Name: Opracowanie procesu suszenia rozpyłowego bakterii probiotycznych i ocena jakości produktu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-04-07T14:45:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: Poznaj proces mikroenkapsulacji bakterii probiotycznych metodą suszenia rozpyłowego z wykorzystaniem ochronników. Technika ta zwiększa przeżywalność mikroorganizmów w żywności i przewodzie pokarmowym.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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.

1. Produkcja komórek probiotycznych
<ol>
	<li>Przygotuj bulion De Man Rogosa i Sharpe (MRS).</li>
	<li>Reaktywuj 1% (v/v) interesującej nas kultury w bulionie MRS (tutaj użyto Lactiplantibacillus paraplantarum FT-259).</li>
	<li>Inkubować przez 24 godziny w odpowiedniej temperaturze (użyliśmy 37 °C).</li>
</ol>
2. Oddziel bakterie od kultury
<ol>
	<li>Odwirować kulturę bakteryjną przy 7,197 x g przez 5 minut w temperaturze 4 °C przy użyciu probówek stożkowych o pojemności 50 ml. Ważne jest, aby przed zabiegiem zrównoważyć ciężar rurek.</li>
	<li>Za pomocą pipety usunąć supernatant i wyrzucić go do odpowiedniego pojemnika. Przemyć granulki buforem fosforanowym (pH 7) i homogenizować roztwór.</li>
	<li>Powtórz proces wirowania, jak wspomniano wcześniej.</li>
	<li>Aby uzyskać osad, należy użyć pipety, aby usunąć i wyrzucić supernatant do odpowiedniego pojemnika.</li>
</ol>
3. Dodanie środków wspomagających suszenie
<ol>
	<li>Wybierz kombinację dwóch kompozycji wspomagających suszenie (środków ochronnych): inulina: mieszanina maltodekstryny i symulowane mleko odtłuszczone (Tabela 1)22,23.</li>
	<li>Odważyć 5 g inuliny i 5 g maltodekstryny, aby otrzymać pierwszą kombinację środków ochronnych.</li>
	<li>Odważyć 3 g inuliny, 3 g laktozy, 0,4 g koloidalnego SiO2 i 3,6 g białka serwatkowego, aby otrzymać drugą kombinację środków ochronnych.</li>
	<li>Dodaj każdy z materiałów suszących do wody ultraczystej (1:10) i poddaj mieszaniu magnetycznemu aż do rozpuszczenia.</li>
	<li>Upewnij się, że środki ochronne i woda są jednorodne, a następnie dodaj granulki probiotyków do mieszanki i mieszaj umiarkowanie przez 20 minut.</li>
</ol>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Środki pomocnicze do suszenia</td>
			<td>Inulina i maltodekstryna</td>
			<td>Symulowane mleko odtłuszczone</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Maltodekstryna</td>
			<td>5 proc.</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Białko serwatkowe</td>
			<td>-</td>
			<td>3,60%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>laktoza</td>
			<td>-</td>
			<td>3 proc</td>.
		</tr>
		<tr>
			<td>inulina</td>
			<td>5 proc.</td>
			<td>3 proc</td>.
		</tr>
		<tr>
			<td>Koloidalny SiO2</td>
			<td>-</td>
			<td>0,40%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Skład środków wspomagających suszenie.
4. Suszenie rozpyłowe
<ol>
	<li>Włącz suszarkę rozpyłową (SD) i ustaw natężenie przepływu gazu suszącego, temperaturę suszenia na wlocie oraz natężenie przepływu i ciśnienie gazu rozpylacza w następujący sposób: 
	Temperatura na wlocie: 80 °C 
	Przepływ powietrza: 60 m³/h 
	Prędkość posuwu: 4 g/min 
	Przepływ rozpylania: 17 l/min 
	Ciśnienie rozpylania: 1,5 kgf/cm² 
	Średnica dyszy atomizera: 1 mm</li>
	<li>Przygotuj kompozycję środków ochronnych i dodaj skoncentrowane granulki probiotyczne.</li>
	<li>Rozpocznij podawanie kompozycji probiotycznej (komórki plus środki ochronne) przez pompę perystaltyczną.</li>
	<li>Uruchom minutnik i umieść naczynie zbierające produkt, gdy roztwór dostanie się do rozpylacza.</li>
	<li>Rejestruj temperaturę wylotową co 5 minut, aby śledzić możliwe niestabilności temperatury.</li>
	<li>Zatrzymaj stoper, gdy cała kompozycja probiotyczna zostanie podana do SD.</li>
	<li>Zważyć naczynie do zbierania produktu w celu określenia ilości kompozycji podawanej do systemu oraz ilości zebranego suchego produktu, w celu obliczenia wydajności suszenia (produktu odzyskanego) za pomocą bilansu masy w suszarni.</li>
	<li>Użyć symulowanego mleka odtłuszczonego do oceny wpływu temperatury na żywotność komórek probiotycznych, ustawiając pięć różnych temperatur suszenia rozpyłowego (80 °C, 100 °C, 120 °C, 140 °C i 160 °C w porównaniu z temperaturami wylotowymi 59 °C, 70 °C, 83 °C, 96 °C, i 108 °C).</li>
</ol>
5. Charakterystyka proszku
<ol>
	<li>Zawartość wilgoci produktu
	<ol>
		<li>Dokładnie odważyć 100 mg wysuszonego produktu i umieścić go w naczyniu miareczkowym urządzenia Karla-Fischera.</li>
		<li>Nacisnąć przycisk inicjacji, aby rozpocząć dwuamperometryczne miareczkowanie wody obecnej w próbce.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Atrakcja wodna
	<ol>
		<li>Odważyć 0,6 g wysuszonego produktu w komorze na próbkę higrometru w temperaturze 25 °C.</li>
		<li>Zamknij pokrywę urządzenia. 
		UWAGA: Test rozpocznie się automatycznie i zatrzyma, gdy próbka osiągnie równowagę ciśnienia pary w komorze próbki.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. Żywotność probiotyków
<ol>
	<li>Przygotowane wcześniej zawiesiny bakteryjne rozcieńczyć w 9 ml wody peptonowej (0,1%, v/v).</li>
	<li>Wirować aż do całkowitej dyspersji.</li>
	<li>Wykonać seryjne rozcieńczenia dziesiętne (1:10) w 9 ml roztworu soli fizjologicznej (0,9% NaCl).</li>
	<li>Rozcieńczenia należy wysiać na płytki agarowe MRS i inkubować w temperaturze 37 °C przez 24-48 godzin.</li>
	<li>Policz jednostki tworzące kolonie (jtk/g) za pomocą licznika kolonii z soczewką powiększającą.</li>
	<li>Obliczyć żywotność probiotyków w suszonym produkcie zgodnie z następującym równaniem: 
	EE (%) = (N∕No) × 100 
	gdzie N oznacza liczbę żywotnych komórek po suszeniu rozpyłowym, a No oznacza liczbę komórek bakteryjnych przed suszeniem rozpyłowym.</li>
	<li>Wyrazić liczbę żywotnych komórek w jtk/g dyspersji produktu.</li>
</ol>
7. Analiza danych
<ol>
	<li>Tabelaryzuj uzyskane dane w oprogramowaniu statystycznym i przeprowadź analizę za pomocą testu wielokrotnego porównania (ANOVA).</li>
</ol>

Optimizing Spray-Dried Probiotic Product Quality Through Process Development

<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>

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

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...

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.

<table><tbody><tr><td>Aqua Lab 4TEV</td><td>Decagon</td> <td>Devices-Miernik</td> <td>aktywności wody</td></tr><tr><td>Wirówka (mod. 5430 R)</td> <td>Eppendorf-Wirówka</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Koloidalny SiO2 (Aerosil 200)</td><td>Evokik</td><td>7631-86-9</td><td>środek do suszenia</td></tr><tr><td>Fruktooligosacharydy z cykorii</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>9005-80-5</td><td>środek suszący</td></tr><tr><td>GraphPad Prism (wersja 8.0) oprogramowanie</td><td>GraphPad</td> <td>Software-San</td> <td>Diego, Kalifornia, USA</td></tr><tr><td>Karl Fischer 870 Titrino Plus</td><td>Metrohm-Zawartość</td><td></td> <td>wilgoci</td></tr><tr><td>Laktoza</td><td>Milkaut</td><td>63-42-3&nbsp;</td><td>Środek wspomagający suszenie</td></tr><tr><td>Maltodekstryna</td><td>Ingredion</td><td>9050-36-6</td><td>środek wspomagający suszenie</td></tr><tr><td>Milli-Q</td><td>Merk-Ultrapure</td><td></td> <td>water system</td></tr><tr><td>MRS Agar</td><td>Oxoid-Culture</td><td></td> <td>pożywka</td></tr><tr><td>MRS Bulion</td><td>Oxoid-Culture</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Oprogramowanie OriginPro (wersja 9.0)</td><td>OriginLab-Northampton</td><td></td><td>, Massachusetts, USA</td></tr><tr><td>Suszarka rozpyłowa SD-05</td><td>Lab-Plant</td> <td>Ltd-Suszarka</td> <td>rozpyłowa</td></tr><tr><td>Białko serwatkowe</td><td>Arla Foods Składniki S.A.</td><td>91082-88-1</td><td>Środek wspomagający suszenie</td></tr></tbody></table>

opracowanie procesu suszenia rozpyłowego bakterii probiotycznych i ocena jakości produktu

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

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.

W niniejszym badaniu L. paraplantarum poddano enkapsulacji metodą SD, wykorzystując spożywcze środki enkapsulujące (inulina:maltodekstryna oraz symulowany proszek mleczny), co wykazało wysoką jakość produktu oraz skuteczność w zachowaniu żywotności komórek bakteryjnych17,19.
Wyniki procesu SD probiotyków w temperaturze 80 °C wykazały, że zastosowane systemy ochronne (inulina:maltodekstryna oraz symulowane mleko odtłuszczone) z...

Ten protokół szczegółowo opisuje etapy związane z produkcją i charakterystyką fizykochemiczną suszonego rozpyłowo produktu probiotycznego.

Opracowanie procesu suszenia rozpyłowego bakterii probiotycznych i ocena jakości produktu

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

W naszym laboratorium prowadzimy badania nad pożytecznymi drobnoustrojami, w tym probiotykami, które są żywymi mikroorganizmami, które można dodawać do żywności w celu poprawy zdrowia konsumentów, zwykle poprzez konkurowanie z bakteriami chorobotwórczymi w jelitach w celu ich wykluczenia i złagodzenia objawów, takich jak biegunka lub inne zaburzenia żołądkowo-jelitowe. W dzisiejszych czasach stosuje się wiele technik, aby zagwarantować, że probiotyki przetrwają w żywności przez okres przydatności do spożycia. A także musieli tolerować trudne warunki przewodu pokarmowego, aby wywierać korzystne działanie w jelitach.Przeanalizowaliśmy wiele technologii, które mogą zwiększyć przeżywalność probiotyków, zarówno w żywności, jak i w organizmie człowieka. Wśród technik dużym zainteresowaniem cieszy się mikrokapsułkowanie za pomocą suszenia rozpyłowego, ponieważ jest proste, szybkie i powtarzalne, zapewniając wysokie plony przy niskim zapotrzebowaniu na energię. Trudno jest jednak określić odpowiednie warunki do uzyskania suszonych probiotyków.W tym celu należy wybrać odpowiednie środki ochronne. Odtłuszczone mleko, maltodekstryna lub inna inulina probiotyczna były używane z różnymi szczepami probiotycznymi. Obszar mikrokapsułkowania to szczęśliwie rozwijająca się dziedzina badań, która ma potencjał, aby wpłynąć na przemysł spożywczy poprzez dostarczanie nowych produktów do stosowania jako składniki funkcjonalne.W tym badaniu pokazujemy, jak uzyskać mikrokapsułkowany preparat potencjalnej kultury probiotycznej przy użyciu techniki suszenia rozpyłowego. Pokazujemy również, jak określić główne parametry charakterystyki proszku, uzyskać go oraz jak ocenić przeżywalność probiotyku.

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

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Liofilizacja jest często łatwym i wygodnym sposobem pozyskiwania suchych produktów zawierających żywe komórki bakteryjne. Kluczowym problemem w tym procesie jest przeżywalność komórek. Opisujemy tutaj procedurę pozwalającą zbadać, w jaki sposób przeżywalność komórek podczas liofilizacji jest kształtowana przez właściwości zastosowanej formulacji.

Składy do liofilizacji bakterii i ich wpływ na przeżywalność komórek

Źródło: Fuchs, F. M., et al. Badanie szkodliwego wpływu niskociśnieniowej sterylizacji plazmowej na przetrwanie zarodników Bacillus subtilis przy użyciu mikroskopii żywych komórek. J. Vis. Exp. (2017)Ten film demonstruje produkcję, oczyszczanie i osadzanie zarodników Bacillus subtilis w aerozolu w celu stworzenia jednolitej monowarstwy, umożliwiającej dalsze zastosowania, takie jak analiza mikroskopowa kiełkowania, żywotności lub reakcji na stres zarodników.

Produkcja i osadzanie zarodników Bacillus subtilis w aerozolu

Ten film prezentuje test odroczonego hamowania wzrostu, używany do zbadania, jak związki przeciwdrobnoustrojowe wytwarzane przez jeden typ bakterii wpływają na inny konkurencyjny szczep bakteryjny.

Test odroczonego hamowania wzrostu w celu oceny wpływu związków przeciwdrobnoustrojowych pochodzenia bakteryjnego

Opisano protokół produkcji na małą skalę probiotycznego fermentowanego napoju mlecznego z pomocą nowatorskiej bakteryjnej kultury starterowej.

Nowoczesny protokół produkcji w celu małoskalowego wytwarzania fermentowanych żywności probiotycznej

Ten manuskrypt opisuje ogólne podejście do projektowania dostosowanych do potrzeb pożywek do uprawy mikrobiologicznej. Jest to możliwe dzięki iteracyjnemu procesowi pracy, łączącemu eksperymentalny projekt oparty na Krigingu i technologię mikrobioreaktorów w celu uzyskania wystarczającej przepustowości uprawy, która jest wspierana przez robotykę laboratoryjną w celu zwiększenia niezawodności i szybkości przygotowywania pożywek do pracy z cieczami.

Ogólny protokół optymalizacji produkcji białek heterologicznych przy użyciu technologii zautomatyzowanych mikrobioreaktorów

Zanieczyszczenie wpływa na wszystkie biomy. Szczególnie ucierpiały środowiska morskie, zwłaszcza rafy koralowe, jeden z najbardziej wrażliwych ekosystemów na Ziemi. Bioremediacja to zdolność organizmów do rozkładu zanieczyszczeń. W tym miejscu opisujemy metodologie izolowania i testowania drobnoustrojów prezentujących zdolność bioremediacji i potencjalne cechy probiotyczne dla koralowców.

Poszukiwanie szczepów drobnoustrojów do bioremediacji i rozwoju probiotyków do badań i ochrony metaorganizmów

Ocena jakości kultur bakterii kwasu mlekowego (LAB) została potwierdzona jako skuteczny sposób na zwiększenie żywotności i funkcjonalności szczepów LAB do procedur fermentacji. Aby poprzeć to twierdzenie, opracowaliśmy protokół, który wyjaśnia, w jaki sposób kultury LAB są aktywowane i hodowane do procesów fermentacji i bioprzetwarzania.

Uprawa, wzrost i żywotność bakterii kwasu mlekowego: perspektywa kontroli jakości

Ten protokół opisuje podejście łączące metody statyczne i dynamiczne do oceny skuteczności organicznych nadtlenokwasów w zwalczaniu biofilmów w przemyśle mleczarskim. Podejście to może być również wykorzystane do testowania skuteczności nowych preparatów biologicznych lub chemicznych w zwalczaniu biofilmów.

Ocena skuteczności organicznych nadtlenokwasów w zwalczaniu biofilmu mlecznego przy użyciu podejścia łączącego metody statyczne i dynamiczne

Protokół ten umożliwia szybką i opłacalną ocenę składu mikroorganizmów w produktach mlecznych poprzez połączenie kulturologii z MALDI-TOF MS. Dostarcza wyniki taksonomiczne porównywalne z sekwencjonowaniem 16S rRNA, z krótszym czasem realizacji niż tradycyjne metody hodowla.

Ocena bezpieczeństwa mikroorganizmów w mleczarstwach za pomocą profilowania bakteryjnego proteomicznego za pomocą podejścia MALDI

Ten protokół przedstawia standardowy przepływ wysokowydajnego przesiewania dla mikroorganizmów przemysłowych. Obejmuje ono konstruowanie biblioteki mutantów poprzez mutagenezę ARTP, przeprowadzanie pozytywnego przesiewania kropel za pomocą zautomatyzowanych mikrofluidów i następnie weryfikację wyników. Niezawodność przepływu została zweryfikowana poprzez przesiewanie wysokowydajnych szczepów B. coagulans.

Przesiewowe badanie wysokowydajne mutantów Bacillus coagulans hiperprodukujących kwas L-mlekowy za pomocą zautomatyzowanej platformy mikrofluidycznej kroplowej

Poznaj proces mikroenkapsulacji bakterii probiotycznych metodą suszenia rozpyłowego z wykorzystaniem ochronników. Technika ta zwiększa przeżywalność mikroorganizmów w żywności i przewodzie pokarmowym.

Opracowanie procesu suszenia rozpyłowego bakterii probiotycznych i ocena jakości produktu

Przeglądaj więcej filmów