液滴對流干燥過程中載體組分對鼠李糖乳桿菌LGG的保護作用與機制研究.pdf

1、活性益生菌粉在食品和藥物領(lǐng)域擁有巨大的商業(yè)價值。使用噴霧干燥方法制造活菌產(chǎn)品，具有生產(chǎn)成本低、制粉快速等優(yōu)點。但干燥過程中霧化液滴里所載有的活益生菌會遭受多重環(huán)境因素脅迫，不利于活性的保存。選用合適的保護載體可有效提升干燥菌體的存活率。然而，受噴霧塔的設(shè)計所限，對塔內(nèi)顆粒的實時狀態(tài)難以進行監(jiān)控與測量，因此難以深入研究不同載體的保護作用與保護機理。本課題中采用單液滴干燥與測量設(shè)備，研究在模擬噴霧干燥條件下單一液滴的干燥動力學變化，實驗測量

2、模型菌鼠李糖乳桿菌LGG在不同載體中的活性變化歷程與菌體損傷歷程，研究活性變化歷程受不同干燥動力學參數(shù)的影響，從而探索載體保護機理，以期有效的設(shè)計載體配方，最大限度地提高干菌的存活率。
　　首先，以具有優(yōu)異保護效果的復溶脫脂奶（RSM）作為研究對象，對比了LGG菌株在復溶脫脂奶、乳糖、生長培養(yǎng)基MRS、復溶全脂奶（RWM）中的不同滅活歷程，以揭示RSM在液滴干燥過程中對LGG細胞的保護機理。在90oC的干燥條件下采用四種材料作為干

3、燥載體，干燥初期菌活都能保持在109cfu/mL的初始水平，在干燥后期才出現(xiàn)快速的活性降低。使用RSM作載體，可以將活性降低的轉(zhuǎn)折時間從其他三種載體的105 s延伸到135 s。進一步對比干燥動力學的變化歷程發(fā)現(xiàn)，在高溫(＞70oC)和低水含量（＜1.6kg/kg）的條件下RSM較其他三種載體可以更好地保護LGG細胞的活性。通過分析RSM的主要組分，其保護作用可歸結(jié)于RSM中的牛奶蛋白（主要指分離乳清蛋白WPI）以及鈣離子，而乳糖不具備

4、保護作用。干燥后期，液滴溫度快速升高，鈣離子可提高細胞的耐熱性，而牛奶蛋白可緩和升溫速率，有利于細胞活性的保存。而使用RWM作載體菌體失活的轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)得最早，可能是由于RWM中含量較高的脂肪對活性產(chǎn)生不利的影響。
　　基于以上研究結(jié)果，接下來對于Ca2+和WPI的保護作用進行了深入的研究。結(jié)果證實了WPI的保護作用，與文獻中結(jié)果相符；而在Ca2+的保護作用方面，實驗結(jié)果顯示，添加1 mM Ca2+于乳糖中可以保護細胞活性，降低菌體

5、損傷。也許是由于Ca2+穩(wěn)定了細胞膜亞細胞結(jié)構(gòu)，從而提升菌體對熱脅迫的耐受力。當在載體中進一步添加鈣離子的螯合劑時，Ca2+對于菌體的保護作用消失。而將Ca2+添加到海藻糖溶液中，并沒有顯著提升菌體活性、降低菌體損傷。由于海藻糖本身可以有效地保持細胞的活性、亞細胞結(jié)構(gòu)和干燥后LGG細胞的再生長能力，其保護作用也許與Ca2+的保護作用有所重合。研究結(jié)果對于工業(yè)噴霧干燥生產(chǎn)活益生菌過程中優(yōu)化細胞存活率、設(shè)計有效的保護劑配方具有重要的意義。<