基于單液滴干燥技術(shù)研究不同乳源組分對保加利亞乳桿菌在噴霧干燥過程中的熱保護機制.pdf

1、基于設(shè)備簡單、成本低、便于運輸和儲存等特點，工業(yè)上更傾向于選擇噴霧干燥技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)益生菌劑。然而在噴霧干燥過程中，益生菌與高溫空氣充分接觸從而導(dǎo)致菌體死亡，制備的干燥菌粉活菌數(shù)較低。因此，在噴霧干燥過程中如何保證益生菌存活率是本課題研究的主要方向。目前，相關(guān)研究技術(shù)主要集中在優(yōu)化工藝參數(shù)，高密度培養(yǎng)菌種，確定保護劑最優(yōu)配比等。但對于菌液干燥過程、活菌失活機制、保護劑對益生菌的保護機理等，則均由于料液在噴霧干燥內(nèi)的干燥過程不可見從而無法

2、對其進行仔細研究。因此在本文中利用單液滴干燥儀器模擬出已加保護劑的菌液在噴霧干燥塔中的干燥過程，并對其進行了較為詳細的研究，并且模擬出噴霧干燥制備益生菌粉的最佳工藝參數(shù)，大大減少了工作量。本文選擇保加利亞乳桿菌為研究菌株，并以脫脂奶粉、乳糖、乳清蛋白為保護劑，進行了模擬和實際噴霧干燥實驗，并且對加了保護劑的益生菌進行了模擬胃腸液體外消化實驗，分析了加入不同保護劑后保加利亞乳桿菌的耐酸、耐膽鹽的能力，為工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。

3、主要結(jié)果如下：
　　1、通過觀測三種保護劑干燥過程中的形貌變化和復(fù)水變化，可以得到以下結(jié)論：（1）乳糖液滴在干燥過程不成殼，對水分蒸發(fā)幾乎無阻擋，溫度上升較慢，但在干燥結(jié)束之前有結(jié)晶行為；（2）脫脂牛奶和乳清蛋白明顯成殼，故而干燥過程中水分蒸發(fā)會受到阻礙從而將導(dǎo)致在某個階段溫度上升較快；（3）保護劑濃度越高成殼時間更早，且干燥結(jié)束后顆粒內(nèi)部水分含量更高，說明濃度越高，形成外殼越厚；然而乳清蛋白的表殼較脫脂牛奶更為清亮、柔軟，這是由

4、于脫脂牛奶中成分復(fù)雜所導(dǎo)致；通過復(fù)水實驗研究各保護劑表面物質(zhì)，脫脂牛奶在干燥中蛋白質(zhì)先移向表面，而乳糖遷移速率比蛋白質(zhì)更慢，這可能是由于蛋白質(zhì)的水合作用導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子與水分子之間作用更強。因此在噴霧干燥過程中若能減弱蛋白質(zhì)之間的作用或者改變與水分子結(jié)合作用，推遲成殼時間，對菌存活量將會有利影響。
　　2、利用單液滴干燥儀器對含有一定數(shù)量的保加利亞乳桿菌的各保護劑菌液進行干燥動力學(xué)參數(shù)—溫度、重量、菌活的研究，結(jié)果如下：（1），溫度

5、曲線說明液滴溫度確實與液滴成殼相關(guān)性很大，而液滴成殼與蛋白質(zhì)分子間的作用有關(guān)，故在噴霧干燥過程中則可通過適當(dāng)干擾蛋白質(zhì)之間的作用，推遲成殼時間，從而降低干燥溫度，以對菌存活有利。（2）通過單液滴干燥儀器研究各保護劑對保加利亞乳桿菌的保護作用，發(fā)現(xiàn)在不同溫度10％脫脂牛奶、20%乳清蛋白對菌種的保護效果最好。（3）根據(jù)乳糖做保護劑菌液的參數(shù)曲線，說明除了溫度，水分蒸發(fā)速率過快也會導(dǎo)致菌種大量死亡。（4）觀察各保護劑含水量和菌活發(fā)現(xiàn)在熱風(fēng)9

6、0℃時乳清蛋白的含水量較低且活菌數(shù)仍然較高，可參照為噴霧干燥的最佳參數(shù)。
　　3、分別以10%脫脂牛奶、20%乳清蛋白為保護劑，利用噴霧干燥塔制備出干燥菌粉，并測定了干燥菌粉中的活菌數(shù)，結(jié)果表明：（1），已加保護劑的活菌數(shù)比未加保護劑的活菌數(shù)高一個半數(shù)量級，說明10%脫脂牛奶和20%乳清蛋白對保加利亞乳桿菌存活確有保護作用；（2）進風(fēng)溫度越高、進樣流速越慢，所制得菌粉中活菌數(shù)越低；（3）當(dāng)進風(fēng)溫度為140℃、進樣流速為15ml／m

7、in時所制得保加利亞乳桿菌菌粉活菌數(shù)只降低了一個數(shù)量級，存活率為23.12%。
　　4、進行了體外模擬胃腸液實驗，結(jié)果表明：（1）保加利亞乳桿菌在ph為4的人工胃液中生長代謝幾乎不受到影響，在pH為3的人工胃液中消化則開始對活菌產(chǎn)生影響，在pH為2的人工胃液中對活菌的生長代謝產(chǎn)生較大影響，其在消化3h內(nèi)活菌數(shù)直接下降了3個數(shù)量級；（2）在模擬胃液中脫脂牛奶和乳糖對菌的保護作用比乳清蛋白強，可能胃蛋白酶酶解了乳清蛋白；（3）各保護劑