Microencapsulation of probiotics by multiple emulsion using protein– polysaccharide blends: seawater stability and viability for aquaculture
Cette étude démontre que la microencapsulation de *L. acidophilus* et *L. plantarum* par séchage par atomisation à double émulsion en utilisant un mélange protéine-polysaccharide WPI/GA/MD à 10 % de solides totaux préserve efficacement la viabilité des probiotiques et la stabilité en eau de mer pendant six mois, offrant ainsi une alternative robuste et durable aux antibiotiques dans l'aquaculture de la crevette.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA de l'article ci-dessous. Elle n'a pas été rédigée ni approuvée par les auteurs. Pour une précision technique, consultez l'article original. Lire la clause de non-responsabilité complète
Dans le monde de la crevetticulture, les premiers jours de la vie d'une crevette sont une période d'extrême vulnérabilité. Les larves sont de minuscules créatures filtratrices qui dérivent dans la colonne d'eau, dépendant de nourriture microscopique pour survivre et grandir. Pendant des décennies, les éleveurs ont utilisé des antibiotiques pour maintenir ces animaux délicats en bonne santé, mais l'utilisation excessive de ces médicaments a entraîné l'apparition de bactéries résistantes et des dommages environnementaux. Un nombre croissant de scientifiques cherchent une alternative naturelle : les probiotiques. Il s'agit de bactéries bénéfiques qui, lorsqu'elles sont administrées aux crevettes, peuvent renforcer leur système immunitaire et combattre les agents pathogènes nocifs. Cependant, il y a un piège. Les bactéries utilisées comme probiotiques sont fragiles. Elles sont facilement tuées par l'oxygène de l'air, la chaleur de la transformation et la salinité de l'eau de mer. Pour être utiles, ces cellules vivantes doivent être protégées, emballées et livrées exactement quand et là où les crevettes en ont besoin.
Ce défi a conduit une équipe de chercheurs au Mexique à explorer une méthode consistant à cacher ces bactéries sensibles à l'intérieur de coquilles protectrices microscopiques. Leur objectif était de créer une source de nourriture qui flotterait dans l'eau de mer assez longtemps pour que les larves de crevettes la trouvent, se dissolve lentement pour libérer les bactéries, et maintienne les bactéries en vie à travers le processus difficile de transformation du mélange en une poudre sèche. Les chercheurs se sont concentrés sur une technique spécifique appelée double émulsion, qui fonctionne comme un sandwich eau-huile-eau. Imaginez une minuscule goutte d'eau contenant les bactéries, entourée d'une couche d'huile, qui est ensuite suspendue dans un corps d'eau plus large. Cette structure protège les bactéries du monde extérieur. Pour rendre cette structure assez solide pour survivre, l'équipe a mélangé des protéines et des sucres d'origine végétale pour former un mur protecteur autour des gouttelettes. Ils ont testé différentes recettes, faisant varier les quantités de ces ingrédients pour voir quelle combinaison créait le bouclier le plus stable et le plus efficace.
L'équipe a expérimenté trois mélanges différents de matériaux de paroi. Un mélange utilisait de la protéine de lactosérum (whey), une protéine laitière courante, combinée à deux types de gommes végétales. Un autre utilisait de la protéine de lactosérum avec un autre ensemble de gommes et une substance semblable à l'amidon appelée maltodextrine. Le troisième reposait uniquement sur la protéine de lactosérum et la maltodextrine. Ils ont créé ces mélanges à différentes concentrations, allant de faible à haute teneur en solides, puis les ont soumis à un processus de séchage par atomisation (spray-drying). Cette étape consiste à pulvériser le mélange liquide dans un flux d'air chaud pour éliminer instantanément l'eau et créer une fine poudre. C'est un moment critique pour les bactéries, car la chaleur et le séchage rapide peuvent facilement les tuer. Les chercheurs devaient trouver une recette qui permettait aux bactéries de survivre à cette épreuve tout en formant des particules assez petites pour être mangées par les minuscules larves de crevettes.
Après avoir créé les poudres, les scientifiques les ont mises à l'épreuve dans de l'eau de mer artificielle. Ils ont mesuré combien de temps les particules restaient à flot et la rapidité avec laquelle elles se dissolvaient. Les résultats ont montré que la composition du matériau de paroi importait énormément. Un mélange spécifique, composé de protéine de lactosérum, de gomme arabique et de maltodextrine à une concentration élevée de solides, s'est avéré être le grand gagnant. Les microcapsules issues de cette recette se dissolvaient très lentement, perdant moins de cinq pour cent de leur masse après quatre heures dans l'eau. Plus important encore, elles sont restées flottantes pendant une durée impressionnante de 1 000 minutes, bien plus longtemps que la fenêtre d'alimentation typique des larves de crevettes. Cela signifiait que la nourriture probiotique resterait disponible dans la colonne d'eau, attendant d'être consommée, plutôt que de couler au fond où les larves ne pourraient pas l'atteindre. En revanche, d'autres mélanges se dissolvaient beaucoup plus vite ou ne parvenaient pas à rester en suspension.
Les chercheurs ont également vérifié combien de bactéries survivaient au voyage du liquide à la poudre. Bien que la chaleur du sécheur par atomisation ait tué une partie significative de la population bactérienne, environ un tiers de la population initiale est restée vivante dans les meilleures formulations. Ce taux de survie est considéré comme un succès pour ce type de processus. Pour s'assurer de l'exactitude de leurs comptages, l'équipe a utilisé deux méthodes différentes : une technique traditionnelle de culture des bactéries sur une boîte de Petri et une méthode moderne utilisant une lumière spéciale qui brille lorsqu'elle frappe des cellules vivantes. Les deux méthodes concordaient presque parfaitement, confirmant que les bactéries étaient bel et bien vivantes et en bonne santé. Lorsqu'elles ont été conservées dans un environnement frais pendant six mois, les meilleures formulations ont conservé un nombre élevé de bactéries vivantes, bien au-dessus du niveau nécessaire pour être efficaces.
En utilisant des simulations informatiques pour regarder plus loin dans l'avenir, l'équipe a projeté que ces formulations de haute qualité resteraient probablement efficaces encore plus longtemps, potentiellement bien au-delà des six mois testés. Cependant, ils ont pris soin de noter qu'il s'agit d'une projection basée sur les données dont ils disposent, et que le véritable test viendra lorsque ces poudres seront nourries à des crevettes vivantes. L'étude n'a pas encore impliqué l'alimentation des crevettes ; elle s'est concentrée entièrement sur la perfection de la coquille physique et la preuve que les bactéries pouvaient survivre au voyage du laboratoire au bassin. En identant la combinaison spécifique d'ingrédients offrant la meilleure protection, flottabilité et survie, les chercheurs ont fourni une base solide pour la prochaine étape. Ils ont créé un candidat pour une méthode de nutrition de crevettes durable et sans antibiotiques, qui garde les bactéries délicates en sécurité jusqu'à ce qu'elles soient prêtes à accomplir leur tâche dans l'eau.
Noyé(e) sous les articles dans votre domaine ?
Recevez des digests quotidiens des articles les plus récents correspondant à vos mots-clés de recherche — avec des résumés techniques, dans votre langue.