Ten protokół szczegółowo opisuje etapy związane z produkcją i charakterystyką fizykochemiczną suszonego rozpyłowo produktu probiotycznego.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół szczegółowo opisuje etapy związane z produkcją i charakterystyką fizykochemiczną suszonego rozpyłowo produktu probiotycznego.
Probiotyki i prebiotyki cieszą się dużym zainteresowaniem przemysłu spożywczego i farmaceutycznego ze względu na ich korzyści zdrowotne. Probiotyki to żywe bakterie, które mogą mieć korzystny wpływ na dobrostan ludzi i zwierząt, podczas gdy prebiotyki to rodzaje składników odżywczych, które odżywiają pożyteczne bakterie jelitowe. Probiotyki w proszku zyskały popularność ze względu na łatwość i praktyczność ich spożywania i włączania do diety jako suplementu diety. Jednak proces suszenia zakłóca żywotność komórek, ponieważ wysokie temperatury dezaktywują bakterie probiotyczne. W tym kontekście, niniejsze badanie miało na celu przedstawienie wszystkich etapów związanych z produkcją i charakterystyką fizykochemiczną suszonego probiotyku oraz ocenę wpływu środków ochronnych (symulowane mleko odtłuszczone i związek inuliny: maltodekstryna) oraz temperatur suszenia na zwiększenie wydajności proszku i żywotności komórek. Wyniki wykazały, że symulowane mleko odtłuszczone sprzyjało wyższej żywotności probiotyków w temperaturze 80 °C. Dzięki temu środkowi ochronnemu żywotność probiotyków, zawartość wilgoci i aktywność wody (Aw) zmniejszają się tak długo, jak długo wzrasta temperatura na wlocie. Żywotność probiotyków zmniejsza się odwrotnie proporcjonalnie do temperatury suszenia. W temperaturach bliskich 120 °C wysuszony probiotyk wykazywał żywotność około 90%, zawartość wilgoci 4,6% w/w i Aw 0,26; wartości odpowiednie do zagwarantowania stabilności produktu. W tym kontekście wymagane są temperatury suszenia rozpyłowego powyżej 120 °C, aby zapewnić żywotność i trwałość komórek drobnoustrojów w postaci sproszkowanej oraz przetrwanie podczas przetwarzania i przechowywania żywności.
Aby można je było zdefiniować jako probiotyki, mikroorganizmy dodawane do żywności (lub suplementów) muszą być spożywane żywe, być w stanie przetrwać podczas przejścia w przewodzie pokarmowym gospodarza i dotrzeć do miejsca działania w ilościach wystarczających do wywarcia korzystnych efektów1,2,7.
Rosnące zainteresowanie probiotykami wynika z kilku korzyści dla ludzkiego zdrowia, które przynoszą, takich jak stymulacja układu odpornościowego, obniżenie poziomu cholesterolu w surowicy oraz wzmocnienie funkcji bariery jelitowej poprzez działanie przeciwko szkodliwym mikrobom, a także ich korzystne działanie w leczeniu zespołu jelita drażliwego, między innymi2,3. Ponadto kilka badań wykazało, że probiotyki mogą pozytywnie wpływać na inne części ludzkiego ciała, w których niezrównoważone społeczności drobnoustrojów mogą powodować choroby zakaźne3,4,5.
Aby probiotyki były skuteczne terapeutycznie, produkt powinien zawierać między 106-10 7 CFU/g bakterii w momencie spożycia6. Z drugiej strony, włoskie Ministerstwo Zdrowia i Zdrowia Kanady ustaliło, że minimalny poziom probiotyków w żywności powinien wynosić odpowiednio 109 CFU/g żywotnych komórek dziennie lub na porcję7. Biorąc pod uwagę, że potrzebne są duże ilości probiotyków, aby zagwarantować ich korzystne działanie, konieczne jest zagwarantowanie ich przetrwania podczas przetwarzania, przechowywania na półce i przejścia przez przewód pokarmowy (GI). Kilka badań wykazało, że mikrokapsułkowanie jest skuteczną metodą poprawy ogólnej żywotności probiotyków8,9,10,11.
W tym kontekście, opracowano kilka metod mikrokapsułkowania probiotyków, takich jak suszenie rozpyłowe, liofilizacja, schładzanie natryskowe, emulsja, ekstruzja, koacerwacja, a ostatnio złoża fluidalne11,12,13,14. Mikrokapsułkowanie metodą suszenia rozpyłowego (SD) jest szeroko stosowane w przemyśle spożywczym, ponieważ jest to prosty, szybki i powtarzalny proces. Jest łatwy do skalowania w górę i ma wysoką wydajność produkcji przy niskim zapotrzebowaniu na energię11,12,13,14. Niemniej jednak narażenie na wysokie temperatury i niską zawartość wilgoci może wpływać na przetrwanie i żywotność komórek probiotycznych15. Oba parametry można poprawić dla danego szczepu, określając wpływ wieku i warunków hodowli na wstępne dostosowanie kultury i optymalizację warunków suszenia rozpyłowego (temperatury na wlocie i wylocie, proces atomizacji) oraz składu kapsułkowania8,14,16,17,18.
Skład roztworu hermetyzującego jest również ważnym czynnikiem podczas SD, ponieważ może określić poziom ochrony przed niekorzystnymi warunkami środowiskowymi. Inulina, guma arabska, maltodekstryny i odtłuszczone mleko są szeroko stosowane jako środki kapsułkujące do suszenia probiotycznego5,17,18,19. Inulina jest fruktooligosacharydem, który wykazuje silne działanie prebiotyczne i wspomaga zdrowie jelit19. Mleko odtłuszczone jest bardzo skuteczne w utrzymaniu żywotności wysuszonych komórek bakteryjnych i wytwarza proszek o dobrych właściwościach rekonstytucji17.
Lactiplantibacillus paraplantarum FT-259 to bakteria kwasu mlekowego, która oprócz cech probiotycznych wytwarza bakteriocynę i wykazuje działanie przeciwlisteryjne20,21. Jest to fakultatywna heterofermentatywna bakteria Gram-dodatnia w kształcie pałeczki, która rośnie od 15 °C do 37 °C20 i jest zgodna z homeostatyczną temperaturą ciała. Niniejsze badanie miało na celu przedstawienie wszystkich etapów związanych z produkcją i charakterystyką fizykochemiczną suszonego rozpyłowo probiotyku (L. paraplantarum FT-259) oraz ocenę wpływu środków ochronnych i temperatur suszenia.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Produkcja komórek probiotycznych
2. Oddziel bakterie od kultury
3. Dodanie środków wspomagających suszenie
| Środki pomocnicze do suszenia | Inulina i maltodekstryna | Symulowane mleko odtłuszczone |
| Maltodekstryna | 5 proc. | - |
| Białko serwatkowe | - | 3,60% |
| laktoza | - | 3 proc |
| inulina | 5 proc. | 3 proc |
| Koloidalny SiO2 | - | 0,40% |
Tabela 1: Skład środków wspomagających suszenie.
4. Suszenie rozpyłowe
5. Charakterystyka proszku
6. Żywotność probiotyków
7. Analiza danych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym badaniu, L. paraplantarum został okapsułkowany przez SD przy użyciu środków do kapsułkowania o jakości spożywczej (inulina:maltodekstryna i symulowane mleko w proszku), wykazując wysoką jakość produktu i skuteczność w zachowaniu żywotności komórek bakteryjnych17,19.
Wyniki SD probiotyków w temperaturze 80 °C pokazały, że różne systemy ochronne (inulina: maltodekstryna i symulowane mleko odtłuszczone) promowały skuteczną ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
L. paraplantarum FT-259 jest bakterią Gram-dodatnią w kształcie pałeczki, jest producentem bakteriocyn o działaniu antylisteryjnym i ma wysoki potencjał probiotyczny20. Son i wsp.24 wcześniej wykazali zdolność immunostymulacyjną i przeciwutleniającą szczepów L. paraplantarum . Poza tym mają duży potencjał probiotyczny, z właściwościami takimi jak stabilność w sztucznych warunkach żołądkowych i żółciowych, podatność na antybiotyki i wiązanie się z komórkami...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.
To badanie zostało częściowo sfinansowane przez Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brazylia (CAPES) - Kod finansowy 001. Badanie to było również częściowo wspierane przez FAPESP - São Paulo Research Foundation. E.C.P.D.M. jest wdzięczna za stypendium naukowe od Narodowej Rady Rozwoju Naukowego i Technologicznego (CNPq) 306330/2019-9.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Aqua Lab 4TEV | Decagon | Devices-Miernik | aktywności wody |
| Wirówka (mod. 5430 R) | Eppendorf-Wirówka | ||
| Koloidalny SiO2 (Aerosil 200) | Evokik | 7631-86-9 | środek do suszenia |
| Fruktooligosacharydy z cykorii | Sigma-Aldrich | 9005-80-5 | środek suszący |
| GraphPad Prism (wersja 8.0) oprogramowanie | GraphPad | Software-San | Diego, Kalifornia, USA |
| Karl Fischer 870 Titrino Plus | Metrohm-Zawartość | wilgoci | |
| Laktoza | Milkaut | 63-42-3 | Środek wspomagający suszenie |
| Maltodekstryna | Ingredion | 9050-36-6 | środek wspomagający suszenie |
| Milli-Q | Merk-Ultrapure | water system | |
| MRS Agar | Oxoid-Culture | pożywka | |
| MRS Bulion | Oxoid-Culture | ||
| Oprogramowanie OriginPro (wersja 9.0) | OriginLab-Northampton | , Massachusetts, USA | |
| Suszarka rozpyłowa SD-05 | Lab-Plant | Ltd-Suszarka | rozpyłowa |
| Białko serwatkowe | Arla Foods Składniki S.A. | 91082-88-1 | Środek wspomagający suszenie |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie