بررسی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، میکروبی و حسی شکلات شیری ترکیب شده با سلول‌های لاکتوباسیلوس پلانتاروم ریزپوشانی شده به روش خشک کردن پاششی

STUDENT

DEGREE

YEAR

The production of probiotic foods is growing as a result of their beneficial health effects. Numerous investigations have shown that the survival of probiotic bacteria in confectionery products such as chocolate is difficult since thermal and harsh treatments have been used during their producing process. In the present study, a combination of dried skim milk and inulin in different ratios of 0, 25, 50, 75, and 100% has been utilized to microencapsulate lactobacillus plantrum A7 by the use of spray drying method. Different charasteristics of produced microcapsulates including physical, chemical, and the survival probability of bacteria in diverse thermal treatments and time have been researched. Then, the best microencapsulation in the term of bacteria’s survival probability has been utilized to produce probiaotic milk chocolate, which has been kept in a temperature of 18?c for three months and the survival of bacteria as well as physical and chemical traits of produced chocolate have been investigated during this time. In addition, the effect of microcapsulating on survival of probiatic bacteria in the simulated condition of gastrointestinal systems has been conducted. The investigations have indicated a mean performance of 82% for microencapsulation process and production of 6.4-11.3 microcapsules, whose sizes increase as more dried skim milk has been substituded with inulin up to 50% ratio. According to pictures of scanning electron microscope, all the microcapsuls have had spherical shape with wrinkles on their surfaces. Color analysis has demonstrated that L* and b* factors diminish while a* factors enhance with increasing inulin. The results of thermal resistance investigations have shown that as temperature increases up to 70?c, the influence of microencapsulation process and the microcapsules walls’ matrix are remarkable, since the larger amount of inulin to dried skim milk has been utilize for microencapsulation process, the less thermal resistance has been observed. On the other hand, the more dried skim milk has been substituted with inulin (25% or 50 %), the larger thermal resistance has been met. The results of storing microcapsules in a temperature of -18 ?c have shown that the survival of microencapsulated strains using more inulin (50% ) is more than that of the others at the first two month, while those microencapsulated strains in which more dried skim milk have been used (50% ) have had more cell population at the end of fifth month. The investigations on produced probiotic chocolate have indicated that the reduction of free cells is 0.8 logaritmic cycles more than microencapsulated cells immediately after chocolate production. The survival of free and microencapsulated cells reduces 1.05 and 0.5 logaritmic cycle respectively in comparisen to their first population at the end of third month, but the cell populations of both sample have been in the acceptable range ( 6 log 10 cfu gr -1 )at the end of keeping cycle. Physical, chemical and sensing tests yield no significant changes in these specifications of probiotic chocolate in comparisen to non one. Simulations of gastrointestinal system for free and microencapsulated cells in chocolate and as individuals have shown that stomach acidic condition and pepsin anzyme result in no prominent reduction of chocolate probiotic bacteria after two hours.

تولید فرآورده‌های غذایی پروبیوتیکی به دلیل اثرات سلامتی‌بخش آن‌ها روز‌به روز در حال افزایش است. تحقیقات متعدد نشان داده است که میزان بقا باکتری‌های پروبیوتیک در فرآورده‌های قنادی نظیر شکلات، به دلیل تیمارهای حرارتی و سایشی به‌کار رفته در روند تولید آن‌ها، با مشکل روبه‌رو است. به‌کارگیری روش‌های متعدد نظیر ریزپوشانی می‌تواند با افزایش مقاومت باکتری‌های پروبیوتیک، زنده‌مانی آن‌ها را در محصول افزایش دهد. در پژوهش حاضر ابتدا از ترکیب شیرخشک با اینولین به نسبت‌های مختلف 0، 25، 50، 75 و 100 درصد برای ریزپوشانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم A7 با‌استفاده از روش خشک کردن پاششی استفاده شد. ریزپوشینه‌های تولیدی از نظر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، میزان زنده‌مانی سویه‌های میکروبی در هر بستر تحت تیمار حرارتی و زمان نگهداری مورد بررسی قرار گرفت. سپس از بهترین بستر ریزپوشانی کننده در حفظ سویه‌های میکروبی، برای تهیه شکلات شیری پروبیوتیک استفاده شد. شکلات‌های شیری پروبیوتیک تولید شده به مدت سه ماه در دمای c? 18 ‌نگهداری و علاوه بر تعیین میزان زنده‌مانی سویه‌های میکروبی در طول زمان انبار‌مانی شکلات، برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی محصول نیز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر بستر شکلات در حفظ سویه‌های میکروبی در برابر شرایط شبیه‌سازی شده دستگاه‌گوارش مورد آزمایش قرار گرفت. بررسی‌های انجام گرفته بر روی ریزپوشینه‌ها حاکی از متوسط راندمان 82 درصد فرآیند ریزپوشانی و تولید ریزپوشینه‌هایی با اندازه 3/11-4/6 میکرومتر بود به گونه‌ای که سایز ریزپوشینه‌ها با افزایش مقدار اینولین جایگزین شده به جای شیرخشک (تا نسبت 50% ) به طور قابل‌توجهی افزایش یافت. بر اساس تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی، تمامی ریزپوشینه‌ها دارای حالت کروی با چروکیدگی‌هایی بر روی سطح خود بودند. ویژگی‌های شیمیایی نظیر رطوبت و انحلال‌پذیری نیز با افزایش میزان اینولین موجود در ساختار ریزپوشینه‌ها کاهش یافت. بررسی‌های رنگ‌سنجی نشان داد با افزایش اینولین متغیر L* کاهش و a* افزایش یافت. نتایج حاصل از بررسی‌های مقاومت حرارتی ریزپوشینه‌ها نشان داد که با افزایش دما تا c? 70 ، فرآیند ریزپوشانی و همچنین نوع بستر به خوبی موثر واقع شده، به گونه‌ای که ریزپوشانی با مقادیر بالاتر اینولین نسبت به شیرخشک، مقاومت حرارتی را کاهش داد درحالی‌که جایگزینی بخشی از شیرخشک با اینولین(25 یا 50 درصد) تأثیر به‌سزایی بر افزایش مقاومت حرارتی ریزپوشینه‌ها داشته است. نگهداری ریزپوشینه‌ها در دمای 18- درجه سانتیگراد نشان داد که مقاومت زنده‌مانی سویه‌های ریزپوشینه شده با مقادیر بالاتر اینولین(50 درصد ) تا ماه دوم بیشتر از نمونه‌های دیگر بود؛ درحالی‌که در انتهای ماه پنجم نگهداری، نمونه‌های حاوی مقادیر 50 درصد و یا بالاتر شیرخشک، جمعیت سلولی بیشتری را در خود حفظ کرده بودند. بررسی‌ها بر روی شکلات پروبیوتیک نشان داد که میزان کاهش سلول‌های آزاد، بلافاصله بعد از تولید شکلات 8/0 سیکل لگاریتمی، بیشتر از سلول‌های ریزپوشینه شده بود. زنده‌مانی سلول‌های پروبیوتیک آزاد و ریزپوشینه شده در بستر شکلات در پایان ماه سوم انبارداری به ترتیب 05/1 و 5/0 سیکل لگاریتمی نسبت به جمعیت اولیه آن‌ها کاهش داشت؛ با این وجود، جمعیت سلولی در هر دو نمونه در پایان ماه سوم در محدوده قابل‌قبول ( 1 cfu gr - 10 Log 6 ) بود. همچنین افزودن پروبیوتیک‌ها در حالت آزاد یا ریزپوشانی شده به شکلات، این ویژگی‌ها را به صورت معناداری تغییر نداد. بررسی تأثیر شرایط شبیه‌سازی شده دستگاه‌گوارش بر سلول‌های پروبیوتیک آزاد و ریزپوشینه شده در بستر شکلات و حالت مستقل نشان داد شرایط اسیدی معده و فعالیت آنزیم پپسین بعد از دو ساعت، منجر به کاهش معنی‌دار پروبیوتیک‌ها در بستر شکلات نشد. دو ساعت نگهداری در محیط شبیه‌سازی شده روده نیز منجر به کاهش کمتر از 5/0 سیکل لگاریتمی در جمعیت سلول‌های آزاد و ریزپوشینه شده موجود در بستر شکلات شد. در مقابل، سلول‌های آزاد و ریزپوشینه شده در حالت مستقل، به ترتیب کاهش 85/0 و 44/0سیکل لگاریتمی را بعد از دو ساعت نگهداری در شرایط شبیه‌سازی شده معده، و کاهش56/1 و 98/0 سیکل لگاریتمی را بعد از دو ساعت نگهداری در شرایط شبیه‌ساز روده نشان دادند. به‌طور‌کلی نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از شیرخشک بدون چربی و اینولین به نسبت مساوی، می‌تواند یک بستر مناسب برای ریزپوشانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم A7 طی فرآیند خشک کردن پاششی باشد که علاوه بر تولید پودرهای میکروبی با راندمان ریزپوشانی مناسب، می‌تواند استفاده از این میکروارگانیسم‌ها را در فرآورده‌های غذایی با تیمارهای حرارتی نسبتا بالا نظیر شکلات امکان‌پذیر کند. همچنین فراسودمندسازی شکلات شیری با استفاده از پروبیوتیک ریزپوشانی شده حاضر، علاوه‌بر تولید محصولی با ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و حسی مناسب، می‌تواند زنده‌مانی این پروبیوتیک‌ها را در برابر شرایط شبیه‌سازی شده دستگاه‌گوارش افزایش دهد. کلمات کلیدی: شکلات، اینولین، لاکتوباسیلوس پلانتاروم A7 ، ریزپوشانی، خشک‌کن پاششی.