CN111317140A - 一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂及其制备方法和应用，所述益生菌制剂包括四层结构，分别为核心多孔糊精结构、油包水结构、耐胆盐结构和耐胃酸结构，制备时，通过先制备益生菌乳化液，再制备益生菌油包水反胶束乳液，接着制备耐胆盐益生菌胶束乳液，最后制备耐胃酸益生菌胶束乳液；本发明制备的益生菌制剂稳定好，制备工艺简单，能够有效避免益生菌受到胆盐的破坏，延长胃酸分解效率，使益生菌能够提高存活率并到达肠道中，其活性和功能明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及食品技术领域，具体是一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂及其制备方法和应用。
背景技术
益生菌是一类对宿主有益的活性微生物，是定植于人体肠道、生殖系统内，能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡、发挥对肠道有益作用的活性有益微生物的总称。人体、动物体内有益的细菌或真菌主要有：酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌等。 目前世界上研究的功能最强大的产品主要是以上各类微生物组成的复合活性益生菌，其广泛应用于生物工程、工农业、食品安全以及生命健康领域。
目前益生菌主要有以下共性特点：
（1）目前市场上的益生菌产品主要为常规的冻干粉末产品，其稳定性较差，益生菌易被空气中的氧气氧化，活性损失速率较快，导致货架期内活性降低，功效降低，不利于成品质量控制。
（2）市场上经包埋处理的益生菌，其包埋目的仅为提高产品的货架期稳定性，降低活性损失速率，确保销售期内活性相对较高，未以益生菌产品应用功效为出发点，经包埋的益生菌到达肠道前，已基本被胃酸和胆盐破坏，活性损失较大，难以发挥原有功效。
中国发明专利申请号为2018110526030公开了益生菌组合制剂，它是通过益生菌菌种搭配，防止胀气，扩大适宜人群，选用水溶性膳食纤维作为益生菌保护剂避免胃液胆汁对益生菌的破坏；该发明工艺主要侧重于口感的调试和扩大适宜人群，选用的保护剂菊粉、果胶、果糖等物质，易溶于水，一层包埋的益生菌制剂。但是在胃酸环境条件下，分解速率较快，难以同时起到避免胃酸和胆汁对益生菌的破坏作用。中国发明专利申请号为201810366040.6公开了一种通过多层包埋技术制备的多菌共生益生菌咀嚼片，选用β-环糊精为包埋材料，将多种益生菌菌包埋在同一个微囊化体系中，该发明选用一种包埋材料难以实现多层包埋，微囊化的益生菌易被氧化，不能同时起到避免胃酸和胆汁的破坏，且该发明未考虑到压片工序强大的压力条件下，益生菌微囊化体系已基本破坏，也不能达到预期效果。
因此，为了攻克上述技术弊端，开发一种稳定性好，具有高度耐胆盐和耐胃酸，更易被人体吸收和发挥功效的益生菌制剂制备方法，是本技术领域亟待研究和解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前的益生菌产品存在稳定性较差，耐酸和耐胆碱效果不好等问题，研发一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂及其制备方法和应用，本发明制备的益生菌制剂稳定好，制备工艺简单，能够有效避免益生菌受到胆盐的破坏，延长胃酸分解效率，使益生菌能够提高存活率并到达肠道中，其活性和功能明显提高。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明的一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂，所述益生菌制剂包括四层结构，分别为核心多孔糊精结构、油包水结构、耐胆盐结构和耐胃酸结构。
优选地，本发明中所述益生菌为植物乳杆菌、乳双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌中的一种。
本发明提供了一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）益生菌乳化液的制备：称取质量份为100-110份PINEFLOW多孔糊精、25-30份麦芽糊精和2.5-4.0份抗氧化剂，并加至质量份为180-190份水中搅拌，完全溶解后得A相溶液；
再称取质量份为110-120份益生菌菌泥和55-60份中链甘油三酯，搅拌均匀后得到B相溶液；
在25000rpm条件下，将质量份为160-180份B相溶液以2-5mL/s的速率缓慢加至质量份为320-330份A相溶液中，边加入边剪切，剪切2-4min，剪切2次，使益生菌进入PINEFLOW多孔糊精的多孔结构中，形成微囊化益生菌乳化液，乳化液的粒径为1.5-3.0μm；
（2）益生菌油包水反胶束乳液的制备：称取质量份为105-110份葵花籽油、65-70份中链甘油三酯、54-58份聚甘油脂肪酸酯HLB 3-6、23-27份磷脂和0.4-0.7份抗氧化剂，将上述五种物质搅拌均匀，升温至30-35℃，得C相溶液；
称取质量份为245-250份步骤（1）制得的益生菌乳化液，在25000rpm条件下，将益生菌乳化液以2-5mL/s的速率缓慢加至质量份为250-260份C相溶液中，边加入边剪切，剪切3-5min，剪切2次，即得益生菌油包水反胶束乳液，其粒径为3.0-5.0μm；
（3）耐胆盐益生菌胶束乳液的制备：称取质量份为40-45份中链甘油三酯和5-8份磷脂，升温至30-35℃，后搅拌均匀得D相溶液；
再称取质量份为37-42份辛希基琥珀酸淀粉钠，加至质量份为52-59份水将其溶解后，再加入质量份为43-48份低聚果糖、26-31份低聚异麦芽糖、13-17份乳清蛋白、16-21份抗氧化剂和103-110份水，溶解后搅拌均匀得E相溶液；
将D相溶液和E相溶液按照质量比为1:6-8进行混合后得F相溶液；
再称取质量份为140-150份步骤（2）中制备的益生菌油包水反胶束乳液，将益生菌油包水反胶束乳液以2-5mL/s的速率缓慢加入至350-370份F相溶液中，在25000rpm条件下，边加入边剪切，剪切2-5min，剪切2次，即得耐胆盐益生菌胶束乳液，其粒径为3.5-7.5μm；
（4）耐胃酸益生菌胶束乳液的制备：称取质量份为88-92份PINEFLOW多孔糊精、30-35份乳清蛋白粉、23-28份海藻糖、11-15份针叶樱桃粉、4-6份碳酸氢钠和水，所述PINEFLOW多孔糊精、乳清蛋白粉、海藻糖、抗氧化剂、碳酸氢钠的总质量与水的质量之比为1:0.8-1.2，溶解后搅拌均匀，混合均匀得G相溶液；
称取质量份为165-175份步骤（3）中制得的耐胆盐的益生菌胶束乳液，将耐胆盐的益生菌胶束乳液以2-5mL/s的速率缓慢加入至328-338份G相溶液中，在25000rpm条件下，边加入边剪切，剪切2-5min，剪切2次，即得耐胃酸的益生菌胶束乳液，其粒径为3.5-10.0μm；
（5）益生菌制剂制备：将步骤（4）得到的耐胃酸的益生菌胶束乳液，在均质压力为10MPa条件下，均质2次，得到粒径为1.2-1.8μm的益生菌胶束乳液，在-0.8MPa真空条件下，经18-30h冷冻干燥得益生菌粉末制剂，收集干燥后的益生菌粉末。
优选地，本发明中所述步骤（1）、（3）和（4）中的抗氧化剂为针叶樱桃粉。
优选地，本发明中所述步骤（2）中的抗氧化剂为TBHQ。
优选地，本发明中所述益生菌是植物乳杆菌、乳双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌中的一种。
本发明还提供了一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明的制备工艺简单，利用胶束和反胶束技术，将益生菌进行包埋处理，使其具有四重包埋结构，分别为核心多孔糊精结构、油包水结构、耐胆盐结构和耐胃酸结构，该益生菌制剂，进入肠道前可实现缓慢释放，避免益生菌受到胆盐的破坏，延长胃酸分解效率，使益生菌能够提高存活率并到达肠道中，提高其活性和功能，稳定性好。
（2）本发明将PINEFLOW多孔糊精应用于益生菌发酵液的微囊化包埋技术中，较传统微囊化包埋技术相比，PINEFLOW多孔糊精的多孔结构，有利于益生菌进入至PINEFLOW多孔糊精的多孔结构中，采用富含天然维生素C的针叶樱桃粉作为抗氧化剂，益生菌包埋后，有利于油包水益生菌反胶束的制备及其稳定性，其包埋率98.6%。
（3）本发明的益生菌油包水反胶束乳液，为油包水结构，不易被氧化，该反胶束乳液能够将益生菌稳定的保存于油液中，避免受空气氧化而失去活性；选用HLB值3-6专一性的油包水乳化剂聚甘油脂肪酸酯，有利于益生菌反胶束结构的形成；选用不饱和度较好的葵花籽油，既可以作为优良的油性容积体系，又可作为抗氧化剂，同时抗氧化剂TBHQ具有强抗氧化作用，使用量小，是维生素E使用量的10%；工艺环节结合粒径检测和控制，使反胶束乳液粒径达到稳定分布的3.0-5.0μm级别，经稳定性试验，37℃条件下，加速1个月，活性损失仅4.3%。
（4）本发明的耐胆盐益生菌胶束乳液，利用具有优良包埋材料辛希基琥珀酸淀粉钠对反胶束结构进行反转，添加益生元和蛋白质，添加的针叶樱桃粉作为天然抗氧化剂的同时，创新性的作为酸性调节剂，使整个耐胆盐乳液为偏弱酸性，有利于避免益生菌受到胆盐的破坏，有利于保持益生菌的活性和功效。
（5）本发明的耐胃酸益生菌胶束乳液，作为益生菌制剂的表层结构，联合采用PINEFLOW多孔糊精和粒径控制技术，PINEFLOW多孔糊精能够提高亲水物料高粘度粉末的溶解性，碳酸氢钠通过离子化作用，有助于海藻糖在微囊化干燥失水条件下，在包埋结构表面形成独特的保护膜，有利于产品包埋结构的稳定性。经稳定性试验，37℃条件下，加速1个月，活性损失仅13.7%。
具体实施方式
实施例1
本实施例以植物乳杆菌为例，本实施例的一种耐胆盐耐胃酸植物乳杆菌制剂，包括四层结构，分别为核心多孔糊精结构、油包水结构、耐胆盐结构和耐胃酸结构。
本实施例的一种耐胆盐耐胃酸植物乳杆菌制剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）植物乳杆菌乳化液的制备：称取280gPINEFLOW多孔糊精、70g份麦芽糊精和7.8g针叶樱桃粉，并加至480g水中搅拌，完全溶解后得A相溶液；
再称取300g植物乳杆菌菌泥和150g中链甘油三酯（MCT），搅拌均匀后得到B相溶液；
在25000rpm条件下，将B相溶液以3mL/s的速率缓慢加至A相溶液中，边加入边剪切，剪切2.5min，剪切2次，使益生菌进入PINEFLOW多孔糊精的多孔结构中，形成微囊化植物乳杆菌乳化液，得到乳化液的粒径为1.5-3.0μm；
（2）植物乳杆菌油包水反胶束乳液的制备：称取350g葵花籽油、220g中链甘油三酯（MCT）、180g聚甘油脂肪酸酯HLB 3-6、80g磷脂和1.5g抗氧化剂TBHQ，将上述五种物质搅拌均匀，升温至30-35℃，得C相溶液；
称取800g步骤（1）制得的植物乳杆菌乳化液，在25000rpm条件下，将植物乳杆菌乳化液以3mL/s的速率缓慢加至C相溶液中，边加入边剪切，剪切4.5min，剪切2次，即得植物乳杆菌油包水反胶束乳液，其粒径为3.0-5.0μm；
（3）耐胆盐植物乳杆菌胶束乳液的制备：称取230g中链甘油三酯（MCT）和30g磷脂，升温至30-35℃，后搅拌均匀得D相溶液；
再称取220g辛希基琥珀酸淀粉钠，加至300g水将其溶解后，再加入250g低聚果糖、160g低聚异麦芽糖、80g乳清蛋白、100g针叶樱桃粉和600g水，溶解后搅拌均匀得E相溶液；
将D相溶液和E相溶液混合后得F相溶液；
再称取800g步骤（2）中制备的植物乳杆菌油包水反胶束乳液，将该植物乳杆菌油包水反胶束乳液以4mL/s的速率缓慢加至F相溶液中，在25000rpm条件下，边加入边剪切，剪切3.3min，剪切2次，即得耐胆盐植物乳杆菌胶束乳液，其粒径为3.5-7.5μm；
（4）耐胃酸植物乳杆菌胶束乳液的制备：称取430g PINEFLOW多孔糊精、150g乳清蛋白粉、120g海藻糖、60g针叶樱桃粉、24g碳酸氢钠和800g水，溶解后搅拌均匀，混合均匀得G相溶液；
称取800g步骤（3）中制得的耐胆盐的植物乳杆菌胶束乳液，将耐胆盐的植物乳杆菌胶束乳液以3mL/s的速率缓慢加至G相溶液中，在25000rpm条件下，边加入边剪切，剪切4.5min，剪切2次，即得耐胃酸的植物乳杆菌胶束乳液，其粒径为3.5-10.0μm；
（5）植物乳杆菌制剂制备：将步骤（4）得到的耐胃酸的植物乳杆菌胶束乳液，在均质压力为10MPa条件下，均质2次，得到粒径为1.2-1.8μm的植物乳杆菌胶束乳液，在-0.8MPa真空条件下，经19h冷冻干燥得植物乳杆菌粉末制剂，收集干燥后的植物乳杆菌粉末。经检测，本实施例制备的植物乳杆菌粉末活性达到4.8×1010CFU/g。
实施例2
本实施例的一种耐胆盐耐胃酸植物乳杆菌制剂的应用，称取0.5g实施例1制备的植物乳杆菌粉末制剂，与1.5g菊粉、1.0g水苏糖益生元，复配成2.5*1010CFU/袋的益生元植物乳杆菌固体饮料产品。将实施例1制备的植物乳杆菌粉末与市售的植物乳杆菌分别进行稳定性实验（加速1月、加速2月和加速3月）、耐胃酸测试和耐胆盐受性实验比较，实验结果见下表1。将实施例2中的植物乳杆菌固体饮料与市售的植物乳杆菌分别进行加速3月实验，实验结果见下表1。
表 1
从上表1可以看出，本发明实施例1的植物乳杆菌制剂在加速1月、加速2月和加速3月，活性损失率分别为13.7%、18.5%和19.6%，均低于市售植物乳杆菌的活性损失率；与此同时，本发明实施例1的益生菌制剂进行耐胃酸测试和耐胆盐受性实验时，活性损失率也远低于市售植物乳杆菌。本发明实施例2的植物乳杆菌固体饮料，在加速3个月时，其活性损失仅为18.2%，较市售植物乳杆菌产品相比，稳定性提高了24.5%。由此可见，本发明的植物乳杆菌制剂具有良好的耐胆碱和耐胃酸能力。
实施例3
本实施例以乳双歧杆菌为例，本实施例的一种耐胆盐耐胃酸乳双歧杆菌制剂，包括四层结构，分别为核心多孔糊精结构、油包水结构、耐胆盐结构和耐胃酸结构。
本实施例的一种耐胆盐耐胃酸植物乳双歧杆菌的制备方法，包括以下步骤：
（1）乳双歧杆菌乳化液的制备：称取280gPINEFLOW多孔糊精、75g份麦芽糊精和8.5g抗氧化剂，并加至500g水中搅拌，完全溶解后得A相溶液；
再称取300g乳双歧杆菌菌泥和155g中链甘油三酯（MCT），搅拌均匀后得到B相溶液；
在25000rpm条件下，将B相溶液以3mL/s的速率缓慢加至A相溶液中，边加入边剪切，剪切2.5min，剪切2次，使益生菌进入PINEFLOW多孔糊精的多孔结构中，形成微囊化乳双歧杆菌乳化液，得到乳化液的粒径为1.5-3.0μm；
（2）乳双歧杆菌油包水反胶束乳液的制备：称取350g葵花籽油、225g中链甘油三酯（MCT）、180g聚甘油脂肪酸酯HLB 3-6、78g磷脂和2.0g抗氧化剂TBHQ，将上述五种物质搅拌均匀，升温至30-35℃，得C相溶液；
称取800g步骤（1）制得的乳双歧杆菌乳化液，在25000rpm条件下，将乳双歧杆菌乳化液以4mL/s的速率缓慢加至C相溶液中，边加入边剪切，剪切3.3min，剪切2次，即得乳双歧杆菌油包水反胶束乳液，其粒径为3.0-5.0μm；
（3）耐胆盐乳双歧杆菌胶束乳液的制备：称取240g中链甘油三酯（MCT）和35g磷脂，升温至30-35℃，后搅拌均匀得D相溶液；
再称取225g辛希基琥珀酸淀粉钠，加至300g水将其溶解后，再加入245g低聚果糖、170g低聚异麦芽糖、75g乳清蛋白、105g针叶樱桃粉和600g水，溶解后搅拌均匀得E相溶液；
将D相溶液和E相溶液混合后得F相溶液；
再称取800g步骤（2）中制备的乳双歧杆菌油包水反胶束乳液，将该乳双歧杆菌油包水反胶束乳液以3mL/s的速率缓慢加至F相溶液中，在25000rpm条件下，边加入边剪切，剪切4.5min，剪切2次，即得耐胆盐乳双歧杆菌胶束乳液，其粒径为3.5-7.5μm；
（4）耐胃酸乳双歧杆菌胶束乳液的制备：称取420g PINEFLOW多孔糊精、140g乳清蛋白粉、120g海藻糖、60g针叶樱桃粉、28g碳酸氢钠和780g水，溶解后搅拌均匀，混合均匀得G相溶液；
称取800g步骤（3）中制得的耐胆盐的乳双歧杆菌胶束乳液，将耐胆盐的乳双歧杆菌胶束乳液以3mL/s的速率缓慢加至G相溶液中，在25000rpm条件下，边加入边剪切，剪切4.5min，剪切2次，即得耐胃酸的乳双歧杆菌胶束乳液，其粒径为3.5-10.0μm；
（5）乳双歧杆菌制剂制备：将步骤（4）得到的耐胃酸的乳双歧杆菌胶束乳液，在均质压力为10MPa条件下，均质2次，得到粒径为1.2-1.8μm的乳双歧杆菌胶束乳液，在-0.8MPa真空条件下，经20h冷冻干燥得乳双歧杆菌粉末制剂，收集干燥后的乳双歧杆菌粉末。经检测，本实施例制备的乳双歧杆菌粉末活性达到5.3×1010CFU/g。
Claims (7)
1.一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂，其特征在于：所述益生菌制剂包括四层结构，分别为核心多孔糊精结构、油包水结构、耐胆盐结构和耐胃酸结构。
2.根据权利要求1所述的一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂，其特征在于：所述益生菌为植物乳杆菌、乳双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌中的一种。
3.如权利要求书1或2所述的一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）益生菌乳化液的制备：称取质量份为100-110份PINEFLOW多孔糊精、25-30份麦芽糊精和2.5-4.0份抗氧化剂，并加至质量份为180-190份水中搅拌，完全溶解后得A相溶液；
再称取质量份为110-120份益生菌菌泥和55-60份中链甘油三酯，搅拌均匀后得到B相溶液；
在25000rpm条件下，将质量份为160-180份B相溶液以2-5mL/s的速率缓慢加至质量份为320-330份A相溶液中，边加入边剪切，剪切2-4min，剪切2次，使益生菌进入PINEFLOW多孔糊精的多孔结构中，形成微囊化益生菌乳化液，乳化液的粒径为1.5-3.0μm；
（2）益生菌油包水反胶束乳液的制备：称取质量份为105-110份葵花籽油、65-70份中链甘油三酯、54-58份聚甘油脂肪酸酯HLB 3-6、23-27份磷脂和0.4-0.7份抗氧化剂，将上述五种物质搅拌均匀，升温至30-35℃，得C相溶液；
称取质量份为245-250份步骤（1）制得的益生菌乳化液，在25000rpm条件下，将益生菌乳化液以2-5mL/s的速率缓慢加至质量份为250-260份C相溶液中，边加入边剪切，剪切3-5min，剪切2次，即得益生菌油包水反胶束乳液，其粒径为3.0-5.0μm；
（3）耐胆盐益生菌胶束乳液的制备：称取质量份为40-45份中链甘油三酯和5-8份磷脂，升温至30-35℃，后搅拌均匀得D相溶液；
再称取质量份为37-42份辛希基琥珀酸淀粉钠，加至质量份为52-59份水将其溶解后，再加入质量份为43-48份低聚果糖、26-31份低聚异麦芽糖、13-17份乳清蛋白、16-21份抗氧化剂和103-110份水，溶解后搅拌均匀得E相溶液；
将D相溶液和E相溶液按照质量比为1:6-8进行混合后得F相溶液；
再称取质量份为140-150份步骤（2）中制备的益生菌油包水反胶束乳液，将益生菌油包水反胶束乳液以2-5mL/s的速率缓慢加入至350-370份F相溶液中，在25000rpm条件下，边加入边剪切，剪切2-5min，剪切2次，即得耐胆盐益生菌胶束乳液，其粒径为3.5-7.5μm；
（4）耐胃酸益生菌胶束乳液的制备：称取质量份为88-92份PINEFLOW多孔糊精、30-35份乳清蛋白粉、23-28份海藻糖、11-15份针叶樱桃粉、4-6份碳酸氢钠和水，所述PINEFLOW多孔糊精、乳清蛋白粉、海藻糖、抗氧化剂、碳酸氢钠的总质量与水的质量之比为1:0.8-1.2，溶解后搅拌均匀，混合均匀得G相溶液；
称取质量份为165-175份步骤（3）中制得的耐胆盐的益生菌胶束乳液，将耐胆盐的益生菌胶束乳液以2-5mL/s的速率缓慢加入至328-338份G相溶液中，在25000rpm条件下，边加入边剪切，剪切2-5min，剪切2次，即得耐胃酸的益生菌胶束乳液，其粒径为3.5-10.0μm；
（5）益生菌制剂制备：将步骤（4）得到的耐胃酸的益生菌胶束乳液，在均质压力为10MPa条件下，均质2次，得到粒径为1.2-1.8μm的益生菌胶束乳液，在-0.8MPa真空条件下，经18-30h冷冻干燥得益生菌粉末制剂，收集干燥后的益生菌粉末。
4.根据权利要求3所述的一种耐胆盐和耐胃酸益生菌制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）、（3）和（4）中的抗氧化剂为针叶樱桃粉。
5.根据权利要求3所述的一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的抗氧化剂为TBHQ。
6.根据权利要求3所述的一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂的制备方法，其特征在于：所述益生菌是植物乳杆菌、乳双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌中的一种。
7.如权利要求1或2所述的一种耐胆盐耐胃酸益生菌制剂的应用。
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