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(hù)機(jī)制.pdf

1、基于設(shè)備簡單、成本低、便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存等特點(diǎn)，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(hù)劑最優(yōu)配比等。但對于菌液干燥過程、活菌失活機(jī)制、保護(hù)劑對益生菌的保護(hù)機(jī)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(jìn)行仔細(xì)研究。因此在本文中利用單液滴干燥儀器模擬出已加保護(hù)劑的菌液在噴霧干燥塔中的干燥過程，并對其進(jìn)行了較為詳細(xì)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(hù)劑，進(jìn)行了模擬和實(shí)際噴霧干燥實(shí)驗(yàn)，并且對加了保護(hù)劑的益生菌進(jìn)行了模擬胃腸液體外消化實(shí)驗(yàn)，分析了加入不同保護(hù)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(hù)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(huì)受到阻礙從而將導(dǎo)致在某個(gè)階段溫度上升較快；（3）保護(hù)劑濃度越高成殼時(shí)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(shí)驗(yàn)研究各保護(hù)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(qiáng)。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(shí)間，對菌存活量將會(huì)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(hù)劑菌液進(jìn)行干燥動(dòng)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(shí)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(shí)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(hù)劑對保加利亞乳桿菌的保護(hù)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(hù)效果最好。（3）根據(jù)乳糖做保護(hù)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(huì)導(dǎo)致菌種大量死亡。（4）觀察各保護(hù)劑含水量和菌活發(fā)現(xiàn)在熱風(fēng)9

6、0℃時(shí)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(hù)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(hù)劑的活菌數(shù)比未加保護(hù)劑的活菌數(shù)高一個(gè)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(hù)作用；（2）進(jìn)風(fēng)溫度越高、進(jìn)樣流速越慢，所制得菌粉中活菌數(shù)越低；（3）當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度為140℃、進(jìn)樣流速為15ml／m

7、in時(shí)所制得保加利亞乳桿菌菌粉活菌數(shù)只降低了一個(gè)數(shù)量級，存活率為23.12%。
　　4、進(jìn)行了體外模擬胃腸液實(shí)驗(yàn)，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(gè)數(shù)量級；（2）在模擬胃液中脫脂牛奶和乳糖對菌的保護(hù)作用比乳清蛋白強(qiáng)，可能胃蛋白酶酶解了乳清蛋白；（3）各保護(hù)劑