Name: Sviluppo di processi per lessiccazione a spruzzo di batteri probiotici e valutazione della qualità del prodotto (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-04-07T14:45:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: Scopri la microincapsulazione di probiotici per la scienza alimentare mediante essiccazione a spruzzo con latte scremato e maltodestrina. Questo metodo migliora la sopravvivenza dei microrganismi e la loro stabilità nel tratto gastrointestinale.

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Questo studio è stato in parte finanziato dal Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Codice finanziario 001. Questo studio è stato anche sostenuto in parte da FAPESP - São Paulo Research Foundation. E.C.P.D.M. è grato per una borsa di ricerca dal Consiglio nazionale per lo sviluppo scientifico e tecnologico (CNPq) 306330/2019-9.

1. Produzione delle cellule probiotiche
<ol><li>Preparare il brodo De Man Rogosa e Sharpe (MRS).</li>
	<li>Riattivare l'1% (v/v) della coltura di interesse nel brodo MRS (qui è stato utilizzato Lactiplantibacillus paraplantarum FT-259).</li>
	<li>Incubare per 24 ore ad una temperatura adeguata (abbiamo usato 37 °C).</li>
</ol>2. Separare i batteri dalla coltura
<ol><li>Centrifugare la coltura batterica a 7.197 x g per 5 minuti a 4 °C utilizzando provette coniche da 50 ml. È importante che il peso dei tubi sia bilanciato prima della procedura.</li>
	<li>Utilizzando una pipetta, rimuovere il surnatante e gettarlo in un contenitore adatto. Lavare i pellet con un tampone fosfato (pH 7) e omogeneizzare la soluzione.</li>
	<li>Ripetere il processo di centrifugazione come menzionato prima.</li>
	<li>Per ottenere il pellet, utilizzare una pipetta per rimuovere e gettare il surnatante in un contenitore appropriato.</li>
</ol>3. Aggiunta di coadiuvanti per l'essiccazione
<ol><li>Selezionare la combinazione di due coadiuvanti essiccanti (protettivi): miscela inulina:maltodestrina e latte scremato simulato (tabella 1)22,23.</li>
	<li>Pesare 5 g di inulina e 5 g di maltodestrina per ottenere la prima combinazione di protettivi.</li>
	<li>Pesare 3 g di inulina, 3 g di lattosio, 0,4 g diSiO 2 colloidale e 3,6 g di proteine del siero di latte per ottenere la seconda combinazione di protettivi.</li>
	<li>Aggiungere ciascuno dei coadiuvanti di essiccazione all'acqua ultrapura (1:10) e sottoporli all'agitazione magnetica fino alla solubilizzazione.</li>
	<li>Assicurarsi che i protettori e l'acqua siano omogenei, quindi aggiungere i pellet probiotici alla miscela e mescolare moderatamente per 20 minuti.</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Coadiuvanti per l'asciugatura</td>
			<td>Inulina e maltodestrina</td>
			<td>Latte scremato simulato</td>
		</tr><tr><td>Maltodestrina</td>
			<td>5%</td>
			<td>-</td>
		</tr><tr><td>Proteine del siero di latte</td>
			<td>-</td>
			<td>3.60%</td>
		</tr><tr><td>Lattosio</td>
			<td>-</td>
			<td>3%</td>
		</tr><tr><td>Inulina</td>
			<td>5%</td>
			<td>3%</td>
		</tr><tr><td>SiO colloidale2</td>
			<td>-</td>
			<td>0.40%</td>
		</tr></tbody></table>Tabella 1: Composizione dei coadiuvanti per l'essiccazione.
4. Essiccazione a spruzzo
<ol><li>Accendere lo spray dryer (SD) e impostare la portata del gas di essiccazione, la temperatura di essiccazione in ingresso e la portata e la pressione del gas dell'atomizzatore come segue: Temperatura di ingresso: 80 °C Portata d'aria: 60 m³/h Velocità di avanzamento: 4 g/min Flusso di atomizzazione: 17 L/min Pressione di atomizzazione: 1,5 kgf/cm² Diametro dell'ugello atomizzatore: 1 mm</li>
	<li>Preparare la composizione dei protettori e aggiungere i pellet probiotici concentrati.</li>
	<li>Avviare l'alimentazione della composizione probiotica (cellule più protettivi) attraverso una pompa peristaltica.</li>
	<li>Avviare il timer e posizionare il recipiente di raccolta del prodotto quando la soluzione entra nell'atomizzatore.</li>
	<li>Registrare la temperatura di uscita ogni 5 minuti per tenere traccia di possibili instabilità della temperatura.</li>
	<li>Arrestare il timer quando tutta la composizione probiotica è stata alimentata alla SD.</li>
	<li>Pesare il recipiente di raccolta del prodotto per determinare la quantità di composizione alimentata al sistema e la quantità di prodotto secco raccolto, per calcolare la resa di essiccazione (prodotto recuperato) attraverso un bilancio di massa nell'essiccatore.</li>
	<li>Utilizzare latte scremato simulato per valutare l'effetto della temperatura sulla vitalità delle cellule probiotiche, impostando cinque diverse temperature di essiccazione a spruzzo (80 °C, 100 °C, 120 °C, 140 °C e 160 °C rispetto alle temperature di uscita di 59 °C, 70 °C, 83 °C, 96 °C e 108 °C).</li>
</ol>5. Caratterizzazione delle polveri
<ol><li>Contenuto di umidità del prodotto<ol><li>Pesare con precisione 100 mg del prodotto essiccato e posizionarlo nel recipiente di titolazione dell'apparecchiatura Karl-Fischer.</li>
		<li>Premere il pulsante di iniziazione per avviare la titolazione bi-amperometrica dell'acqua presente nel campione.</li>
	</ol></li>
	<li>Attività acquatiche<ol><li>Pesare 0,6 g di prodotto essiccato nel vano campione dell'igrometro a 25 °C.</li>
		<li>Chiudere il coperchio dell'apparecchiatura. NOTA: Il test si avvia automaticamente e si interrompe quando il campione raggiunge la pressione di vapore di equilibrio all'interno del compartimento del campione.</li>
	</ol></li>
</ol>6. Vitalità probiotica
<ol><li>Diluire le sospensioni batteriche precedentemente preparate in 9 ml di acqua peptone (0,1%, v/v).</li>
	<li>Vortice fino alla completa dispersione.</li>
	<li>Eseguire diluizioni decimali seriali (1:10) in 9 mL di soluzione salina (0,9% NaCl).</li>
	<li>Semiare le diluizioni su piastre di agar MRS e incubare a 37 °C per 24-48 ore.</li>
	<li>Contare le unità formanti colonie (CFU/g) utilizzando un contacolonie con lente d'ingrandimento.</li>
	<li>Calcolare la vitalità probiotica nel prodotto essiccato secondo la seguente equazione: EE (%) = (N∕N o) × 100 dove, N è il numero di cellule vitali dopo l'essiccazione a spruzzo e No è il numero di cellule batteriche prima dell'essiccazione a spruzzo.</li>
	<li>Esprimere il numero di cellule vitali in CFU/g di dispersione del prodotto.</li>
</ol>7. Analisi dei dati
<ol><li>Tabulare i dati ottenuti in un software statistico ed eseguire l'analisi utilizzando un test di confronto multiplo (ANOVA).</li>
</ol>

Ottimizzazione della qualità dei prodotti probiotici essiccati a spruzzo attraverso lo sviluppo del processo

<ol><li>Food and Agricultural Organization of the United Nations and World Health Organization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probiotics+in+food%3A+Health+and+nutritional+properties+and+guidelines+for+evaluation.+FAO+Food+and+Nutrition+Paper+85%5BTitle%5D)+AND+%22Food+and+Agricultural+Organization%22%5BJournal%5D)">Probiotics in food: Health and nutritional properties and guidelines for evaluation. FAO Food and Nutrition Paper 85.</a> Food and Agricultural Organization. , Rome, Italy. At https://www.fao.org/3/a0512e/a0512e.pdf (2006).</li>
<li>Sharma, R., Rashidinejad, A., Jafari, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+spray+dried+encapsulated+probiotics+in+functional+food+formulations%5BTitle%5D)+AND+%22Food+and+Bioprocess+Technology%22%5BJournal%5D)">Application of spray dried encapsulated probiotics in functional food formulations.</a> Food and Bioprocess Technology. 15, 2135-2154 (2022).</li>
<li>Reid, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probiotic+use+in+an+infectious+disease+setting%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Review+of+Anti-Infective+Therapy%22%5BJournal%5D)">Probiotic use in an infectious disease setting.</a> Expert Review of Anti-Infective Therapy. 15 (5), 449-455 (2017).</li>
<li>Alvarez-Olmos, M. I., Oberhelman, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probiotic+agents+and+infectious+diseases%3A+a+modern+perspective+on+a+traditional+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Infectious+Diseases%22%5BJournal%5D)">Probiotic agents and infectious diseases: a modern perspective on a traditional therapy.</a> Clinical Infectious Diseases. 32 (11), 1567-1576 (2001).</li>
<li>He, X., Zhao, S., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Faecalibacterium+prausnitzii%3A+A+next-generation+probiotic+in+gut+disease+improvement%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Infectious+Diseases+and+Medical+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Faecalibacterium prausnitzii: A next-generation probiotic in gut disease improvement.</a> Canadian Journal of Infectious Diseases and Medical Microbiology. 2021, 6666114(2021).</li>
<li>Corona-Hernandez, R. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+stability+and+viability+of+microencapsulated+probiotic+bacteria%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Comprehensive+Reviews+in+Food+Science+and+Food+Safety%22%5BJournal%5D)">Structural stability and viability of microencapsulated probiotic bacteria: A review.</a> Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 12 (6), 614-628 (2013).</li>
<li>Hill, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+International+Scientific+Association+for+Probiotics+and+Prebiotics+consensus+statement+on+the+scope+and+appropriate+use+of+the+term+probiotic%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Gastroenterology+%26+Hepatology%22%5BJournal%5D)">The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic.</a> Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 11 (8), 506-514 (2014).</li>
<li>Chávez, B. E., Ledeboer, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drying+of+probiotics%3A+Optimization+of+formulation+and+process+to+enhance+storage+survival%5BTitle%5D)+AND+%22Drying+Technology%22%5BJournal%5D)">Drying of probiotics: Optimization of formulation and process to enhance storage survival.</a> Drying Technology. 25 (7-8), 1193-1201 (2007).</li>
<li>Wang, G., Chen, Y., Xia, Y., Song, X., Ai, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+probiotic+preparations+and+their+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Foods%22%5BJournal%5D)">Characteristics of probiotic preparations and their applications.</a> Foods. 11 (16), 2472(2022).</li>
<li>Baral, K. C., Bajracharya, R., Lee, S. H., Han, H. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advancements+in+the+pharmaceutical+applications+of+probiotics%3A+Dosage+forms+and+formulation+technology%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Advancements in the pharmaceutical applications of probiotics: Dosage forms and formulation technology.</a> International Journal of Nanomedicine. 16, 7535(2021).</li>
<li>Bustamante, M., Oomah, B. D., Rubilar, M., Shene, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+Lactobacillus+plantarum+and+Bifidobacterium+infantis+encapsulation+with+chia+seed+%28Salvia+hispanica+L.%29+and+flaxseed+%28Linum+usitatissimum+L.%29+mucilage+and+soluble+protein+by+spray+drying%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Effective Lactobacillus plantarum and Bifidobacterium infantis encapsulation with chia seed (Salvia hispanica L.) and flaxseed (Linum usitatissimum L.) mucilage and soluble protein by spray drying.</a> Food Chemistry. 216, 97-105 (2017).</li>
<li>Tran, T. T. A., Nguyen, H. V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+spray-drying+temperatures+and+carriers+on+physical+and+antioxidant+properties+of+lemongrass+leaf+extract+powder%5BTitle%5D)+AND+%22Beverages%22%5BJournal%5D)">Effects of spray-drying temperatures and carriers on physical and antioxidant properties of lemongrass leaf extract powder.</a> Beverages. 4 (4), 84(2018).</li>
<li>Oliveira, W. P. Standardisation of herbal extracts by drying technologies. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOliveira%2C+WP+%22Phytotechnology%3AA+Sustainable+Platform+for+the+Development+of+Herbal+Products%22">Phytotechnology:A Sustainable Platform for the Development of Herbal Products</a>. Oliveira, W. P. , CRC Press. Boca Raton, FL. 105-140 (2021).</li>
<li>Burgain, J., Gaiani, C., Linder, M., Scher, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Encapsulation+of+probiotic+living+cells%3A+From+laboratory+scale+to+industrial+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Food+Engineering%22%5BJournal%5D)">Encapsulation of probiotic living cells: From laboratory scale to industrial applications.</a> Journal of Food Engineering. 104 (4), 467-483 (2011).</li>
<li>Boza, Y., Barbin, D., Scamparini, A. R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Survival+of+Beijerinckia+sp.+microencapsulated+in+carbohydrates+by+spray-drying%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microencapsulation%22%5BJournal%5D)">Survival of Beijerinckia sp. microencapsulated in carbohydrates by spray-drying.</a> Journal of Microencapsulation. 21 (1), 15-24 (2004).</li>
<li>De Castro-Cislaghi, F. P., dos Reis e Silva, C., Fritzen-Freir, C. B., Lorenz, J. G., Sant’Anna, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bifidobacterium+Bb-12+micro+encapsulated+by+spray+drying+with+whey%3A+survival+under+simulated+gastrointestinal+conditions%2C+tolerance+to+NaCl%2C+and+viability+during+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Food+Engineering%22%5BJournal%5D)">Bifidobacterium Bb-12 micro encapsulated by spray drying with whey: survival under simulated gastrointestinal conditions, tolerance to NaCl, and viability during storage.</a> Journal of Food Engineering. 113 (2), 186-193 (2012).</li>
<li>Fu, N., Huang, S., Xiao, J., Chen, X. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Producing+powders+containing+active+dry+probiotics+with+the+aid+of+spray+drying%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Food+and+Nutrition+Research%22%5BJournal%5D)">Producing powders containing active dry probiotics with the aid of spray drying.</a> Advances in Food and Nutrition Research. 85, 211-262 (2018).</li>
<li>Barbosa, J., Teixeira, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+probiotic+fruit+juice+powders+by+spray-drying%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Reviews+International%22%5BJournal%5D)">Development of probiotic fruit juice powders by spray-drying: A review.</a> Food Reviews International. 33 (4), 335-358 (2017).</li>
<li>Waterhouse, G. I. N., Sun-Waterhouse, D., Su, G., Zhao, H., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spray-drying+of+antioxidant-rich+blueberry+waste+extracts%3B+Interplay+between+waste+pretreatments+and+spray-drying+process%5BTitle%5D)+AND+%22Food+and+Bioprocess+Technology%22%5BJournal%5D)">Spray-drying of antioxidant-rich blueberry waste extracts; Interplay between waste pretreatments and spray-drying process.</a> Food and Bioprocess Technology. 10 (6), 1074-1092 (2017).</li>
<li>Tulini, F. L., Winkelströter, L. K., De Martinis, E. C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+and+evaluation+of+the+probiotic+potential+of+Lactobacillus+paraplantarum+FT259%2C+a+bacteriocinogenic+strain+isolated+from+Brazilian+semi-hard+artisanal+cheese%5BTitle%5D)+AND+%22Anaerobe%22%5BJournal%5D)">Identification and evaluation of the probiotic potential of Lactobacillus paraplantarum FT259, a bacteriocinogenic strain isolated from Brazilian semi-hard artisanal cheese.</a> Anaerobe. 22, 57-63 (2013).</li>
<li>Ribeiro, L. L. S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+encapsulated+lactic+acid+bacteria+as+bioprotective+cultures+in+fresh+Brazilian+cheese%5BTitle%5D)+AND+%22Brazilian+Journal+of+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Use of encapsulated lactic acid bacteria as bioprotective cultures in fresh Brazilian cheese.</a> Brazilian Journal of Microbiology. 52 (4), 2247-2256 (2021).</li>
<li>Písecký, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aP%C3%ADseck%C3%BD%2C+J+%22Handbook+of+Milk+Powder+Manufacture%22">Handbook of Milk Powder Manufacture</a>. , GEA Process Engineering A/S. (2012).</li>
<li>Patel, K. C., Chen, X. D., Kar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+temperature+uniformity+during+air+drying+of+a+colloidal+liquid+droplet%5BTitle%5D)+AND+%22Drying+Technology%22%5BJournal%5D)">The temperature uniformity during air drying of a colloidal liquid droplet.</a> Drying Technology. 23 (12), 2337-2367 (2005).</li>
<li>Son, S. -H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antioxidant+and+immunostimulatory+effect+of+potential+probiotic+Lactobacillus+paraplantarum+SC61+isolated+from+Korean+traditional+fermented+food%2C+jangajji%5BTitle%5D)+AND+%22Microbial+Pathogenesis%22%5BJournal%5D)">Antioxidant and immunostimulatory effect of potential probiotic Lactobacillus paraplantarum SC61 isolated from Korean traditional fermented food, jangajji.</a> Microbial Pathogenesis. 125, 486-492 (2018).</li>
<li>Choi, E. A., Chang, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cholesterol-lowering+effects+of+a+putative+probiotic+strain+Lactobacillus+plantarum+EM+isolated+from+kimchi%5BTitle%5D)+AND+%22LWT-+Food+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Cholesterol-lowering effects of a putative probiotic strain Lactobacillus plantarum EM isolated from kimchi.</a> LWT- Food Science and Technology. 62 (1), 210-217 (2015).</li>
<li>Kiepś, J., Dembczyński, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+trends+in+the+production+of+probiotic+formulations%5BTitle%5D)+AND+%22Foods%22%5BJournal%5D)">Current trends in the production of probiotic formulations.</a> Foods. 11 (15), 2330(2022).</li>
<li>Kiekens, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+spray-drying+on+the+pili+of+Lactobacillus+rhamnosus+GG%5BTitle%5D)+AND+%22Microbial+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Impact of spray-drying on the pili of Lactobacillus rhamnosus GG.</a> Microbial Biotechnology. 12 (5), 849-855 (2019).</li>
<li>Huang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spray+drying+of+probiotics+and+other+food-grade+bacteria%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Food+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Spray drying of probiotics and other food-grade bacteria: A review.</a> Trends in Food Science and Technology. 63, 1-17 (2017).</li>
<li>Wang, N., Fu, N., Chen, X. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+extent+and+mechanism+of+the+effect+of+protectant+material+in+the+production+of+active+lactic+acid+bacteria+powder+using+spray+drying%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Food+Science%22%5BJournal%5D)">The extent and mechanism of the effect of protectant material in the production of active lactic acid bacteria powder using spray drying: A review.</a> Current Opinion in Food Science. 44, 100807(2022).</li>
<li>Broeckx, G., Vandenheuvel, D., Claes, I. J. J., Lebeer, S., Kiekens, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drying+techniques+of+probiotic+bacteria+as+an+important+step+towards+the+development+of+novel+pharmabiotics%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Drying techniques of probiotic bacteria as an important step towards the development of novel pharmabiotics.</a> International Journal of Pharmaceutics. 505 (1-2), 303-318 (2016).</li>
<li>Zheng, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanisms+of+the+protective+effects+of+reconstituted+skim+milk+during+convective+droplet+drying+of+lactic+acid+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Research+International%22%5BJournal%5D)">The mechanisms of the protective effects of reconstituted skim milk during convective droplet drying of lactic acid bacteria.</a> Food Research International. 76, 478-488 (2015).</li>
<li>Kolida, S., Tuohy, K., Gibson, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prebiotic+effects+of+inulin+and+oligofructose%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Nutrition%22%5BJournal%5D)">Prebiotic effects of inulin and oligofructose.</a> British Journal of Nutrition. 87 (S2), S193-S197 (2002).</li>
<li>Teferra, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Possible+actions+of+inulin+as+prebiotic+polysaccharide%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Frontiers%22%5BJournal%5D)">Possible actions of inulin as prebiotic polysaccharide: A review.</a> Food Frontiers. 2 (4), 407-416 (2021).</li>
<li>Labuza, T. P., Altunakar, B. Water activity prediction and moisture sorption isotherms. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLabuza%2C+TP+%22Water+Activity+in+Foods%3A+Fundamentals+and+Applications%22">Water Activity in Foods: Fundamentals and Applications</a>. Barbosa-Canovas, G. V., Fontana, A. J., Schmidt, S. J., Labuza, T. P. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. 161-205 (2020).</li>
<li>Misra, S., Pandey, P., Mishra, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+approaches+for+co-encapsulation+of+probiotic+bacteria+with+bioactive+compounds%2C+their+health+benefits+and+functional+food+product+development%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Food+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Novel approaches for co-encapsulation of probiotic bacteria with bioactive compounds, their health benefits and functional food product development: A review.</a> Trends in Food Science & Technology. 109, 340-351 (2021).</li>
<li>Misra, S., Pandey, P., Dalbhagat, C. G., Mishra, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+technologies+and+coating+materials+for+improved+probiotication+in+food+products%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Food+and+BioprocessTechnology%22%5BJournal%5D)">Emerging technologies and coating materials for improved probiotication in food products: A review.</a> Food and BioprocessTechnology. 15 (5), 998-1039 (2022).</li>
<li>Martins, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+ideal+water+activity+and+powder+temperature+after+spray+drying+to+reduce+Lactococcus+lactis+cell+viability+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dairy+Science%22%5BJournal%5D)">Determination of ideal water activity and powder temperature after spray drying to reduce Lactococcus lactis cell viability loss.</a> Journal of Dairy Science. 102 (7), 6013-6022 (2019).</li>
<li>Vock, S., Klöden, B., Kirchner, A., Weißgärber, T., Kieback, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Powders+for+powder+bed+fusion%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Additive+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">Powders for powder bed fusion: A review.</a> Progress in Additive Manufacturing. 4, 383-397 (2019).</li>
</ol>

Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.

L. paraplantarum FT-259 è un batterio Gram-positivo, a forma di bastoncello, è un produttore di batteriocine con attività antilisteriale e ha un alto potenziale probiotico20. Son et al.24 hanno precedentemente dimostrato la capacità immunostimolante e antiossidante dei ceppi di L. paraplantarum. Inoltre, hanno un grande potenziale probiotico, con proprietà come la stabilità in condizioni gastriche e biliari artificiali, la suscettibilità agli antibiotici e...

Per essere definiti probiotici, i microrganismi aggiunti agli alimenti (o integratori) devono essere consumati vivi, essere in grado di sopravvivere durante il passaggio nel tratto gastrointestinale dell'ospite e raggiungere il sito di azione in quantità adeguate per esercitare effetti benefici 1,2,7.
Il crescente interesse per i probiotici è dovuto ai numerosi benefici per la salute umana che conferiscono, come la stimolazione del sistema immunitario, la riduzione dei livelli sierici di colesterolo e il potenziamento della funzione di barriera intestinale agendo contro i microbi dannosi, nonché i loro effetti benefici nel trattamento della sindrome dell'intestino irritabile, tra gli altri 2,3. Inoltre, diversi studi hanno dimostrato che i probiotici possono influenzare positivamente altre parti del corpo umano in cui comunità microbiche squilibrate possono causare malattie infettive 3,4,5.
Affinché i probiotici siano terapeuticamente efficaci, il prodotto deve contenere tra 10 6-107 CFU / g di batteri al momento del consumo6. D'altra parte, il Ministero della Salute italiano e della Salute del Canada ha stabilito che il livello minimo di probiotici negli alimenti dovrebbe essere di 109 CFU/g di cellule vitali al giorno o per porzione, rispettivamente7. Considerando che sono necessari carichi elevati di probiotici per garantire che avranno effetti benefici, è essenziale garantire la loro sopravvivenza durante la lavorazione, la conservazione a scaffale e il passaggio attraverso il tratto gastrointestinale (GI). Diversi studi hanno dimostrato che la microincapsulazione è un metodo efficace per migliorare la vitalità complessiva dei probiotici 8,9,10,11.
In questo contesto, sono stati sviluppati diversi metodi per la microincapsulazione dei probiotici, come spray-drying, liofilizzazione, spray-chilling, emulsione, estrusione, coacervazione e, più recentemente, letti fluidizzati11,12,13,14. La microincapsulazione mediante essiccazione a spruzzo (SD) è ampiamente utilizzata nell'industria alimentare perché è un processo semplice, veloce e riproducibile. È facile da scalare e ha un alto rendimento produttivo a basso fabbisogno energetico11,12,13,14. Tuttavia, l'esposizione alle alte temperature e al basso contenuto di umidità può influenzare la sopravvivenza e la vitalità delle cellule probiotiche15. Entrambi i parametri possono essere migliorati per un dato ceppo determinando gli effetti dell'età e delle condizioni di coltura per pre-adattare la coltura e ottimizzare le condizioni di essiccazione a spruzzo (temperature di ingresso e uscita, processo di atomizzazione) e la composizione incapsulante 8,14,16,17,18.
Anche la composizione della soluzione incapsulante è un fattore importante durante la SD in quanto può definire il livello di protezione contro condizioni ambientali avverse. Inulina, gomma arabica, maltodestrine e latte scremato sono ampiamente usati come agenti incapsulanti per l'essiccazione probiotica 5,17,18,19. L'inulina è un fruttooligosaccaride che presenta una forte attività prebiotica e promuove la salute intestinale19. Il latte scremato è molto efficace nel mantenere la vitalità delle cellule batteriche essiccate e genera una polvere con buone proprietà di ricostituzione17.
Lactiplantibacillus paraplantarum FT-259 è un batterio dell'acido lattico che produce batteriocin e presenta attività antilisteriale, oltre ai tratti probiotici20,21. È un batterio Gram-positivo eterofermentativo facoltativo a forma di bastoncino che cresce da 15 °C a 37 °C20 ed è compatibile con la temperatura corporea omeostatica. Questo studio mirava a presentare tutte le fasi coinvolte nella produzione e caratterizzazione fisico-chimica di un probiotico spray-dried (L. paraplantarum FT-259) e valutare l'influenza dei protettori e le temperature di essiccazione.

<table><tbody><tr><td>Aqua Lab 4TEV</td><td>Decagon</td> <td>Devices-Misuratore</td> <td>di attività dell'acqua</td></tr><tr><td>Centrifuga (mod. 5430 R )</td><td>Eppendorf-Centrifuge</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Colloidale SiO2 (Aerosil 200)</td><td>Evokik</td><td>7631-86-9</td><td>coadiuvante di essiccazione</td></tr><tr><td>Fruttoligosaccaridi da cicoria</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9005-80-5</td><td>coadiuvante di essiccazione</td></tr><tr><td>GraphPad Prism (versione 8.0) software</td><td>GraphPad</td> <td>Software-San</td> <td>Diego, California, USA</td></tr><tr><td>Karl Fischer 870 Titrino Plus</td><td>Metrohm-Contenuto</td><td></td> <td>di umidità</td></tr><tr><td>Lattosio</td><td>Milkaut</td><td>63-42-3&nbsp;</td><td>Aiuto per l'asciugatura</td></tr><tr><td>Maltodestrine</td><td>Ingredion</td><td>9050-36-6</td><td>coadiuvante per l'essiccazione</td></tr><tr><td>Milli-Q</td><td></td> <td>Merk-Sistema</td> <td>di acqua ultrapura</td></tr><tr><td>MRS Agar</td><td>Terreno di coltura Oxoid-Culture</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>MRS Brodo</td><td>Terreno di</td><td></td> <td>coltura</td></tr><tr><td>Oxoid Software OriginPro (versione 9.0)</td><td>OriginLab-Northampton</td><td></td><td>, Massachusetts, USA</td></tr><tr><td>Spray dryer SD-05</td><td>Lab-Plant</td> <td>Ltd-Spray</td> <td>dryer</td></tr><tr><td>Proteine del siero di latte</td><td>Arla Foods Ingredients S.A.</td><td>91082-88-1</td><td>Ausilio per l'asciugatura</td></tr></tbody></table>

sviluppo di processi per l'essiccazione a spruzzo di batteri probiotici e valutazione della qualità del prodotto

Process Development for the Spray-Drying of Probiotic Bacteria and Evaluation of the Product Quality

I probiotici e i prebiotici sono di grande interesse per le industrie alimentari e farmaceutiche a causa dei loro benefici per la salute. I probiotici sono batteri vivi che possono conferire effetti benefici sul benessere umano e animale, mentre i prebiotici sono tipi di nutrienti che alimentano i batteri intestinali benefici. I probiotici in polvere hanno guadagnato popolarità grazie alla facilità e alla praticità della loro ingestione e incorporazione nella dieta come integratore alimentare. Tuttavia, il processo di essiccazione interferisce con la vitalità cellulare poiché le alte temperature inattivano i batteri probiotici. In questo contesto, questo studio mirava a presentare tutte le fasi coinvolte nella produzione e caratterizzazione fisico-chimica di un probiotico spray-dried e valutare l'influenza dei protettori (associazione simulata latte scremato e inulina:maltodestrina) e le temperature di essiccazione nell'aumentare la resa in polvere e la vitalità cellulare. I risultati hanno mostrato che il latte scremato simulato ha promosso una maggiore vitalità probiotica a 80 ° C. Con questo protettivo, la vitalità probiotica, il contenuto di umidità e l'attività dell'acqua (Aw) si riducono finché aumenta la temperatura di ingresso. La vitalità dei probiotici diminuisce inversamente con la temperatura di essiccazione. A temperature vicine a 120 ° C, il probiotico essiccato ha mostrato una vitalità intorno al 90%, un contenuto di umidità del 4,6% p / p e un Aw di 0,26; valori adeguati a garantire la stabilità del prodotto. In questo contesto, sono necessarie temperature di essiccazione a spruzzo superiori a 120 °C per garantire la vitalità e la durata di conservazione delle cellule microbiche nella preparazione in polvere e la sopravvivenza durante la lavorazione e la conservazione degli alimenti.

In questo studio, L. paraplantarum è stato incapsulato da SD utilizzando agenti incapsulanti per uso alimentare (inulina: maltodestrina e latte in polvere simulato), dimostrando un'elevata qualità del prodotto ed efficacia nel preservare la vitalità cellulare batterica17,19.
I risultati della SD dei probiotici a 80 °C hanno mostrato che i distinti sistemi protettivi (inulina: maltodestrina e latte scremato simulato) hanno prom...

Questo protocollo descrive in dettaglio le fasi coinvolte nella produzione e nella caratterizzazione fisico-chimica di un prodotto probiotico essiccato a spruzzo.

Sviluppo di processi per l'essiccazione a spruzzo di batteri probiotici e valutazione della qualità del prodotto

Probiotics and prebiotics are of great interest to the food and pharmaceutical industries due to their health benefits. Probiotics are live bacteria that ...

Nel nostro laboratorio, facciamo ricerche sui microbi benefici, compresi i probiotici, che sono microrganismi vivi che possono essere aggiunti al cibo per migliorare la salute dei consumatori, Di solito competendo con i batteri patogeni nell'intestino per escluderli e alleviare i sintomi, come la diarrea o altri disturbi gastrointestinali. Al giorno d'oggi, molte tecniche sono state applicate per garantire che i probiotici sopravviveranno negli alimenti durante la durata di conservazione. Inoltre, avevano bisogno di tollerare le dure condizioni del tratto gastrointestinale per esercitare i loro effetti benefici all'interno dell'intestino.Abbiamo studiato molte tecnologie che possono migliorare la sopravvivenza dei probiotici, sia nel cibo che nell'ospite umano. Tra le tecniche, la microincapsulazione mediante spray drying è di grande interesse perché è semplice, veloce e riproducibile, fornendo alte rese a basso fabbisogno energetico. È difficile, tuttavia, determinare le giuste condizioni per ottenere probiotici secchi.E per questo, devono essere scelti protettivi adatti. Latte scremato, maltodestrina, o altri come inulina probiotica sono stati utilizzati con diversi ceppi probiotici. L'area della microincapsulazione è un campo di ricerca in felice evoluzione che ha il potenziale per avere un impatto sull'industria alimentare fornendo nuovi prodotti da utilizzare come ingredienti funzionali.In questo studio, dimostriamo come ottenere una preparazione microincapsulata di una potenziale coltura probiotica utilizzando la tecnica di spray drying. Mostriamo anche come determinare i parametri principali per caratterizzare la polvere, ottenerla e come valutare il tasso di sopravvivenza del probiotico.

process-development-for-spray-drying-probiotic-bacteria-evaluation

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Biologia

Liofilizzazione è spesso un modo semplice e conveniente per ottenere prodotti a secco di cellule batteriche vitali. Un problema del processo è la sopravvivenza delle cellule. Abbiamo dettaglio qui una procedura per indagare come sopravvivenza cellulare durante la liofilizzazione è influenzata dalle proprietà della formulazione utilizzata.

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Scopri la microincapsulazione di probiotici per la scienza alimentare mediante essiccazione a spruzzo con latte scremato e maltodestrina. Questo metodo migliora la sopravvivenza dei microrganismi e la loro stabilità nel tratto gastrointestinale.

Sviluppo di processi per l'essiccazione a spruzzo di batteri probiotici e valutazione della qualità del prodotto

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