CN103013972A

CN103013972A - 一种提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法

Info

Publication number: CN103013972A
Application number: CN2012105527411A
Authority: CN
Inventors: 金雪霞; 路怀灯; 尹安伟
Original assignee: JIANGSU LVKE BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: JIANGSU LVKE BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，使用喷雾冷凝法制备干酪乳杆菌微胶囊，该干酪乳杆菌微胶囊包括微胶囊壁材以及包覆于微胶囊壁材中的干酪乳杆菌，该微胶囊壁材包括海藻酸钠和CaCl₂。本发明通过喷雾冷凝法制备干酪乳杆菌微胶囊，以提高该益生菌发酵剂活性，促使其能够抵抗胃酸等恶劣条件，并能够到达肠道释放，最终发挥益生作用；同时本发明通过选择适宜的冻干保护剂，优化冻干保护剂的组成，降低冻干处理对细菌造成的伤害，进一步提高本发明所述益生菌发酵剂活性。

Description

一种提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法

技术领域

本发明涉及一种以干酪乳杆菌为益生菌的发酵剂制备方法，其所制备的益生菌发酵剂为干酪乳杆菌微胶囊，通过喷雾冷凝法制备。

背景技术

益生菌市场在21世纪呈现了较快的增长速度。实验室条件下益生菌具有一定的效果，但这种效果在动物体内未必能完全达到。一方面菌体干燥期间，菌体极易失活，或在保存期，活菌数下降很快，针对这一现象，国内外研究者从微生物生理状态、细胞大小、细胞浓度、pH值、冷冻保护剂、冷冻温度、降温速度、冷冻干燥条件、细胞含水量等几个方面进行研究，发现保护剂是最复杂、最难选择的一个关键因素，根据乳酸菌的特点，选择适宜的冻干保护剂，优化保护剂组成，能够降低冻干对细菌的伤害。

另一方面，在实际动物实验时，肠道内以及外界微生物学条件各有差异。许多研究显示，活菌制剂进入动物消化道后多难以经受低pH 值、胆盐等的作用，难以有足够的活菌数量到达肠道或定植肠道而发挥作用。液体状态下的活菌在一周就会从108 CFU/mL 快速下降到101 CFU/mL；而冻干粉技术对活菌的耐酸性、耐氧性无明显提高，将活菌置于畜禽胃液中2 h，活菌存活率低于2 ‰。在这种情况下，活菌制剂在产品的环境中或通过胃肠道的过程中得不到保护。为使摄入的益生菌发挥预期的效果，益生菌必须以活菌的形态通过胃，到达肠道内。因此虽期望有大量活菌通过胃并定居在肠道内增殖，但自外界摄入的益生菌要在肠道内定居下来也是相当困难的。

面对如此困境，利用微胶囊技术包埋益生菌的方法应运而生。微胶囊是一种采用高分子聚合物或其他成膜材料将物质的微粒或微滴包覆所形成的微小容器。囊壁通常是具有一定强度的半透性多微孔薄膜，因此微胶囊能够将微胶囊内的物质与外界环境相隔离，可以免受环境的影响，从而保持稳定，而在适当条件下，被包埋的物质又可以释放出来。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，其首要技术目的是通过喷雾冷凝法制备干酪乳杆菌微胶囊，以提高该益生菌发酵剂活性，促使其能够抵抗胃酸等恶劣条件，并能够到达肠道释放，最终发挥益生作用；本发明的次要技术目的是在进行干酪乳杆菌微胶囊制备前，先在冻干保护剂的作用下，采用冻干法将干酪乳杆菌冻干为干酪乳杆菌冻干粉，使得包覆于干酪乳杆菌微胶囊内部的干酪乳杆菌为干酪乳杆菌冻干粉，因此，本发明通过选择适宜的冻干保护剂，优化冻干保护剂的组成，降低冻干处理对细菌造成的伤害，进一步提高本发明所述益生菌发酵剂活性。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，使用喷雾冷凝法制备干酪乳杆菌微胶囊，该干酪乳杆菌微胶囊包括微胶囊壁材以及包覆于微胶囊壁材中的干酪乳杆菌，该微胶囊壁材包括海藻酸钠和CaCl₂。

进一步地，本发明在进行干酪乳杆菌微胶囊制备前，先在添加有冷冻干燥保护剂条件下，对干酪乳杆菌进行冻干处理，使得包覆于微胶囊壁材中的干酪乳杆菌为干酪乳杆菌冻干粉。

进一步地，本发明所述冷冻干燥保护剂选自脱脂奶粉、谷胱甘肽GSH、海藻糖、谷氨酸钠、山梨醇、麦芽糖以及葡萄糖中任意一种或者任意两种以上的物质混合复配而成。

进一步地，本发明所述冷冻干燥保护剂由脱脂奶粉、谷胱甘肽GSH、海藻糖复配而成。

进一步地，本发明所述冷冻干燥保护剂包括蔗糖10 %、麦芽糖10 %、海藻糖5 %、山梨醇5 %、脱脂奶粉20 %、Vc 2 %、谷胱甘肽GSH 0.5 %，余量为水；且冷冻干燥保护剂中各组分的含量均为质量份数。

进一步地，本发明所述微胶囊壁材还包括木薯变性淀粉，该微胶囊壁材以海藻酸钠水溶液、木薯变性淀粉水溶液组成的混合体系为基材，而以CaCl₂水溶液作为交联剂而制成；所述海藻酸钠水溶液、木薯变性淀粉水溶液、CaCl₂水溶液的质量浓度分别为2%、3%、3%。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

1、本发明选择适宜的冻干保护剂，以提高经冻干处理后的干酪乳杆菌活性；同时，本发明采用特定的微胶囊壁材以及喷雾冷凝法微胶囊技术，以增强益生菌微胶囊的稳定性，使其能够抵抗胃酸等恶劣条件，并能够到达肠道释放，最终发挥益生作用，即10⁷ CFU/mL。

2、对于微胶囊壁材的材料选择，本发明选择了海藻酸钠、木薯变性淀粉组成的混合体系为主要壁材，主要原因是海藻酸钠无毒安全，具有生物相容性，与氯化钙结合过程温和，包埋过程简便易行，并且价格低廉，适合工业放大。而在后期实验中，所添加的木薯变性淀粉将作为益生元，与乳酸菌相辅相成，共同发挥作用，以提高乳酸菌的靶向定植和进一步发挥益生作用。

附图说明

图1公开了本发明所述微胶囊模拟胃肠液中释放率的示意图；

图2是微胶囊在模拟畜禽胃肠道的释放过程的显微镜检示意图，其释放过程依次从A-B-C-D-E-F。

具体实施方式

以下将结合各实施例详细地说明本发明的技术方案。但是本发明的保护范围不能认为仅局限于下述具体实施例。对于所述技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的基本前提下，还可以作出若干简单推演或者等同替换，这些等同替换方案仍然将被视为本发明的保护范围之列。

本申请所涉及的干酪乳杆菌，为中国专利ZL201010238658.8所公开的保藏菌种，其保藏单位为：中国典型培养物保藏中心，简称CCTCC；保藏编号是：M2010163；保藏日期是：2010.6.28日；菌种分类命名为干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)。

为提高干酪乳杆菌的肠道内靶向定植和进一步发挥干酪乳杆菌的益生作用，本发明公开了一种提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，该方法分为两个步骤：其一为干酪乳杆菌的冻干处理；其二是干酪乳杆菌的微胶囊制备。

干酪乳杆菌的冻干处理

在对干酪乳杆菌进行冻干处理时，本发明添加了适宜的冷冻干燥保护剂，其可以为脱脂奶粉、谷胱甘肽GSH、海藻糖、谷氨酸钠、山梨醇、麦芽糖以及葡萄糖中任意一种，也可以为脱脂奶粉、谷胱甘肽GSH、海藻糖、谷氨酸钠、山梨醇、麦芽糖以及葡萄糖中任意两种以上的物质混合复配而成。

将未添加冷冻干燥保护剂与已添加冷冻干燥保护剂的冻干粉，通过扫描电镜观察发现，细胞在有冷冻干燥保护剂存在时，冻干后的细胞形态较完整，并没有出现因细胞膜破裂而出现胞内物质外溢的情况；而未添加保护剂的细胞在经过冷冻干燥过程后，细胞结构被破坏，细胞表面粗糙，甚至出现细胞破裂。

另外，经本申请人的实验研究发现，单因素的冻干保护剂对于本发明所述干酪乳杆菌的活性保护效果为：脱脂奶粉＞谷胱甘肽GSH＞海藻糖＞谷氨酸钠＞山梨醇＞麦芽糖＞葡萄糖。

而对于复配冷冻干燥保护剂，以20 %脱脂奶粉为保护基质时，干酪乳杆菌的活性保护效果普遍提高2倍，其中尤以海藻糖、谷胱甘肽GSH、脱脂奶粉复配时的保护效果较好。另外，申请人还发现由以下配方复配的冷冻干燥保护剂，可以将干酪乳杆菌的细胞存活率提高到74.5 %，该复配的冷冻干燥保护剂配方为：蔗糖10 %、麦芽糖10 %、海藻糖5 %、山梨醇5 %、脱脂奶粉20 %、Vc 2 %、谷胱甘肽GSH 0.5 %，余量为水；且冷冻干燥保护剂中各组分的含量均为质量份数。

干酪乳杆菌的微胶囊制备

本发明所述干酪乳杆菌的微胶囊制备方法，是基于微胶囊技术中的喷雾冷凝法，通过该方法制备的干酪乳杆菌微胶囊包括微胶囊壁材以及包覆于微胶囊壁材中的干酪乳杆菌。其中：

所述微胶囊制备的仪器参数：进料速度为0.5 mL/min，进气速度为600 L/h。

所述微胶囊壁材以海藻酸钠水溶液、水溶液组成的混合体系为基材，而以CaCl₂水溶液作为交联剂而制成；所述海藻酸钠水溶液、木薯变性淀粉水溶液、CaCl₂水溶液的质量浓度分别为2%、3%、3%。

以海藻酸钠和氯化钙的质量比为2:3为主要壁材，菌体=10⁹ CFU/mL条件下，模拟畜禽胃肠道，如图1所示，在胃酸环境中，3小时后洗涤微球转移进入模拟肠液，发现其15分钟后基本释放，45分钟后完全释放并继续生长。通过显微镜跟踪观测发现，如图2所示，在胃液中微球能够保持较好的球形，进入到肠液中细胞被释放，直径小的微胶囊快速释放，而较大直径的微胶囊呈现从外侧到内侧的逐步释放。

加了木薯变形淀粉作为益生元，它可以促进益生菌的生长与增殖。将其添加到益生菌微胶囊中，不仅可以充当微胶囊的一部分壁材，还可以作为益生菌生长所需的碳源，延长益生菌的存活期。实验过程中发现，此木薯变性淀粉溶解性很好，能够很好的分散在海藻酸钠溶液中，这在后期的释放中可以达到增加乳酸菌的活性的目标。显微镜结果显示与前期未添加益生元相比差异不大，粒径数值和范围略有上升，包埋率与之前相比有所下降，但是下降程度并不大。在模拟畜禽胃液中，此微胶囊能够很好的保持形态和保护其内的乳酸菌。在模拟畜禽肠液时又能很好的释放。与之前实验相比，在胃液中保护很好且更快的在肠液中释放，并且90min后仍能够继续生长发挥益生作用。通过扫描电子显微镜可以清晰地看见乳杆菌被包埋在微囊里，这有助于我们更进一步了解乳杆菌在微胶囊内的存在形式。

Claims

1.一种提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，其特征在于：使用喷雾冷凝法制备干酪乳杆菌微胶囊，该干酪乳杆菌微胶囊包括微胶囊壁材以及包覆于微胶囊壁材中的干酪乳杆菌，该微胶囊壁材包括海藻酸钠和CaCl₂。

2.根据权利要求1所述提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，其特征在于：在进行干酪乳杆菌微胶囊制备前，先在添加有冷冻干燥保护剂条件下，对干酪乳杆菌进行冻干处理，使得包覆于微胶囊壁材中的干酪乳杆菌为干酪乳杆菌冻干粉。

3.根据权利要求2所述提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥保护剂选自脱脂奶粉、谷胱甘肽GSH、海藻糖、谷氨酸钠、山梨醇、麦芽糖以及葡萄糖中任意一种或者任意两种以上的物质混合复配而成。

4.根据权利要求3所述提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥保护剂由脱脂奶粉、谷胱甘肽GSH、海藻糖复配而成。

5.根据权利要求3所述提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥保护剂包括蔗糖10%、麦芽糖10 %、海藻糖5 %、山梨醇5 %、脱脂奶粉20 %、Vc 2 %、谷胱甘肽GSH 0.5 %，余量为水，且冷冻干燥保护剂中各组分的含量均为质量分数。

6.根据权利要求1所述提高干酪乳杆菌活力的益生菌发酵剂制备方法，其特征在于：所述微胶囊壁材还包括木薯变性淀粉，该微胶囊壁材以海藻酸钠水溶液、木薯变性淀粉水溶液组成的混合体系为基材，而以CaCl₂水溶液作为交联剂而制成；所述海藻酸钠水溶液、木薯变性淀粉水溶液、CaCl₂水溶液的质量浓度分别为2%、3%、3%。