Comparison of cell injury and survival of two probiotic lactobacillus strains in relation to different inlet air temperatures and encapsulant formulations during spray drying and storage
Abstract:
งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการทำแห้งแบบพ่นฝอย Limosilactobacillus reuteri KUB-AC5 และ Lactobacillus johnsonii KUNN19-2 โดยใช้สารห่อหุ้ม 3 สูตร (เวย์โปรตีนไอโซเลท ซูโครส และเวย์โปรตีนไอโซเลทร่วมกับซูโครส) ที่ระดับอุณหภูมิขาเข้าแตกต่างกัน (130 และ 150 องศาเซลเซียส) การใช้เวย์โปรตีนไอโซเลทร่วมกับซูโครสเป็นสารห่อหุ้มสามารถปรับปรุงคุณภาพของไมโครแคปซูลให้ดีกว่าการใช้ซูโครสเป็นสารห่อหุ้มโดยการลดความเหนียว และเพิ่ม Tg ของไมโครแคปซูลระหว่างการทำแห้งแบบพ่นฝอยทำให้ปริมาณผลได้เพิ่มขึ้นและปริมาณความชื้นลดลง นอกจากนี้ยังศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบกรดไขมันบนเยื่อหุ้มเซลล์โปรไบโอติกทั้ง 2 สายพันธุ์ต่อความทนความเครียดระหว่างการทำแห้งแบบพ่นฝอย ผลการทดลองพบว่าเยื่อหุ้มเซลล์ของ L. reuteri KUB-AC5 ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวสายยาวในปริมาณต่ำ และมีกรดไขมันไม่อิ่มตัว (linoleic acid) สูง ทำให้เซลล์ไวต่อความเครียดระหว่างการทำแห้งและเป็นผลให้เซลล์รอดชีวิตต่ำ นอกจากนี้ยังพบว่าเซลล์ที่รอดชีวิตไวต่อสารทดสอบการบาดเจ็บได้แก่ โซเดียมคลอไรด์ เพนิซิลลินจี และคลอแรมเฟนิคอลเพิ่มขึ้น และยังพบว่า membrane fluidity ลดลงบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงเฟสของเยื่อหุ้มเซลล์ระหว่างการทำแห้งแบบพ่นฝอย ในขณะที่เยื่อหุ้มเซลล์ของ L. johnsonii KUNN19-2 ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวสายยาวในปริมาณสูง และมีกรดไขมันไม่อิ่มตัว (oleic acid) สูง ทำให้เซลล์รอดชีวิตระหว่างการทำแห้งสูง ไม่พบการบาดเจ็บของเซลล์ และไม่พบการเปลี่ยนแปลงของ membrane fluidity นอกจากนี้งานวิจัยนี้ยังพบความสัมพันธ์ระหว่างการบาดเจ็บบริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ต่ออายุการเก็บรักษาของไมโครแคปซูลโดยเฉพาะเมื่อเก็บรักษาที่อุณหภูมิสูงขึ้น แสดงให้เห็นว่าการรักษาสภาพความสมบูรณ์ของเซลล์ระหว่างการทำแห้งมีความสำคัญ
Limosilactobacillus reuteri KUB-AC5 andLactobacillus johnsonii KUNN19-2 were spray dried using three different encapsulant formulations (whey protein isolate, sucrose and whey protein isolate combined with sucrose) at inlet air temperature (130 and 150ºC). The combination of whey protein isolate with sucrose resulted in better quality microcapsules (higher product yield, lower moisture content) comparedto sucrose alone because it reduced the particle stickiness and increased Tgof microcapsules. In addition, this study examined the relationship between membrane fatty acid compositions of both probiotic strains and spray drying stress tolerance. The results revealed thatL. reuteri KUB-AC5 membrane consisted of the lower content of long-chain unsaturated fatty acid with a high degree of unsaturated fatty acid (linoleic acid) which are found to be more sensitive to spray drying stress. The increasing sensitivity of spray driedL. reuteri KUB-AC5 cells to NaCl, penicillin G and chloramphenicol indicated cellular damage and the decreasing of membrane fluidity indicated membrane phase transition during spray drying. On the contrary, the high content of long-chain unsaturated fatty acid and monounsaturated fatty acid (oleic acid) presented inL. johnsonii KUNN19-2 membrane exhibited high cell survival, no sensitivity to selective agents and the cell membrane fluidity was still maintained. Moreover, this study found the relationship between cell membrane damage and shelf life of microcapsules especially at enhanced storage temperatures, this confirmed the importance of maintaining cell integrity of spray dried cells.