CN102334590B - 一种资源化利用废酸奶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种资源化利用废酸奶的方法，该方法利用酸奶中的乳酸、乳糖、蛋白质等营养物质为益生菌保护剂，海藻酸钠、壳聚糖为囊材进行复合包埋实现的；该方法实现了废酸奶的资源化回收利用，大大提高了益生菌的存活率，同时亦减少了酸奶中蛋白等营养成分的丢失；本发明所制得的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖微胶囊具有相对较高的活性，耐酸性强，解决了胃酸，消化酶和抗生素等对乳酸菌引起的灭活问题，到达大肠释放，调节肠道菌群平衡，提高动物免疫力，降低发病率，提高饲料转化率，为绿色养殖；同时该胶囊耐储存，且生产工艺简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种将废酸奶资源化利用的方法，属于生物技术、饲料添加剂领域。
背景技术
酸奶是以新鲜的牛奶为原料，经过巴氏杀菌后再向牛奶中添加乳酸菌，经发酵再冷却灌装的一种牛奶。乳酸菌作为益生菌的重要成员之一，具有改善肠道菌群结构、消除致癌因子、提高机体免疫力、降低胆固醇、促进乳糖消化、抗癌抗过敏和降低血脂等重要生理功能，因此受到人们亲睐，20世纪初酸奶开始大规模化生产，并迅速风靡世界。一般酸奶产品的货架期为25天左右，由于运输的原因，实际销售时间不超过15天，因此每天都有许多酸奶因接近货架期而下架。经检验发现，这部分酸奶如果没有发生包装破损，除了风味稍有变化外，其中的乳酸菌等功能微生物数量及蛋白等营养成份量变化不大，同时，酸奶企业在生产和包装过程中，为防止在变换产品品种时出现风味的变化，也需要废弃一部分头尾奶，这部分酸奶质量没有任何问题，而多数厂家都是直接将酸奶作为一般垃圾废弃处理，造成资源的极大浪费，既不经济又不环保。对上述酸奶进行合理的回收利用既有良好的经济价值，又有明显的环保意义。
本发明所指的废酸奶是指未受到污染的下架酸奶及企业生产过程产生的头尾奶等酸奶，因没有合理的去向而废弃，但其本质仍是酸奶。
大多数的益生菌进入消化道后对低pH的胃酸、胆汁酸等的抵抗能力较弱，难以有足够的活菌数量到达并定居于肠道发挥作用。将乳酸菌等益生菌进行微囊化，可以将菌体与外界的不良环境分开；采用肠溶性壁材，能防止胃液破坏，使益生菌尽可能多的到达肠道，同时经过微囊化处理，有利于储存和运输。目前，菌体微胶囊技术正处于起步阶段，经检索发现已公开的专利及技术存在着一些缺陷，如：需要对乳酸菌纯化富集培养、胶囊乳酸菌存活率比较低、囊材在胃液中溶解性较高、囊材在肠液中不溶、材料选择性高及生产工艺复杂、耐存性差和制作成本高等。因此研制稳定、高效的菌体微胶囊具有重要的意义和价值。本发明充分利用废酸奶中的蛋白等营养成份作为保护剂，对其中的益生菌进行包埋，制成微囊型的微生态制剂。
海藻酸钠是从海藻中提取的一种天然多糖类化合物，无臭无味、易溶于水，不溶于乙醇、乙醚、氯仿和酸(pH<3)。海藻酸钠具有良好的增稠性、成膜性、稳定性、絮凝性和螯合性。壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰化反应脱去50%以上的乙酰基制备而成，化学名为聚(1-4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖。其具有良好的生物相容性、极小的毒性、经济。两者都因其具有特殊稳定的性能，使其在缓释、控释制剂领域具有全新的研究前景。目前国内对乳酸菌的包埋制成微胶囊所用的乳酸菌都是经过分离纯化再富集培养，而直接对酸奶中的益生菌进行包埋在国内还未曾有报道。且国内主要的包埋技术都是以海藻酸钠、明胶、卡那胶、二氧化硅凝胶和聚乙烯醇凝胶等高分子物质材料进行单层包埋，而采用海藻酸钠与壳聚糖作为包埋材料进行双层包埋的技术鲜有报道。
发明内容
本发明是为了实现废酸奶的资源化利用，及解决现有的乳酸菌微胶囊菌数存活率低、肠溶性差和保质期短等问题，提供了一种利用酸奶中营养物质作为保护剂，海藻酸钠-壳聚糖等作为囊材直接固定酸奶中乳酸菌等益生菌的方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：海藻酸钠-壳聚糖为囊材的酸奶微胶囊制备方法：
(1)将灭菌后质量体积比为1%~5%的海藻酸钠与含乳酸菌等益生菌浓度为2×108 cfu/ml~5×108cfu/ml的废酸奶混合，搅拌均匀；然后将混合溶液用喷雾装置喷到质量体积比为3%~5%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀30min~60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；
(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次；所用壳聚糖溶液为体积比1%的醋酸溶液溶解配置；
(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于空气干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖微胶囊。
上述步骤(1)中的酸奶与海藻酸钠溶液的体积比为1:1~3。
上述步骤(2)中的微粒小球与壳聚糖溶液的体积比为1:1~10。
上述步骤(2)中的壳聚糖溶液的质量体积比为1%~5%。
上述步骤(3)中的空气干燥器可用中温烘箱。
乳酸菌包埋所采用的保护剂为乳酸、乳糖、酪蛋白等过期酸奶中所含的营养物质。
本实施方式中的废酸奶为广州某乳品制造有限公司生产的乳酸菌制品，其所含的菌种为嗜酸乳杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌和双歧杆菌等，均为公众可以得到的常规菌种。
与现有的技术相比，本发明具有以下优点：
1．目前我国大多数乳制品企业的废酸奶还是以直接排放或者是委托第三方机构代为处理，将酸奶资源化利用制作畜用生态制剂还未曾有报道。
2．本发明直接以酸奶中的乳酸菌为包埋对象，较之其他包埋方法不需要另外纯化培养菌种。
3．本发明方法直接以酸奶中所含的乳酸、乳糖和酪蛋白等营养物质作为乳酸菌的保护剂，较之其他包埋方法的额外添加菌种保护剂相比，大大的减少了菌种的死亡率和损失，同时也降低了成本。
4． 本发明方法使用海藻酸钠、壳聚糖为囊材，形成了复合包埋结构，与普通包埋相比，弥补了单层包埋存在包埋不充分的缺点，大大提高了包埋效率和包埋产率；与其他多层包埋相比，包埋工艺简单、易操作，同时亦节省了包埋材料，降低了成本。本包埋方法能使活性菌能顺利通过体胃和小肠，到达大肠释放，从而能有效的解决胃酸、消化酶和抗生素等对活性乳酸菌引起灭活的问题。
5．本发明方法制得的微粒小球，直接用常规空气悬浮方法或者中温条件下进行干燥，取代了常规的冷冻干燥和喷雾干燥等工艺，大大降低了活菌微胶囊制剂成本，且其贮藏性能优于其他干燥工艺制剂。
6.本发明所生产的乳酸菌胶囊为直径为1μm~1000μm的小球粉末，而目前国内已经存在的乳酸菌胶囊的均为粒径大于2000μm的小球，本发明的产品干燥工艺简单，便于保存。
7．本发明方法具有生产工艺简单、能耗低、无三废、投资小、易于规模化生产等特点。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
实施例1：
(1)将灭菌后质量体积比为1%的海藻酸钠和含乳酸菌浓度为3.25×108 cfu/ml的酸奶以体积比为3:1混合，搅拌均匀。然后将混合溶液用喷雾装置喷到已灭菌的质量体积比为3%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液(用1%的醋酸溶液配制)中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次。(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于小型空气干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊。采用倾注平板计数法，最后得到的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊具有最高的乳酸菌存活数，数量级可达到108，存活率达到92.5%以上，具有较高的活性。与已报道的其他包埋工艺所得到的胶囊相比，菌体存活率更高。
实施例2：
(1)将灭菌后质量体积比为2%的海藻酸钠和含乳酸菌浓度为3.25×108 cfu/ml的酸奶以体积比为3:1混合，搅拌均匀。然后将混合溶液用喷雾装置喷到已灭菌的质量体积比为3%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液(用1%的醋酸溶液配制)中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次。(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于小型空气干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊。采用倾注平板计数法，最后得到的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊具有最高的乳酸菌存活数，数量级可达到108，存活率达到92.5%以上，具有较高的活性。与已报道的其他包埋工艺所得到的胶囊相比，菌体存活率更高。
实施例3：
(1)将灭菌后质量体积比为3%的海藻酸钠和含乳酸菌浓度为3.25×108 cfu/ml的酸奶以体积比为3:1混合，搅拌均匀。然后将混合溶液用喷雾装置喷到已灭菌的质量体积比为3%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液(用1%的醋酸溶液配制)中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次。(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于小型空气干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊。采用倾注平板计数法，最后得到的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊具有最高的乳酸菌存活数，数量级可达到108，存活率达到92.5%以上，具有较高的活性。与已报道的其他包埋工艺所得到的胶囊相比，菌体存活率更高。
实施例4：
(1)将灭菌后质量体积比为4%的海藻酸钠和含乳酸菌浓度为3.25×108 cfu/ml的酸奶以体积比为3:1混合，搅拌均匀。然后将混合溶液用喷雾装置喷到已灭菌的质量体积比为3%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液(用1%的醋酸溶液配制)中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次。(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于小型空气干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊。采用倾注平板计数法，最后得到的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊具有最高的乳酸菌存活数，数量级可达到108，存活率达到92.5%以上，具有较高的活性。与已报道的其他包埋工艺所得到的胶囊相比，菌体存活率更高。
实施例5：
(1)将灭菌后质量体积比为5%的海藻酸钠和含乳酸菌浓度为3.25×108 cfu/ml的酸奶以体积比为3:1混合，搅拌均匀。然后将混合溶液用喷雾装置喷到已灭菌的质量体积比为3%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液(用1%的醋酸溶液配制)中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次。(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于小型空气干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊。采用倾注平板计数法，最后得到的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊具有最高的乳酸菌存活数，数量级可达到108，存活率达到92.5%以上，具有较高的活性。与已报道的其他包埋工艺所得到的胶囊相比，菌体存活率更高。
实施例6：
(1)将灭菌后质量体积比为3%的海藻酸钠和含乳酸菌浓度为4.0×108 cfu/ml的酸奶以体积比为2:1混合，搅拌均匀。然后将混合溶液用喷雾装置喷到已灭菌的质量体积比为4%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液(用1%的醋酸溶液配制)中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次。(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于小型空气干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊。采用倾注平板计数法，最后得到的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊具有最高的乳酸菌存活数，数量级可达到108，存活率达到92.5%以上，具有较高的活性。与已报道的其他包埋工艺所得到的胶囊相比，菌体存活率更高。
实施例7：
(1)将灭菌后质量体积比为3%的海藻酸钠和含乳酸菌浓度为4.0×108 cfu/ml的酸奶以体积比为2:1混合，搅拌均匀。然后将混合溶液用喷雾装置喷到已灭菌的质量体积比为5%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液(用1%的醋酸溶液配制)中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次。(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于中温烘箱干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊。采用倾注平板计数法，最后得到的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊具有最高的乳酸菌存活数，数量级可达到108，存活率达到92.5%以上，具有较高的活性。与已报道的其他包埋工艺所得到的胶囊相比，菌体存活率更高。
实施例8：
(1)将灭菌后质量体积比为3%的海藻酸钠和含乳酸菌浓度为5.0×108 cfu/ml的酸奶以体积比为1:1混合，搅拌均匀。然后将混合溶液用喷雾装置喷到已灭菌的质量体积比为5%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液(用1%的醋酸溶液配制)中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次。(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于小型空气干燥器内干燥60min，既得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊。采用倾注平板计数法，最后得到的酸奶-海藻酸钠/壳聚糖胶囊具有最高的乳酸菌存活数，数量级可达到108，存活率达到92.5%以上，具有较高的活性。与已报道的其他包埋工艺所得到的胶囊相比，菌体存活率更高。
Claims (5)
1.一种资源化利用废酸奶的方法，其特征包括如下步骤：
(1)将灭菌后质量体积比为1%~5%的海藻酸钠与包含乳酸菌的益生菌浓度为2×108 cfu/ml~5×108cfu/ml的废酸奶混合，搅拌均匀；然后将混合溶液用喷雾装置喷到质量体积比为3%~5%的氯化钙溶液中，得到粒径为1μm~1000μm的小球后，固化沉淀30min~60min，使海藻酸钙凝胶珠硬化定型，过滤得微粒小球，用蒸馏水洗涤两次，干燥；
(2)将步骤(1)中制得的微粒小球置于壳聚糖溶液中覆膜30min，过滤得小球，再用蒸馏水洗涤3次；所用壳聚糖溶液为体积比1%的醋酸溶液溶解 配制；
(3)将步骤(2)中制得的微粒小球置于空气干燥器内干燥60min， 即得酸奶-海藻酸钠/壳聚糖微胶囊。
2.按权利要求 1所述的方法，其特征在于：上述步骤(1)中的酸奶与海藻酸钠溶液的体积比为1:1~3。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤(2)中的微粒小球与壳聚糖溶液的体积比为1:1~10。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：上述步骤(2)中的壳聚糖溶液的质量体积比为1%~5%。
5.按权利要求 1所述的方法，其特征在于：上述步骤(3)中的空气干燥器为中温烘箱。
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