CN104531664A

CN104531664A - 一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法

Info

Publication number: CN104531664A
Application number: CN201410824227.8A
Authority: CN
Inventors: 高银江; 邹强; 谢建将; 段振楠; 梁华忠
Original assignee: SICHUAN GAOFUJI BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: SICHUAN GAOFUJI BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: CN104531664B

Abstract

本发明涉及一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，属于乳酸菌保护技术领域。该方法是将蛋白质和碳水化合物充分溶解后，在60-90℃下反应30-60min，使混合溶液呈黄褐色，然后将乳酸菌浓缩液分散于该混合溶液中，喷雾干燥即得乳酸菌稳定性较好的菌粉。其中蛋白质选自酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋白或蛋白水解物，碳水化合物由等重量比的还原类糖和益生元类糖组成。本发明得到的粉剂能有效提高乳酸菌在喷雾干燥过程中、储藏期和人体消化道内的存活率，且易于实施，成本低廉。

Description

一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法

技术领域

本发明涉及一种乳酸菌包埋技术，具体地说是以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，属于乳酸菌保护技术领域。

背景技术

包埋技术常被用来提高乳酸菌在不利环境中的存活率，但现有的包埋技术都还存在着一定的局限性，因为好的包埋技术需要满足多项需求。首先，干燥、成型和储藏过程涉及氧气、光照和高温等多种胁迫作用，包埋后的制剂应能有效防止乳酸菌在这些过程中大量死亡；包埋后的制剂能提高乳酸菌在人体胃肠道低酸、高胆盐环境中的存活率，并最终实现肠道定位释放；除此之外，乳酸菌制剂的尺寸应足够小，添加到食品体系中不会影响食品的感官品质；最后，包埋过程中所选的壁材应具有安全、稳定和廉价等特点。因此，乳酸菌包埋技术的开发仍有巨大提升的空间。

毫无疑问，壁材的选用对于乳酸菌的包埋至关重要，目前，用于乳酸菌包埋的壁材主要采用糖或蛋白这两大类，经过检索，相关专利申请如下：

1、中国专利CN101099536A公开了一种包埋乳酸菌在动物饲料和抑菌促生产中的应用，其包埋乳酸菌的制备步骤如下：PVA加热溶解制成PVA溶液，将乳酸菌液、PVA溶液、海藻酸钠溶液、蔗糖溶液混合均匀后滴入饱和硼酸及CaCl₂的混合溶液中，硬化成凝胶珠，用无菌水冲洗后冷冻，冷冻好的聚乙烯醇凝胶珠真空冷冻干燥，待样品呈白色疏松状态取出。

2、中国专利CN103783252A涉及一种含双层包埋活性乳酸菌的保健型冰淇淋粉，它由30-40%的糖、40-50%的奶粉、8-12%的植脂末、8-15%麦芽糊精、0.3-0.8%的单甘酯、0.3-0.8%蔗糖酯、0.2-0.8%的瓜尔豆胶、0.4-0.8%的CMC、0.00002-0.00004%的双层包埋活性乳酸菌、0.01-0.03%安塞密、0.1-0.2%的香精及0.001-0.01%的色素组成。

3、中国专利CN103798793A公开了一种含有海洋鱼皮胶原低聚肽的乳酸菌粉，它是由下述重量份配比的原料制成的：海洋鱼皮胶原低聚肽粉20份~30份，柠檬酸5份~20份、多层微胶囊乳酸菌粉40份~50份。

4、中国专利CN101696406A公开了一种半干法益生菌锐孔-粉末床法双层包埋技术，将乳酸菌等益生菌菌泥与海藻酸钠、明胶、阿拉伯胶、CAP、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚果糖、低聚甘露糖的一种或多种搅拌均匀，其干物质重量比例如下：益生菌100%，低聚糖50~300%，海藻酸钠100~200%，明胶+阿拉伯胶（各50%），CAP30~80%，通过挤压制粒，颗粒含有水分40~60%，落至下方搅拌混合机内，混合机内物料为粉末状芽孢菌、氯化钙、轻质碳酸钙、大豆分离蛋白、酪蛋白、玉米蛋白粉、乳清蛋白的部分或全部混合物，混合物的重量比例如下：芽孢菌菌粉100%，氯化钙100~200%，轻质碳酸钙50~100%，大豆分离蛋白100~300%。粉末吸收锐孔颗粒水分从而出现游离钙离子，钙离子使海藻酸钠等材料发生界面凝聚，将其他物质一起形成内外两层包埋，颗粒筛分后烘干，烘干温度60~100℃，破碎粘连颗粒即为产品。

5、中国专利CN103976975A公开了一种包被复合维生菌微囊的制备方法，以海藻酸钠、CaCl₂、聚乙二醇和棕榈酸脂为包被壁材混和液，在温度为50-60℃的条件下，包被壁材混和液与复合维生菌在型恒温磁力搅拌器上搅拌均匀后，冷却后离心制备微囊；所述复合维生菌为枯草芽孢菌、乳酸菌和酵母菌。

上述专利文献仅公开了采用单一的糖或蛋白质作为壁材包埋乳酸菌的包埋方法，但以这两种壁材为基础，通过将糖和蛋白质在一定条件下进行美拉德反应，再以反应产物为壁材对乳酸菌进行包埋的强化手段来提高保护效果的包埋方法在国内鲜有报道。且该方法不但能弥补了糖和蛋白质各自作为包埋壁材的不足之处，而且还可进一步提高包埋制剂在喷雾干燥过程中、储藏期和人体消化道内的保护效果。

发明内容

本发明旨在解决采用单一的糖或蛋白质作为壁材包埋乳酸菌存在的保护效果不足的问题，从而提供了一种以蛋白质和碳水化合物的美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，以提高乳酸菌在不利环境中的存活率。即，将蛋白质和碳水化合物充分溶解后，在一定条件下进行一定程度的美拉德反应后，向该混合溶液中加入浓缩菌液，经分散均匀，喷雾干燥后即可得到具有较高保护效果的乳酸菌菌粉。

实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：工艺步骤如下：

A、将400～500g蛋白质加入到3000mL无菌水中，在60℃下，以60～90r/min搅拌30～60min，待完全溶解后，再加入500g碳水化合物，搅拌至完全溶解后，静置脱气30～60min；

B、将步骤A的蛋白质+碳水化合物溶液在80～90℃下进行美拉德反应30～60min，待溶液呈黄褐色时，即色差测定红度a*值为0.72～1.1，黄度b*值为2.1～3.2时，立即终止反应，并用冷凝水将其迅速冷却至室温，以防止该混合溶液过度褐变；

C、将乳酸菌总数培养至3.0～4.5×10⁹CFU/mL的乳酸菌菌液，用管式离心机在8000～12000r/min对菌液离心30min，收集菌泥，菌泥中乳酸菌的总数为2.5～7.0×10¹¹CFU/g，取30～35g菌泥，将其加入到美拉德反应后的溶液中，以60～90r/min搅拌30～60min，使乳酸菌分散均匀，然后静置脱气30～60min；

D、将步骤C的混合溶液喷雾干燥至含水率3～5%，即得。其中，喷雾干燥热风进口温度为120～160℃，出口温度为50～70℃。

步骤A中所述的蛋白质选自溶解性和热稳定性均较好的蛋白质，包括：酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋白以及蛋白水解物；所述蛋白水解物如大豆蛋白胨等。

步骤A中所述的碳水化合物由等重量比的还原类糖和益生元类糖组成，其中：

还原类糖为任何具有还原性基团的糖，包括单糖（例如：葡萄糖、果糖）、双糖（例如：麦芽糖、乳糖）、三糖（例如：麦芽三糖）、寡糖和葡萄糖浆，这类物质主要和蛋白质反应生成美拉德产物；

益生元类糖为具有益生元特性的糖水化合物，包括低聚木糖、低聚果糖和抗性淀粉，这一类物质不能被人体消化，但在体内能够促进乳酸菌的增殖。

步骤C中所述的乳酸菌为植物乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌或嗜热链球菌。

在步骤D的加热条件下，可使蛋白质ε-氨基酸与糖还原性末端羰基之间发生一种自发美拉德反应，从而将蛋白质与糖偶联成一体，得到蛋白质-糖复合物，这些复合物对乳酸菌的有利作用主要有三个方面：（1）美拉德反应使蛋白质交联程度提高，有利于在菌粉表面形成硬质的外壳，从而抵御有害物质的通透；（2）美拉德反应产物表现出一定的抗氧化性，有利于消除氧对乳酸菌的损伤作用；（3）蛋白质与糖结合后，结合产物不易被胃蛋白酶所水解，有利于提高乳酸菌在人体胃液中的存活率。

同时，与现有发明相比，本发明还具有以下优点：

1、在喷雾干燥过程中，由于蛋白质和碳水化合物的共同作用，从而大大提高了乳酸菌的存活率，成品活菌率较单一只加蛋白质或碳水化合物要提高9～15%；即活菌数可达1.2～5.0×10¹⁰CFU/g。

2、以美拉德产物为壁材制备得到的粉剂能有效提高乳酸菌在储藏期中的稳定性，相比于未经美拉德反应处理的蛋白质或碳水化合物菌粉，在一个月冷藏（4℃）和恒温储藏（25℃）期内，乳酸菌的活菌率分别提高了15～18%和36～41%。

3、在人体模拟胃液中（pH 2.0，50U/mL，2h），以美拉德产物为壁材制备得到的粉剂能显著提高了乳酸菌的存活率，相比于未经过处理的菌粉，活菌率提高了25～32%。

4、由扫描电镜观察得到，美拉德产物为壁材制备得到的粉剂外表坚实，且尺寸较小，仅为25～40μm，添加到食品体系中不会影响食品的感官品质。

可见，本发明有效提高了乳酸菌在喷雾干燥过程中、储藏期和人体消化道内的存活率，且易于实施，成本低廉。

具体实施方式

实施例1

将500g乳清蛋白质加入到3000mL无菌水中，在60℃下，以70r/min搅拌45min，待完全溶解后，再加入250g葡萄糖和250g抗性淀粉，共计500g，为了有效混合抗性淀粉，该混合液需要在250bar下用均质机均质2次，静置脱气45min；将上述蛋白质+碳水化合物溶液在85℃下进行美拉德反应40min，待溶液呈黄褐色时，立即终止反应，并用冷凝水将其迅速冷却至室温；然后将32g植物乳杆菌菌泥（活菌数5.5～7.0×10¹¹CFU min /g）加入到混合溶液中，以80r/min搅拌40min至分散均匀，并静置脱气45min；最后将得到的混合菌液在热风进口温度120℃，出风温度55℃条件下喷雾干燥（产品含水率3.7%），得到菌粉，菌粉中植物乳杆菌的含量为3.1×10¹⁰CFU/g。

实施例2

将400g大豆蛋白加入到3000mL无菌水中，在60℃下，以90r/min搅拌60min，待完全溶解后，再加入500g乳糖+低聚木糖（各50%），搅拌至完全溶解后，静置脱气60min；将上述蛋白质+碳水化合物溶液在80℃下进行美拉德反应60min，待溶液呈黄褐色时，立即终止反应，并用冷凝水将其迅速冷却至室温，然后将35g干酪乳杆菌菌泥（活菌数2.5～5.0×10¹¹CFU min /g）加入到混合溶液中，以60r/min搅拌60min至分散均匀，并静置脱气50min；最后将得到的混合菌液在热风进口温度120℃，出风温度55℃条件下喷雾干燥（产品含水率4.6%），得到菌粉，菌粉中干酪乳杆菌的含量为2.6×10¹⁰CFU/g。

实施例3

将450g酪蛋白加入到3000mL无菌水中，在60℃下，以60r/min搅拌50min，待完全溶解后，再加入500g麦芽三糖 +低聚果糖（各50%），搅拌至完全溶解后，静置脱气30min；将上述蛋白质+碳水化合物溶液在90℃下进行美拉德反应30min，待溶液呈黄褐色时，立即终止反应，并用冷凝水将其迅速冷却至室温，然后将33g嗜酸乳杆菌菌泥（活菌数2.5～5.0×10¹¹CFU min /g）加入到混合溶液中，以90r/min搅拌30min至分散均匀，并静置脱气60min；最后将得到的混合菌液在热风进口温度140℃，出风温度70℃条件下喷雾干燥（产品含水率4.0%），得到菌粉，菌粉中嗜酸乳杆菌的含量为1.2×10¹⁰CFU/g。

实施例4

将480g大豆蛋白胨加入到3000mL无菌水中，在60℃下，以80r/min搅拌30min，待完全溶解后，再加入250g葡萄糖浆和250g低聚木糖，共计500g，搅拌至完全溶解后，静置脱气50min；将上述蛋白质+碳水化合物溶液在85℃下进行美拉德反应60min，待溶液呈黄褐色时，立即终止反应，并用冷凝水将其迅速冷却至室温，然后将30g嗜热链球菌菌泥（活菌数2.5～5.0×10¹¹CFU min /g）加入到混合溶液中，以80r/min搅拌40min至分散均匀，并静置脱气30min；最后将得到的混合菌液在热风进口温度160℃，出风温度50℃条件下喷雾干燥（产品含水率3.5%），得到菌粉，菌粉中嗜热链球菌的含量为4.2×10¹⁰CFU/g。

实施例5

将420g蛋清蛋白加入到3000mL无菌水中，在60℃下，以88r/min搅拌50min，待完全溶解后，再加入250g低聚果糖和250g低聚木糖，共计500g，搅拌至完全溶解后，静置脱气45min；将上述蛋白质+碳水化合物溶液在80℃下进行美拉德反应35min，待溶液呈黄褐色时，立即终止反应，并用冷凝水将其迅速冷却至室温，然后将30g干酪乳杆菌菌泥（活菌数2.5～5.0×10¹¹CFU min /g）加入到混合溶液中，以75r/min搅拌55min至分散均匀，并静置脱气50min；最后将得到的混合菌液在热风进口温度130℃，出风温度60℃条件下喷雾干燥（产品含水率3.5%），得到菌粉，菌粉中干酪乳杆菌的含量为2.3×10¹⁰CFU/g。

Claims

1.一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：工艺步骤如下：

D、将步骤C的混合溶液喷雾干燥至含水率3～5%，即得；其中，喷雾干燥热风进口温度为120～160℃，出口温度为50～70℃。

2.如权利要求1所述的一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：步骤A中所述的蛋白质选自酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、蛋清蛋白或蛋白水解物。

3.如权利要求2所述的一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：所述的蛋白水解物为大豆蛋白胨。

4.如权利要求1所述的一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：步骤A中所述的碳水化合物由等重量比的还原类糖和益生元类糖组成。

5.如权利要求4所述的一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：所述的还原类糖为单糖、双糖、三糖、寡糖或葡萄糖浆。

6.如权利要求4或5所述的一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：所述的还原类糖为葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、麦芽三糖、低聚木糖、低聚果糖或葡萄糖浆中的一种。

7.如权利要求4所述的一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：所述的益生元类糖为低聚木糖、低聚果糖或抗性淀粉。

8.如权利要求1所述的一种以美拉德产物为壁材包埋乳酸菌的方法，其特征在于：步骤C中所述的乳酸菌为植物乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌或嗜热链球菌。