de Lactobacillus acidophilus em queijo petit-suisse

O objetivo do presente trabalho foi avaliar as características de físico-químicas e microbiológicas de queijo petit-suisse processado com a adição de duas cepas de Lactobacillus acidophilus: LA-14 (potencialmente probiótica) e La-5 (comprovadamente probiótica), utilizando Streptococcus thermophilus TA040 como cultura starter. Três queijos petit-suisse foram preparados: Q1 (controle:TA040), Q2 (TA040 + LA-14) e Q3 (TA040 +La-5). Foram realizadas análises microbiológicas (determinação das populações dos microrganismos La-5, La-14 e TA040) e físico-químicas (umidade e pH) após 1, 7, 14, 21 e 28 dias de armazenamento dos produtos a 4±1°C. As populações de L. acidophilus oscilaram entre 7,46 e 7,62 log UFC g -1 para La-5 e entre 6,39 e 6,83 log UFC g -1 para LA-14, evidenciando que a sobrevivência de L. acidophilus no produto depende de características particulares da cepa. Populações superiores da cultura starter foram observadas para Q2 (9,58 - 9,68 log UFC g -1 ) e Q3 (9,42 - 9,79 log UFC g -1 ), quando comparadas a Q1 (9,11 - 9,23 log UFC g -1 ), sugerindo sinergismo entre L. acidophilus e o starter. A umidade e o pH permaneceram estáveis e não diferiram entre os queijos após o 1º dia de armazenamento (p>0,05). As características peculiares das cepas de L. acidophilus determinaram os comportamentos distintos observados nos queijos petitsuisse, sendo possível detectar a melhor adaptação da cepa La-5 ao produto, o que resultou em populações significativamente superiores quando comparada a LA-14.

Particular behavior of different Lactobacillus acidophilus strains in petit-suisse cheese. The objective of this study was to evaluate the physico-chemical andmicrobiological characteristics of petit-suisse cheeses manufactured with the addition of two Lactobacillus acidophilus strains: LA-14 (potentially probiotic) and La-5 (probiotic culture), using Streptococcus thermophilus TA040 as starter culture. Three cheese-making trials were prepared: Q1 (control: with TA040), Q2 (with TA040 + LA-14), and Q3 (with TA040 + La-5). Parameters analyzed included microbial counts of probiotic, potentially probiotic and starter microorganisms, and physico-chemical parameters (pH and moisture) after 1, 7, 14, 21, and 28 days of storage of the product at 4±1°C. Viable counts of L. acidophilus remained between 7.46 and 7.62 log CFU g -1 for La-5, and between 6.39 and 6.83 log CFU g -1 for LA-14. As for the starter, higher populations were observed for Q2 (9.58 - 9.68 log CFU g -1 ) and Q3 (9.42 - 9.79 log CFU g -1 ), when compared to Q1, which suggests synergism between L. acidophilus and the starter culture. Moisture and pH values remained stable for cheeses Q1, Q2, and Q3, and no significant differences were detected between cheeses after the first day of storage (p>0.05). Particular features of both L. acidophilus strains determined different behavior in petit-suisse cheese, and the better adaptation of the La-5 to the product environment was perceptible, since higher populations were observed when compared to LA-14.