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喷雾干燥技术制备益生菌发酵剂
益生菌来源于乳酸菌，人们很早就开始利用益生菌，最早的关于益生菌的记载是四千年前古人饮用酸奶的记载，后来俄国的细菌学家梅契尼柯夫(Metehnikoff)在研究长寿酸奶时，提出饮用含有益生菌的酸奶有益健康，第一次提出“益生菌”一词。益生菌一经发现，就因为其具有缓和乳糖不耐症状、调节免疫系统、抑制病原微生物的生长、调节肠道、减少癌症危险、降低高血压、改善胃肠动力、降低旅行者腹泻、降低血清胆固醇、增强营养物质吸收等诸多保健功能而风靡全球。
多种多样的益生菌产品，要想保证产品质量都离不开高品质的发酵剂。牛乳发酵剂是能够促进乳的酸化过程，含有高浓度乳酸菌的产品，它是影响酸奶及其产品的整个生产的关键。其中直投式发酵剂通常采用喷雾干燥方法生产制备，其生产效率高，生产量大，成本低，运输方便，储存期长，可以一步轻松处理热敏物质，本应用就从此方面展开讨论。
实验过程及结果
本应用选择不同菌株经最佳的生长介质和培养温度得到高活菌数作为原料，然后经喷雾干燥工艺除水得到发酵粉，检测其粉体的水分和菌株存活率，为发酵剂选择喷雾干燥方法开发提供一些参考。
表1: 不同因素对菌株喷雾干燥存活率的影响
菌株 | 生产条件 | 活菌数 | 温度/℃ | 含水量 | 菌株存活率/% | ||
生长介质 | 培养温度 | 进口 | 出口 | ||||
S.thermophilusMK-10 | 脱脂乳 | 42 | 9.5×108 | - | 60 | 10.2 | 69.5 |
Lb.rhamnosusGG | MRS | 37 | 1.8×109 | - | 65 | 3.8 | 69 |
Lb.casei431 | MRS | 37 | 5.0×108 | 180 | 80 | 2.9 | 37.6 |
Lb.paracaseiNFBC338 | 酵母粉 | 37 | 1.0×108 | 35 | 85 | 3.5 | 50 |
Lb.rhamnosusE800 | MRS | 37 | 3.2×109 | 35 | 85 | 3.8 | <30 |
Lb.plantarumWCFS1 | MRS | 30 | 1.0×108 | 135 | 90 | 4.8 | <10 |
从上表实验结果可知，在喷雾干燥过程中，高温环境会造成菌株脱水失活及热失活，为了降低细菌的这种损伤，可以通过调控进出口温度，提高菌株的喷雾干燥存活率。研究表明高出口温度对益生菌的存活具有负面影响，因而在保证低水分的前提下，喷雾干燥的出口温度越低越有利发酵粉的制备。
结论
在喷雾干燥过程中，菌株关键酶活性、遗传物质的热稳定性及菌株抗氧化性均会对菌株喷雾干燥存活率产生影响，为了进一步提升细菌的抗热性，可通过调整喷雾干燥出口温度，减少菌株热损伤，还可以通过优化细菌培养基碳氮源、对菌株进行热刺激使其产生热应激蛋白的方法，提高菌株干燥存活率。针对喷雾干燥的制备工艺，可添加相应喷雾干燥保护剂，有利于提高菌株活性及干燥存活率。
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参考文献
Doherty S B,Auty M A,Stanton C,et al. Survival of entrapped Lactobacillus rhamnosus, GG in whey protein micro-beads during simulated exvivo gastro-intestinal transit[J].International Dairy Journal, 2012,22(1):31-43.DOI:10.1016/j.idairyj.2011.06.009.
Makinen K, Berger B, Bel-Rhlid R,et al. Science and technology for
The mastership of probiotic applications in food products[J].Journal of Biotechnology,2012,162(4):356-365.DOI:10.1016/j.jbiotec.2012.07.006.
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