CN116445287A - 一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及益生菌加工技术领域，为解决现有现有技术下冻干保护剂不具备提高货架期中益生菌菌粉的品质稳定性能力的问题，公开了一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，所述冻干保护剂以质量分数计包括4‑20%糖，余量为水。该冻干保护剂与菌泥混合后可以减少冷冻干燥制备益生菌菌粉工艺对菌泥中益生菌活性的损失，还可以提高益生菌菌粉的货架期稳定性，减少常温贮藏时益生菌活性的损失。
Description
技术领域
本发明涉及益生菌加工技术领域，尤其涉及一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂及其应用。
背景技术
随着国民健康需求的提升，益生菌产业也已成为我国食品工业中增长较快、创新密集的产业。对于益生菌菌种而言，益生菌的功效与活菌的数量紧密相关。根据FAO/WHO对于益生菌的定义，益生菌是一类活的微生物，当摄取足够数量时，对宿主的健康有益。虽然近年来的研究表明死菌的代谢产物和细胞成分可能也有一定的健康益处，但大多数的科学研究表明益生菌的活菌效果优于相应死菌。
冷冻干燥是益生菌生产过程中的关键工艺环节，虽然与其他干燥技术相比冷冻干燥对菌体的损伤较小，但仍会造成一些负面影响。例如，在冷冻过程中细胞内外水分冻结、冰晶生长导致的机械损伤，细胞由于过冷失水导致溶质浓缩引起的溶质损伤，在干燥过程中细胞失水也会导致菌体细胞膜的通透性改变、蛋白质变性失活等问题。为减小冷冻干燥过程对菌体细胞造成的损伤，需要在冻干体系中额外加入一些被称为冻干保护剂的物质。冻干保护剂配方的选择不仅影响菌体在冷冻干燥工艺过程中的冻干存活率，同时也决定菌粉产品在储藏期间的保护介质，因此冻干保护剂也影响着益生菌产品在货架期内的品质稳定性。目前缺乏对益生菌菌粉产品从出厂、分销、到进入消费者家庭和最终被消费者所食用过程中冻干保护剂对品质稳定影响情况的研究。
如中国专利CN112457990A公开了一种冻干保护剂及其应用，所述的冻干保护剂包括脱脂乳10-15份，海藻糖1-2份，谷氨酸钠1-2份，益生元0.5-2份，该冻干保护剂可以提高对冷冻干燥条件下益生菌菌种的保护作用，提高了益生菌菌种的活菌数。又例如中国专利CN114292788A公开了一种活性益生菌冷冻干燥的制备方法，通过将可溶性淀粉、海藻糖、脱脂乳以及无机盐复合作为保护剂，通过四者协同，提高了菌体在冷冻干燥时的存活率。但上述技术均未针对菌粉产品在储藏期间的品质稳定性展开保护剂的相关研究。虽然益生菌粉产品的建议贮存条件为阴凉干燥避光保存，少数产品冷藏保存效果更佳，但在实际的仓储、运输以及消费者购买的过程中，无法实现全程低温保存，并且由于销售过程中四季温度的变化，益生菌产品甚至会遇到一些更高的温度挑战。
发明内容
本发明为了克服现有技术下冻干保护剂不具备提高货架期中益生菌菌粉的品质稳定性能力的问题，提供一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，该冻干保护剂可以减少冷冻干燥工艺中益生菌活性的损失，还可以提高益生菌菌粉的货架期稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，所述冻干保护剂以质量分数计包括4-20％糖，余量为水。
本发明关注于冻干保护剂配方的选择对菌粉货架期稳定性的影响，使其在对菌种冻干具备良好的保护效果的前提下，对菌种具有良好的货架期常温保护效果。
作为优选，所述糖为蔗糖、棉子糖、普鲁兰多糖中的一种或多种组合。
作为优选，所述冻干保护剂以质量分数计还包括6-10％蛋白，0.1-0.5％酸度调节剂。
冻干保护剂中蛋白和酸度调节剂可进一步提高冻干保护剂对菌种活性的保护效果。
作为优选，所述蛋白为豌豆蛋白或大豆蛋白。
作为优选，所述酸度调节剂为柠檬酸钠或柠檬酸钾。
上述冻干保护剂在益生菌冷冻干燥中的应用。
一种益生菌菌粉的制备方法，包括如下步骤：
(1)将含益生菌的菌泥与上述冻干保护剂乳化混合得到菌泥-保护剂复合物；
(2)将菌泥-保护剂复合物冷冻干燥后粉碎获得菌粉。
本发明所述冻干保护剂的使用方法简单，与含益生菌的菌泥充分混合均匀即可。
作为优选，所述步骤(1)中，冻干保护剂与菌泥的质量为(1-2)：1。
作为优选，所述步骤(2)中，冷冻干燥的时间为35-52h。
因此，本发明可以减轻益生菌冷冻干燥工艺过程中对菌体细胞的损害，提高菌体的存活率，同时还有利于菌体在储藏期间的活力维持，使菌体在较高的储藏温度条件下仍能维持较好的活菌数存活率，如30℃这高于常规的储藏环境温度条件下，本发明的冻干保护剂仍能维持较高的菌粉活力。本发明配方中所有物质均为食品级原料，安全性高。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的描述。
下述实施方法中菌泥为发酵结束后将鼠李糖乳杆菌的菌泥进行离心收集得到，菌泥含水量为78％。
实施例1
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：蔗糖10％、豌豆蛋白10％、余量为蒸馏水。
冷冻干燥工艺包括如下步骤：
(1)将菌泥加入冷冻干燥用复合保护剂，按1:1比例进行乳化混合；
(2)将混合后的菌泥-保护剂复合物放入真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，-20℃冻干40小时，完全干燥后，收料粉碎获得菌粉。
实施例2
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：蔗糖15％、普鲁兰多糖5％、余量为蒸馏水。
冷冻干燥工艺包括如下步骤：
(1)向菌泥中加入冷冻干燥用复合保护剂，按1:1比例进行乳化混合；
(2)将混合后的菌泥-保护剂复合物放入真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，-20℃冻干40小时，完全干燥后，收料粉碎获得菌粉。
实施例3
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：海藻糖10％、豌豆蛋白10％、余量为蒸馏水。
冷冻干燥工艺包括如下步骤：
(1)向菌泥中加入冷冻干燥用复合保护剂，按1:1比例进行乳化混合；
(2)将混合后的菌泥-保护剂复合物放入真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，-20℃冻干40小时，完全干燥后，收料粉碎获得菌粉。
实施例4
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：海藻糖15％、普鲁兰多糖5％、余量为蒸馏水。
冷冻干燥工艺包括如下步骤：
(1)向菌泥中加入冷冻干燥用复合保护剂，按1:1比例进行乳化混合；
(2)将混合后的菌泥-保护剂复合物放入真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，-20℃冻干40小时，完全干燥后，收料粉碎获得菌粉。
实施例5
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：蔗糖12％、豌豆蛋白8％、普鲁兰多糖4％、柠檬酸钠0.2％、余量为蒸馏水。
冷冻干燥工艺包括如下步骤：
(1)向菌泥中加入冷冻干燥用复合保护剂，按1:1比例进行乳化混合；
(2)将混合后的菌泥-保护剂复合物放入真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，-20℃冻干40小时，完全干燥后，收料粉碎获得菌粉。
实施例6
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：蔗糖10％、豌豆蛋白6％、普鲁兰多糖6％、柠檬酸钠0.2％、余量为蒸馏水。
冷冻干燥工艺包括如下步骤：
(1)向菌泥中加入冷冻干燥用复合保护剂，保护剂与菌泥按1.2:1比例进行乳化混合；
(2)将混合后的菌泥-保护剂复合物放入真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，-20℃冻干40小时，完全干燥后，收料粉碎获得菌粉。
实施例7
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：蔗糖8％、棉子糖4％、豌豆蛋白8％、普鲁兰多糖4％、柠檬酸钠0.2％、余量为蒸馏水。
冷冻干燥工艺包括如下步骤：
(1)向菌泥中加入冷冻干燥用复合保护剂，按1:1比例进行乳化混合；
(2)将混合后的菌泥-保护剂复合物放入真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，-20℃冻干40小时，完全干燥后，收料粉碎获得菌粉。
实施例8
一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：蔗糖6％、棉子糖6％、豌豆蛋白6％、普鲁兰多糖6％、柠檬酸钠0.2％、余量为蒸馏水。
冷冻干燥工艺包括如下步骤：
(1)向菌泥中加入冷冻干燥用复合保护剂，保护剂与菌泥按1.2:1比例进行乳化混合；
(2)将混合后的菌泥-保护剂复合物放入真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，-20℃冻干40小时，完全干燥后，收料粉碎获得菌粉。
对比例1
一种冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：海藻糖10％、脱脂乳10％、余量为蒸馏水。冷冻干燥工艺同实施例1。
对比例2
一种冻干保护剂，由如下重量百分含量的组分组成：蔗糖10％、脱脂乳10％、余量为蒸馏水。冷冻干燥工艺同实施例1。
分别测定各实施例和对比例中冷冻干燥前菌泥-保护剂混合物中的益生菌活菌数、冷冻干燥后菌粉中的益生菌活菌数以及菌粉在30℃条件下存放14天后的益生菌活菌数。菌落计数按照GB4789.35-2016食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验所述的方法进行。
根据活菌数结果计算细菌总数比值，即为存活率，测定结果如下表所示。
| 项目 | 冷冻干燥存活率(％) | 贮藏期存活率(％) |
| 实施例1 | 55.93 | 38.41 |
| 实施例2 | 64.70 | 39.67 |
| 实施例3 | 63.87 | 12.90 |
| 实施例4 | 39.54 | 7.86 |
| 实施例5 | 71.23 | 40.15 |
| 实施例6 | 74.14 | 38.72 |
| 实施例7 | 72.11 | 41.82 |
| 实施例8 | 75.23 | 44.90 |
| 对比例1 | 63.08 | 6.21 |
| 对比例2 | 55.71 | 0.35 |
根据表格中的检测结果可知，相比于对比例中的糖类和脱脂乳的组合，以蔗糖、豌豆蛋白、普鲁兰多糖为冻干保护剂复配配方中的重要成分的冻干保护剂可使菌体在真空冷冻干燥工艺过程中的存活率明显提高，更为显著的是在30℃条件下的贮藏期存活率明显提升。因此，可得出本发明在冷冻干燥过程中对益生菌具有良好的保护效果，同时本发明可提高冷冻干燥后的益生菌在贮藏期的存活率的结论。其中以实施例8，蔗糖6％、棉子糖6％、豌豆蛋白6％、普鲁兰多糖6％、柠檬酸钠0.2％的配方为最优。
实施例1-8的贮藏期存活率均高于对比例1-2，其中实施例4的贮藏期存活率为7.86％，考虑到实施例4的贮藏期存活率是在冷冻干燥存活率为39.54％的前提下得到的，实施例4中在30℃存放后仍保持活性的菌数占冻干后存活菌种的比例较大，因此可推出实施例4在贮藏期中对益生菌的保护效果也远远高于对比例1-2。
比较实施例1、3和对比例1、2的检测结果可知，冻干保护剂中选用豌豆蛋白时，益生菌在30℃下贮藏的稳定性好于使用脱脂乳。并且由实施例2可知冻干保护剂中蔗糖和普鲁兰多糖复配也有良好的保护效果。
Claims (9)
1.一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，其特征是，所述冻干保护剂以质量分数计包括4-20%糖，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，其特征是，所述糖为蔗糖、棉子糖、普鲁兰多糖中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，其特征是，所述冻干保护剂以质量分数计还包括6-10%蛋白，0.1-0.5%酸度调节剂。
4.根据权利要求3所述的一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，其特征是，所述蛋白为豌豆蛋白或大豆蛋白。
5.根据权利要求3所述的一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂，其特征是，所述酸度调节剂为柠檬酸钠或柠檬酸钾。
6.如权利要求1-5任意一项所述的冻干保护剂在益生菌冷冻干燥中的应用。
7.一种益生菌菌粉的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）将含益生菌的菌泥与如权利要求1-5任意一项所述的冻干保护剂乳化混合得到菌泥-保护剂复合物；
（2）将菌泥-保护剂复合物冷冻干燥后粉碎获得菌粉。
8.根据权利要求7所述的益生菌菌粉的制备方法，其特征是，所述步骤（1）中，冻干保护剂与菌泥的质量为（1-2）：1。
9.根据权利要求7所述的益生菌菌粉的制备方法，其特征是，所述步骤（2）中，冷冻干燥的时间为35-52 h。
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| CN202310364398.6A CN116445287A (zh) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | 一种提高益生菌稳定性的冻干保护剂及其应用 |
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