SUPERVISOR
Ali Nasirpour,Sabihe Soleimanianzad
علی نصیرپور (استاد مشاور) صبیحه سلیمانیان زاد (استاد راهنما)
STUDENT
Farzaneh alsadat Jafari mohamad abadi
فرزانه السادات جعفری محمدآبادی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Microencapsulation of Lactobacillus Plantarum PTCC 1896 with a Combination of Emulsion and Spray Drying Methods and its Effect on Bacterum's Survival in Simulated Gastro-Intestinal Conditions and also Iranian White Cheese
Probiotics have demonstrated various health benefits but have shown poor stability to sustain food processing, storage conditions and in human gut. Most probiotics have low survival rate even when they are stored at low temperature and the number of viable bacteria are actually below the desired level (10 7 cfu/gr). There are several ways for protecting probiotics, including their encapsulation. Biopolymer beads are commonly studied for encapsulating probiotics to improve their stability against different harsh conditions. The aim of this study was to encapsulate Lactobacillus plantarum PTCC1896 with a combination of pectin, sodium caseinate and whey protei using a combination of emulsion and spray drying methods and its effect on the viability of encapsulated probiotic was investigated. So first the ratio of pectin, sodium caseinate and whey protein wa optimized for emulsion formation and spray drying. For encapsulation spray-dried lactobacillus plantarum was suspended in soy oil that was emulsified in a neutral aqueous phase with whey protein and sodium caseinate to prepare primary solid/ oil/ water (s/o/w) emulsion. Subsequently , pectin was electrostatically deposited onto the droplet surface at pH 4/0 to form secondary emulsions and after cross- linking with calcium chloride for 2 hours, it was dried. The encapsulation efficiency was 77/5% and the size of capsules was smaller than 20 µm. Furthermore a 1/3 log(cfu/gr powder) reduction was observed after spray drying for free Lactobacillus plantarum , while a 2/4 log(cfu/g powder) reduction was observed for encapsulated cells. It should be noted that encapsulating of Lactobacillus plantarum with multiple layers enhanced the viability of this probiotic after digestion in simulated gastric and intestinal fluids. Free and encapsulated L. plantarum were added to ultra-filtered cheese and the viability of probiotic was determined during 60 days storage within 15 day intervals. The pH, acidity, fat, protein, salt and moisture content changes were monitored throughout the above mentioned period. Both free and encapsulated L. plantarum showed reduction viability during storage time but there was no significant difference( p›0/01) between free and capsules viability reduction, at the end of storage time in cheese. In all cheese treatments the pH and moisture contents were significantly reduced and salt, acidity, fat and protein content were significantly increased during shelf life but no significant difference observed between them at the end of storage. It was obvious that suspended probiotic in cheese couldn , t change the texture properties of cheese but in sensory properties the samples containing capsules get lower scores than control cheese. In general, the results indicated that encapsulation with sodum caseinate, whey protein and pectin significantly increase the survival rate of probiotic bacteria. Keywords : Cheese, encapsulation, lactobacillus plantarum PTCC 1896, pectin, sodium caseinate, whey protein
پروبیوتیک ها فواید بسیاری را برای سلامتی انسان نشان داده اند. اما پایداری این میکروارگانیسم ها نسبت به شرایط فراوری ، نگهداری محصول و همچنین بعد از مصرف محصول، در بدن انسان کم است. تحقیقات نشان داده اند که اکثر مواد غذایی پروبیوتیکی حتی زمانیکه در دمای پایین نگهداری می شوند تعداد پروبیوتیک های آن ها کم می شود و این باعث می شود که تعداد سلول زنده در زمان مصرف به کمتر از حد لازم برسد . cfu/gr) 10 7 (روش های مختلفی برای افزایش مقاومت باکتری های پروبیوتیک حساس پیشنهاد شده که از آن جمله می توان به ریزپوشانی آنان اشاره کرد. از ترکیبات پلیمری بطور معمول برای ریزپوشانی پروبیوتیک ها و جهت افزایش پایداری آن ها استفاده می شود. هدف از این مطالعه بررسی امکان استفاده ترکیبی از پلیمر پکتین، پروتئین آب پنیر و سدیم کازئینات به روش ترکیبی امولسیون و خشک کردن پاششی، جهت افزایش زنده مانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم PTCC 1896 بود. ابتدا نسبت پکتین، سدیم کازئینات و پروتئین آب پنیر جهت تشکیل امولسیون و عبور از خشک کن پاششی بهینه شد. جهت ریزپوشانی، پودر حاصل از خشک کن پاششی حاوی لاکتوباسیلوس پلانتاروم به روغن سویا افزوده شد و برای تشکیل امولسیون اولیه جامد/ روغن /آب (s/o/w)، روغن به محلول آبی حاوی پروتئین آب پنیر و کازئینات سدیم اضافه شد. سپس پکتین بصورت الکترواستاتیکی در pH برابر با 4 روی سطح قطرات امولسیون قرار گرفت و امولسیون ثانویه تشکیل شد و پس از ایجاد اتصالات عرضی با کلسیم کلراید، فرایند خشک کردن پاششی انجام شد. راندمان ریزپوشانی %5/77 بود و نتایج بررسی با میکروسکوپ الکترونی نشان داد کپسول های تولید شده کروی شکل و دارای اندازه کمتر از 20 میکرومتر بودند. پس از خشک کردن پاششی کاهش تعداد سلول زنده برای میکروب آزاد و ریزپوشینه شده به ترتیب 3/1 و 4/2 سیکل لگاریتمی بود. لازم به ذکر است ریزپوشانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم بصورت چند لایه موجب افزایش زنده مانی این پروبیوتیک تحت شرایط شبیه سازی شده شیره گوارشی شد. پروبیوتیک آزاد و ریزپوشینه شده به پنیر فراپالایش افزوده شده و زنده مانی آن در دوره انبارمانی 60 روزه مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین میزان تغییرات pH، اسیدیته، محتوی چربی، پروتئین، نمک و رطوبت طی دوره نگهداری بررسی شد. تعداد پروبیوتیک آزاد و ریزپوشینه شده در پنیر، طی دوره انبارمانی کاهش یافت اما بین هیچکدام از تیمارها، از نظر کاهش، در انتهای دوره نگهداری اختلاف معنی داری وجود نداشت. همچنین در تمامی تیمارهای پنیر، pH و محتوای رطوبت کاهش یافت و محتوی چربی، نمک، اسیدیته و پروتئین افزایش یافت اما در انتهای دوره انبارمانی از نظر خصوصیات ذکر شده بین تیمارها اختلاف معنی داری مشاهده نشد. افزودن پروبیوتیک، تغییر خاصی را در خصوصیات بافتی پنیر ایجاد نکرد اما در ارزیابی حسی، پنیر حاوی ریزپوشینه های پروبیوتیک امتیازکمتری را نسبت به پنیر شاهدگرفت. به طور کلی ریزپوشانی با استفاده از پروتئین آب پنیر، سدیم کازئینات و پکتین می تواند به میزان قابل توجهی موجب افزایش زنده مانی باکتری های پروبیوتیک شود. کلمات کلیدی : پروتئین آب پنیر، پنیر، پکتین، ریزپوشانی سدیم، کازئینات ، لاکتوباسیلوس پلانتاروم زیرگونه PTCC1896