CN110179834A - 一种植物乳杆菌微胶囊及其制备方法 - Google Patents
一种植物乳杆菌微胶囊及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种益生菌制剂领域,具体涉及一种植物乳杆菌微胶囊及其制备方法。植物乳杆菌微胶囊的制备方法包括:将植物乳杆菌活化得到的发酵液离心重悬得到浓缩菌液;将浓缩菌液与含有乳清蛋白和菊粉的第一溶液混合均匀,并加入冻干保护剂得到混合乳液;将转谷氨酰胺酶加入混合乳液中,混合均匀后将其加入预热的植物油中,搅拌,分离并收集所得到的固体产物,即为植物乳杆菌微胶囊颗粒;将植物乳杆菌微胶囊颗粒进行真空冷冻干燥,得到植物乳杆菌微胶囊。本发明的植物乳杆菌微胶囊耐酸性好,乳酸菌的存活率高,且制备方法简单。
Description
技术领域
本发明涉及益生菌制剂领域,具体涉及一种植物乳杆菌胶囊及其制备方法。
背景技术
益生菌又称为益生素、促生素、活性菌、微生态制剂,是指那些具有维持人体菌群平衡、并对人体健康产生有益作用的活菌制品或含有菌体组分及代谢产物的死菌制品。目前应用于人类的益生菌种类主要有乳杆菌、双歧杆菌、肠球菌、乳球菌、枯草杆菌、大肠杆菌、蜡样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热链球菌、丁酸梭菌和酵母菌等,但传统上所应用的主要是双歧杆菌和乳杆菌两个属。FHO/WHO对益生菌发挥作用的最低活菌数目要求是定值于肠道中的活菌数目不得少于106-107CFU/mL·g,才能发挥正常的生理保健功能。但目前益生菌制剂存在的最为关键的问题是产品活菌数下降较快。
目前,我国临床上使用的益生菌制剂主要基于“饥饿存活”的原理制备,利用冷冻干燥技术降低益生菌中的含水量,使其可以长期存活。但是这类菌种对温湿度和光照等因素非常敏感,使得应用上存在一定的限制。同时,避开益生菌经过胃部胃酸影响保持其存活率以及定值于肠道中发挥作用的活菌数目,以及长期存储稳定性也对益生菌制剂有着很重要的影响。近年来,大量研究致力于通过微型颗粒或者微型胶囊包裹益生菌活菌,然后通过冷冻干燥或者喷雾干燥来生产相关产品。真空冷冻干燥法酶的活性丧失少,冻干菌粉复水性好,脱水彻底,保存期长,储存运输和使用都很方便,但冷冻干燥过程中过低的温度可能会导致菌体损伤甚至死亡,喷雾干燥法生产效率高、生产量大、成本低,但是喷雾过程中的高温气流也易导致益生菌活性丧失,活菌数量大打折扣,有些甚至低于1×106cfu/mL。
内源乳化法是在乳化前将交联剂加入菌体和壁材混合液中,形成乳化液后,壁材在交联剂的作用下缓慢交联,形成凝胶颗粒。该方法具有工艺流程简单,便于工业化生产,微胶囊粒径大小可控,安全可使用等优点,传统的益生菌壁材使用较多的有海藻酸钠、壳聚糖、淀粉等,但是海藻酸钠对乳酸菌的保护效果一般,其他壁材材料益生元特性较低,不利于益生菌增殖,而且,包埋率低。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供了一种益生菌存活率高,缓释效果好的植物乳杆菌微胶囊及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种植物乳杆菌微胶囊的制备方法,包括以下步骤:
S1、将植物乳杆菌活化得到发酵液,将发酵液离心重悬得到浓缩菌液;
S2、将所述浓缩菌液与第一溶液混合均匀,并加入冻干保护剂得到混合乳液,所述第一溶液为乳清蛋白和菊粉的水溶液;
S3、将转谷氨酰胺酶加入所述混合乳液中,混合均匀后将其加入预热的植物油中,搅拌,分离并收集所得到的固体产物,即为所述植物乳杆菌微胶囊颗粒,为了避免影响交联效果,将转谷氨酰胺酶快速加入混合乳液中;
S4、将所述植物乳杆菌微胶囊颗粒进行真空冷冻干燥,得到所述植物乳杆菌微胶囊。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,步骤S1的具体步骤为:将冷冻保藏的植物乳杆菌接种活化,培养得到发酵液,将发酵液在3000~5000g,4℃条件下,离心5-10分钟,去上清液,得到植物乳杆菌菌泥,并将菌泥洗涤后重悬于无菌水中得到所述浓缩菌液。
进一步,所述浓缩菌液中植物乳杆菌的浓度为108~109cfu/mL。
进一步,所述第一溶液中所述乳清蛋白、菊粉的浓度分别为8~15w/w%和1~3w/w%,所述浓缩菌液与所述第一溶液的质量比为1:13~15。
植物乳杆菌、乳清蛋白和菊粉在混合乳液中的比例会影响形成的植物乳杆菌微胶囊的性能,按照上述比例得到的乳杆菌、乳清蛋白和菊粉在混合乳液中的比例均在本发明要求保护的范围内。
进一步,所述冻干保护剂为甘油、乳糖或蔗糖,所述冻干保护剂的添加量为所述浓缩菌液和所述第一溶液质量总和的1~3%。
进一步,每克乳清蛋白添加的所述转谷氨酰胺酶的酶量为5~15U。
进一步,所述植物油为菜籽油或大豆油,所述混合乳液与所述植物油的质量比为1:5~10,所述植物油预热的温度为30~40℃。
进一步,步骤S3中搅拌的时间为2~3h。
进一步,步骤S3中分离并收集所得到的固体产物的方法为:500~1000g,4℃条件下离心1min,所得的固体产物用林格氏试剂清洗2~3次;步骤S4中真空冷冻干燥的条件为:先放入-70℃冷冻柜中预先冷冻2~3小时,然后置于真空冷冻干燥机中,优选在-20℃~-40℃下冷冻干燥24~48小时。
本发明还提供了一种植物乳杆菌微胶囊,由上述任一种制备方法制备得到。
与现有技术相比,本发明的制备方法的有益效果是:本方法制备得到的植物乳杆菌微胶囊为干粉的形式,通过本方法制备得到的植物乳杆菌微胶囊经光学显微镜和扫描电镜观察为球形结构,表面紧实光滑,无球形塌陷或其他形变的现象,粒径为50μm左右;加入冻干保护剂后,植物乳杆菌微胶囊的冻干存活率明显高于未添加冻干保护剂的微胶囊;植物乳杆菌对地酸环境敏感,在模拟胃液实验中,相比未包埋的植物乳杆菌经过包埋的植物乳杆菌活菌数在120min时提高了0.82-1.0log cfu/g,表明在低酸条件下,微胶囊中的乳杆菌的存活率比未包埋的菌的存活率显著提高,植物乳杆菌胶囊能在胃液的低酸环境中保护植物乳杆菌。微胶囊在肠液中的释放性能对益生菌在肠道中的生长和定殖是非常必要的,否则益生菌会被直接排除体外,释放过程中菊粉可以促进植物乳杆菌的增殖,当植物乳杆菌微胶囊进入肠液后,120min时微胶囊所包埋的植物乳杆菌达到完全释放,活菌数7.46-9.02logcfu/g;本发明制备方法制备得到的植物乳杆菌的储存稳定性良好;本发明的制备方法操作简单、条件温和,产出的微胶囊粒径均一可控,具有良好的包埋效果。
附图说明
图1为本发明植物乳杆菌微胶囊的电镜扫描图,其中图1a为植物乳杆菌微囊单体的扫描电镜图,图1b为植物乳杆菌微胶囊群体的扫描电镜图;
图2为本发明植物乳杆菌微胶囊在模拟胃液中的活菌数变化图;
图3为本发明植物乳杆菌微胶囊在模拟肠液中的活菌数变化图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
将冷冻保藏的植物乳杆菌加入到灭菌后的MRS琼脂培养基上37℃培养,48h后挑选茁壮的菌落接种到液体培养基中培养,将处于对数期末期的发酵液在4℃下4000g离心12min,去上清液,所得菌泥用无菌生理盐水溶液洗涤3次后,重悬于无菌水中得到浓缩菌液,浓缩菌液中的植物乳杆菌浓度为108~109cfu/mL。
取浓缩菌液2g与28g预热至30℃的第一溶液混合均匀,第一溶液中乳清蛋白和菊粉的浓度分别为12%和1%,即乳清蛋白和菊粉的添加量分别为3.36g和0.28g,加入甘油0.6g混合得到混合乳液。
按照每克乳清蛋白对应15U转谷氨酰胺酶的酶量将转杆酰胺酶加入混合乳液中,涡旋震荡使其分散均匀,所得的混合液加入200g预热至30℃的大豆油中,磁力搅拌(900rpm,40℃)下反应2h,形成植物乳杆菌微胶囊颗粒,4℃,800g离心1min收集固体,得到的固体用林格氏试剂清洗两次,500rpm离心5min,重新收集植物乳杆菌微胶囊颗粒,储藏于4℃备用。
将得到的植物乳杆菌微胶囊颗粒先放入-70℃冰箱中预冻3h,然后置于真空冷冻干燥机中-20℃冷冻干燥48h,得到植物乳杆菌微胶囊。
上述条件下制备的植物乳杆菌微胶囊的包埋率为64.56%。
实施例2
将冷冻保藏的植物乳杆菌加入到灭菌后的MRS琼脂培养基上37℃培养,48h后挑选茁壮的菌落接种到液体培养基中培养,将处于对数期末期的发酵液在4℃下4000g离心8min,去上清液,所得菌泥用无菌生理盐水溶液洗涤3次后,重悬于无菌水中得到浓缩菌液,浓缩菌液中的植物乳杆菌浓度为108~109cfu/mL。
取浓缩菌液2g与26g预热至35℃的第一溶液混合均匀,第一溶液中乳清蛋白和菊粉的浓度分别为15%和1%,即乳清蛋白和菊粉的添加量分别为3.9g和0.26g,加入乳糖0.28g混合得到混合乳液。
按照每克乳清蛋白对应5U转谷氨酰胺酶的酶量将转杆酰胺酶加入混合乳液中,涡旋震荡使其分散均匀,所得的混合液加入250g预热至35℃的大豆油中,磁力搅拌(900rpm,40℃)下反应2.5h,形成植物乳杆菌微胶囊颗粒,4℃,1000g离心1min收集固体,得到的固体用林格氏试剂清洗两次,500rpm离心5min,重新收集植物乳杆菌微胶囊颗粒,储藏于4℃备用。
将得到的植物乳杆菌微胶囊颗粒先放入-70℃冰箱中预冻3h,然后置于真空冷冻干燥机中-40℃冷冻干燥48h,得到植物乳杆菌微胶囊。
上述条件下制备的植物乳杆菌微胶囊的包埋率为50.12%。
实施例3
将冷冻保藏的植物乳杆菌加入到灭菌后的MRS琼脂培养基上37℃培养,48h后挑选茁壮的菌落接种到液体培养基中培养,将处于对数期末期的发酵液在4℃下5000g离心5min,去上清液,所得菌泥用无菌生理盐水溶液洗涤3次后,重悬于无菌水中得到浓缩菌液,浓缩菌液中的植物乳杆菌浓度为108~109cfu/mL。
取浓缩菌液2g与30g预热至40℃的第一溶液混合均匀,第一溶液中乳清蛋白和菊粉的浓度分别为10%和1%,即乳清蛋白和菊粉的添加量分别为3g和0.3g,加入甘油0.96g混合得到混合乳液。
按照每克乳清蛋白对应10U转谷氨酰胺酶的酶量将转杆酰胺酶加入混合乳液中,涡旋震荡使其分散均匀,所得的混合液加入300g预热至40℃的大豆油中,磁力搅拌(900rpm,40℃)下反应2.5h,形成植物乳杆菌微胶囊颗粒,4℃,500g离心1min收集固体,得到的固体用林格氏试剂清洗两次,500rpm离心5min,重新收集植物乳杆菌微胶囊颗粒,储藏于4℃备用。
将得到的植物乳杆菌微胶囊颗粒先放入-70℃冰箱中预冻3h,然后置于真空冷冻干燥机中-30℃冷冻干燥48h,得到植物乳杆菌微胶囊。
上述条件下制备的植物乳杆菌微胶囊的包埋率为71.67%。
实施例4
将冷冻保藏的植物乳杆菌加入到灭菌后的MRS琼脂培养基上37℃培养,48h后挑选茁壮的菌落接种到液体培养基中培养,将处于对数期末期的发酵液在4℃下3000g离心10min,去上清液,所得菌泥用无菌生理盐水溶液洗涤3次后,重悬于无菌水中得到浓缩菌液,浓缩菌液中的植物乳杆菌浓度为108~109cfu/mL。
取浓缩菌液2g与28g预热至35℃的第一溶液混合均匀,第一溶液中乳清蛋白和菊粉的浓度分别为12%和2%,即乳清蛋白和菊粉的添加量分别为3.36g和0.56g,加入蔗糖0.3g混合得到混合乳液。
按照每克乳清蛋白对应12U转谷氨酰胺酶的酶量将转杆酰胺酶加入混合乳液中,涡旋震荡使其分散均匀,所得的混合液加入150g预热至35℃的大豆油中,磁力搅拌(900rpm,40℃)下反应2h,形成植物乳杆菌微胶囊颗粒,4℃,800g离心1min收集固体,得到的固体用林格氏试剂清洗两次,500rpm离心5min,重新收集植物乳杆菌微胶囊颗粒,储藏于4℃备用。
将得到的植物乳杆菌微胶囊颗粒先放入-70℃冰箱中预冻3h,然后置于真空冷冻干燥机中-40℃冷冻干燥48h,得到植物乳杆菌微胶囊。
上述条件下制备的植物乳杆菌微胶囊的包埋率为63.00%
实施例5
将冷冻保藏的植物乳杆菌加入到灭菌后的MRS琼脂培养基上37℃培养,48h后挑选茁壮的菌落接种到液体培养基中培养,将处于对数期末期的发酵液在4℃下4000g离心5min,去上清液,所得菌泥用无菌生理盐水溶液洗涤3次后,重悬于无菌水中得到浓缩菌液,浓缩菌液中的植物乳杆菌浓度为108~109cfu/mL。
取浓缩菌液2g与28g预热至40℃的第一溶液混合均匀,第一溶液中乳清蛋白和菊粉的浓度分别为8%和3%,即乳清蛋白和菊粉的添加量分别为2.24g和0.84g,加入乳糖0.6g混合得到混合乳液。
按照每克乳清蛋白对应8U转谷氨酰胺酶的酶量将转杆酰胺酶加入混合乳液中,涡旋震荡使其分散均匀,所得的混合液加入200g预热至40℃的大豆油中,磁力搅拌(900rpm,40℃)下反应2h,形成植物乳杆菌微胶囊颗粒,4℃,500g离心1min收集固体,得到的固体用林格氏试剂清洗两次,500rpm离心5min,重新收集植物乳杆菌微胶囊颗粒,储藏于4℃备用。
将得到的植物乳杆菌微胶囊颗粒先放入-70℃冰箱中预冻3h,然后置于真空冷冻干燥机中-40℃冷冻干燥48h,得到植物乳杆菌微胶囊。
上述条件下制备的植物乳杆菌微胶囊的包埋率为64.12%
试验例1植物乳杆菌微胶囊的结构
实施例1制备的植物乳杆菌微胶囊经扫描电镜观察为,结果如图1所示,植物乳杆菌微胶囊为球型结构,表面紧实光滑,无球型塌陷或者其它形变的现象,微胶囊粒径约为50μm。
试验例2植物乳杆菌微胶囊的稳定性试验
以实施例1制备得到的植物乳杆菌微胶囊为例进行以下试验,试验中用到的人体模拟胃液(SGJ溶液)和人体模拟肠液(SIJ)的配方如下:
人体模拟胃液(SGJ溶液):用浓盐酸溶液将NaCl溶液(8.5g/L)pH值调至2.0,然后加入0.3%(w/v)的胃蛋白酶,最后将溶液用0.22μm滤膜过滤除菌备用。
人体模拟肠液(SIJ溶液):用NaOH溶液将NaCl溶液(8.5g/L)的pH值调至8.0,然后加入1g/L的胰蛋白酶,最后将溶液用0.22μm滤膜过滤除菌。
(1)植物乳杆菌微胶囊在模拟胃液中的存活
将0.5mL浓缩菌液作为对照,以0.5g植物乳杆菌微胶囊作为实验组,分别加入到4.5mL在37℃下预热的人体模拟胃液(SGJ溶液)中,用涡旋振荡器充分震荡10s,然后在37℃,100rpm下温育2h,在5min、30min、60min、90min和120min时取样计数,每组设置三个平行。
结果如图2所示,植物乳杆菌对地酸环境敏感,在模拟胃液实验中,相比未包埋的植物乳杆菌经过包埋的植物乳杆菌活菌数在120min时提高了0.82-1.0log cfu/g,表明在低酸条件下,微胶囊中的乳杆菌的存活率比未包埋的菌的存活率显著提高,植物乳杆菌胶囊能在胃液的低酸环境中保护植物乳杆菌。
(2)植物乳杆菌微胶囊在模拟肠液中的释放
将0.5g植物乳杆菌微胶囊粉末加入到4.5mL预热的人体模拟肠液(SIJ溶液)中,在37℃恒温摇床上以100rpm/min下温育2h,并在5min,30min,60min,90min和120min时取样计数,确定植物乳杆菌的活菌数,每组取3个平行。
结果如图3所示,植物乳杆菌微胶囊进入肠液后,120min时微胶囊所包埋的植物乳杆菌达到完全释放,活菌数7.46-9.02log cfu/g。
试验例3植物乳杆菌微胶囊的储存稳定性试验
将植物乳杆菌微胶囊分别放置于4℃和24℃下储藏,21天后,4℃冷藏的植物乳杆菌微胶囊中的活菌数下降了0.64个对数值,而放置于24℃的微胶囊中的活菌数下降了1.02个对数值,21天后储藏于4℃的植物乳杆菌活菌数可达到2.82×108cfu/g。因此,植物乳杆菌微胶囊的储藏稳定性良好。
试验例4菊粉对植物乳杆菌的影响
取培养24h的植物乳杆菌菌悬液,以5%的接种量,分别转接到装有40mL MRS培养液的锥形瓶中,和装有40mL的MRS培养液并添加了1w/v%菊粉的锥形瓶中,在37℃下密封静置培养24h,通过平板计数法来进行菌液的准确计数,结果如下表1所示:
表1.添加菊粉后植物乳杆菌的活菌数
注:表中数据为平均值±标准误差,具有不同字母者为组内差异显著(P<0.05),n=3
取培养24h后的植物乳杆菌菌悬液,通过本发明实施例3中的方法制备得到植物乳杆菌微胶囊作为实验组,对照组中的微胶囊在制备过程纵不添加菊粉,其他步骤同实验组。通过平板计数法来进行准确计数,结果如下表2所示,
表2植物乳杆菌微胶囊的活菌数
注:表中数据为平均值±标准误差,具有不同字母者为组内差异显著(P<0.05),n=3
在植物乳杆菌稳定生长期间,24h培养后1%菊粉添加组的活菌数显著高于未添加菊粉组(P<0.05);通过本发明的方法制备的微胶囊,添加菊粉作为混合包埋壁材的植物乳杆菌微胶囊中的活菌数较高(P<0.05)。结果表明:菊粉可在一定程度上促进植物乳杆菌的生长,并在制备为微胶囊后,添加菊粉的微胶囊组比未添加菊粉的微胶囊组的含菌量提高0.38-0.44×108cfu/g,菊粉在包埋中起到了促进益生菌繁殖的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将植物乳杆菌活化得到发酵液,将发酵液离心重悬得到浓缩菌液;
S2:将所述浓缩菌液与第一溶液混合均匀,并加入冻干保护剂得到混合乳液,所述第一溶液为乳清蛋白和菊粉的水溶液;
S3:将转谷氨酰胺酶加入所述混合乳液中,混合均匀后将其加入预热的植物油中,搅拌,分离并收集所得到的固体产物,即为所述植物乳杆菌微胶囊颗粒;
S4、将所述植物乳杆菌微胶囊颗粒进行真空冷冻干燥,得到所述植物乳杆菌微胶囊。
2.根据权利要求1所述的植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,步骤S1的具体步骤为:将冷冻保藏的的植物乳杆菌接种活化,培养得到发酵液,将发酵液在3000~5000g,4℃条件下,离心5-10分钟,去上清液,得到植物乳杆菌菌泥,并将菌泥洗涤后重悬于无菌水中得到所述浓缩菌液。
3.根据权利要求1所述的植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,所述浓缩菌液中植物乳杆菌的浓度为108~109cfu/mL。
4.根据权利要求3所述的植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,所述第一溶液中所述乳清蛋白、菊粉的浓度分别为8~15w/w%和1~3w/w%,所述浓缩菌液与所述第一溶液的质量比为1:13~15。
5.根据权利要求1所述的植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,所述冻干保护剂为甘油、乳糖或蔗糖,所述冻干保护剂的添加量为所述浓缩菌液和所述第一溶液质量总和的1~3%。
6.根据权利要求1所述的植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,每克乳清蛋白添加的所述转谷氨酰胺酶的酶量为5~15U。
7.根据权利要求1所述的植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,所述植物油为菜籽油或大豆油,所述混合乳液与所述植物油的质量比为1:5~10,所述植物油预热的温度为30~40℃。
8.根据权利要求1所述的植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,步骤S3中搅拌的时间为2~3h。
9.根据权利要求1所述的植物乳杆菌微胶囊的制备方法,其特征在于,步骤S3中分离并收集所得到的固体产物的方法为:500~1000g,4℃条件下离心1min,所得的固体产物用林格氏试剂清洗2~3次;步骤S4中真空冷冻干燥的条件为:先放入-70℃冷冻柜中预先冷冻2~3小时,然后置于真空冷冻干燥机中,冷冻干燥24~48小时。
10.一种植物乳杆菌微胶囊,其特征在于,由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
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