Effects of Carbohydrates, Prebiotics and Salts on Survival of Saccharomyces boulardii During Freeze-Drying

Abstract

Saccharomyces boulardii, as a probiotic yeast, had been commonly used in food, medicine and feed to treat diarrhea in humans or livestock. However, there are few researches focusing on the preparation of its freeze-drying S.boulardii powder. In this study, the effect of carbohydrates (glucose, sucrose, maltose, fructose, lactose, mannose and trehalose), prebiotics (isomalto-oligosaccharide, xylo-oligosaccharide, raffinose, stachyose, inulin, galacto-oligosaccharide and fructo-oligosaccharide) and salts (NaHCO3, MgSO4, sodium glutamate, sodium ascorbate, and phosphate buffer) on the freeze-dried survival of S. boulardii were investigated to screen the cryoprotectant by using single factor experiments. As the result, trehalose and XOS had better protective effect, the survival rate was 23.72% and 20.70% respectively, the number of viable cells reached 0.91×1010 CFU/g and 0.85×1010 CFU/g respectively; the addition amount of NaHCO3 was 0.3%, the freeze-dried survival rate reached the maximum value of 12.92%. The phosphate buffer additive amount and the bacterial sludge weight were 0.8:1, the freeze-dried survival rate reached a maximum of 14.14%, the freeze-dried survival rate of sodium glutamate, sodium ascorbate and MgSO4 groups was increasing, reaching a maximum of 20.26%, 16.47% and 6.29% when the addition amount was 2%, 10%, 0.5%.

Effect of Lyoprotective Agents on the Preservation of Survival of a Bacillus cereus Strain PBG in the Freeze-Drying Process

“…To prevent the loss of viability, it is necessary to improve conditions during lyophilization, including the proper use of different lyoprotectors, evaluation of cell damage mechanisms, lyophilization conditions, and optimization of parameters (temperature, pressure, and time). Among these, lyoprotectors are considered the most critical, as they affect cell viability during the lyophilization process [44,55,56], aiming to reduce cell damage during both the process and rehydration [44], while maintaining physiological activity and storage stability during long-term preservation [57].…”

การผลิตเซลล์ยีสต์จากอาหารเพาะเลี้ยงจากพืชเพื่อการผลิตโพรไบโอติกอัดเม็ดแบบฟองฟู่

“…, 2019) พรี ไบโอติ ก (Prebiotics) เป็ นอาหารหนึ ่ งที ่ ร่ างกายไม่ สามารถย่ อยและดู ดซึ มได้ ที ่ ล้ าไส้ เล็ ก แต่ จะถู กย่ อยสลายโดยจุ ลิ นทรี ย์ ที ่ มี ชี วิ ต และ เช่ น ฟรุ กโต-ออลิ โกแซคคาไรด์ (fructo-oligosaccharides, FOS) กาแลคโต-ออลิ โกแซคคาไรด์ (galacto-oligosaccharides, GOS) ไซโล-ออลิ โกแซคคาไรด์ (xylo-oligosaccharides, XOS) ไอโซ-มอลโตออลิ โกแซคคาไรด์ (isomaltooligosaccharides, IMO) และ อิ นู ลิ น (inulin) เป็ นต้ น(Davani-Davari et al, 2019) มี รายงานว่ า การเติ มพรี ไบโอติ กลงในยี สต์ เพื ่ อใช้ เป็ นไครโอโพรเทกแทนต์ (cryoprotectant) ส้ าหรั บการท้ าแห้ ง แบบแช่ เยื อกแข็ ง (freeze dry) พบว่ า การเพาะเลี ้ ยงยี สต์ ในไซโล-ออลิ โกแซคคาไรด์ และอิ นู ลิ น ยี สต์ สามารถปกป้ องเซลล์ ได้ ดี ขึ ้ น 20 % โดยมี จ้ านวนเซลล์ ยี สต์ ที ่ มี ชี วิ ตสู งกว่ า 10 log CFU/mL(Guowei et al, 2018) 2.2.3.2 อาหารเลี ้ ยงเชื ้ อส าหรั บห้ องปฏิ บั ติ การและกึ ่ งอุ ตสาหกรรมส้ าหรั บอาหารเลี ้ ยงเชื ้ อมาตรฐานที ่ นิ ยมใช้ เพาะเลี ้ ยงยี สต์ ในระดั บห้ องปฏิ บั ติ การ เช่ น yeast extract peptone dextrose (YPD หรื อ YEPD) มี ส่ วนประกอบเป็ น g/L: peptone 10 g, glucose 20 g แ ละ yeast extract 10 g ห รื อ yeast extract peptone glycerol (YPG) มี ส่ วนประกอบดั งนี ้ g/L: peptone 20 g, glucose 20 g และ yeast extract 10 g และอาหาร เพาะเลี ้ ยงที ่ ใช้ ในงานวิ จั ย คื อ yeast malt (YM) เป็ นอาหารประเภท complex media และมี ส่ วนประกอบคื อ g/L: yeast extract 3 g, Malt extract 3 g, peptone 5 g และ glucose 10gส้ าหรั บการเพาะเลี ้ ยงยี สต์ ในระดั บกึ ่ งอุ ตสาหกรรม พบว่ า เตรี ยมอาหารเพาะเลี ้ ยง ยี สต์ โดยการปรั บสั ดส่ วนปริ มาณแหล่ งคาร์ บอน เช่ น กลู โคส (glucose) น้ ้ าแช่ ข้ าวโพด (corn steep liquor) แหล่ งไนโตรเจน เช่ น โซเดี ยมไนเตรต (sodium nitrate) สารสกั ดยี สต์ (yeast extract) นอกจากนี ้ ปริ มาณเซลล์ ขึ ้ นอยู ่ กั บขนาดของถั งหมั กที ่ ใช้ เพาะเลี ้ ยงการให้ อากาศและการควบคุ ม pH(Chin et al, 2015) 2.2.3.3 อาหารทางเลื อกส าหรั บเพาะเลี ้ ยงยี สต์ (alternative medium) หลายงานวิ จั ยได้ ทดลองเพาะเลี ้ ยงยี สต์ ในน้ ้ าผั ก-ผลไม้ โดยเฉพาะน้ ้ าผลไม้ ที ่ มี สมบั ติ และสารอาหารที ่ ช่ วยส่ งเสริ มการเจริ ญของเซลล์ ถู กน้ ามาใช้ ในการเพาะเลี ้ ยงเซลล์ ยี สต์ อย่ าง กว้ างขวาง ยกตั วอย่ างเช่ น Fratianni และคณะ (2014) ศึ กษาการเพาะเลี ้ ยงยี สต์ โพรไบโอติ กในน้ ้ า เบอร์ รี ่ รวม และน้ าเซลล์ มาห่ อหุ ้ มด้ วยวิ ธี encapsulate โดยใช้ แอลจิ เนต (alginate) อิ นู ลิ น (inulin) และ แซนแทนกั ม (xanthan gum) พบว่ า เซลล์ สามารถเจริ ญได้ เช่ นเดี ยวกั นและเซลล์ ที ่ ถู กห่ อหุ ้ ม ส่ งผลให้ เซลล์ มี อั ตรารอดสู งขึ ้ นในน้ ้ าย่ อยระบบทางเดิ นอาหารแบบจ้ าลอง และยั งสามารถดู ดซึ มสาร แอนโทไซยานิ นจากน้ ้ าผลไม้ และจากงานวิ จั ยของ Farinazzo และคณะ (2020) ได้ ศึ กษาการ เพาะเลี ้ ยงยี สต์ โพรไบโอติ กในน้ ้ าแอปเปิ ล พบว่ า นอกจากสามารถเพาะเลี ้ ยงยี สต์ ในน้ ้ าผลไม้ แล้ ว ยั ง สามารถเพิ ่ มความสามารถในการต้ านอนุ มู ลอิ สระได้ อี กด้ วย องุ ่ นถู กน้ ามาท้ าไวน์ ตั ้ งแต่ สมั ยโบราณและเหมาะมากกว่ าผลไม้ ชนิ ดอื ่ นๆ และเป็ นน้ ้ า ผลไม้ ที ่ นิ ยมใช้ ในการเพาะเลี ้ ยงยี สต์ เนื ่ องจากมี น้ ้ าตาล กรด และสารอาหารที ่ เหมาะแก่ การเจริ ญ โดย ไม่ จ้ าเป็ นต้ องเติ มหรื อปรั บแต่ งส่ วนผสมอื ่ นๆ นอกจากนี ้ องุ ่ นเป็ นผลไม้ ที ่ มี ความส้ าคั ญทางเศรษฐกิ จ ของโลก สามารถปรั บตั วได้ ดี ทั ้ งในเขตหนาว กึ ่ งร้ อน และร้ อนส้ าหรั บประเทศไทยนั ้ นนิ ยมบริ โภคเป็ น องุ ่ นสด สามารถปลู กได้ ดี มี การเจริ ญเติ บโตดี ให้ ผลผลิ ตสู ง สามารถปลู กได้ ทั ่ วภู มิ ภาคของไทย นอกจากนี ้ องุ ่ นยั งสามารถน้ าไปแปรรู ปเป็ นผลิ ตภั ณฑ์ อื ่ นๆ เช่ น ลู กเกด แยม เครื ่ องดื ่ มแอลกอฮอล์ (Sabra et al, 2021) สารอาหารหลั กในน้ ้ าองุ ่ นแดงประกอบด้ วย โปรตี น 0.40 % ไขมั น 0.09% คาร์ โบไฮเดรต 15.6% โดยมี น้ ้ าตาล 14% ประกอบด้ วยฟรุ กโตส 7.42% กลู โคส 6.61% (รวมถึ ง น้ ้ าตาลซู โครส แลคโตส มอลโตสในปริ มาณน้ อย) แร่ ธาตุ ได้ แก่ แคลเซี ยม เหล็ ก แมกนี เซี ยม แมงกานี ส ฟอสฟอรั ส โพแทสเซี ยม โซเดี ยม ซิ งค์ วิ ตามิ น ได้ แก่ วิ ตามิ นบี วิ ตามิ นซี ไทอามิ น ไนซิ น นอกจากนี ้ น้ ้ าองุ ่ นมี กรดหลั กคื อ กรดซิ ตริ กและมาลิ ก นอกจากนี ้ ...…”