Development, evaluation and application of symbiotic microparticles produced by spray chilling technology

Foram produzidas micropartículas simbióticas com carreador de natureza lipídica, obtidas por spray chilling. Como materiais ativos foram utilizadas duas cepas de micro-organismos probióticos (L. acidophilus-LA e L. rhamnosus-LR), dois prebióticos (inulina e polidextrose) e gordura de palma e palmiste interesterificada. Estudou-se a resistência destes probióticos ao processo aplicado, o comportamento das micropartículas sólido lipídicas (MSLs) frente ao fluido gástrico e intestinal simulados e suas viabilidades durante 120 dias de armazenamento à -18, 7 e 22°C sob vácuo ou umidade relativa controlada. A caracterização morfológica, granulometria, análise térmica (DSC), atividade de água, espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e difração de raios-X (XRPD) foram estudados. Spray chilling configurou-se como processo adequado aos probióticos, devido à baixa perda de células viáveis durante a obtenção das micropartículas, sendo que não foi observado interferência da ausência, presença e do tipo de prebiótico. Foram obtidas MSLs esféricas com superfície relativamente uniforme, e com tamanho médio entre 62,4±2,8 a 69,6±5,1 µm, sendo que não houve diferença significativa entre as formulações. As análises de difração de raios-X indicaram que não ocorreram alterações polimórficas durante o armazenamento refrigerado das MSLs. Quanto à análise térmica pode-se dizer que a presença de probióticos e prebióticos praticamente não interferiu na alteração da temperatura de fusão para todas as formulações estudadas, que variou de 45,37°C a 47,58°C, inferindo-se a ausência de interações significativas entre os ingredientes microencapsulados e o carreador, ausência que foi reafirmada pelos espectros de infravermelho. A microencapsulação favoreceu a sobrevivência frente aos fluidos gástrico e intestinal simulados, e possibilitou a manutenção de células viáveis acima de 106 UFC por grama até 120 dias de armazenamento em umidade relativa controlada para a formulação com L. acidophilus e polidextrose, a qual foi influenciada pela atividade de água da partícula, que por sua vez foi afetada pela incorporação de prebióticos. Tendo em vista o potencial da MSLs desenvolvidas, estas foram incorporadas ao sorvete. Nesta matriz as micropartículas não apresentaram um bom desempenho, seja na sobrevivência de L. acidophilus durante o armazenamento do produto, como na proteção diante da exposição às condições gastrointestinais simuladas. Além disso, sorvetes com adição das MSLs foram avaliados com notas significativamente menores (p≤0,05) nos atributos textura, sabor e aceitação global em relação a amostras controle e a com adição de probióticos livres na análise sensorial do produto desenvolvido. As micropartículas lipídicas produzidas mostraram-se aptas como ingrediente alimentício, porém no sorvete não atenderam as premissas de proteção e extensão de contagens apropriadas do probiótico. As MSLs também foram incorporadas em polpas de fruta, abacate e melão, neste tipo de matriz as MSLs conferiram proteção ao micro-organismo pois aumentaram sua viabilidade em relação aos micro-organismos livres.Symbiotic microparticles were produced with a lipid carrier, obtained by spray chilling technology. In this study were used two strains of probiotic (L. acidophilus-LA and L. rhamnosus-LR) and two prebiotics (inulin and polydextrose) as active or core materials. The resistance of these probiotics to the spray chilling process was evaluated, as well as the viability of the solid lipid microparticles (SLMs) during the exposition to the simulated gastric and intestinal fluids and stability during 120 days of storage at -18, 7 and 22°C, in vacuum or controlled relative humidity. Morphology characterization, particle size, water activity, thermal analysis (DSC), infrared spectroscopy and X-ray diffraction (XRPD) were studied. Spray chilling process was configured as a suitable technology to probiotics due to low loss of viable cells in processing of the particle, and no interference was observed from the presence/absence and type of prebiotic component. MSLs were obtained with relatively uniform spherical surface, and average size between 62.4 ± 2.8 µm to 69.6 ± 5.1 µm, there was no significant difference between formulations. Analyses of X-ray diffraction indicated that there were no polymorphic changes during refrigerated storage of SLMs. As for the thermal analysis it can be said that the presence of probiotics and prebiotics had practically no effect on the melting temperature for all formulations, which was 45.37° C up to 47.58° C, inferring with this the absence of significant interactions between the lipid carrier and microencapsulated ingredients, absence that was reaffirmed by the infrared spectra. Microencapsulation favored the survival against gastric and simulated intestinal fluids, and was possible to maintain viable cells up to 106 CFU per gram up to 120 days of storage for formulation with L. acidophilus and polydextrose in low temperatures and relative humidity (11%), which the stability was influenced by the water activity of the particle, which in turn is affected by the incorporation of prebiotics to the formulation of the SLMs. Given the potential of SLMs developed, they were incorporated into the ice cream. In this matrix microparticles not performed well, either on the survival of L. acidophilus during product storage, such as in protection against exposure to simulated gastrointestinal conditions. Furthermore, the addition of SLMs on strawberry ice cream was evaluated with grades significantly lower (p ≤ 0.05) in the attributes texture, flavor and overall acceptability compared to the control samples and with added of free probiotic sensory analysis of the product developed. The lipid microparticles produced were shown to be suitable as a food ingredient, but the ice cream did not meet the assumptions of protection and extension of appropriate probiotic counts. The MSLs were also incorporated in the fruit pulp, avocado and melon, in this application the SLMs provided protection to the micro-organism increasing the probiotic viability in relation to the free microorganisms