本方案详细介绍了喷雾干燥益生菌产品的制备及其理化表征步骤。
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摘要
摘要
益生菌和益生元因其对健康的益处而受到食品和制药行业的广泛关注。益生菌是指能够对人类和动物健康产生有益作用的活菌，而益生元则是一类可促进有益肠道菌群生长的营养物质。益生菌粉剂因其服用方便且易于作为膳食补充剂融入日常饮食，近年来广受欢迎。然而，干燥过程会影响菌体的存活率，因为高温会使益生菌失活。在此背景下，本研究旨在系统阐述喷雾干燥益生菌的制备及其理化特性表征的全部步骤，并评估保护剂（模拟脱脂乳及菊粉：麦芽糊精组合）和干燥温度对提高粉末得率及菌体存活率的影响。结果表明，在80 °C条件下，模拟脱脂乳能显著提高益生菌的存活率。使用该保护剂时，随着进风温度升高，益生菌的存活率、水分含量和水活度（Aw）均呈下降趋势。益生菌的存活率与干燥温度呈相反关系。 在接近120 °C的温度下，干燥后的益生菌存活率约为90%，水分含量为4.6% w/w，Aw为0.26，这些数值均处于可确保产品稳定性的适宜范围内。因此，为保障粉末制剂中微生物细胞的存活率、货架期以及在食品加工和储存过程中的存活性，喷雾干燥温度需高于120 °C。
引言
要被定义为益生菌，添加到食品（或补充剂）中的微生物必须以活体形式摄入，能够在宿主胃肠道中存活，并以足够的数量到达作用部位以发挥有益作用1,2,7。
人们对益生菌日益增长的兴趣源于其对人类健康的多种益处，例如通过抑制有害微生物来刺激免疫系统、降低血清胆固醇水平、增强肠道屏障功能，以及在治疗肠易激综合征等方面的有益作用2,3。此外，多项研究表明，益生菌还可对体内其他因微生物群失衡而引发感染性疾病的部位产生积极影响3,4,5。
为了使益生菌具有治疗效果，产品在食用时应含有 106-107 CFU/g 的细菌6。另一方面，意大利卫生部和加拿大卫生部已规定，食品中益生菌的最低含量应分别为每天或每份 109 CFU/g 的活菌细胞
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方案
1. 益生菌细胞的制备
- 制备脱曼罗加斯沙普（MRS）肉汤。
- 在MRS肉汤中复苏目标菌种1%（v/v）的培养物（本实验中使用的是植物乳杆菌Lactiplantibacillus paraplantarum FT-259）。
- 在适宜温度下培养24小时（我们采用37 °C）。
2. 从培养物中分离细菌
- 使用50 mL锥形管，在4 °C条件下以7,197 × g离心5分钟，收集菌体。离心前必须确保管体重量平衡。
- 用移液器吸除上清液，并将其弃置在合适的容器中。用磷酸盐缓冲液（pH 7）洗涤沉淀，并将溶液充分混匀。
- 重复前述离心步骤。
- 为获得沉淀，使用移液器将上清液吸出并弃置于适当容器中。
3. 添加干燥助剂
- 选择两种干燥助剂（保护剂）组合：菊粉：麦芽糊精混合物和模拟脱脂乳（表1）22,23。
- 称取5 g菊粉和5 g麦芽糊精，得到第....
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结果
本研究中，使用食品级包埋剂（菊粉：麦芽糊精和模拟乳粉）通过喷雾干燥法对 L. paraplantarum进行包埋，所得产品品质高，并能有效维持细菌细胞的存活率17,19。
益生菌在80 °C下的存活率结果显示，不同的保护体系（菊粉：麦芽糊精和模拟脱脂乳）均能有效保护益生菌细胞，存活率分别为95.1%和97.0%。两种保护体系的产品得率均接近50% w/w，其中模拟脱脂乳略优，所得产品外观和流动性更佳。随后，将益生菌与模拟脱脂乳组合的配方在80 °C至160 °C的更高温度下进行喷雾干燥处理（图1）。
正如预期，SD 温度的升高倾向于降低益生菌的存活率，在 160 °C 时存活率降至近 80%。从图 1中还可以看出，干燥温度对产品得率的影响可忽略不计，平均值为 50.7% ± .......
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讨论
L. paraplantarum FT-259 是一种革兰氏阳性、杆状细菌，可产生具有抗单核细胞增生李斯特菌活性的细菌素，且具有较高的益生潜力20。Son 等人24此前已证实 L. paraplantarum 菌株具有免疫刺激和抗氧化能力。此外，该菌株还具有良好的益生特性，例如在人工胃液和胆汁条件下具有稳定性、对抗生素敏感以及能够与肠道细胞结合。另外，其不产生可能对胃肠道产生负面影响的代谢产物。Choi 和 Chang25研究了L. plantarum EM，并基于其胆盐水解酶活性和细胞表面结合能力，报道了该菌株在降低胆固醇方面的潜力。除了对酸性和胆汁应激具有耐受性外，L. plantarum EM 还表现出对病原菌的抗菌活性以及对抗生素的耐药性，进一步验证了其作为益生菌的应用潜力。
然而，将益生菌制成干燥产品以实现商业化颇具挑战性，因为微生物会暴露于多种应激因素下，例.......
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披露
作者声明无利益冲突。
致谢
本研究部分由巴西高等教育人员提升协调办公室（Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil，CAPES）资助，资助编号为001。本研究还部分得到了圣保罗研究基金会（FAPESP）的支持。E.C.P.D.M. 感谢国家科学技术发展委员会（CNPq）提供的研究员奖学金 306330/2019-9。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Aqua Lab 4TEV | Decagon Devices | - | 水分活度测定仪 |
| 离心机（型号 5430 R） | Eppendorf | - | 离心机 |
| 胶体 SiO2（Aerosil 200） | Evokik | 7631-86-9 | 干燥助剂 |
| 菊苣来源的低聚果糖 | Sigma-Aldrich | 9005-80-5 | 干燥助剂 |
| GraphPad Prism（版本 8.0）软件 | GraphPad Software | - | 美国加利福尼亚州圣地亚哥 |
| Karl Fischer 870 Titrino Plus | Metrohm | - | 水分含量测定 |
| 乳糖 | Milkaut | 63-42-3 | 干燥助剂 |
| 麦芽糊精 | Ingredion | 9050-36-6 | 干燥助剂 |
| Milli-Q | Merk | - | 超纯水系统 |
| MRS 琼脂 | Oxoid | - | 培养基 |
| MRS 肉汤 | Oxoid | - | 培养基 |
| OriginPro（版本 9.0）软件 | OriginLab | - | 美国马萨诸塞州北安普顿 |
| 喷雾干燥仪 SD-05 | Lab-Plant Ltd | - | 喷雾干燥仪 |
| 乳清蛋白 | Arla Foods Ingredients S.A. | 91082-88-1 | 干燥助剂 |
参考文献
- Food and Agricultural Organization of the United Nations and World Health Organization. Probiotics in food: Health and nutritional properties and guidelines for evaluation. FAO Food and Nutrition Paper 85. Food and Agricultural Organization. , Rome, Italy. At https://www.fao.org/3/a0512e/a0512e.pdf (2006).
- Sharma, R., Rashidinejad, A., Jafari, S. M.
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重印与许可
