CN107365705B - 一种油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及益生菌冻干菌粉的冻干保护剂领域，尤其涉及一种油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂及其应用；本发明的油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂，以质量分数计包括5‑20％的不饱和脂肪酸、5‑25％的糖，余量为水；其用于与益生菌混合后冻干制备油溶性益生菌冻干菌粉；本发明的油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂，在不同来源油品中仍具有快速溶解并使细胞均匀分散在不同介质中的能力、并且细胞在长期高温贮存下拥有优异的活性、稳定性和抗逆性。

Description

一种油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂及其应用

技术领域

本发明涉及益生菌冻干菌粉的冻干保护剂领域，尤其涉及一种油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂及其应用。

背景技术

益生菌主要涉及食品、保健品、日化用品、饲料等产品的应用。益生菌菌粉，尤其通常作为乳酸菌相关的益生菌菌粉在大部分益生菌发酵食品、保健品制剂、生物饲料、医药制剂中所常见。

益生菌普遍对环境要求较高，对外界耐受性较差，在常温下的长期贮存一直难以保持高活性，使得在产品开发和应用方面具有局限性，目前市场上益生菌主要以冻干菌粉形式进行供应。但是在冻干过程中极限的环境对细胞损害巨大，冷冻干燥保护剂在此主要是针对冻干过程中细胞的损伤进行保护，大幅度提高细胞存活率。

目前国内外普遍使用的冻干保护剂主要含有海藻糖、脱脂奶粉、麦芽糊精等，上述物质于各类溶剂中溶解性方面均无明显优势，尤其在油类物质中溶解性极差，对于产品应用受限。故需要开发一种在冻干过程中能保持高活性并可溶解于不同油品中的益生菌菌粉，进一步拓宽市场应用领域，可主要应用于食品、保健品、膳食补充剂或药品，例如巧克力、稀奶油、植物油、ω-3脂肪酸，维生素、鱼肝油、植提(灵芝孢子油)、软胶囊、滴剂、其他医用制品等。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种在不同来源油品中仍具有快速溶解并使细胞均匀分散在不同介质中的能力、并且细胞在长期高温贮存下拥有优异的活性、稳定性和抗逆性的油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂及其应用。

本发明第一方面提供一种油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂，以质量分数计包括5-20％的不饱和脂肪酸和5-25％的糖，余量为水。

本发明的冻干保护剂，不饱和脂肪酸、糖类作为有效保护物质，其主要功能在于，在冷冻过程中减少细胞胞内冰晶的形成，并且在细胞外形成柔性保护层，防止快速降温过程中细胞胞外大冰晶的形成刺破细胞膜，造成细胞死亡。另一方面，在整个冻干过程中时间冗长，不饱和脂肪酸能在长期脱水过程中保持细胞结构完整，并且在恢复过程中加快益生菌的复苏。

具体的，所述不饱和脂肪酸为包括油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸中的一种或多种。

具体的，所述糖为包括蔗糖、海藻糖、乳糖、葡萄糖、麦芽糊精、可溶性淀粉中的一种或多种。

进一步的，还包括1-10％的多元醇。应当说明的是，多元醇作为冻干赋形剂及冻干保护剂，其作用在于：防止冷冻过程中体系组分发生变性，并且能够阻止有效成分在干燥过程中随水汽逸散。

具体的，所述多元醇为包括乙二醇、甘油、甘露醇、木糖醇、山梨醇、叔丁醇中的一种或多种。

进一步的，还包括5-8％脂肪醇。应当说明的是，脂肪醇作为低温保护剂，其作用在于：在缓慢冷冻过程中，特指体系温度处于最大冰晶形成带时期，为活性组分提供支撑及保护作用，在一定浓度范围内能够促进对细胞微环境的包埋效果。

具体的，所述脂肪醇为包括辛醇、癸醇、辛癸醇、月桂醇、肉豆蔻醇、棕榈醇、硬脂醇、油醇中的一种或多种。

进一步的，还包括1-3％的碱性氨基酸。应当说明的是，碱性氨基酸作为酸碱缓冲剂，其作用在于：抑制在冷冻干燥过程中，由于脱水过程造成的pH变化对体系的破坏，平衡细胞内外酸碱性环境的组分。

具体的，所述脂肪醇为包括L-精氨酸、赖氨酸、组氨酸中的一种或多种。

进一步的，还包括0.5％-2％共轭多烯酸。应当说明的是，共轭多烯酸的作用在于：降低界面表面张力，能够在干燥过程中降低冰水界面张力所引起的冻结和脱水变性，以及在复壮水合过程中作为润湿剂以提高溶解性。

具体的，所述共轭多烯酸为包括桐油酸、梓树酸、共轭亚麻酸、共轭十八碳四烯酸中的一种或多种。

本发明第二方面提供前述油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂的应用，尤其用于与益生菌混合后冻干制备油溶性益生菌冻干菌粉的应用。

具体的，所述益生菌包括链球菌属益生菌、乳杆菌属益生菌、双歧杆菌属益生菌、及其混合物。

具体的，所述链球菌属益生菌为包括嗜热链球菌、粪链球菌、片球菌中的一种或多种。

具体的，所述乳杆菌属益生菌为包括植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、唾液乳杆菌、发酵乳杆菌、格氏乳杆菌、约氏乳杆菌中的一种或多种。

具体的，所述双歧杆菌属益生菌为包括乳双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌中的一种或多种。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：1)利用本发明的冻干保护剂制得的益生菌冻干菌粉，可以0-20％(w/w)之间任意比例的添加量溶解于不同来源油品中，溶解后无任何分层、沉淀或结团的不稳定状态；2)本发明的冻干保护剂，无毒、无害、安全性高，混合冻干后的菌粉在常温环境下长期贮存仍具有高活性；3)本发明的冻干保护剂，保持复原细胞活力及代谢活性，且不影响菌粉作为食品发酵剂以不利方式影响发酵或加工制品的滋气味；4)本发明的冻干保护剂可赋予菌粉在不同种类油品中溶解性，因易溶于可可脂，可可液块、植物油、稀奶油、鱼肝油、ω-3脂肪酸、灵芝孢子油等不同来源油品，进而拓宽了益生菌作为功能性原料在食品、保健品、膳食补充剂或药品等领域的产品应用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明中混合冻干保护剂冻干后的油溶性植物乳杆菌添加至大豆油中溶解性的结果图；

图2是本发明中混合冻干保护剂冻干后的油溶性鼠李糖乳杆菌添加至稀奶油中于37℃放置21天后的结果图；

图3是本发明中混合冻干保护剂冻干后的油溶性鼠李糖乳杆菌菌粉分别于25℃和37℃储存的稳定性。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中，术语“益生菌”，是一类活的微生物，通过摄入足够数量，可对宿主起有益健康的作用的微生物群体。主要组成为乳酸菌、革兰氏阳性、厌氧或兼性厌氧细菌，可发酵不同糖类产酸类物质，主要产酸类型为乳酸、乙酸、丙酸。常见益生菌包括双歧杆菌、乳杆菌、链球菌、明串珠菌、乳酸乳球菌。

术语“菌泥”，主要指在益生菌发酵结束后，发酵液经生物分离提取技术进行固液分离所收集获得，常用离心或膜过滤进行分离收集，在本发明中用于与冻干保护剂均匀乳化进行冻干。

术语“冻干保护剂”指能够改善微生态产品在冷冻干燥及保存初期诱发损伤效应抵抗力的物质。

实施例1：植物乳杆菌在油品中溶解性

本实施例提供一种油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂在含不饱和脂肪酸油品中的溶解性研究，所选用益生菌为植物乳杆菌。具体步骤如下：

S1、待发酵结束后将植物乳杆菌菌泥进行离心收集，添加油溶性菌粉冻干保护剂，主要成分为5％的亚麻酸、25％的海藻糖、5％的甘油(配方1)，其余为蒸馏水；

S2、冻干保护剂与菌泥按照1:3进行均匀乳化混合，低温静置10-30分钟后，将样品放置入真空冷冻干燥设备中进行冻干，冻干周期25-45小时，完全干燥后获得菌粉，测量菌粉水分小于5％，水分活度小于0.1。

S3、将所收集菌粉进行粉碎过筛，按照添加量5％在橄榄油中进行溶解，并使用市售菌粉作为对照组进行对比。

结果如图1所示，为添加油溶性冻干保护剂的冻干菌粉在橄榄油中除细胞外均匀分散溶解于橄榄油中，未出现肉眼可见颗粒，无混浊结团现象发生(图1B)。对照组在橄榄油中分散时间较长，并伴随出现大量硬化颗粒，溶剂中出现大量混浊不明物质(图1A)。由此可见，添加有本发明冻干保护剂的油溶性益生菌冻干菌粉在含不饱和脂肪酸油类物料中有优良溶解性。

实施例2：植物乳杆菌使用不同冻干保护剂后在油品中溶解性

本实施例采用与实施例1中相同的方法，对植物乳杆菌菌泥进行冻干处理，不同点在于冻干保护剂的成分，包括以下不同配方：

配方2：20％的亚麻酸、5％的海藻糖、5％的甘油，其余为蒸馏水

配方3：10％的亚麻酸、15％的海藻糖、5％的甘油，其余为蒸馏水

配方4：10％的亚麻酸、15％的海藻糖，其余为蒸馏水

配方5：10％的亚麻酸、15％的海藻糖、5％的甘油、6％的月桂醇，其余为蒸馏水

配方6：10％的亚麻酸、15％的海藻糖、5％的甘油、6％的月桂醇、2％的L-精氨酸，其余为蒸馏水

配方7：10％的亚麻酸、15％的海藻糖、5％的甘油、6％的月桂醇、2％的L-精氨酸、1％的共轭亚麻酸，其余为蒸馏水

待发酵结束后将植物乳杆菌菌泥进行离心收集，添加上述不同的配方的油溶性菌粉冻干保护剂，后续步骤与实施例1中的S2和S3步骤相同，对比结果如表1所示。

根据表1结果可知，冻干保护剂中添加甘油等多元醇，虽然降低了真空冷冻干燥细胞存活率，但是却提高了贮存稳定性；当进一步添加脂肪醇、碱性氨基酸和共轭多烯酸后，可同时提高真空冷冻干燥细胞存活率和贮存稳定性。另外，实验表明，当添加的多元醇含量低于1％、或脂肪醇含量低于5％、或碱性氨基酸含量低于1％、或共轭多烯酸含量低于0.5％时，对于菌粉的保护效果影响不大，当添加的多元醇含量高于10％、或脂肪醇含量高于8％、或碱性氨基酸含量高于3％、或共轭多烯酸含量高于2％时，对于菌粉的保护效果得不到明显的提升，反而甚至由于冻干保护剂配方混合体系塌陷温度的提升而导致冻干保护效果的降低。

表1不同配方冻干保护剂对菌粉的保护效果对比

实施例3：鼠李糖乳杆菌在稀奶油中溶解性

本实施例提供一种油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂在含不饱和脂肪酸油品中的溶解性研究，所选用益生菌为鼠李糖乳杆菌。具体步骤如下：

S1、待发酵结束后将菌泥进行离心收集，添加油溶性菌粉保护剂，主要成分为5％的油酸、5％的亚麻酸、25％的海藻糖，其余为蒸馏水；

S2、冻干保护剂与菌泥按照1:5进行均匀乳化混合，低温静置10-30分钟后，将样品放置入真空冷冻干燥设备中进行冻干，冻干周期25-45小时，完全干燥后获得菌粉，测量菌粉水分小于5％，水分活度小于0.1；

S3、冻干后将上述工艺制作的油溶性菌粉按照10％(w/w)比例添加于稀奶油中，并使用市售菌粉作为实验对照组，按照相同方法在稀奶油中进行添加，将两组同时放置于37℃培养箱中24h，观察两组样品状态，

结果如图2所示，放置24h后，对照组出现大量奶油变性，油脂析出现象并伴随菌粉结团硬化(图2B)；添加油溶性菌粉样品组(图2C)与不添加菌粉的对照组(图2A)一样，无异常出现，并无肉眼可见颗粒或粉团出现。由此可见，油溶性菌粉在稀奶油中拥有优异的溶解稳定性。

实施例4：鼠李糖乳杆菌油溶性菌粉活菌数及贮存稳定性

本实施例采用鼠李糖乳杆菌，对油溶性菌粉活菌数及贮存稳定性进行研究，具体步骤如下：

S1、鼠李糖乳杆菌经高密度发酵，低温离心后获取菌泥；

S2、将菌泥与油溶性冻干保护剂按照1:5混合，保护剂主要成分为5％的油酸、5％的亚麻酸、20％的海藻糖、5％的乳糖，其余为蒸馏水，进行10-30min均匀乳化，乳化结束后静置30min；

S3、待油状壁材完全包裹细胞后进行真空冷冻干燥，真空冷冻干燥时间25-30h，冻干后菌粉水分小于5％，水活度小于0.1，活菌数3.8×10¹¹

S4、将菌粉样品粉碎过筛，密封包装后分别放置25、37℃培养基中贮存，监测60天内活菌数变化情况。

结果如图3所示，室温(25℃)下，冻干保护剂60天后仍然能高效保护益生菌的活性，即使在高温(37℃)下，60天后仍然有66％的益生菌保持活性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂，其特征在于：以质量分数计包括10％的亚麻酸、15％的海藻糖、5％的甘油、6％的月桂醇、2％的L-精氨酸、1％的共轭亚麻酸，余量为水。

2.根据权利要求1所述的油溶性益生菌冻干菌粉的冻干保护剂的应用，其特征在于：与益生菌混合后冻干制备油溶性益生菌冻干菌粉的应用。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述益生菌包括链球菌属益生菌、乳杆菌属益生菌、双歧杆菌属益生菌、及其混合物。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述链球菌属益生菌为包括嗜热链球菌、粪链球菌、片球菌中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述乳杆菌属益生菌为包括植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、唾液乳杆菌、发酵乳杆菌、格氏乳杆菌、约氏乳杆菌中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述双歧杆菌属益生菌为包括乳双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌中的一种或多种。

Images