افزایش پایداری حرارتی باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس پلانتارومA7 برای ‌تولید‌ ‌نان‌‌ پروبیوتیک ‌با ‌استفاده ‌از تکنیک ریزپوشانی

STUDENT

DEGREE

YEAR

Probiotic foods are defined as those that contain a single or mixed culture of probiotic microorganisms that affect beneficially the consumer’s health by improving their intestinal microbial balance. These include: metabolism of lactose, control of gastrointestinal infections, suppression of cancer, reduction of serum cholesterol, and immune stimulation. To achive the beneficial effects, a minimum of 6 Log of alive bacteria should be in food. Today most probiotics available are dairy based, but cereals can prove to be a healthier option for developing non-diary probiotic foods, since they can overcome some of the disadvantages associated with dairy products like lactose intolerance, allergy and the impact in cholesterol levels. Main problem in preparing baked food probiotic is the processing temperature, and its effect on microorganisms survival. One of the methods for improving probiotic survival against environmental stress is microencapsulation. In this study, to evaluate the protective effect of microencapsulation against baking heat, Lactobacillus plantarum A7 was encapsulated by emulsion method with 1 and %2 corn starch, 0.5, 1 and %2 sodium alginate and %2 gum arabic. The encapsulated and non-encapsulated bacteria, were mixed with bread constituents and the dough baked in the oven at 180 ° C for 20 minutes. To evaluate the dough and bread pH containing probiotic bacteria, pH was measured before and after the leavening in dough and after baking in bread. After baking, live probiotic bacteria were counted and the microcapsule formulation that kept the highest number of alive bacteria, was selecetd as the optimum treatment. Then size and surface morphology in this treatment was evaluated by particle size analyzer and scanning electron microscopy. The texture of the breads, were evaluated immediately, 24 and 48 hours after baking, using penetration test. Encapsulation yield, was 20.70- 44.6% and increasing of sodium alginate concentration in this regard has significant effect (p 0/05). Measuring of the pH after leavening showed that dough has been fermented and the pH in all treatment has been reduced. Also, the pH values in the baked breads were in the range of 5-6, indicated the bread can be a suitable carrier for microcapsule. The number of viable bacterial cells after baking showed that the microencapsulation could increase the number of alive bacteria in bread, 1-2 log in comparison to the non-encapsulated bacteria. The microcapsule made ??with %2 corn starch and 2% sodium alginate, had the highest number of alive bacteria after baking. The average size of microcapsule was 329.85 ± 29.45 µm. It seems that the hydrocolloids used in microencapsulation and residual oils from emulsification step, is resulted in to soft breads production. In conclusion, microencapsulation could conserve the number of alive bacteria up to the 10^ 5 cfu/g of the bread. To get 10 7 cfu/g of alive bacteria in baked bread, some more investigation are needed. Keywords : Probiotic bread, Microencapsulation, Emulsions, Heat stability, Lactobacillus plantarum A7

غذاهای پروبیوتیک، غذاهایی حاوی یک یا مخلوط چند میکروارگانیسم پروبیوتیک هستند که از طریق متعادل نمودن فلور میکروبی دستگاه گوارش، تاثیرات مثبتی بر سلامت انسان اعمال می کنند. از جمله این تاثیرات می توان به متابولیسم لاکتوز، کاهش عفونتهای دستگاه گوارش، جلوگیری از بروز سرطان، کاهش کلسترول خون و تقویت سیستم ایمنی اشاره کرد. برای اعمال این تاثیرات بر سلامت انسان، باید حداقل 6 سیکل لگاریتمی از این میکروبها در ماده غذایی موجود باشد. پروبیوتیکها بیشتر به فرآورده های لبنی وارد می شوند، اما غلات نیز گزینه مناسبی برای تولید فرآورده های پروبیوتیک به شمار می روند. زیرا غلات بر خلاف فرآورده های لبنی، فاقد لاکتوز، ترکیبات حساسیت زا و کلسترول می باشند. یکی از فرآورده های پروبیوتیک بر پایه غلات، نان پروبیوتیک است که تولید آن، به دلیل اعمال حرارت پخت و اثرات کشندگی آن بر پروبیوتیکها، گسترش چندانی نیافته است. یکی از روشهای افزایش بقای پروبیوتیکها در برابر تنشهای محیط، ریز پوشانی است. در این تحقیق، برای بررسی اثر محافظت کنندگی ریز پوشانی میکروارگانیسم های پروبیوتیک? در برابر حرارت پخت، باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس پلانتاروم A7 به کمک نشاسته ذرت 1و2 درصد و آلژینات سدیم5/0 ، 1 و 2 درصد و صمغ عربی 2 درصد، به روش امولسیون ریز پوشانی شد. از باکتری مذکور به دو صورت ریزپوشانی شده و فاقد ریزپوشینه، خمیر تهیه شده و خمیر حاصل به مدت 20 دقیقه در دمای 180 درجه سانتیگراد پخت گردید. به منظور ارزیابی وضعیت خمیر و نان حاوی باکتری پروبیوتیک، pH خمیر قبل و بعد از ور آمدن و pH نان پس از پخت، اندازه گیری شد. همچنین تعداد باکتری پروبیوتیک زنده پس از پخت نان، شمارش و به استناد نتایج به دست آمد?ه، ریز پوشینه ای که بیشترین تعداد باکتری زنده را حفظ کرده بود؛ به عنوان تیمار بهینه انتخاب شد. اندازه ذرات این ریز پوشینه و مورفولوژی سطح آن، به ترتیب با دستگاه اندازه گیری کننده اندازه ذرات (Particle size analyzer) و میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین شد. به منظور سنجش بافت نان حاوی باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس پلانتاروم A7، بافت نان بلافاصله پس از پخت، 24 و 48 ساعت پس از پخت با استفاده از آزمون نفوذسنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. بازده به دست آمده از فرآیند ریزپوشانی 6/44-7/20 درصد بود و افزایش غلظت آلژینات سدیم، بر افزایش بازده فرآیند اثر معنی داری داشت(05/0 p ). اندازه گیری Hخمیر پس از ور آمدن، نشان دهنده کاهش pH نسبت به قبل از ورآمدن بود که نشان می داد در خمیرهای حاوی باکتری پروبیوتیک چه به صورت ریز پوشانی شده و چه فاقد ریز پوشینه، تخمیر انجام گرفته است. وجودpH نان در دامنه 6-5 ، نشان می دهد نان احتمالا می تواند محیط مناسبی برای پایداری ریز پوشینه های حاوی آلژینات سدیم باشد. نتایج به دست آمده از شمارش تعداد باکتری زنده پس از پخت نان، نشان دهنده بیشتر بودن تعداد باکتری زنده به میزان 2-1 سیکل در نمونه های دارای ریزپوشینه نسبت به نمونه فاقد ریزپوشینه بود. همچنین ریزپوشینه حاوی نشاسته ذرت 2 درصد و آلژینات سدیم2درصد, بیشترین تعداد باکتری زنده را پس از پخت حفظ کرده بود. این ریزپوشینه, غیر کروی بود و اندازه ذرات آن 45/29 ± 85/329 میکرومتر بود. ارزیابی بافت نانها، نشان داد ترکیبات هیدروکلوئیدی به کار رفته در ساختار ریزپوشینه ها و نیز روغن باقیمانده از مرحله امولسیون، در نانهای دارای باکتری ریز پوشانی شده بافت نرمی ایجاد کرده است. نتیجه کلی حاصل از این پژوهش نشان می دهد؛ فرآیند ریز پوشانی به کار رفته در این تحقیق، توانسته است زنده مانی باکتری پروبیوتیک را پس از پخت نان، تا 5 سیکل حفظ کند. برای رسیدن به 7 سیکل باکتری پروبیوتیک زنده در نان، به مطالعات بیشتری نیاز است. واژه های کلیدی : نان پروبیوتیک، ریز پوشانی، امولسیون، پایداری حرارتی، لاکتوباسیلوس پلانتاروم A7