プロバイオティクス菌の噴霧乾燥プロセス開発と製品品質評価
Summary
このプロトコルは、噴霧乾燥プロバイオティクス製品の製造および物理化学的特性評価に関連するステップを詳述しています。
Abstract
プロバイオティクスとプレバイオティクスは、その健康上の利点のために、食品および製薬業界にとって非常に興味深いものです。プロバイオティクスは人間と動物の健康に有益な効果をもたらすことができる生きたバクテリアであり、プレバイオティクスは有益な腸内細菌を養う栄養素の一種です。粉末プロバイオティクスは、摂取の容易さと実用性、および栄養補助食品としての食事への組み込みのために人気を博しています。ただし、高温はプロバイオティクス細菌を不活性化するため、乾燥プロセスは細胞の生存率を妨げます。これに関連して、この研究は、噴霧乾燥プロバイオティクスの製造と物理化学的特性評価に関連するすべてのステップを提示し、保護剤の影響を評価することを目的としていました(模擬スキムミルクとイヌリン:マルトデキストリン関連)粉末収量と細胞生存率の増加における乾燥温度。結果は、シミュレートされたスキムミルクが80°Cでより高いプロバイオティクス生存率を促進することを示しました。 この保護剤を使用すると、入口温度が上昇する限り、プロバイオティクスの生存率、水分含有量、および水分活性(Aw)が低下します。プロバイオティクスの生存率は、乾燥温度によって逆に低下します。120°Cに近い温度で、乾燥したプロバイオティクスは約90%の生存率、4.6%w / wの水分含有量、および0.26のAwを示しました。製品の安定性を保証するのに十分な値。これに関連して、粉末調製物における微生物細胞の生存率と貯蔵寿命、および食品加工および保管中の生存を確保するために、120°Cを超える噴霧乾燥温度が必要です。
Introduction
プロバイオティクスとして定義されるためには、食品(またはサプリメント)に添加された微生物は生きたまま消費され、宿主の胃腸管での通過中に生存し、有益な効果を発揮するのに十分な量の作用部位に到達できなければならない1,2,7。
プロバイオティクスへの関心の高まりは、免疫系の刺激、血清コレステロール値の低下、有害な微生物に対する作用による腸のバリア機能の強化など、プロバイオティクスが人間の健康に与えるいくつかの利点、および過敏性腸症候群の治療におけるそれらの有益な効果によるものです。 とりわけ2,3。さらに、いくつかの研究は、プロバイオティクスが、不均衡な微生物群集が感染症を引き起こす可能性のある人体の他の部分にプラスの影響を与える可能性があることを実証しています3,4,5。
プロバイオティクスが治療的に効果的であるためには、製品には消費時に106-10 7 CFU / gの細菌が含まれている必要があります6。一方、イタリア保健省カナダは、食品中のプロバイオティクスの最小レベルは、それぞれ1日あたりまたは1食あたり109 CFU / gの生細胞でなければならないことを確立しました7。有益な効果を保証するために大量のプロバイオティクスが必要であることを考えると、加工、貯蔵貯蔵、および胃腸(GI)管を通過する際の生存を保証することが不可欠です。いくつかの研究は、マイクロカプセル化がプロバイオティクスの全体的な生存率を改善するための効果的な方法であることを示しています8、9、10、11。
これに関連して、プロバイオティクスのマイクロカプセル化のために、噴霧乾燥、凍結乾燥、噴霧冷却、エマルジョン、押出、コアセルベーション、および最近では流動床11、12、13、14などのいくつかの方法が開発されてきた。噴霧乾燥(SD)によるマイクロカプセル化は、シンプルで高速で再現性のあるプロセスであるため、食品業界で広く使用されています。スケールアップが容易で、低エネルギー要件11,12,13,14で高い生産歩留まりが得られます。それにもかかわらず、高温および低含水量への曝露は、プロバイオティクス細胞の生存および生存率に影響を及ぼし得る15。両方のパラメータは、培養を事前に適応させ、噴霧乾燥条件(入口および出口温度、微粒化プロセス)および封入組成物を最適化するための培養年齢および条件の影響を決定することによって、所与の菌株について改善することができる8、14、16、17、18。
カプセル化溶液の組成も、悪環境条件に対する保護のレベルを定義できるため、SD中の重要な要素です。イヌリン、アラビアガム、マルトデキストリン、およびスキムミルクは、プロバイオティクス乾燥のためのカプセル化剤として広く使用されています5,17,18,19。イヌリンは、強力なプレバイオティクス活性を示し、腸の健康を促進するフラクトオリゴ糖です19。スキムミルクは、乾燥した細菌細胞の生存率を維持するのに非常に効果的であり、良好な再構成特性を有する粉末を生成する17。
ラクチプランティバチルス・パラプランタルムFT-259は、プロバイオティクス形質20,21に加えて、バクテリオシンを生成し、抗リステリスター活性を示す乳酸菌です。15°Cから37°C20まで増殖し、恒常性体温に適合する通性ヘテロ発酵棒状グラム陽性菌です。この研究は、噴霧乾燥プロバイオティクス(L. paraplantarum FT-259)の製造と物理化学的特性評価に関与するすべてのステップを提示し、保護剤と乾燥温度の影響を評価することを目的としています。
Protocol
Representative Results
Discussion
L.パラプランタルム FT-259はグラム陽性の棒状細菌であり、抗リステリア活性を有するバクテリオシンの生産者であり、高いプロバイオティクスポテンシャルを有する20。Son et al.24 は以前、 L. paraplantarum 株の免疫賦活剤および抗酸化能力を実証した。さらに、それらは、人工胃および胆汁条件下での安定性、抗生物質に対する感受性、腸細胞へ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究の一部は、Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Finance Code 001によって資金提供された。この研究は、FAPESP(サンパウロ研究財団)によっても部分的に支援されました。E.C.P.D.M.は、国立科学技術開発評議会(CNPq)306330 / 2019-9からの研究者フェローシップに感謝しています。
Materials
| Aqua Lab 4TEV | Decagon Devices | – | Water activity meter |
| Centrifuge (mod. 5430 R ) | Eppendorf | – | Centrifuge |
| Colloidal SiO2 (Aerosil 200) | Evokik | 7631-86-9 | drying aid |
| Fructooligosaccharides from chicory | Sigma-Aldrich | 9005-80-5 | drying aid |
| GraphPad Prism (version 8.0) software | GraphPad Software | – | San Diego, California, USA |
| Karl Fischer 870 Titrino Plus | Metrohm | – | Moisture content |
| Lactose | Milkaut | 63-42-3 | drying aid |
| Maltodextrin | Ingredion | 9050-36-6 | drying aid |
| Milli-Q | Merk | – | Ultrapure water system |
| MRS Agar | Oxoid | – | Culture medium |
| MRS Broth | Oxoid | – | Culture medium |
| OriginPro (version 9.0) software | OriginLab | – | Northampton, Massachusetts, USA |
| Spray dryer SD-05 | Lab-Plant Ltd | – | Spray dryer |
| Whey protein | Arla Foods Ingredients S.A. | 91082-88-1 | drying aid |
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