Liofilizzazione in bulk di biomasse di batteri probiotici = Bulk freeze-drying of probiotic bacteria biomass

Negli ultimi anni l’attenzione verso i probiotici, “microrganismi vivi che, se somministrati in quantità adeguate, apportano un beneficio alla salute dell'ospite”, sta crescendo in diversi settori, sia alimentare sia farmaceutico. Tuttavia, lo sviluppo di prodotti probiotici con cariche adeguate al momento del consumo resta l’ostacolo principale, poiché diversi fattori durante il processo produttivo condizionano la vitalità dei microrganismi. Esso, infatti, prevede una serie di operazioni, dalla crescita della biomassa microbica fino alla fase finale di essiccazione volta ad ottenere una coltura in polvere che deve preservare la funzionalità probiotica nel tempo. Il presente lavoro ha come obiettivo lo studio di un processo di liofilizzazione in impianto pilota, ponendo l’attenzione sulle diverse variabili che possono influire sulla vitalità e qualità della coltura probiotica. La liofilizzazione, che consiste nella disidratazione per sublimazione di prodotti previamente congelati, si rivela essere particolarmente adatta per via delle condizioni di processo miti rispetto ad altre tecniche di essicamento. Al tempo stesso però, può generare fattori di stress, per cui è buona pratica aggiungere degli eccipienti in soluzione che vadano a stabilizzare le strutture cellulari secondo diversi meccanismi di protezione. A questo scopo sono state selezionate due diverse specie appartenenti al genere Lactobacillus con caratteristiche distintive in termini di crescita nonché di resistenza agli stress indotti durante il processo produttivo. Le biomasse batteriche, opportunamente formulate, sono state sottoposte ad un ciclo di liofilizzazione per valutarne la sopravvivenza, così da selezionare il ceppo più robusto su cui effettuare le successive prove di liofilizzazione valutando diversi cicli in termini di essicamento primario e di essiccamento secondario. Ricavati i coefficienti di scambio termico Kv e la resistenza al trasferimento di materia Rp, i cicli di liofilizzazione sono stati sviluppati con l’approccio del Quality By Design, che utilizza un modello matematico in grado di predire il comportamento del processo al variare delle condizioni operative consentendo di rispettare i criteri di qualità imposti. Questo studio mostra come la formulazione di particolari crioprotettivi combinati allo sviluppo di cicli di liofilizzazione ottimizzati sia alla base della vitalità e sopravvivenza nel tempo del probiotico nonché funzione della specie considerata.