液滴對(duì)流干燥過(guò)程中載體組分對(duì)鼠李糖乳桿菌LGG的保護(hù)作用與機(jī)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(jià)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(diǎn)。但干燥過(guò)程中霧化液滴里所載有的活益生菌會(huì)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(hù)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(jì)所限，對(duì)塔內(nèi)顆粒的實(shí)時(shí)狀態(tài)難以進(jìn)行監(jiān)控與測(cè)量，因此難以深入研究不同載體的保護(hù)作用與保護(hù)機(jī)理。本課題中采用單液滴干燥與測(cè)量設(shè)備，研究在模擬噴霧干燥條件下單一液滴的干燥動(dòng)力學(xué)變化，實(shí)驗(yàn)測(cè)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(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響，從而探索載體保護(hù)機(jī)理，以期有效的設(shè)計(jì)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(hù)效果的復(fù)溶脫脂奶（RSM）作為研究對(duì)象，對(duì)比了LGG菌株在復(fù)溶脫脂奶、乳糖、生長(zhǎng)培養(yǎng)基MRS、復(fù)溶全脂奶（RWM）中的不同滅活歷程，以揭示RSM在液滴干燥過(guò)程中對(duì)LGG細(xì)胞的保護(hù)機(jī)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(shí)間從其他三種載體的105 s延伸到135 s。進(jìn)一步對(duì)比干燥動(dòng)力學(xué)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(hù)LGG細(xì)胞的活性。通過(guò)分析RSM的主要組分，其保護(hù)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(hù)作用。干燥后期，液滴溫度快速升高，鈣離子可提高細(xì)胞的耐熱性，而牛奶蛋白可緩和升溫速率，有利于細(xì)胞活性的保存。而使用RWM作載體菌體失活的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)得最早，可能是由于RWM中含量較高的脂肪對(duì)活性產(chǎn)生不利的影響。
　　基于以上研究結(jié)果，接下來(lái)對(duì)于Ca2+和WPI的保護(hù)作用進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果證實(shí)了WPI的保護(hù)作用，與文獻(xiàn)中結(jié)果相符；而在Ca2+的保護(hù)作用方面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，添加1 mM Ca2+于乳糖中可以保護(hù)細(xì)胞活性，降低菌體

5、損傷。也許是由于Ca2+穩(wěn)定了細(xì)胞膜亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而提升菌體對(duì)熱脅迫的耐受力。當(dāng)在載體中進(jìn)一步添加鈣離子的螯合劑時(shí)，Ca2+對(duì)于菌體的保護(hù)作用消失。而將Ca2+添加到海藻糖溶液中，并沒(méi)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(xì)胞的活性、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和干燥后LGG細(xì)胞的再生長(zhǎng)能力，其保護(hù)作用也許與Ca2+的保護(hù)作用有所重合。研究結(jié)果對(duì)于工業(yè)噴霧干燥生產(chǎn)活益生菌過(guò)程中優(yōu)化細(xì)胞存活率、設(shè)計(jì)有效的保護(hù)劑配方具有重要的意義。<