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噴霧干燥技術(shù)制備益生菌發(fā)酵劑
益生菌來源于乳酸菌，人們很早就開始利用益生菌，最早的關(guān)于益生菌的記載是四千年前古人飲用酸奶的記載，后來俄國的細(xì)菌學(xué)家梅契尼柯夫(Metehnikoff)在研究長壽酸奶時，提出飲用含有益生菌的酸奶有益健康，第一次提出“益生菌”一詞。益生菌一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就因?yàn)槠渚哂芯徍腿樘遣荒桶Y狀、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、抑制病原微生物的生長、調(diào)節(jié)腸道、減少癌癥危險(xiǎn)、降低高血壓、改善胃腸動力、降低旅行者腹瀉、降低血清膽固醇、增強(qiáng)營養(yǎng)物質(zhì)吸收等諸多保健功能而風(fēng)靡全球。
多種多樣的益生菌產(chǎn)品，要想保證產(chǎn)品質(zhì)量都離不開高品質(zhì)的發(fā)酵劑。牛乳發(fā)酵劑是能夠促進(jìn)乳的酸化過程，含有高濃度乳酸菌的產(chǎn)品，它是影響酸奶及其產(chǎn)品的整個生產(chǎn)的關(guān)鍵。其中直投式發(fā)酵劑通常采用噴霧干燥方法生產(chǎn)制備，其生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)量大，成本低，運(yùn)輸方便，儲存期長，可以一步輕松處理熱敏物質(zhì)，本應(yīng)用就從此方面展開討論。
實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果
本應(yīng)用選擇不同菌株經(jīng)最佳的生長介質(zhì)和培養(yǎng)溫度得到高活菌數(shù)作為原料，然后經(jīng)噴霧干燥工藝除水得到發(fā)酵粉，檢測其粉體的水分和菌株存活率，為發(fā)酵劑選擇噴霧干燥方法開發(fā)提供一些參考。
表1: 不同因素對菌株噴霧干燥存活率的影響
菌株 | 生產(chǎn)條件 | 活菌數(shù) | 溫度/℃ | 含水量 | 菌株存活率/% | ||
生長介質(zhì) | 培養(yǎng)溫度 | 進(jìn)口 | 出口 | ||||
S.thermophilusMK-10 | 脫脂乳 | 42 | 9.5×108 | - | 60 | 10.2 | 69.5 |
Lb.rhamnosusGG | MRS | 37 | 1.8×109 | - | 65 | 3.8 | 69 |
Lb.casei431 | MRS | 37 | 5.0×108 | 180 | 80 | 2.9 | 37.6 |
Lb.paracaseiNFBC338 | 酵母粉 | 37 | 1.0×108 | 35 | 85 | 3.5 | 50 |
Lb.rhamnosusE800 | MRS | 37 | 3.2×109 | 35 | 85 | 3.8 | <30 |
Lb.plantarumWCFS1 | MRS | 30 | 1.0×108 | 135 | 90 | 4.8 | <10 |
從上表實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在噴霧干燥過程中，高溫環(huán)境會造成菌株脫水失活及熱失活，為了降低細(xì)菌的這種損傷，可以通過調(diào)控進(jìn)出口溫度，提高菌株的噴霧干燥存活率。研究表明高出口溫度對益生菌的存活具有負(fù)面影響，因而在保證低水分的前提下，噴霧干燥的出口溫度越低越有利發(fā)酵粉的制備。
結(jié)論
在噴霧干燥過程中，菌株關(guān)鍵酶活性、遺傳物質(zhì)的熱穩(wěn)定性及菌株抗氧化性均會對菌株噴霧干燥存活率產(chǎn)生影響，為了進(jìn)一步提升細(xì)菌的抗熱性，可通過調(diào)整噴霧干燥出口溫度，減少菌株熱損傷，還可以通過優(yōu)化細(xì)菌培養(yǎng)基碳氮源、對菌株進(jìn)行熱刺激使其產(chǎn)生熱應(yīng)激蛋白的方法，提高菌株干燥存活率。針對噴霧干燥的制備工藝，可添加相應(yīng)噴霧干燥保護(hù)劑，有利于提高菌株活性及干燥存活率。
步琦全新一代實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥儀具備噴嘴冷卻功能，同時還有可準(zhǔn)確定義的進(jìn)口溫度、出口溫度和樣品溫度三重保護(hù)，可實(shí)時監(jiān)控樣品安全性，確保菌株的高存活率！
參考文獻(xiàn)
Doherty S B,Auty M A,Stanton C,et al. Survival of entrapped Lactobacillus rhamnosus, GG in whey protein micro-beads during simulated exvivo gastro-intestinal transit[J].International Dairy Journal, 2012,22(1):31-43.DOI:10.1016/j.idairyj.2011.06.009.
Makinen K, Berger B, Bel-Rhlid R,et al. Science and technology for
The mastership of probiotic applications in food products[J].Journal of Biotechnology,2012,162(4):356-365.DOI:10.1016/j.jbiotec.2012.07.006.
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