CN106723233B - 以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了以蛋白聚集体‑多糖为壁材的益生菌微胶囊及制备方法，其制备方法为：米糠蛋白在低pH下形成聚集体和多糖溶液按照一定的体积比(1:1–10:1)进行混合，在形成的混合液中加入益生菌菌悬液和适量的乳化剂(吐温‑80)轻轻搅拌均匀，此时形成稳定的乳液，在不断搅拌下加入1％的醋酸溶液于混合溶液中使其最终pH为3.8‑4.0，最后加入固化剂(没食子酸)对微胶囊固化后，用蒸馏水洗涤最终得到益生菌微胶囊产品。本发明只需要通过控制蛋白聚集体和多糖的配比及其交联的时间就可达到交联的目的，制备的益生菌的微胶囊能够提高对胃酸的抵抗力，最终会在肠道内释放被人体吸收，并且具有良好的储藏性。
Description
技术领域
本发明属于食品生物技术领域，具体涉及一种以米糠蛋白聚集体-多糖复合凝胶为壁材益生菌微胶囊产品及制备方法。
背景技术
微胶囊技术是一种将对周围环境敏感的固体、液体或气体物质包埋在胶囊中，并在特定的环境中能够控制释放的技术。微胶囊颗粒的大小一般会因加工工艺的不同而异，其粒径范围一般在0.1～1000um。微胶囊分为壁材和芯材两部分，在微胶囊内部被包埋的物质称之为芯材，外面包埋的物质则为壁材，壁材一般为天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料和无机材料。微胶囊技术在各个领域都有广泛的应用，成为一直以来的研究热点
近年来，随着人们对环境、生态和可持续发展等问题的意识不断增强，使用环保型微胶囊壁材成为当今重要的研究方向。在食品行业中，微胶囊技术有独特的作用和性能，占很显著的优势。壁材的选取对于微胶囊的性能和用途有至关重要的作用，一般选择能够降解的天然高分子，糖类、蛋白质和新兴的生物多聚物实现如今应用比较广泛的三大类壁材。壁材应具有良好的成膜性、无毒以及良好的生物相容性，同时不影响芯材的性能。
蛋白和多糖是食品的重要组成成分，在食品体系中也有广泛的而应用，天然蛋白质本身在加工过程中会产生一些不利性质和不稳定性，影响其应用。多糖-蛋白形成复合物能够更好地发挥多糖和蛋白质的协同作用。将其作为壁材包埋一些有效成分，能够实现特定位点释放的目的。带相反电荷的米糠蛋白和多糖可通过静电吸引作用吸附多糖形成聚合物，在模拟胃液环境中能够有效地阻止胃蛋白酶向微胶囊内部的扩散，这样就起到了对某些有效成分的保护作用，当处于肠液模拟消化环境中，能逐步将芯材释放出来，最终能达到100％的释放量。
益生菌在维护健康和预防疾病方面有着重要的作用，它发挥作用的关键在于益生菌存活的数量和到达特定部位后的繁殖能力，它们决定着其对宿主提供益处的力度或效果。由于益生菌对外界环境比较敏感，从加工到最终食用的过程中会有很多的因素影响益生菌的存活率。有越来越多的技术被用来提高益生菌的耐受性，最终产品能够保证益生菌的代谢稳定且具有活性，在通过宿主上的消化系统后，有大量存活的菌体，且能够在宿主的肠道内释放和增值，从而发挥益生菌的益处，实现其功能，微胶囊技术能够很好地解决这个问题。
发明内容
本发明是通过复合凝聚法制备以米糠蛋白为壁材的肠道益生菌微胶囊产品。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
首先将米糠蛋白在低pH下形成聚集体，然后与多糖溶液按照1:1–10:1的体积比进行混合，在形成的混合液中加入益生菌菌悬液和适量的乳化剂(吐温-80)轻轻搅拌均匀，此时形成稳定的乳液，在不断搅拌下加入1％的醋酸溶液于混合溶液中使其最终pH为3.8-4.0，最后加入固化剂(没食子酸)对微胶囊固化后，用蒸馏水洗涤最终得到益生菌微胶囊产品；
益生菌微胶囊壁材的制备流程为：米糠蛋白溶液—米糠蛋白聚集体—米糠蛋白聚集体/多糖复合物—混合乳液(益生菌菌液和乳化剂)—固化反应(固化剂)—微胶囊产品；
具体步骤为：(1)微胶囊壁材溶液的配置：米糠蛋白聚集体的溶液+多糖溶液(阿拉伯胶、葡聚糖、壳聚糖)
米糠蛋白聚集体溶液的制备：将一定量的米糠蛋白溶解于蒸馏水中，其质量百分比为10％-20％，搅拌2h以保证米糠蛋白能够完全水解，在低pH条件下对米糠蛋白溶液在90-100℃的水浴锅中加热变性处理2h，拿出后将其放在冰浴中迅速冷却以防止聚集体的生长，形成的米糠蛋白聚集体溶液备用；
微胶囊壁材溶液的配置：在制备好的米糠蛋白聚集体溶液中按配比(多糖溶液/聚集体溶液)1:1–10:1逐滴的加入质量百分浓度2％的多糖溶液，并在磁力搅拌器上不断地搅拌30min，使壁材能够充分的混合。
(2)菌种的活化及其培养：将保存于实验室的乳酸菌冻干粉接入到11％脱脂乳的水溶液中，经37℃厌氧恒温培养24h，脱脂乳凝固。用无菌水稀释0.lmL凝乳，制得含乳酸菌菌悬液。对菌悬液进行平板划线分离，37℃厌氧培养24h，这样连续传代2-3次，使其充分活化。将活化后乳酸菌菌液接种到MRS液体培养基中，经37℃厌氧恒温培养到对数期后，将得到的菌液在4℃、8000rmp的条件下离心10min，弃上清液，收集菌体。
(3)混合乳液的制备：在40℃的水浴条件下，将经过离心收集的新鲜菌体加入到上述准备的微胶囊壁材溶液中，壁材溶液的用量为菌体重量(干重)的60倍，同时加入适量的乳化剂(吐温-80)并不断地轻轻搅拌使其能够充分混合，在搅拌时在混合液中加入1％的醋酸溶液调节pH至3.8-4.0。
(4)益生菌微胶囊的固化：将上述制备的微胶囊溶液在不断地搅拌下使其自然冷却到室温时，将其至于冰浴中，继续搅拌使最终的温度在10℃以下。加入固化剂，磁力搅拌20min，静置待沉淀析出，即为所得微胶囊，将固化后的微胶囊用蒸馏水进行洗涤，过筛(320目)，烘干，收集得到微胶囊产品。在复合凝聚反应之后形成的混合液中加入固化剂之后要进行固化反应来制得微胶囊；复凝聚法制备微胶囊的固化剂是没食子酸，绿色环保；
在此工艺条件下制成的益生菌的微胶囊能够提高对胃酸的抵抗力，最终会在肠道内释放被人体吸收，同时还具有良好的储藏稳定性和的包埋率，其微胶囊对乳酸菌的包埋率达91％+1.1.％，微胶囊呈球形，粒径分布均匀，平均粒径为1～10mm，常温活菌量达8×1012CFU/g，在低温4℃储存60天后其存活率都保持在80％以上。
本发明的有益效果：以米糠蛋白聚集体–多糖混和凝胶为壁材的微胶囊产品具有很好的耐酸性和肠溶性，可延缓芯材在模拟胃消化环境中释放即在模拟胃液消化环境中(pH1.2和胃蛋白酶)，由于带正电荷的蛋白质可通过静电吸引作用吸附一层带负电的多糖形成的聚合物能够有效地阻止胃蛋白酶向微胶囊内部的扩散，这样就起到了对某些有效成分的保护作用。当处于肠液模拟消化环境中(pH6.8和胰消化酶)，能逐步将芯材释放出来，最终能达到益生的作用。同时该微胶囊产品粒径分布均匀，益生菌菌体的成活率较高，对益生菌有很好的保护作用微胶囊产品还有很好的储藏稳定性。
附图说明
图1为益生菌微胶囊存活率随时间的变化图；
RBP：米糠蛋白为壁材的乳酸菌微胶囊；RBPA：米糠蛋白聚集体为壁材的乳酸菌微胶囊；RBPA/P：米糠蛋白聚集体与多糖为壁材的乳酸菌微胶囊
图2为本发明中制备方法的流程图。
具体实施方式
实施例1
(1)菌种的活化及其培养：将保存于实验室的乳酸菌冻干粉接入到11％脱脂乳的水溶液中，经37℃厌氧恒温培养24h，脱脂乳凝固。用无菌水稀释0.lmL凝乳，制得含乳酸菌菌悬液。对菌悬液进行平板划线分离，37℃厌氧培养24h，这样连续传代2－3次，使其充分活化。将活化后乳酸菌菌液接种到MRS液体培养基中，经37℃厌氧恒温培养到对数期后，将得到的菌液在4℃、8000rmp的条件下离心10min,弃上清液，收集菌体。
(2)微胶囊壁材溶液的配置：质量百分比为15％的米糠蛋白溶液
(3)混合乳液的制备：在40℃的水浴条件下，将经过离心收集的新鲜菌体加入到上述准备的微胶囊壁材溶液中，壁材溶液的用量为菌体重量(干重)的60倍，同时加入适量的乳化剂(吐温-80)并不断地轻轻搅拌使其能够充分混合，在搅拌时在混合液中加入1％的醋酸溶液调节pH至3.8-4.0。
4)益生菌微胶囊的固化：将上述制备的微胶囊溶液在不断地搅拌下使其自然冷却到室温时，将其至于冰浴中，继续搅拌使最终的温度在10℃以下。加入固化剂茶多酚，磁力搅拌20min,静置待沉淀析出，即为所得微胶囊，将固化后的微胶囊用蒸馏水进行洗涤，过筛(320目)，烘干，收集得到微胶囊产品。
所得乳酸菌微胶囊包埋率达69.2％+1.1.％，微胶囊颗粒为直径1-10mm的球形，常温活菌量达7.5×1010CFU/g。
实施例2
微胶囊制备方法同实例1，改变微胶囊壁材溶液：米糠蛋白聚集体溶液
米糠蛋白聚集体溶液的制备：将一定量的米糠蛋白溶解于蒸馏水中，其质量百分比为15％搅拌2h以保证米糠蛋白能够完全水解，调节米糠蛋白溶液的pH至2，经过离心后收集上清液，然后在90℃的水浴锅中加热变性处理2h，拿出后将其放在冰浴中迅速冷却以防止聚集体的生长，形成的米糠蛋白聚集体溶液。
所得乳酸菌微胶囊包埋率达75％+1.1.％，微胶囊颗粒为直径1-10mm的球形，常温活菌量达1012CFU/g。
实施例3
微胶囊制备方法同实例1，改变微胶囊壁材溶液：米糠蛋白聚集体的溶液+多糖溶液(阿拉伯胶、葡聚糖、壳聚糖)
米糠蛋白聚集体溶液的制备：将一定量的米糠蛋白溶解于蒸馏水中，其质量百分比为15％，搅拌2h以保证米糠蛋白能够完全水解，调节米糠蛋白溶液的pH至2，经过离心后收集上清液，然后在90℃的水浴锅中加热变性处理2h，拿出后将其放在冰浴中迅速冷却以防止聚集体的生长，形成的米糠蛋白聚集体溶液备用；
微胶囊壁材溶液的配置：在制备好的米糠蛋白聚集体溶液中按配比(多糖溶液/聚集体溶液)0.5:1逐滴的加入2％的多糖溶液，并在磁力搅拌器上不断地搅拌30min，使壁材能够充分的混合。
所得乳酸菌微胶囊包埋率达91％+1.1.％，微胶囊颗粒为直径6.5mm的球形，常温活菌量达8×1012CFU/g。
实施例4
以米糠蛋白聚集体–多糖复合凝胶为壁材的益生菌微胶囊产品耐贮存性测定。
将乳酸菌菌粉和微胶囊在4℃条件下贮存，在60天内每隔10天取样检测菌体的存活情况。结果如图1所示，结果发现，单纯的以米糠蛋白为壁材的微胶囊储藏性能差，在存储60天以后，乳酸菌的存活率会低于20％，而对于米糠蛋白聚集体为壁材的微胶囊，储藏稳定性会明显增加。而蛋白聚集体-多糖复合凝胶作为壁材有效地延长了本产品的贮藏期，并且在储藏60天后，乳酸菌的存活率仍能达到90％以上，具有良好的储藏稳定性。
Claims (7)
1.以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于：以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊呈球形，粒径分布均匀，平均粒径为1～10mm，常温活菌量达8×1012CFU/g，在低温4℃储存60天后其存活率都保持在80％以上；其制备方法，包括以下步骤：
(1)质量百分比为10％-20％的米糠蛋白聚集体溶液的制备：从稳定化米糠中提取米糠蛋白，将提取的米糠蛋白溶解于蒸馏水中，搅拌2h以保证米糠蛋白能够完全水解，在低pH条件下对米糠蛋白溶液在90-100℃的水浴锅中加热变性处理2h，拿出后将其放在冰浴中迅速冷却以防止聚集体的生长，形成的米糠蛋白聚集体溶液备用；
(2)微胶囊壁材溶液的配置：将步骤(1)中制备好的米糠蛋白聚集体溶液逐滴的加入到质量百分浓度为2％的多糖溶液中，并在磁力搅拌器上不断地搅拌30min，使壁材能够充分的混合；
(3)菌种的活化及其培养：将乳酸菌冻干粉加入到质量百分比为11％的脱脂乳的水溶液中，经37℃厌氧恒温培养24h，脱脂乳凝固，得到凝乳，取0.1mL凝乳用无菌水稀释，制得含乳酸菌菌悬液；对菌悬液进行平板划线分离，37℃厌氧培养24h，这样连续传代2-3次，使其充分活化；将活化后乳酸菌菌液接种到MRS液体培养基中，经37℃厌氧恒温培养到对数期后，将得到的菌液在4℃、8000rmp的条件下离心10min，弃上清液，收集菌体；
(4)混合乳液的制备：在40℃的水浴条件下，将步骤(3)中经过离心收集的新鲜菌体加入到步骤(2)中制备的微胶囊壁材溶液中，微胶囊壁材溶液的用量为新鲜菌体干重重量的60倍，同时加入质量百分比为0.1％～2％的乳化剂，并不断地轻轻搅拌使其能够充分混合，在搅拌时向混合液中加入体积百分比为1％的醋酸溶液调节pH至3.8-4.0；
(5)益生菌微胶囊的固化：将上述制备的混合乳液在不断地搅拌下使其自然冷却到室温时，将其置于冰浴中，继续搅拌使最终混合乳液的温度在10℃以下，加入固化剂，磁力搅拌20min,静置待沉淀析出，即为所得微胶囊，将固化后的微胶囊用蒸馏水进行洗涤，过320目筛，烘干，收集得到微胶囊产品。
2.根据权利要求1所述的以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中稳定化米糠是经过挤压膨化、微波、高压、冷冻方法处理过的米糠。
3.根据权利要求1所述的以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中米糠蛋白溶液的pH范围为1–3。
4.根据权利要求1所述的以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的多糖为不同带电类型的多糖：阿拉伯胶、葡聚糖以及壳聚糖。
5.根据权利要求1所述的以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中微胶囊以蛋白聚集体–多糖静电复合物为壁材，将多糖与聚集体以配比为1:1–10:1进行复合。
6.根据权利要求1所述的以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中乳化剂为吐温-80。
7.根据权利要求1所述的以蛋白聚集体-多糖为壁材的益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的固化剂是没食子酸。
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