Estimación de la vida útil del producto

La vida útil se considera un factor clave que determina el éxito de la comercialización de bacterias de control biológico, al igual que la eficacia del control de campo (Feng et al., 1994). Si la vida útil del preparado puede alcanzar los 18 meses con una ligera disminución en la tasa de supervivencia, habrá un buen mercado agrícola (Couch et al., 1981), lo cual es difícil de lograr debido a los fuertes efectos de la humedad y la temperatura. La estabilidad de muestras bajo alta temperatura y alta humedad se usa ampliamente para evaluar rápidamente la vida útil de alimentos y productos farmacéuticos (Labuza et al., 1985). Esto hace posible recopilar datos durante días o semanas sin retrasar el tiempo (por ejemplo, meses) y sin requerir evaluaciones de vida útil más largas en condiciones de almacenamiento reales. Utilice un modelo de conversión de temperatura para convertir los datos obtenidos de experimentos acelerados a tiempo real (tiempo real) en condiciones de almacenamiento, como Q10 o la energía de activación (EA) de la ecuación de Arrhenius (Saguy et al., 1980). Pero antes de que los experimentos acelerados conduzcan a conclusiones erróneas, es posible evitar muchos errores prácticos y teóricos (Franks, 1994). El siguiente es un modelo matemático establecido por Labuza et al (1983) para simular y estimar la vida útil del producto y la pérdida de calidad del mismo.

12.5.5.1 Modelo matemático de vida útil y calidad del producto

Existe el supuesto básico de que existe un conjunto de parámetros (Q) que afectan la calidad del producto (tasa de supervivencia en el experimento). ), que se puede medir. Un análisis cuantitativo adicional requiere la relación entre el tiempo de cambio de masa y algunos factores, generalmente expresada mediante la siguiente ecuación:

Biología de Trichoderma

Cada factor cambia con el cambio de tiempo. Por ejemplo, la temperatura es generalmente un factor importante en la estabilidad de las muestras biológicas; los efectos de la humedad y otros parámetros importantes que afectan las velocidades de reacción se explican en términos de actividad del agua. Este método ahora se aplica bien para predecir la estabilidad de alimentos y productos farmacéuticos (Labuza et al., 1983). Dado que el cambio de masa de la muestra durante el almacenamiento se deriva enteramente de reacciones químicas, el modelo empírico más simple y más comúnmente utilizado es el siguiente:

Biología de Trichoderma

En la fórmula (12.1), k es la constante de velocidad; n es el orden de reacción (generalmente 0 o 1 para alimentos o medicamentos). Esta fórmula ignora por completo la participación mecánica. En la producción real, en un sistema de coordenadas adecuado (como el gráfico semilogarítmico de la reacción de primer orden), el parámetro Q está diseñado para cambiar con el tiempo y se utilizan métodos estadísticos ordinarios para evaluar si el dispositivo es bueno (r2 es alto). En términos generales, se puede dar un valor definido de n cuando los datos generados por la reacción están completos en más del 50% (Labuza et al., 1983).

Supongamos que la constante de velocidad k se ve afectada por la humedad y la temperatura. La ecuación de Arrhenius más común utiliza un modelo matemático para describir la dependencia de k sobre t:

k=k0exp(-Ea/RT) (12.3)

En esta fórmula In, k0 es el factor preexponencial; r es la constante de los gases ideales; Ea es la energía de activación. Si el espectro de ln(k) versus T-1 es una línea recta, entonces se puede aplicar la ecuación de Arrhenius y la energía de activación es constante fuera del rango de temperatura. Se necesitan al menos cuatro datos de temperatura para determinar la relación lineal entre ellos. Cuando la temperatura excede una cierta temperatura de reacción, la línea recta se desplaza. En condiciones de baja humedad, es imposible que el producto tenga un aspecto vidrioso, por lo que es más apropiado utilizar la ecuación de Williams-Landall-Ferry (WLF) para describir los cambios con la temperatura:

log(kref /k )=[-c 1(T-Tref)]/[C2+(T-Tref)](12.4)

En la fórmula, C1 y C2 son constantes, dependiendo de las materias primas Tref; es la temperatura de referencia, generalmente se refiere a la temperatura de transición vítrea (temperatura de transición vítrea). El efecto de la humedad sobre la estabilidad del producto ha sido bien establecido basándose en el concepto de actividad del agua (Karel, 1975). El primer paso es detectar la relación lineal entre la constante de velocidad y la actividad del agua:

lnk=aaw (12.5)

Esto requiere una mayor comprensión del contenido de agua m (por kilogramo de esporas secas La relación entre el contenido de agua) y la actividad del agua (bajo T constante) se llama isoterma de adsorción. Además, la fórmula más utilizada para esta isoterma es la siguiente:

m =(moKCVaw)/{(1-Kaw)[1+K(C-1)aw]}(12.6)

Combinando las fórmulas (12.3) y (12.5), se obtiene la relación entre la constante de velocidad k, la temperatura y la actividad del agua:

lnk = a 1+β/T+γaw+δaw /T(12.7)

En esta fórmula, a, β, γ y δ son todas constantes, que se pueden determinar mediante métodos estadísticos como la regresión no lineal.

12.5.5.2 Aplicación del modelo matemático

Pedreschi et al. (1997) prepararon dos tipos de esporas de Trichoderma harzianum T. P1 para experimentos de vida útil: M1 a 28°C Después del cultivo Durante 60 h, M2 recibió un choque térmico a 40 °C durante 90 min en las mismas condiciones de cultivo. Ambas muestras se filtraron con lana de vidrio para eliminar las hifas y luego se filtraron con una membrana de nitrocelulosa Sartorius de SaiDolis (tamaño de poro 1,2 μm) para obtener una suspensión de esporas.

El sólido se secó en un desecador que contenía desecante de gel de sílice (AW = 0,03) durante 3 días y se detectó la tasa de supervivencia absoluta. La viabilidad absoluta (AV) se determinó comparando el número de unidades formadoras de colonias (UFC) con el número total de esporas (ts).

Medición de tasas absolutas de supervivencia. La viabilidad absoluta (AV) se determinó comparando el número de unidades formadoras de colonias (UFC) con el número total de esporas (ts).

La tasa de supervivencia relativa (v) se define como:

Biología de Trichoderma

En la fórmula, AVt es la tasa de supervivencia absoluta de las esporas secas después del tiempo t AV0 es la tasa absoluta de supervivencia de las esporas secas.

Biología de Trichoderma

Donde a = [-1], β = [1-], ε=; Kb y c son constantes de ecuación;

La ecuación cinética de primer orden utilizada para describir la relación entre la tasa de supervivencia relativa (V) y el tiempo es la siguiente:

lnV = 4,61-kt(12,10)

Al comienzo del período de almacenamiento, la tasa de supervivencia relativa V0 es 100, LN (100) = 4,61.

La dependencia de K de T y aw es consistente con el modelo semiempírico de Arrhenius de Areni, y la ecuación cinética es la siguiente:

Biología de Trichoderma

La Los resultados experimentales muestran que M1 y M2 mostraron una mayor tasa de supervivencia (55%) y un contenido similar de trehalosa (4,0% y 5,4%, respectivamente) después de la prueba lenta. Después de 10 días de almacenamiento a diferentes temperaturas T (8°C, 33°C y 42°C) y actividades de agua aw (0.03, 0.33 y 0.75), no hubo diferencias significativas entre los grupos. Cuando AW = 0,03, las tasas de supervivencia de las esporas a 8 ℃ y 33 ℃ son 65438 ± 000 % y 70 % respectivamente. Cuando AW = 0,75 y 42 °C, el contenido de trehalosa y la tasa de supervivencia de las esporas disminuyeron más rápidamente. La tasa de supervivencia de las esporas del tratamiento M2 con choque térmico a 8 ℃ durante 52 días fue del 100% y el contenido de trehalosa fue ligeramente mayor que el del tratamiento M1.