مدل‌سازي بررسي تأثير نگهدارنده نايسين به فرم آزاد بر كاهش جمعيت باكتري ليستريا منوسايتوژنز در پنير فتا، توسط اتوماتاي سلولي

Modelingthe Effect of the Free Form of Nisin on Reduction of Listeria monocytogenes Population in Feta Cheese Using Cellular Automata

سابقه و هدف: جمعیت باكتری لیستریا منوسایتوژنز یكی از پارامترهای مؤثر در كیفیت و ماندگاری پنیر فتا طی نگهداری می‌باشد. كاهش این جمعیت یكی از مسائل مهم تولیدكنندگان است. لذا این پژوهش با هدف مدل‌سازی بررسی تأثیر نگهدارنده نایسین به فرم آزاد بر كاهش جمعیت لیستریایی پنیر، توسط اتوماتای سلولی انجام گردید تا ضمن صرفه‌جویی در وقت و هزینه جهت انجام آزمایش‌های میكروبی، به آنالیز مسائل مهم موجود در این مدل نیز پرداخته شود. مواد و روش‌ها: در این پژوهش، از قابلیت‌های اتوماتای سلولی از جمله سادگی ساختار، قاعده­مند بودن، تولید رفتارهای جالب و پیچیده از سلول‌های ساده، جهت مدل‌سازی استفاده گردید. برای این منظور، ابتدا ویژگی‌ها و قوانین مربوط به لیستریا منوسایتوژنز و نایسین را تعریف كرده، سپس مدل حاصل را برای دو حالت یعنی؛ الف) فاقد نایسین ب) حضور نایسین به فرم آزاد، توسط شبیه‌ساز Netlogo و در پنج مرحله­ی زمانی اجرا نمودیم. در نهایت، نتایج حاصل از اجرا در قالب نمودارها و مقادیر، مورد مشاهده و تحلیل قرار گرفت. یافته‌ها‌: نتایج حاصل از اجرای مدل همانند نتایج آزمایشگاهی گزارش شده از دانشگاه فردوسی مشهد، گواه بر این است كه، در صورت عدم استفاده از نایسین، میزان ماندگاری و ثبات كیفیت پنیر در طول زمان نگهداری، زیاد نخواهد بود. علاوه بر این افزودن نایسین به فرم آزاد نیز تأثیر بسزایی در كنترل كیفیت پنیر نداشته و حتی میزان كاهش جمعیت لیستریایی در این حالت نسبت به حالت بدون نایسین كمتر بود. نتیجه گیری: تجزیه و تحلیل این مدل نشان داد كه اتوماتای سلولی یك ابزار قدرتمند برای مدل‌سازی بررسی تأثیر نایسین به فرم آزاد بر كاهش جمعیت لیستریایی پنیر فتا می‌باشد. همچنین نتایج حاصل نشان داد كه مدل ساخته شده، نقطه شروع خوبی برای ساخت مدل‌هایی جهت بررسی ماندگاری طیف وسیعی از محصولات غذایی، می‌باشد. واژگان كلیدی: اتوماتای سلولی، شبیه‌ساز Netlogo، لیستریا منوسایتوژنز، نایسین

Background and Objectives: Listeria monocytogenes population is one of the effective parameters in the quality and durability of feta cheese during its ripening. Reducing this population is one of the important problems for manufacturers. This study was carried with the aim of modeling the effect of the free form of nisin on reduction of listeria monocytogenes population in feta cheese using cellular automata; while saving time and cost to perform biological experiments, important issues analyzed in this model. Materials and Methods: In this paper, we used capabilities of cellular automata such as simplicity of structure, being formulated, and producing interesting and complex behaviors of simple cells to provide a model. For this purpose, first, we defined the characteristics and rules of listeria monocytogenes and nisin. Then we executed the resulting model for two states (i.e. lack of nisin and presence of nisin in free form) by Netlogo simulator and in five time periods. Finally, the results of the runs were observed and analyzed in the form of graphs and values. Results: The results showed that in the absence of nisin, durability and stability of quality cheese during ripening will not be increased. Moreover, the addition of nisin in free form had no influence on the quality of cheese, and even in this state, the rate of reduction of listeria monocytogenes population was lower than in the state of the absence of nisin. Conclusion: Our analysis demonstrated that cellular automata is a powerful tool for modeling the effect of the free form of nisin on reduction of listeria monocytogenes population in feta cheese. Also the results showed that this model is a good starting point to create models for assessing the durability of a wide range of food products. Keywords: Cellular Automata, Listeria Monocytogenes, Netlogo, Nisin