Μοντέλα πρόβλεψης της εξέλιξης των μικροοργανισμών σε τρόφιμα

Abstract

Η σύγχρονη ανάγκη για μεγάλης κλίμακας μικροβιακούς ελέγχους με μικρό κόστος για τη βιομηχανία τροφίμων, οδήγησε στην ανάπτυξη της προρρητικής μικροβιολογίας, που χρησιμοποιεί μοντέλα πρόβλεψης της ανάπτυξης μικροοργανισμών στα τρόφιμα. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εισαγωγή δύο νέων μοντέλων πρόβλεψης, που να δίνουν ακριβέστερα, για το μικροσκοπικό, και ταχύτερα, για το μακροσκοπικό, αποτελέσματα συγκριτικά με τα ήδη υπάρχοντα μοντέλα. Αρχικά αναλύεται το νέο, στοχαστικό, μικροσκοπικό μοντέλο ανάπτυξης μικροοργανισμών που προτείνεται και στη συνέχεια συγκρίνεται με κάποια ήδη υπάρχοντα στοχαστικά μοντέλα και με το βασικό ντετερμινιστικό μοντέλο στο οποίο στηρίζονται. Η σύγκριση πραγματοποιείται με βάση το μέγεθος του πληθυσμού των μικροοργανισμών σε συνάρτηση με το χρόνο, και με βάση την κατανομή του πληθυσμού των μικροοργανισμών σε συνάρτηση με το μέγεθος του κυττάρου, σε σταθερή κατάσταση. Προκύπτει ότι το μοντέλο που δίνει τα κοντινότερα αποτελέσματα με το ντετερμινιστικό είναι το νέο μικροσκοπικό μοντέλο που προτάθηκε. Στη συνέχεια αναλύεται το νέο μακροσκοπικό μοντέλο ανάπτυξης μικροοργανισμών που προτείνεται και ακολούθως συγκρίνεται με ένα παραπλήσιο μικροσκοπικό μοντέλο ανάπτυξης, καθώς δεν υπήρχε προγενέστερο μακροσκοπικό για να συγκριθεί. Η σύγκριση πραγματοποιείται με βάση την μεταβολή της κατανομής του πληθυσμού των μικροοργανισμών σε συνάρτηση με το μέγεθος του κυττάρου, με το πέρας του χρόνου και σε σταθερή κατάσταση. Προκύπτει ότι το νέο μακροσκοπικό μοντέλο που προτάθηκε εμφανίζει μικρές, αλλά δικαιολογημένες αποκλίσεις από το αντίστοιχο μικροσκοπικό.

The contemporary need for large-scale microbial control at low cost for the food industry led to the development of predictive microbiology, that uses predictive models of growth of microorganisms in food. The aim of this thesis is to introduce two new predictive models, which give more accurately, for the microscopic, and faster for the macroscopic, results compared with existing models. Initially, we analyze the new stochastic, microscopic model proposed for the growth of microorganisms and then compare it with some existing stochastic models and the basic deterministic model in which all stochastic models are based. The comparison is made based on the size of the population of microorganisms in relation to time and based on the population distribution of microorganisms in relation to the size of the cell at steady state. Results show that the model that gives the closest results to the deterministic is the new microscopic model proposed. Then we analyze the new macroscopic model for the growth of microorganisms that is proposed and then compare it with a similar microscopic model of growth, as there was no earlier macroscopic model to compare it to. The comparison is made based on changes in population distribution of microorganisms in relation to the size of the cell, during the passage of time and at steady state. Results show that the new macroscopic model proposed shows small but justified deviations from the corresponding microscopic.