益生菌是一種活的微生物,當攝入足夠的量時會對健康有益,只有在生存能力(107-1010 CUF m/L)得到保護的情況下才能發揮其作用。益生菌通常是乳桿菌和雙岐桿菌,它們常與胃腸道有關;它們通常以凍干培養物的形式供應,或者被霧化并直接添加到食物中。
益生菌菌株對胃腸道健康很重要,因為它們可以預防腸道炎癥,為上皮細胞提供保護,并調節抗體。它們可以產生細胞因子或趨化因子,改善乳糖不耐受,增加對結直腸癌的保護,抑制幽門螺桿菌活性,并用于治療食物過敏和預防急性腹瀉。
然而,這些微生物有不幸的缺陷,特別是在菌株存活方面。噴霧干燥是微膠囊化最廣泛使用的方法之一,因為其成本低,在最佳干燥條件下具有高存活率,并且在配方中加入了保護劑。近年來,乳清蛋白作為益生菌保護劑的使用獲得了越來越多的興趣,因為這些蛋白是提高益生菌活性的天然載體,并且由于結構和理化特征,可以作為胃腸道中的遞送系統。蛋白質可以在干燥過程中增加益生菌的存活率,因為它們能夠形成降低熱應力的保護膜。糖的添加也會影響干燥的益生菌制劑的存活。研究人員肯定了糖(如肌醇、山梨醇、果糖、乳糖、葡萄糖和海藻糖)對脫水細菌細胞的保護作用。研究發現,海藻糖等糖是一種能夠通過氫鍵與蛋白質分子相互作用的二糖;它可以在脫水和再水化過程中替代蛋白質周圍的水分子,形成一種玻璃狀基質,穩定生物大分子。
科學家研究了使用奶酪乳清與淀粉、阿拉伯膠、麥芽糖糊精和乳清蛋白濃縮物聯合干燥鼠李糖乳桿菌 64 的載體劑選擇。另一方面,干燥溫度是影響存活率的因素。例如,噴霧干燥的植物乳桿菌 WCFS1 再低干燥溫度下表現出較高的存活率。在此背景下,本研究以 WPC、麥芽糊精和海藻糖為原料,采用噴霧干燥的方法對鼠李糖乳桿菌 ATCC 7469 進行微囊化,并評估微囊化對細胞活力和干粉性能的影響。以噴霧干燥條件(包括進口溫度、空氣流量和進料泵)為自變量,益生菌存活率、水分含量、水分活性和有效產量為因變量。采用響應面法對噴霧干燥包裹的鼠李糖乳桿菌的存活率進行了優化,并對粉末的穩定性進行了評估。
結果表明,蛋白質-海藻糖-麥芽糊精混合物是包裹鼠李糖乳桿菌的良好壁材,在干燥過程中表現出重要的熱保護作用,并提高了其存活率;通過響應面方法優化的噴霧干燥工藝條件生產的微膠囊具有可接受的理化性質——水分、水活性、吸濕性和粒徑等,為益生菌的微囊化提供了思路。