CN109156686B - 一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法 - Google Patents
一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法，属于微生物工程技术领域。本发明的方法利用海藻酸钠和氯化钙反应形成的球状结构，将活性益生菌和保护剂与发酵果汁中的有机酸隔离，减缓了有机酸对益生菌的侵害，同时，在海藻酸钠和氯化钙反应形成的球状结构内，保护剂又从多角度保护了益生菌的活性；利用本发明的方法制得的发酵果汁饮料(pH＜4)在21天货架期内益生菌依然保持75％以上的存活率。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法，属于微生物工程技术领域。
背景技术
乳酸菌作为常见的益生菌，具有耐酸耐胆盐的特性，能够抵抗胃酸和肠道内胆盐的影响，以较高存活率定植肠道并调节肠道菌群平衡；同时，乳酸菌还能够起到抑制肠道致病菌繁殖、增强机体的免疫力、降低胆固醇水平等保健作用。
因此，近年来，具有益生功能的乳酸菌的应用领域不断被拓展，乳酸菌与富含维生素和膳食纤维的果汁的结合也备受青睐。
但是，由于果汁属于酸性饮品，富含有机酸，且果汁经乳酸菌发酵后酸度也会不断上升，使得具有益生功能的乳酸菌在果汁中很难存活，而只有活的乳酸菌被人体摄入，才能保证其在人体肠道内定植并发挥作用。
目前，已经有研究尝试通过在发酵果汁中直接添加各种添加剂，如羧甲基纤维素钠、脱脂乳、维生素C等以保证益生菌在酸性果汁体系中的活性，但是，此方法的效果不佳，即使添加各种复合保护剂酸性果汁体系中的益生菌的活性仍旧持续下降，且添加剂用量过大，也会造成成本过高、果汁口感严重受影响等问题。
因此，如何保证具有益生功能的乳酸菌在发酵果汁中的存活率是一个难以攻克的技术难点，想要在不影响发酵果汁风味的前提下，提高具有益生功能的乳酸菌在发酵果汁中的存活率更是一个难题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法。此方法利用海藻酸钠和氯化钙反应形成的球状结构，将活性益生菌和保护剂与发酵果汁中的有机酸隔离，减缓了有机酸对益生菌的侵害，同时，在海藻酸钠和氯化钙反应形成的球状结构内，保护剂又从多角度保护了益生菌的活性；利用此方法制得的发酵果汁饮料(pH＜ 4)在21天货架期内益生菌依然保持75％以上的存活率。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法，所述方法为将经益生菌发酵的果汁进行离心，得到益生菌菌泥；将益生菌菌泥与保护剂溶液进行混合，得到菌悬液；将菌悬液与海藻酸钠溶液进行混合，得到混合液；将混合液滴入氯化钙溶液中，得到富含活性益生菌的微球；将微球重投入发酵果汁中，即得富含活性益生菌的发酵果汁。
在本发明的一种实施方式中，所述果汁是水果经破碎或压榨后得到的汁。
在本发明的一种实施方式中，所述益生菌为具有益生功能的乳酸菌。
在本发明的一种实施方式中，所述益生菌包含罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌、约氏乳杆菌、格氏乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、发酵乳杆菌、卷曲乳杆菌、唾液乳杆菌、清酒乳杆菌、德氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、假小链双歧杆菌、长双歧杆菌长亚种、长双歧杆菌婴儿亚种、青春双歧杆菌、短双歧杆菌、两歧双歧杆菌、动物双歧杆菌动物亚种以及动物双歧杆菌乳亚种中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中，所述果汁包含苹果汁、梨汁、葡萄汁、芒果汁、橙汁、蓝莓汁、石榴汁、菠萝汁、椰子汁、草莓汁、甘蔗汁、李子汁、樱桃汁、桑葚汁、猕猴桃汁、橘子汁、桃汁、山楂汁、红枣汁中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中，所述菌泥为含水量70～90％的菌泥。
在本发明的一种实施方式中，所述菌泥的含菌量为1×1010cfu/g～5×1011cfu/g。
在本发明的一种实施方式中，所述保护剂溶液为无菌保护剂溶液。
在本发明的一种实施方式中，所述菌泥与保护剂溶液的体积比为1:1～10。
在本发明的一种实施方式中，所述保护剂溶液是通过将保护剂溶解于水得到的。
在本发明的一种实施方式中，所述保护剂溶液中保护剂的质量百分浓度为5～40％。
在本发明的一种实施方式中，所述保护剂包含抗性糊精、麦芽糊精、低聚糖、菊粉、可溶性膳食纤维、羟乙基淀粉、聚葡萄糖、脱脂乳、乳清蛋白以及胶原蛋白中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中，所述海藻酸钠溶液为无菌海藻酸钠溶液。
在本发明的一种实施方式中，所述菌悬液与海藻酸钠溶液的体积比为5～10:1。
在本发明的一种实施方式中，所述海藻酸钠溶液是通过将海藻酸钠溶解于水得到的。
在本发明的一种实施方式中，所述海藻酸钠溶液的质量百分浓度为0.75～1.5％。
在本发明的一种实施方式中，所述氯化钙溶液是无菌氯化钙溶液。
在本发明的一种实施方式中，所述氯化钙溶液是通过将氯化钙溶解于水得到的。
在本发明的一种实施方式中，所述氯化钙溶液的质量百分浓度为5～10％。
在本发明的一种实施方式中，所述微球的直径为1～5mm。
在本发明的一种实施方式中，所述富含活性益生菌的发酵果汁需于0～10℃进行低温贮藏。
在本发明的一种实施方式中，所述富含活性益生菌的发酵果汁需于4℃进行低温贮藏。
本发明提供了应用上述一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法制备得到的富含活性益生菌的发酵果汁。
本发明提供了上述一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法在制备发酵果汁方面的应用。
有益效果：
(1)本发明的方法利用海藻酸钠和氯化钙反应形成的球状结构，将活性益生菌和保护剂与发酵果汁中的有机酸隔离，减缓了有机酸对益生菌的侵害，同时，在海藻酸钠和氯化钙反应形成的球状结构内，保护剂又从多角度保护了益生菌的活性；
(2)利用本发明的方法制得的发酵果汁饮料(pH＜4)在21天货架期内益生菌依然保持75％以上的存活率；
(3)本发明的方法使用的保护剂均在食品添加剂国标范围内，安全易得且成本低廉。
附图说明
图1植物乳杆菌在发酵苹果汁中冷藏(4℃)期间存活率变化；
图2德氏乳杆菌在发酵椰汁中冷藏(4℃)期间存活率变化；
图3植物乳杆菌和干酪乳杆菌复合在发酵桃汁中冷藏(4℃)期间存活率变化；
图4干酪乳杆菌和长双歧杆菌复合在发酵梨汁中冷藏(4℃)期间存活率变化；
图5瑞士乳杆菌在发酵芒果汁中冷藏(4℃)期间存活率变化。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本发明进行进一步的阐述。
下述实施例中涉及的抗性糊精和可溶性膳食纤维购自罗盖特(中国)精细化工有限公司、胶原蛋白、乳清分离蛋白和麦芽糊精委托上海创赛科技有限公司采购，均为食品级原料。
存活率检测方法：按照以下公式计算发酵液果汁不同贮藏期益生菌的存活率：
存活率＝(发酵果汁贮藏不同时间后的益生菌活菌数/发酵果汁贮藏0天时的益生菌活菌数)×100％。
活菌数的检测方法：采用国标《GB 4789.35-2016食品安全国家标准食品微生物学检测乳酸菌检测》。
实施例1
本案例通过实验证明在4℃条件下本发明所述的加工方法对乳酸菌存活率的影响。
具体操作如下：
1.将植物乳杆菌以5％的接种量接入苹果汁中，于35℃的条件下进行发酵，控制发酵终点为pH 3.84；
2.果汁发酵后离心收集菌泥(条件8000g，20min)；
3.将10％抗性糊精溶液作为保护剂与菌泥以质量比1:1混合均匀，得到混合体系A；
4.将上述混合体系A与1％海藻酸钠溶液以质量比1:10混合均匀，得到混合体系B；
5.将上述混合体系B用注射器以一定速率滴入5％氯化钙溶液中，形成直径2mm胶球；
6.将胶球从氯化钙溶液过滤，重新投回果汁内，得到富含活性益生菌的发酵果汁；
7.以仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的10％抗性糊精替换为10％生理盐水制备得到的果汁作为对照；
8.将富含活性益生菌的发酵果汁、仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的抗性糊精替换为生理盐水制备得到的果汁分别于4℃放置21天，并于第3、7、14及21天通过平板菌落计数法检测发酵果汁中的植物乳杆菌存活率，检测结果如图1。
如图1所示，4℃，21天货架期内，植物乳杆菌保持78％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例2
将实施例1中的植物乳杆菌替换为干酪乳杆菌，10％抗性糊精替换为10％乳清分离蛋白，发酵终点为pH 4.02，4℃，21天货架期内，干酪乳杆菌保持70％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例3
将实施例1中的植物乳杆菌替换为鼠李糖乳杆菌，发酵终点为pH 3.83，4℃，21天货架期内，鼠李糖乳杆菌保持73％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例4
将实施例1中的植物乳杆菌替换为罗伊氏乳杆菌，发酵终点为pH 3.72，4℃，21天货架期内，罗伊氏乳杆菌保持79％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例5
具体操作如下：
1.将德氏乳杆菌以5％的接种量接入椰汁中，于40℃的条件下进行发酵，控制发酵终点为pH 4.31；
2.果汁发酵后离心收集菌泥(条件8000g，20min)；
3.将15％胶原蛋白溶液作为保护剂与菌泥以质量比1:1混合均匀，得到混合体系A；
4.将上述混合体系A与1.5％海藻酸钠溶液以质量比1:10混合均匀，得到混合体系B；
5.将上述混合体系B用注射器以一定速率滴入5％氯化钙溶液中，形成直径4mm胶球；
6.将胶球从氯化钙溶液过滤，重新投回果汁内，得到富含活性益生菌的发酵果汁；
7.以仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的15％胶原蛋白溶液替换为15％生理盐水制备得到的果汁作为对照；
8.将富含活性益生菌的发酵果汁、仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的抗性糊精替换为生理盐水制备得到的果汁分别于4℃放置21天，并于第3、7、14及21天通过平板菌落计数法检测发酵果汁中的德氏乳杆菌存活率，检测结果如图2。
如图2所示，4℃，21天货架期内，德氏乳杆菌保持83％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例6
将实施例5中的德氏乳杆菌替换为发酵乳杆菌，发酵终点为pH 4.23，4℃，21天货架期内，发酵乳杆菌保持83％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例7
将实施例5中的德氏乳杆菌替换为瑞士乳杆菌，发酵终点为pH 3.64，4℃，21天货架期内，瑞士乳杆菌保持87％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例8
1.将植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌(1：1)以5％的总菌接种量接入桃汁中，于37℃的条件下进行发酵，控制发酵终点为pH 3.92；
2.果汁发酵后离心收集菌泥(条件8000g，20min)；
3.将20％麦芽糊精溶液作为保护剂与菌泥以质量比1:1混合均匀，得到混合体系A；
4.将上述混合体系A与1％海藻酸钠溶液以质量比1:10混合均匀，得到混合体系B；
5.将上述混合体系B用注射器以一定速率滴入5％氯化钙溶液中，形成直径2mm胶球；
6.将胶球从氯化钙溶液过滤，重新投回果汁内，得到富含活性益生菌的发酵果汁；
7.以仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的20％麦芽糊精溶液替换为20％生理盐水制备得到的果汁作为对照；
8.将富含活性益生菌的发酵果汁、仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的抗性糊精替换为生理盐水制备得到的果汁分别于4℃放置21天，并于第3、7、14及21天通过平板菌落计数法检测发酵果汁中的植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌存活率，检测结果如图3。
如图3所示，4℃，21天货架期内，植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌总菌保持72％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例9
将实施例8中的植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌(1：1)替换为两歧双歧杆菌：植物乳杆菌(5:1)，发酵终点为pH 4.81，4℃，21天货架期内，总乳酸菌保持67％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例10
将实施例8中的植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌(1：1)替换为青春双歧杆菌：植物乳杆菌(5:1)，发酵终点为pH 4.67，4℃，21天货架期内，总乳酸菌保持59％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例11
1.将干酪乳杆菌、长双歧杆菌(1:10)以7％的总菌接种量接入梨汁中，于37℃的条件下进行发酵，控制发酵终点为pH 4.61；
2.果汁发酵后离心收集菌泥(条件8000g，20min)；
3.将15％乳清分离蛋白溶液作为保护剂与菌泥以质量比1:1混合均匀，得到混合体系A；
4.将上述混合体系A与1％海藻酸钠溶液以质量比1:10混合均匀，得到混合体系B；
5.将上述混合体系B用注射器以一定速率滴入5％氯化钙溶液中，形成直径3mm胶球；
6.将胶球从氯化钙溶液过滤，重新投回果汁内，得到富含活性益生菌的发酵果汁；
7.以仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的15％乳清分离蛋白溶液替换为15％生理盐水制备得到的果汁作为对照；
8.将富含活性益生菌的发酵果汁、仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的抗性糊精替换为生理盐水制备得到的果汁分别于4℃放置21天，并于第3、7、14及21天通过平板菌落计数法检测发酵果汁中的总乳酸菌存活率，检测结果如图4。
如图4所示，4℃，21天货架期内，干酪乳杆菌和长双歧杆菌总菌保持60％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例12
将实施例11中的干酪乳杆菌、长双歧杆菌(1:10)替换为干酪乳杆菌：鼠李糖乳杆菌(1:1)，发酵终点为pH 4.52，4℃，21天货架期内，总乳酸菌保持85％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例13
将实施例11中的干酪乳杆菌、长双歧杆菌(1:10)替换为干酪乳杆菌、短双歧乳杆菌(1:1)，发酵终点为pH 4.66，4℃，21天货架期内，总乳酸菌保持57％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例14
1.将瑞士乳杆菌以5％的接种量接入芒果汁中，于37℃的条件下进行发酵，控制发酵终点为pH 4.61；
2.果汁发酵后离心收集菌泥(条件8000g，20min)；
3.将20％可溶性膳食纤维溶液作为保护剂与菌泥以质量比1:1混合均匀，得到混合体系 A；
4.将上述混合体系A与1.5％海藻酸钠溶液以质量比1:10混合均匀，得到混合体系B；
5.将上述混合体系B用注射器以一定速率滴入5％氯化钙溶液中，形成直径5mm胶球；
6.将胶球从氯化钙溶液过滤，重新投回果汁内，得到富含活性益生菌的发酵果汁；
7.以仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的20％可溶性膳食纤维溶液替换为20％生理盐水制备得到的果汁作为对照；
8.将富含活性益生菌的发酵果汁、仅通过步骤1制备得到的果汁和将步骤3中的抗性糊精替换为生理盐水制备得到的果汁分别于4℃放置21天，并于第3、7、14及21天通过平板菌落计数法检测发酵果汁中的瑞士乳杆菌存活率，检测结果如图5。
如图5所示，4℃，21天货架期内，瑞士乳杆菌保持87％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例15
将实施例14中的瑞士乳杆菌替换为瑞士乳杆菌、干酪乳杆菌(1:1)，发酵终点为pH4.23， 4℃，21天货架期内，总乳酸菌保持83％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
实施例16
将实施例14中的瑞士乳杆菌替换为瑞士乳杆菌、动物双歧杆菌乳亚种(1:10)复合益生菌，发酵终点为pH 4.66，4℃，21天货架期内，总乳酸菌保持77％存活率，显著高于未作任何处理的两个对照组(对照组分别为发酵果汁未做任何处理组和微囊内不加保护剂组)。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (5)
1.一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法，其特征在于，所述方法为将益生菌接种于果汁进行发酵，控制发酵终点pH小于5，将发酵后的果汁进行离心，得到益生菌菌泥；将益生菌菌泥与保护剂溶液进行混合，得到菌悬液；将菌悬液与海藻酸钠溶液进行混合，得到混合液；将混合液滴入氯化钙溶液中，得到富含活性益生菌的微球；将微球重投入发酵果汁中，即得富含活性益生菌的发酵果汁；
所述菌泥与保护剂溶液的质量比为1:1；
所述菌悬液与海藻酸钠溶液的质量比为1:10；
所述保护剂为抗性糊精、麦芽糊精、可溶性膳食纤维、乳清分离蛋白或胶原蛋白；
所述益生菌包含罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌、约氏乳杆菌、格氏乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、发酵乳杆菌、卷曲乳杆菌、唾液乳杆菌、清酒乳杆菌、德氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、长双歧杆菌长亚种、长双歧杆菌婴儿亚种、青春双歧杆菌、短双歧杆菌、两歧双歧杆菌、动物双歧杆菌动物亚种以及动物双歧杆菌乳亚种中的一种或多种；
所述保护剂溶液中保护剂的质量百分浓度为5~40%；所述保护剂溶液是通过将保护剂溶解于水得到的；
所述海藻酸钠溶液是通过将海藻酸钠溶解于水得到的；
所述氯化钙溶液是通过将氯化钙溶解于水得到的。
2.如权利要求1所述的一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液的质量百分浓度为0.75~1.5%。
3.如权利要求1所述的一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法，其特征在于，所述氯化钙溶液的质量百分浓度为5~10%。
4.应用权利要求1-3任一所述的一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法制备得到的富含活性益生菌的发酵果汁。
5.权利要求1-3任一所述的一种基于微囊化的提高发酵果汁贮藏期益生菌活性的方法在制备发酵果汁方面的应用。
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