CN101595976A - 乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法 - Google Patents

Abstract

乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法。双歧杆菌是定植于人类或某些哺乳动物体内的革兰氏阳性生理细菌，为肠道优势菌群。双歧杆菌的益生作用有维持肠道菌群平衡，刺激机体的免疫机能，防止消化道疾病，促进消化和吸收，缓解乳糖不耐症，降低血清胆固醇及抗癌抗氧化作用。本发明包括：分散乳清蛋白、变性处理、混合、凝胶形成，所述的混合是在无菌环境下加入双歧杆菌之后混匀，凝胶形成是在混匀后的含有菌体的乳清蛋白变性溶液中添加凝胶剂之后置于搅拌器上，在25～35℃恒温水浴中，搅拌3.5～4小时，之后再次置于4℃条件下过夜处理，所形成的产物即为包含双歧杆菌的乳清蛋白冷凝胶。本发明应用于乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌。

Description

乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法

技术领域：

本发明涉及一种乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法。

背景技术：

双歧杆菌是定植于人类或某些哺乳动物体内的革兰氏阳性生理细菌，且为肠道优势菌群，在微生态学上属于原籍菌群，对维持机体健康具有重要意义。双歧杆菌的益生作用主要有维持肠道菌群平衡，刺激机体的免疫机能，防止消化道疾病，促进消化和吸收，缓解乳糖不耐症，降低血清胆固醇以及抗癌抗氧化等作用。

双歧杆菌由于自身对营养要求高、对氧极为敏感、对低pH值的抵抗力差以及活性保持困难等缺陷，严重的限制了其实际用。其制品中存在的最为关键的问题首先为，产品销售和消费过程中活菌含量下降。液体性状的双歧杆菌制剂在几天内活菌数就会下降一个数量级。对于干粉来说，室温条件下也会很快失活，活菌数会大量下降。其次，双歧杆菌要对人体产生有益的作用，首先它必需通过胃环境到达肠道并定植于肠粘膜上。但经口服食用时，双歧杆菌不耐受强胃酸、胆汁、消化酶、抗生素等物质的作用而极易失活，活菌数也会大幅度下降。因此寻求一种提高双歧杆菌在人体肠道中存活率的有效方法，是实现其食品工业化生产的必然趋势。

将双歧杆菌微胶囊化，利用微胶囊可将菌体与氧等外界不利环境分开的特性，可以很好的解决双歧杆菌存在的上述缺点，这样能很好的防止胃液的破坏，从而使尽可能多的活菌体到达下消化道，达到定位释放的目的，进而发挥其益生功能。但是现阶段的研究只是单纯的追求菌体的存活率而忽略了产品成本和可工业化生产的可行性，导致大多数试验只是停留于实验阶段，很难投入市场。而且，有关益生菌微胶囊的研制主要集中于固体粉末制品，这些产品由于在液态产品中壁材部分或完全溶解等原因，使其在液态制品中失去对菌体的保护作用，因此固体粉末状的微胶囊制品不适于在液态制品中的应用，然而适用于液态产品的微胶囊制品的研制起步较晚，因此还需进行大量的基础研究和开发应用研究。可见，开发一种适于液态产品的益生菌微胶囊制品，对满足当今市场多样性需求有很大的现实意义。

乳清蛋白冷凝胶机理的研究始于上世纪八十年代，但是直到九十年代才受到人们的重视，相应形成机理和实际应用才逐渐的开展。冷凝胶的作用机理主要围绕盐诱导、酸诱导和酶诱导三种诱导机理进行研究。虽然作用机理不同，但是三种方式诱导冷凝胶的形成过程基本一致，主要分两个步骤，即热诱导蛋白变性和凝胶剂诱导变性蛋白形成凝胶。而通过改变凝胶的诱导方式、凝胶剂种类、添加量等其它因素，均可以根据需要形成不同结构性质的乳清蛋白凝胶。

乳清蛋白冷凝胶利用自身形成的颗粒或网络结构，可以将芯材成分包埋其中，进而发挥微胶囊的功效。由于乳清蛋白冷凝胶的形成温度较低及加工过程缓和等特点，使其适于包埋易失活、对外界敏感的生物活性成分。而乳清蛋白冷凝胶固有的胶体性状，使其非常适于应用到液态制品中。由此可见，利用乳清蛋白形成的冷凝胶包埋双歧杆菌，可以制得适用于液态制品的双歧杆菌微胶囊，这样可以极大的满足日益增大和多样性的市场需求。乳清蛋白冷凝胶双歧杆菌微胶囊制品的研制，势必推动微胶囊领域的变革，为益生菌微胶囊的开发与应用提供一个新的途径。

发明内容：

本发明的目的是提供一种利用冷凝胶技术所形成的网络状和颗粒状乳清蛋白凝胶对双歧杆菌进行保护的方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，其组成包括：分散乳清蛋白、变性处理、混合、凝胶形成，所述的混合是在无菌环境下加入双歧杆菌，之后混匀，所述的凝胶形成是在混匀后的含有菌体的乳清蛋白变性溶液中添加凝胶剂之后置于搅拌器上，在25～35℃恒温水浴中，搅拌3.5～4小时，之后再次置于4℃条件下过夜处理，所形成的产物即为包含双歧杆菌的乳清蛋白冷凝胶(CGWPCB)。

所述的乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，所述的分散乳清蛋白是按照质量浓度5～10％w/w，将乳清分离蛋白分散于灭菌的蒸馏水中，室温缓速搅拌1～2小时；所述的变性处理是将乳清蛋白溶液置于水浴中，70～80℃恒温水浴25～35分钟，之后迅速置于冰浴中冷却，待温度降至室温时，放入冰箱中4℃条件下过夜。

所述的乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，所述的凝胶形成过程中，盐诱导乳清蛋白冷凝胶形成的CaCl₂的终浓度范围为6.0～10.0mmol/L，酸诱导乳清蛋白冷凝胶形成过程中，葡萄糖酸-δ-内酯的终浓度范围为0.15～0.50％w/w

这个技术方案有以下有益效果：

1.本发明利用冷凝胶技术所形成的网络状和颗粒状乳清蛋白凝胶对双歧杆菌进行保护。通过对CGWPCB酸耐受性的研究，确定对菌体保护作用最优的CGWPCB的生产条件；对结构特性的研究，揭示不同条件下所形成的冷凝胶对菌体保护性差异的原因，进而建立对菌体保护性与结构之间的关联性；通过储存稳定性实验，进一步验证其在液体制品中应用的可行性。最终生产出一种适用于液态制品中应用的双歧杆菌微胶囊制品。

2.本发明拓展了凝胶制品的应用领域，尤其是在生物活性物质领域的应用。

3.本发明所制备的乳清蛋白冷凝胶对双歧杆菌有良好的包埋性，含有双歧杆菌的乳清蛋白冷凝胶在酸性环境中对菌体有良好的保护作用：(a)0.3％(w/w)GDL分别诱导5％和6％(w/w)WPI所形成的CGWPCB对双歧杆菌保护性最好，在pH1.5的酸性条件下作用两小时后菌落数仅下降2个数量级，菌体存活率分别为1.7％和2.1％。(b)以终浓度为8％的WPI溶液和8％的WPI变性溶液分别作为对照A和对照B，两对照组均不含凝胶剂。对照组A在pH1.5的酸性条件下作用120min后，菌落数下降6个数量级，存活率仅为0.0006％；对照组B菌落数下降4个数量级，存活率为0.03％。

4.本发明含有双歧杆菌的乳清蛋白冷凝胶适用于液体食品中的应用，具有良好的储存稳定性。

5.本发明通过改变凝胶剂的种类或者添加量可以获得网络状或者颗粒状冷凝胶。

6.本发明CGWPCB的质地和结构性质影响产品对菌体的包埋保护作用以及产品的储存稳定性。以SEM、质构特性和粒径分布作为指标评价CGWPCB的结构特性。研究表明：本试验条件下，8％WPI经酸和盐诱导形成的CGWPCB为网络状结构；蛋白质浓度对CGWPCB的结构特性同样起到至关重要的作用，在酸诱导条件下，通过改变蛋白浓度可形成颗粒状和网络状两种结构类型的冷凝胶，而对于颗粒状的冷凝胶，其平均粒径随蛋白质浓度的增加而提高。

7.本发明进一步推广了乳清蛋白冷凝胶和双歧杆菌制品的实际应用，进而可以很好的丰富液态保健品市场。通过建立CGWPCB对菌体的保护作用与其结构的相关性，进而可以根据实际需要指导生产，为其工业化生产奠定基础。

8.实验效果：

1.不同诱导条件对所形成的CGWPCB的酸耐受性的影响

以CGWPCB的耐酸性为评价指标，确定对B.bifidum KLDS2.0613保护作用最好的CGWPCB的形成条件：0.3％(w/w)GDL分别诱导5％和6％(w/w)乳清分离蛋白(whey protein isolate，WPI)所形成的CGWPCB，在酸条件下作用两小时后菌落数仅下降2个数量级，菌体存活率分别为1.7％和2.1％。

2.CGWPCB的结构特性

以微观结构，质构特性和粒径分布作为指标评价CGWPCB的结构特性。试验证实可以通过改变凝胶剂的种类、凝胶剂的添加量或者WPI浓度来获得不同结构质地的CGWPCB。最优试验组，即浓度为0.30％GDL诱导5％和6％WPI形成的CGWPCB为颗粒状，平均粒径分别为32.06μm和41.45μm。由此可见，在实际生产中，依据结构特性的变化趋势，可以通过改变以上试验参数，以获得适用于不同需求的CGWPCB产品。

本发明获得了网络状和颗粒状两种结构类型的冷凝胶。在本发明条件下，颗粒状CGWPCB对菌体的保护作用要优于网络状CGWPCB；网络状CGWPCB对菌体的保护作用随其致密性的增加而提高；而颗粒状CGWPCB对菌体的保护作用随其平均粒径的增大而提高。

3.CGWPCB储藏稳定性的评价

对上述优化的两试验组的储藏稳定性进行评价。在室温和4℃条件下，CGWPCB以固有的凝胶态形式储藏，5％和6％WPI形成的CGWPCB对菌体的保护作用无明显差异；而添加于果汁中的CGWPCB，对菌体有明显的保护作用。

试验得出：0.30％GDL诱导5％和6％WPI所形成的CGWPCB，无论以凝胶状态还是按比例与果汁混合后形成的液态制品，在室温和4℃条件下对菌体均有良好的保护作用。由此可见，CGWPCB在液态食品领域中拥有广阔的应用前景。

本发明的具体实施方式：

实施例1：

乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，其组成包括：分散乳清蛋白、变性处理、混合、凝胶形成，其特征是：所述的混合是在无菌环境下加入双歧杆菌，之后混匀，所述的凝胶形成是在混匀后的含有菌体的乳清蛋白变性溶液中添加凝胶剂之后置于搅拌器上，在25～35℃恒温水浴中，搅拌3.5～4小时，之后再次置于4℃条件下过夜处理，所形成的产物即为包含双歧杆菌的乳清蛋白冷凝胶(CGWPCB)。

实施例2

所述的乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，所述的分散乳清蛋白是按照质量浓度5～10％w/w，将乳清分离蛋白分散于灭菌的蒸馏水中，室温缓速搅拌1～2小时；所述的变性处理是将乳清蛋白溶液置于水浴中，70～80℃恒温水浴25～35分钟，之后迅速置于冰浴中冷却，待温度降至室温时，放入冰箱中4℃条件下过夜。

实施例3：

所述的乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，所述的凝胶形成过程中，盐诱导乳清蛋白冷凝胶形成的CaCl₂的终浓度范围为6.0～10.0mmol/L，酸诱导乳清蛋白冷凝胶形成过程中，葡萄糖酸-δ-内酯的终浓度范围为0.15～0.50％w/w。

Claims (3)

1.一种乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，其组成包括：分散乳清蛋白、变性处理、混合、凝胶形成，其特征是：所述的混合是在无菌环境下加入双歧杆菌，之后混匀，所述的凝胶形成是在混匀后的含有菌体的乳清蛋白变性溶液中添加凝胶剂之后置于搅拌器上，在25～35℃恒温水浴中，搅拌3.5～4小时，之后再次置于4℃条件下过夜处理，所形成的产物即为包含双歧杆菌的乳清蛋白冷凝胶(CGWPCB)。

2.根据权利要求1所述的乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，其特征是：所述的分散乳清蛋白是按照质量浓度5～10％w/w，将乳清分离蛋白分散于灭菌的蒸馏水中，室温缓速搅拌1～2小时；所述的变性处理是将乳清蛋白溶液置于水浴中，70～80℃恒温水浴25～35分钟，之后迅速置于冰浴中冷却，待温度降至室温时，放入冰箱中4℃条件下过夜。

3.根据权利要求1或3所述的乳清蛋白冷凝胶包理保护双歧杆菌的方法，其特征是：所述的凝胶形成过程中，盐诱导乳清蛋白冷凝胶形成的CaCl₂的终浓度范围为6.0～10.0mmol/L，酸诱导乳清蛋白冷凝胶形成过程中，葡萄糖酸-δ-内酯的终浓度范围为0.15～0.50％w/w。