تاثیر درون‏ پوشانی به روش امولسیون بر زنده‏ مانی باکتری لاکتوباسیلوس ‏روتری در شرایط شبیه ‏سازی شده معده

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع غذایی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه صنایع غذایی و تبدیلی، پژوهشکده فناوری های شیمیایی، سازمان پژوهش‏های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

چکیده

چکیده:
سابقه و هدف: اثرات سلامت ‏بخش باکتری ‏های پروبیوتیک، افزایش کاربرد آنان در فرآورده‏ های غذایی را در پی داشته است. پایداری پایین باکتری‏ های پروبیوتیک‏ در برابر شرایط نامساعد محیطی و به دنبال آن کاهش زنده‏ مانی طی فرآوری، دوره نگهداری و هم‏چنین در هنگام مصرف، مهم‏ترین محدودیت در تولید و توسعه فرآورده‏ های پروبیوتیک به شمار می ‏آید. درون‏ پوشانی باکتری‏ های پروبیوتیک از جمله فناوری‏های است که در تحقیقات متعدد جهت افزایش پایداری باکتری‏ها در برابر تنش‏های محیطی با موفقیت پیاده‏ سازی گردیده است. هدف از انجام این تحقیق، ارزیابی فن‎آوری درون ‏پوشانی هسته-پوسته با استفاده از ترکیبات ‏کلسیم ‏آلژینات، زانتان و ژلان، بر زنده ‏مانی باکتری لاکتوباسیلوس ‎روتری در شرایط شبیه ‏سازی شده معده (5/1= pH) به روش امولسیون می ‏باشد.
مواد و روش‏ها: درون‏ پوشانی باکتری لاکتوباسیلوس ‏روتری (ATCC 1655) با ترکیبات کلسیم ‏آلژینات، زانتان و ژلان به روش امولسیون انجام و قابلیت زنده ‏مانی باکتری‏های درون ‏پوشانی شده و آزاد، در شرایط شبیه ‏سازی شده معده در فواصل زمانی صفر، 30، 60، 90 و 120 دقیقه در دمای 37 درجه سانتی‏گراد، بررسی گردید. هم‏چنین مرفولوژی و اندازه ریزپوشینه ‏ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی SEM و دستگاه تجزیه اندازه ذرات، تعیین گردید.
یافته‏ها: شکل ظاهری ریزپوشینه‏ ها حاصل از ترکیبات دیواره‏ ای تحت بررسی، کروی تا بیضوی بود. میانگین قطر ریزپوشینه‏ ها، در تمامی ترکیبات دیواره‏ای تحت بررسی با یکدیگر اختلاف معنی ‏داری (05/0p≤) نشان می ‏دهند. میانگین قطر ریزپوشینه‏ ها متاثر از ترکیبات دیواره‏ای تحت بررسی بود و نشان داده شد که بکارگیری همزمان آلژینات، زانتان و ژلان به عنوان ترکیبات دیواره ‏ای، علاوه بر استحکام بخشیدن به ریزپوشینه ‏ها، منجر به افزایش قطر ریزپوشینه ‏ها می‏شوند. راندمان درون‏ پوشانی در تمامی ترکیبات دیواره‏ ای تحت بررسی، بیش از 90 درصد بود که بیانگر مناسب بودن روش امولسیون در درون‏ پوشانی لاکتوباسیلوس‏ روتری می‏باشد. بالاترین راندمان درون پوشانی مربوط به تیمارهای (آلژینات) و (آلژینات و ژلان) بود که اختلاف معنی ‏داری (05/0p≤) نسبت به سایر ترکیبات دیواره ‏ای را نشان دادند. کمترین راندمان درون پوشانی در بین ترکیبات دیواره‏ ای تحت بررسی مربوط به تیمار (آلژینات، زانتان و ژلان) بود. بالاترین و کمترین میزان زنده‏ مانی در شرایط شبیه ‏سازی شده معده در بین ترکیبات دیواره ‏ای تحت بررسی به ترتیب مربوط به ترکیبات دیواره ‏ای (آلژینات، زانتان و ژلان) و (آلژینات به تنهایی) بود که با سایر ترکیبات دیواره ‏ای اختلاف معنی ‏داری (05/0p≤) نشان می‏دهند.
نتیجه‏گیری: درون‏پوشانی باکتری لاکتوباسیلوس ‏روتری به روش امولسیون با ترکیبات دیواره‏ای (‏آلژینات، زانتان و ژلان) در کنار بهبود معنی‏دار زنده‏مانی در شرایط شبیه‏سازی شده معده، موجب افزایش میانگین قطر ریزپوشینه‏ها و هم‏چنین کاهش راندمان درون‏پوشانی می‏گردد.
واژگان کلیدی: لاکتوباسیلوس ‏روتری، درون‏پوشانی، شرایط شبیه‏سازی معده، زنده‏مانی.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of encapsulation by emulsion method on survival of Lactobacillus reuteri in simulated gastric conditions

نویسندگان [English]

  • Hanieh Bagheri Kia 1
  • Ali Reza Bassiri 2
1 Department of Food Science and Technology, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran
2 Department of Food Technology and processing, Institute of Chemical Technologies, Iranian Research Organization for Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Abstract:
Backgrounds and objectives: The health benefits of probiotic bacteria have led to an increase in their use in food products. The low stability of probiotic bacteria against adverse environmental conditions and the consequent reduction of survival during processing, storage period and also during consumption, is the most important limitation in the production and development of probiotic products. Encapsulation of probiotic bacteria is one of the technologies that has been successfully implemented in numerous studies to increase the stability of bacteria against environmental stresses. The aim of this study was to evaluate the core-shell encapsulation technology using calcium alginate, xanthan and gelan wall materials on the survival of Lactobacillus reuteri in simulated gastric conditions (pH = 1.5) by emulsion method.
Materials and methods: Lactobacillus reuteri (ATCC 1655) was encapsulated with calcium alginate, xanthan and gelan by emulsion method and survival of encapsulated and free bacteria in simulated gastric conditions at intervals of zero, 30, 60, 90 and 120 minutes at temperature 37°C were evaluated. Also, the morphology and size of the microcapsules were determined by SEM electron microscope and particle size analyzer.
Results: The morphology of the microcapsules obtained from the under study wall materials was spherical to oval. The average diameter of microcapsules in all wall materials under study showed a significant difference (p≤0.05). The average diameter of the microcapsules was affected by the wall materials under study and it has been shown that the simultaneous use of alginate, xanthan and gelan as wall materials, in addition to strengthening the microcapsules, leads to an increase in the diameter of the microcapsules. The encapsulation efficiency in all the wall materials under study was more than 90%, which indicates the suitability of the emulsion method in the encapsulation of Lactobacillus reuteri. The highest encapsulation efficiencies were related to (alginate) and (alginate and gellan) treatments which showed a significant difference (p≤0.05) compared to other wall materials. The lowest encapsulation efficiency among the wall materials under study was related to the treatment (alginate, xanthan and gelan). The highest and lowest survival rates in simulated gastric conditions among the wall materials under study were related to wall materials (alginate, xanthan and gelan) and (alginate alone), respectively, which show a significant difference (p≤0.05) with other wall materials.
Conclusion: Encapsulation of Lactobacillus reuteri by emulsion method with wall materials (alginate, xanthan and gelan) in addition to significantly improving survival in simulated gastric conditions, it increases the average diameter of microcapsules and also reduces the encapsulation efficiency.
Keywords: Lactobacillus reuteri, Encapsulation, Simulated gastric conditions, Survival.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lactobacillus reuteri
  • Encapsulation
  • Simulated gastric conditions
  • Survival

مراجع

1.Brinques, G.B., and Ayub, M.A.Z. 2011. Effect of microencapsulation on survival of Lactobacillus plantarum in simulated gastrointestinal conditions, refrigeration, and yogurt. J. of Food Engineering. 103: 2. 123-128.
2.Chosravi Sanjani, M.A., and Mohammadi, N. 2012. Evaluation of the effect of microencapsulation on the survival of probiotics in simulated conditions of human stomach and intestine and evaluation of capsule structure with FTIR. First National Conference on Molecular Cellular Innovations. Parand, Islamic Azad University, Parand Branch. (In Persian)
3.Darjani, P., Nezhad, M.H., Kadkhodaee, R., and Milani, E. 2016. Influence of prebiotic and coating materials on morphology and survival of a probiotic strain of Lactobacillus casei exposed to simulated gastrointestinal conditions. LWT-Food Science and Technology. 73: 162-167.
4.De Prisco, A., Maresca, D., Ongeng, D., and Mauriello, G. 2014. Microencapsulation by vibrating technology of the probiotic strain Lactobacillus reuteri DSM 17938 to enhance its survival in foods and in gastrointestinal environment. Food Science and Technology. 58: 2. 1-11.
5.Gandomi, H., Abbaszadeh, S., Misaghi, A., Bokaie, S., and Noori, N. 2016. Effect of chitosan-alginate encapsulation with inulin on survival of Lactobacillus rhamnosus GG during apple juice storage and under simulated gastrointestinal conditions. LWT-Food Science and Technology. 69: 365-371.
6.Gaudreau, H., Champagne, C.P., Remondetto, G.E., Gomaa, A., and Subirade, M. 2016. Co-encapsulation of Lactobacillus helveticus cells and green tea extract: Influence on cell survival in simulated gastrointestinal conditions. J. of Functional Foods. 26: 451-459.
7.Ghahremanifar, A., Najafi, M., and Mohammadi, A. 2014. Evaluation of the effect of carbohydrates on the shelf life of limonene encapsulated with concentrated whey protein. J. of Innovation in Food Science and Technology. 6: 3. 67-73. (In Persian)
8.Hasheminia, S.M., Ebrahimzade Mousavi, S.A., Ehsani, M.R., and Dehghan Nia, J. 2011. The effect of adding gelan hydrocolloid on rheological properties and stabilization of fibrous dough. J. of Food Technologies Research. 21: 2. 179-193.
9.Jafari, S., Najafi, A., and Nasiraie, L. 2016. The effect of microencapsulation with sodium alginate on the survival of the probiotic bacterium Lactobacillus casei in simulated gastric and intestinal conditions. Second National Conference on Life Sciences. Damghan, Islamic Azad University, Damghan Branch. (In Persian)
10.Kazemi Gorji, M., Abbassi, H.A., Nasirai, L., and Milani, A. 2013. Effect of microencapsulation with calcium alginate on the survival of Lactobacillus plantarum (La7) probiotic bacterium in simulated gastric and intestinal conditions. Innovation in Food Science and Technology. 5: 1. 179-185. (In Persian)
11.Krasaekoopt, W., and Watcharapoka, S. 2014. Effect of addition of inulin and galactooligosaccharide on the survival of microencapsulated probiotics in alginate beads coated with chitosan in simulated digestive system, yogurt and fruit juice. LWT-Food Science and Technology. 57: 2.761-766.
12.Larisch, B.C., Poncelet, D., Champagne, C.P., and Neufel, R.J. 1994. Microencapsulation of Lactococcus lactis subsp. cremoris. J. of Microencapsulation. 11:189-195.
13.Mandal, S., Puniya, A.K., and Singh, K. 2006. Effect of alginate concentrations on survival of microencapsulated Lactobacillus casei NCDC-298. International Dairy J. 16: 10. 1190-1195.
14.Martín, M.J., Lara-Villoslada, F., Ruiz, M.A., and Morales, M.E. 2015. Microencapsulation of bacteria: A review of different technologies and their impact on the probiotic effects. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 27: 15-25.
15.Mohammadi, J., Mirdamadi, S., Javanmard, M., Safavi, M., and Bassiri, A. 2016. Effect of encapsulation on viability of Lactobacillus casei in simulated gastrointestinal conditions and heat treatment. J. of Novel Food Technologies. 14: 13. 31-43. (In Persian)
16.Mokarram, R., Mortazavi, S., Najafi, M.H., and Shahidi, F. 2009. The influence of multi stage alginate coating on survivability of potential probiotic bacteria in simulated gastric and intestinal juice. Food Research International. 42: 8.1040-1045.
17.Muthukumarasamy, P., Allan‐Wojtas, P., and Holley, R.A. 2006. Stability of Lactobacillus reuteri in different types of microcapsules. J. of Food Science. 71: 1. 21-29.
18.Najafi, M., and kadkhodai, R. 2016. Limonine encapsulation by freeze-drying method: The effect of type and concentration of wall material. Iranian J. of Food Science and Technology Research. 7: 3. 210-217. (In Persian)
19.Nazzaro , F., Orlando, P., Fratianni, F., and Coppola, R. 2012. Microencapsulation in food science and biotechnology. Current Opinion in Biotechnology. 23: 2.182-186.
20.Pandey, S.M., and Mishra, H. 2015. Optimization of the prebiotic & probiotic concentration and incubation temperature for the preparation of synbiotic soy yoghurt using response surface methodology. LWT-Food Science and Technology. 62: 1. 458-467.
21.Pham-Hoang, B.N., Romero-Guido, C., Phan-Thi, H., and Waché, Y. 2013. Encapsulation in a natural, preformed, multi-component and complex capsule: yeast cells. Applied microbiology and biotechnology. 97: 15. 6635-6645.
22.Rahmen, A., Hosseini, S.A, and Otadey, M. 2013. Evaluation of the effect of salt (calcium, magnesium and potassium chloride), fat and gelan gum on sausage texture. Innovation in food science and technology. 5: 1.1-11. (In Persian)
23.Rosas-Flores, W., Ramos-Ramírez, E.G., and Salazar-Montoya, J.A. 2013. Microencapsulation of Lactobacillus helveticus and Lactobacillus delbrueckii using alginate and gellan gum. Carbohydrate polymers. 98: 1.1011-1017.
24.Sarao, L.K., and Arora, M. 2017. Probiotics, prebiotics, and microencapsulation: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 57: 2.344-371.
25.Sultana, K., Godward, G., Reynolds, N., Arumugaswamy, R., Peiris, P., and Kailasapathy, K. 2000. Encapsulation of probiotic bacteria with alginate–starch and evaluation of survival in simulated gastrointestinal conditions and in yoghurt. International J. of Food Microbiology. 62: 1. 47-55.
26.Sun, W., and Griffith, M.W. 2000. Survival of bifidobacteria in yogurt and simulated gastric juice following immobilization in gellan–xanthan beads. International J. of Food Microbiology. 61: 1. 17-25.
27.Truelstrup-Hansen, L., Allan-wojtas, P.M., Jin, Y.L., and Paulson, A.T.  2002. Survival of Ca- alginate microencapsulated Bifidobacterium spp. in milk and simulated gastrointestinal conditions. Food Microbiology. 19: 1. 35-45.
28.Woraharn, S., Chaiyasut, C., Sirithunyalug, B., and Sirithunyalug J. 2010. Survival enhancement of probiotic Lactobacillus plantarum CMU-FP002 by granulation and encapsulation techniques. African Journal Microbiology Research. 4: 2086-2093.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 13، شماره 4
دی 1400
صفحه 43-55

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار