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噴霧干燥技術制備益生菌發酵劑
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，后來俄國的細菌學家梅契尼柯夫(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。益生菌一經發現，就因為其具有緩和乳糖不耐癥狀、調節免疫系統、抑制病原微生物的生長、調節腸道、減少癌癥危險、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、增強營養物質吸收等諸多保健功能而風靡全球。
多種多樣的益生菌產品，要想保證產品質量都離不開高品質的發酵劑。牛乳發酵劑是能夠促進乳的酸化過程，含有高濃度乳酸菌的產品，它是影響酸奶及其產品的整個生產的關鍵。其中直投式發酵劑通常采用噴霧干燥方法生產制備，其生產效率高，生產量大，成本低，運輸方便，儲存期長，可以一步輕松處理熱敏物質，本應用就從此方面展開討論。
實驗過程及結果
本應用選擇不同菌株經最佳的生長介質和培養溫度得到高活菌數作為原料，然后經噴霧干燥工藝除水得到發酵粉，檢測其粉體的水分和菌株存活率，為發酵劑選擇噴霧干燥方法開發提供一些參考。
表1: 不同因素對菌株噴霧干燥存活率的影響
菌株 | 生產條件 | 活菌數 | 溫度/℃ | 含水量 | 菌株存活率/% | ||
生長介質 | 培養溫度 | 進口 | 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 |
從上表實驗結果可知，在噴霧干燥過程中，高溫環境會造成菌株脫水失活及熱失活，為了降低細菌的這種損傷，可以通過調控進出口溫度，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酵粉的制備。
結論
在噴霧干燥過程中，菌株關鍵酶活性、遺傳物質的熱穩定性及菌株抗氧化性均會對菌株噴霧干燥存活率產生影響，為了進一步提升細菌的抗熱性，可通過調整噴霧干燥出口溫度，減少菌株熱損傷，還可以通過優化細菌培養基碳氮源、對菌株進行熱刺激使其產生熱應激蛋白的方法，提高菌株干燥存活率。針對噴霧干燥的制備工藝，可添加相應噴霧干燥保護劑，有利于提高菌株活性及干燥存活率。
步琦全新一代實驗室噴霧干燥儀具備噴嘴冷卻功能，同時還有可準確定義的進口溫度、出口溫度和樣品溫度三重保護，可實時監控樣品安全性，確保菌株的高存活率！
參考文獻
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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