AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe microcapsules’ properties suggest suitability for food and pharmaceutical applications, offering a promising strategy to deliver probiotics with improved stability and targeted release.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Microencapsulation can enhance probiotic viability by shielding cells during processing and digestion. This study investigated the encapsulation of Bifidobacterium longum using two different techniques extrusion and emulsification with sodium alginate (1% and 2% w/v) as the wall material. Probiotic cultures were prepared and encapsulated by dropping cell-alginate mixtures into CaCl₂ (extrusion) or dispersing into oil with CaCl₂ (emulsification), followed by freeze-drying. The resulting microcapsules were characterized for size, morphology, moisture content, hygroscopicity, encapsulation efficiency, and cell viability. Encapsulation efficiencies were high for both methods (ranging ~88-97%), with the extrusion method at 1% alginate achieving the highest efficiency (~96.6%) and viability (~8.7 log cfu/g). Emulsification produced slightly lower efficiencies (91-94%) and viable counts (~8.0 log), but all formulations maintained probiotic counts well above the recommended therapeutic minimum of 107 cfu/g. Capsule size depended on method and alginate concentration: extrusion yielded larger, spherical beads (~1.5 mm), while emulsification produced smaller, irregular capsules (~0.5 mm). Higher alginate concentration (2%) led to significantly increased capsule size in both methods (p<0.05). Moisture content of the freeze-dried capsules ranged from ~4% to 10%, and hygroscopicity ranged from ~8% to 16%, with emulsified capsules showing lower moisture and hygroscopicity than extruded ones. These findings demonstrate that both extrusion and emulsification using sodium alginate are effective techniques for the microencapsulation of B. longum while preserving high cell viability. The microcapsules’ properties suggest suitability for food and pharmaceutical applications, offering a promising strategy to deliver probiotics with improved stability and targeted release.
Özet
Mikroenkapsülasyon, işleme ve sindirim sırasında hücreleri koruyarak probiyotiklerin canlılığını artırabilir. Bu çalışmada, duvar malzemesi olarak sodyum aljinat (%1 ve %2 a/h) kullanılarak ekstrüzyon ve emülsifikasyon olmak üzere iki farklı teknikle Bifidobacterium longum'un kapsüllenmesi araştırılmıştır. Probiyotik kültürler, hücre-aljinat karışımlarının CaCl₂ içine damlatılması (ekstrüzyon) veya CaCl₂ ile yağa dağıtılması (emülsifikasyon) ve ardından dondurularak kurutulmasıyla hazırlanmış ve kapsüllenmiştir. Elde edilen mikro kapsüller, boyut, morfoloji, nem içeriği, higroskopiklik, kapsülleme verimliliği ve hücre canlılığı açısından karakterize edilmiştir. Her iki yöntem için de kapsülleme verimlilikleri yüksek (%88-97 aralığında) olup, %1 aljinat ile ekstrüzyon yöntemi en yüksek verimliliğe (%96,6) ve canlılığa (~8,7 log cfu/g) ulaşmıştır. Emülsifikasyon biraz daha düşük verimlilik (%91-94) ve canlı bakteri sayısı (~8,0 log) sağladı, ancak tüm formülasyonlar probiyotik sayısını önerilen terapötik minimum olan 107 cfu/g'nin oldukça üzerinde tuttu. Kapsül boyutu yönteme ve aljinat konsantrasyonuna bağlıydı: ekstrüzyon daha büyük, küresel boncuklar (~1,5 mm) üretirken, emülsifikasyon daha küçük, düzensiz kapsüller (~0,5 mm) üretti. Daha yüksek aljinat konsantrasyonu (%2) her iki yöntemde de kapsül boyutunda önemli ölçüde artışa yol açtı (p<0,05). Dondurularak kurutulmuş kapsüllerin nem içeriği ~%4 ila %10 arasında, higroskopikliği ise ~%8 ila %16 arasında değişti; emülsifiye edilmiş kapsüller, ekstrüde edilmiş kapsüllere göre daha düşük nem ve higroskopiklik gösterdi. Bu sonuçlar, hem ekstrüzyonun hem de aljinat ile emülsifikasyonun, yüksek hücre canlılığını korurken B. longum'u etkili bir şekilde kapsüllediğini göstermektedir. Mikrokapsüllerin özellikleri, gıda ve ilaç uygulamaları için uygunluğunu göstermekte olup, geliştirilmiş stabilite ve hedeflenmiş salınım ile probiyotiklerin iletilmesi için umut vadeden bir strateji sunmaktadır.