Microencapsulação de Lactobacillus casei por spray drying

FACEPENo presente estudo foi desenvolvida uma formulação microencapsulada contendo o micro-organismo probiótico Lactobacillus casei utilizando a técnica de secagem por spray drying. O ensaio fermentativo foi realizado em duas etapas: escolha da menor concentração de glicose no meio de cultivo e avaliação da cinética de crescimento. O micro-organismo foi cultivado em frascos em condição estacionária empregando-se soro de leite como substrato para crescimento celular, sendo obtidos os dados cinéticos do cultivo pela determinação do teor de células viáveis e pH. O caldo fermentado foi submetido à microencapsulação empregando o método de secagem por spray drying. Para a otimização das condições de secagem, foi empregado um planejamento experimental do tipo DCCR (Delineamento Composto Central Rotacional), com duas variáveis independentes (temperatura de entrada do ar e concentração do agente encapsulante maltodextrina), tendo como variável resposta a concentração de células viáveis. As microcápsulas obtidas foram caracterizadas pela análise de solubilidade, higroscopicidade, molhabilidade, concentração de células viáveis, atividade de água, análise térmica e teor de umidade. A caracterização morfológica foi realizada por microscopia óptica, e a estabilidade dos pós foi avaliada durante um tempo de estocagem de 60 dias. A cinética de crescimento celular demonstrou que a fase de crescimento exponencial se inicia a partir de 17 h de cultivo, com fase estacionária a partir de 36 h e velocidade máxima de crescimento (μᴍₐₓ) de 0,52 ± 0,03 h⁻¹. Ao final de 43 h, é atingida uma concentração de células viáveis de 3,0 x 10¹⁰ UFC/mL. A condição de secagem selecionada foi uma temperatura do ar de entrada de 70°C e 25 % de maltodextrina, conferindo às microcápsulas uma umidade de 4,8 ± 0,43 %, solubilidade de 97,03 ± 0,04 %, molhabilidade de 100% em 1,16 minutos, atividade de água de 0,14, higroscopicidade de 35,20 g H₂O/100g e uma concentração de células viáveis de 1,12 x 10¹⁰ UFC/g..A temperatura de -8 °C garantiu a manutenção da viabilidade celular, mantendo a concentração das células acima de 9 log UFC/g durante 60 dias. As microcápsulas apresentaram forma esférica e superfície uniforme. Os resultados da análise térmica sugerem que foram obtidas microcápsulas com elevada estabilidade térmica.In the current research a microencapsulated formulation containing the probiotic micro-organism Lactobacillus casei was developed using the spray drying technique. Fermentation assays were carried out in two steps: choosing the lowest glucose concentration in the culture medium and evaluation of growth kinetics on the selected culture medium. The micro-organism was grown in flasks in stationary condition employing whey as substrate for cell growth; cell culture kinetic data were obtained by determination of viable cells counting and pH. The fermented broth was subjected to microencapsulation by the spray drying method. For the optimization of drying conditions was used a rotational central composite design with two independent variables (air inlet temperature and concentration of the encapsulating agent maltodextrin) and one dependent variable (concentration of viable cells). The microcapsules were characterized by analysis of solubility, hygroscopicity, wettability, viable cell concentration and moisture content. Morphological characterization was performed by optical microscopy, and powders stability was evaluated during a storage time of 60 days. The cell growth kinetics demonstrates that the exponential growth phase begins after 17 h, with the stationary phase starting after 36 h and maximum growth speed (μᴍₐₓ) of 0.52 ± 0.03 h⁻¹. After 43 h a viable cell concentration of 3.0 x 10¹⁰ CFU / mL was achieved. The selected drying conditions were inlet air temperature of 70 °C and 25 % maltodextrin, resulting in microcapsules with humidity of 4.8 ± 0.43 %, solubility of 97.03 ± 0.04 %, wettability of 100% at 1.16 minutes, water activity of 0.14, hygroscopicity of 35.20 g H₂O/100g, and a viable cell concentration of 1.12 x 10¹⁰ CFU/g. A temperature of -8 °C ensured cell viability by maintaining the cell concentration above 9 log CFU/g during 60 days. The microcapsules were spherical and presented uniform surface. The results of thermal analysis suggested that were obtained microcapsules with high thermal stability