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内源乳化法益生菌微胶囊冻干菌粉的制备及其特性研究

李宜春  
【摘要】:益生菌,是一类通过促进宿主肠道内多种微生物菌群的生态平衡,对宿主健康或生理功能产生有益作用的活性微生物。因其对人体良好的益生功效从而使得益生菌在食品、药品和保健品行业得到广泛应用。但是由于益生菌在人体酸性环境中的耐受性较差以及各种微生态制剂中益生菌的贮藏稳定性不佳,从而影响了益生菌的活性及其功能特性的发挥。本文以嗜酸乳杆菌和双歧杆菌为芯材,海藻酸钠和壳聚糖为壁材,通过微胶囊化技术,提高混合菌体在模拟人工胃液中的存活率,同时通过冷冻干燥技术将液态微胶囊冻干成固态形式,能够有效增加益生菌微胶囊中混合菌体的贮藏稳定性,从而为扩大益生菌的使用范围提供理论基础。本文研究的主要内容及结论如下:(1)确定了嗜酸乳杆菌和双歧杆菌的最适混合培养条件。以混合菌体的OD值为指标,通过单因素试验和响应面试验选择和优化了两菌混合培养的最适条件为:培养基初始pH值6.2,两菌接种总量4%,接种比例1:1,培养温度37±1℃和装液量200 mL/500 mL,此时益生菌活菌数为9.32×10~9 cfu/mL。(2)探究了内源乳化法制备海藻酸钠-混合菌体微胶囊的最适工艺条件。以微胶囊中混合菌体包埋率为指标,通过单因素试验和正交试验确定内源乳化法制备益生菌微胶囊的最适工艺条件为:菌胶比1:5,搅拌速度450 r/min,冰醋酸添加量400μL,海藻酸钠与碳酸钙质量比1:6,乳化时间15 min,水油体积比1:3和乳化剂添加量600μL,此时微胶囊中混合菌体包埋率达到87.2%,益生菌活菌数为8.13×10~9cfu/mL。(3)确定了壳聚糖作为海藻酸钠-混合菌体微胶囊二次包衣材料的最适工艺。以微胶囊中混合菌体的包埋率为指标,通过单因素试验和响应面试验确定壳聚糖二次包衣的最适工艺为:壳聚糖溶液浓度0.60%,壳聚糖溶液pH值5.00和成膜反应时间15 min。此时海藻酸钠-壳聚糖微胶囊中混合菌体的包埋率达到85.9%,益生菌活菌数为8.01×10~9 cfu/mL。与混合菌体的海藻酸钠微胶囊相比,该微胶囊有效提高了嗜酸乳杆菌和双歧杆菌在模拟人工胃液中的存活率。(4)探究了保护剂对海藻酸钠-壳聚糖-混合菌体微胶囊在冷冻干燥过程中的保护作用。通过单因素试验确定1:2.5作为益生菌微胶囊冷冻干燥过程中的最适菌泥和冻干保护剂之比。以冻干益生菌微胶囊中混合菌体的包埋率和活菌数为指标,通过单因素试验和正交试验确定对混合菌体在冷冻干燥过程中效果最为显著的保护剂的最适组合为:甘油浓度2%,海藻糖浓度10%,脱脂乳浓度15%和L-半胱氨酸浓度2%。在此条件下制备的冻干益生菌微胶囊中混合菌体的包埋率达到84.5%,活菌数为7.88×10~9 cfu/mL。(5)探究了三种类型冻干菌粉(混合菌体+保护剂+二次包埋组、混合菌体+二次包埋组、混合菌体+保护剂)中混合菌体的存活率,耐酸性,肠溶性和贮藏稳定性。结果表明:混合菌体的存活率:混合菌体+保护剂+二次包埋组(84.5%)﹥混合菌体+二次包埋组(77.6%)﹥混合菌体+保护剂(69.5%);在模拟人工胃液的120 min内,三种类型冻干菌粉对混合菌体在模拟人工胃液中的保护作用为:混合菌体+保护剂+二次包埋组(80.1%)﹥混合菌体+二次包埋组(74.2%)﹥混合菌体+保护剂(68.9%),微胶囊技术有效提高了混合菌体对酸性环境的耐受性,且制备的微胶囊肠溶性良好。在模拟人工肠液的60 min内,三种类型的冻干菌粉中,混合菌体+保护剂+二次包埋组冻干菌粉中混合菌体的溶出量最大达到7.08×10~9 cfu/mL。三种类型冻干菌粉在4℃和常温下的贮藏效果不同,低温更有利于冻干菌粉中混合菌体的贮藏稳定性。在4℃下贮藏60天后,三种类型冻干菌粉中混合菌体的存活率依次为:混合菌体+保护剂+二次包埋组(75.3%)﹥混合菌体+二次包埋组(67.2%)﹥混合菌体+保护剂(58.9%)。微胶囊技术有效提高了混合菌体的耐酸性,而将微胶囊制备成冻干菌粉则有助于提高益生菌的贮藏稳定性,为扩大益生菌的使用范围奠定基础。


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