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동결 건조는 유산균 제품의 안정화를 위해 널리 사용되지만, 이 과정은 미생물 세포를 손상시키므로 공정 중 세포 생존율을 향상시키는 방안이 필요하다. 본 연구에서는 유익균 중 하나인 Lactobacillus plantarum의 동결 건조 과정 중 생존율을 최대화하기 위해 Plackett-Burman design (PBD)과 central composite design (CCD)과 같은 수학적인 factorial design을 사용하여 스크리닝 과정 및 보호제의 종류와 조성을 최적화하였다. 시험관 수준에서의 실험과 PBD에서는 trehalose, skim milk 및 monosodium glutamate (MSG)가 높은 보호 효과를 나타내었으며, 이를 바탕으로 CCD를 활용한 보호제의 최적 조성 예측으로는 skim milk (5.1%), trehalose (10.55%) 및 MSG(4.72%)가 선정되었다. 본 조합을 활용한 L. plantarum의 실제 측정된 생존율은 약 80% 이었으며, 이는 실험실에서 동결보존제로 널리 사용되는 10% skim milk의 보호 효과보다 약 2.67배 높았다. 본 연구를 통해 유산균의 유통을 위해 정밀한 가공이 중요하다는 점을 강조하고자 하며, L. plantarum의 생존율을 최대화하기 위한 적절한 동결보존제 선택 방법을 제안하고자 한다.
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Ashenafi M and Busse M. 1991. Growth of Bacillus cereus in fermenting tempeh made from various beans and its inhibition by Lactobacillus plantarum. J. Appl. Bacteriol. 70, 329–333.
Carvalho AS, Silva J, Ho P, Teixeira P, Malcata FX, and Gibbs P. 2004. Relevant factors for the preparation of freeze-dried lactic acid bacteria. Int. Dairy J. 14, 835–847.
Chen H, Chen S, Li C, and Shu G. 2014. Response surface optimization of lyoprotectant for Lactobacillus bulgaricus during vacuum freeze-drying. Prep. Biochem. Biotechnol. 45, 463–475.
Chen B, Wang X, Li P, Feng X, Mao Z, Wei J, Lin X, Li X, and Wang L. 2023. Exploring the protective effects of freezedried Lactobacillus rhamnosus under optimized cryoprotectants formulation. LWT 173, 114295.
Coulibaly I, Dubois-Dauphin R, Destain J, Fauconnier ML, Lognay G, and Thonart P. 2010. The resistance to freeze-drying and to storage was determined as the cellular ability to recover its survival rate and acidification activity. Int. J. Microbiol. 2010,
Carvalho AS, Silva J, Ho P, Teixeira P, Malcata FX, and Gibbs P. 2004. Relevant factors for the preparation of freeze-dried lactic acid bacteria. Int. Dairy J. 14, 835–847.
Chen H, Chen S, Li C, and Shu G. 2014. Response surface optimization of lyoprotectant for Lactobacillus bulgaricus during vacuum freeze-drying. Prep. Biochem. Biotechnol. 45, 463–475.
Chen B, Wang X, Li P, Feng X, Mao Z, Wei J, Lin X, Li X, and Wang L. 2023. Exploring the protective effects of freezedried Lactobacillus rhamnosus under optimized cryoprotectants formulation. LWT 173, 114295.
Coulibaly I, Dubois-Dauphin R, Destain J, Fauconnier ML, Lognay G, and Thonart P. 2010. The resistance to freeze-drying and to storage was determined as the cellular ability to recover its survival rate and acidification activity. Int. J. Microbiol. 2010,
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