Production of dry Lactobacillus rhamnosus GG preparations by spray drying and lyophilization in aqueous two-phase system

• Autorzy: Leja K. , Dembczynski R. , Bialas W. , Jankowski T.

Warianty tytułu

PL

Produkcja preparatow Lactobacillus rhamnosus GG metodami suszenia rozpylowego i liofilizacji w wodnych emulsyjnych ukladach typu ATPS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Drying is the oldest method of food preservation. It works by removing water from the food, which prevents the growth of microorganisms and decay. Moreover, spray or freeze drying is also used for the preservation of probiotic cultures. The aim of this study was to compare a survival rate of probiotic bacteria Lactobacillus rhamnosus during spray and freeze drying in ATPS. These results were also compared with survival rate of cells dried under the same conditions but suspended only in skim milk, 6% solution of PVP or 6% solution of dextran. Material and methods. The bacteria Lactobacillus rhamnosus GG were suspended and spray or freeze dried in various types of aqueous two-phase emulsions: PVP/dextran, PEG4000/dextran and PEG8000/dextran. These emulsions consisted of different types of polymers and had varying ratio of polymers in dispersed (dextran) and dispersing (PEG and PVP) phases. Results. The research demonstrated that survival rate of bacteria directly after drying depended mainly on protective reagent, rather than on drying method. After 30-day-storage of the dried bacteria cell specimens, the highest survival rate was noted in case of freeze dried cells in milk. In case of spray drying the highest cell survival rate was observed when emulsion PVP3.6%/dextran2.4% was used as a drying medium. Conclusions. Finally, it has been found that cell survival rate was not strongly influenced by the storage temperature of the powder but it depended on the drying medium.

PL

Wstęp. Suszenie jest najstarszą metodą konserwowania żywności. Polega na usuwaniu wody z produktów spożywczych, co zapobiega rozwojowi mikroflory bakteryjnej i gniciu. Ponadto suszenia: rozpyłowe i liofilizacyjne są stosowane także do zabezpieczania kultur probiotycznych. Celem pracy było porównanie przeżywalności bakterii probiotycznych Lactobacillus rhamnosus poddanych procesowi suszenia rozpyłowego i liofilizacji w wodnych emulsyjnych układach dwufazowych. Przeżywalność była także porównywana z przeżywalnością bakterii w tych samych warunkach, ale zawieszonych w odtłuszczonym mleku, 6-procentowym roztworze PVP lub 6-procentowym roztworze dekstranu. Materiał i metody. Hodowla bakterii Lactobacillus rhamnosus GG była zawieszona i suszona rozpyłowo oraz liofilizacyjnie w różnych typach wodnych emulsyjnych układach dwufazowych: PVP/dekstran, PEG4000/dekstran i PEG8000/dekstran. Emulsje te składały się z różnych typów polimerów zmieszanych w różnych proporcjach faz rozproszonej (dekstran) i rozpraszającej (PEG i PVP). Wyniki. Badania wykazały, że przeżywalność bakterii bezpośrednio po suszeniu zależy w większym stopniu od zastosowanego podczas suszenia czynnika ochronnego niż od metody suszenia. Po 30 dniach przechowywania wysuszonych preparatów bakterii największą przeżywalność zaobserwowano u komórek zawieszonych w mleku. W suszeniu rozpyłowym największą przeżywalność wykazały bakterie zawieszone w emulsji PVP3,6%/dekstran2,4%. Wnioski. Stwierdzono, że stopień przeżywalności bakterii nie jest ściśle zależny od temperatury przechowywania, lecz od substancji ochronnej stosowanej podczas suszenia

Słowa kluczowe

EN

production; freeze drying; Lactobacillus rhamnosus; spray drying; lyophilization; aqueous two-phase system; ATPS zob.aqueous two-phase system; aqueous biphasic sytem zob.aqueous two-phase system; ABS zob.aqueous two-phase system; probiotic bacteria

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Technologia Alimentaria
• Rocznik: 2009
• Tom: 08
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.39-49,fig.,ref.

Twórcy

autor

Leja K.

• Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznan, Poland

autor

Dembczynski R.

• Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznan, Poland

autor

Bialas W.

• Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznan, Poland

autor

Jankowski T.

• Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznan, Poland

Bibliografia

• Anal A.K., Singh H., 2007. Recent advances in microencapsulation of probiotics for industrial applications and targeted delivery. Trends Food Sci. Technol. 18, 240-251.
• Ananta E., Volkert M., Knorr D., 2005. Cellular injuries and storage stability of spray-dried Lactobacillus rhamnosus GG. Int. Dairy J. 15, 399-409.
• Berry A., Franco Ch., Zhang W., Middelberg A., 1999. Growth and lactic acid production in batch culture of Lactobacillus rhamnosus in a defined medium. Biotechnol. Lett. 21, 163-167.
• Capela P., Hay T.K.C., Shah N.P., 2006. Effect of cryoprotectants, prebiotics and microencapsulation on survival of probiotic organisms in yoghurt and freeze-dried yoghurt. Food Res. Int. 39, 203-211.
• Castro H.P., Teixeira P.M., Kirby R., 1997. Evidence of membrane damage in Lactobacillus bulgaricus following freeze drying. J. Appl. Microbiol. 82, 87-94.
• Crittenden R., Laitila A., Forssel P., Mättö J., Saarela M., Mattila-Sandholm T., Mylärinen P., 2001. Adhesion of Bifidobacteria to granular starch and its implication in probiotic technologies. Appl. Environ. Microbiol. 67, 3469-3475.
• Dembczyński R., Lubbe P., Białas W., Sip A., Jankowski T., Grajek W., Marecik R., Cyplik P., 2008. Production of dry divercin preparations by spray drying and lyophilization. EJPAU 11, 2.
• Desmond C., Ross R.P., O’Callaghan E., Fitzgerald G., Stanton C., 2002. Improved survival of Lactobacillus paracasei NFBC 338 in spray-dried powders containing gum acacia. J. Appl. Microbiol. 93, 1003-1011.
• Elversson J., Millqvist-Fureby A., 2006. In situ coating – An approach for particle modification and encapsulation of proteins during spray drying. Int. J. Pharmac. 323, 52-63.
• Holzapfel W.H., Haberer P., Geisen R., Bjorkroth J., Schillinger U., 2001. Taxonomy and important features of probiotic microorganisms in food and nutrition. Am. J. Clin. Nutr. 73, 365-373.
• Korpela R., Moilanen E., Saxelin M., Vapaatalo H., 1997. Lactobacillus rhamnosus GG (ATCC 53103) and platelet aggregation in vitro. Int. J. Food Microbiol. 37, 83-86.
• Merchuk J.C., Andrews B.A., Asenjo J.A., 1998. Aqueous two-phase systems for protein separation studies on phase inversion. J. Chromat. B, 711, 285-293.
• Millqvist-Fureby A., Malmsten. M., Bergenståhl B., 2000. An aqueous polymer two-phase system as carrier in the spray drying of biological material. J. Coll. Inter. Sci. 225, 54-61.
• Morgan C.A, Herman N., White P.A., Vesey G., 2006. Preservation of microorganisms by drying; A review. J. Microbiol. Meth. 66, 183-193.
• Palmfeldt J., Hahn-Hagerdal B., 2000. Influence of culture pH on survival of Lactobacillus reuteri subjected to freeze-drying. Int. J. Food Microbiol. 55, 235-238.