CN116687001B - 藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体及其制备方法与营养品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种藻蓝蛋白‑单宁酸‑益生菌运载体及其制备方法与营养品，涉及益生菌食品加工的技术领域。所述运载体的制备方法包括以下步骤：将溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液与益生菌剂混合制得混合菌液，对混合菌液进行凝胶处理，制得益生菌运载体。本发明提供的制备方法所制备的运载体，能够对藻蓝蛋白与益生菌等物质进行保护，能够减少益生菌在胃肠消化过程中的失活，并提高益生菌运载体在储藏时的储藏性能，延缓活菌数下降，还能够减少体系在冷冻过程中冰晶的形成，降低冷冻干燥过程中植物乳杆菌的死亡率，且冻干样品在一定程度上可以抵御光、热、氧化和酸等对植物乳杆菌的破坏。

Description

藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体及其制备方法与营养品

技术领域

本发明涉及益生菌食品加工的技术领域，尤其涉及一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体及其制备方法与营养品。

背景技术

益生菌是指摄入一定数量时，能够对宿主产生有益作用的活的微生物，为了活的这些功效，益生菌需要在产品和宿主体内均保持良好的活性和代谢稳定性。然而，大多数益生菌的抗逆性较差，在加工、运输和储藏过程中极易受各个方面因素的影响，例如外部光、温度和氧气等环境因素；当口服摄入时，益生菌在胃肠道消化过程中需经受体内酶、胆汁、消化物等影响。

现有技术中，通常是将益生菌采用果胶进行包被以形成益生菌运载体，以起到对益生菌进行保护的作用，然而当这一益生菌运载体在经过口腔、胃和肠消化后，益生菌极易失活；同时，现有技术中也有采用将益生菌与一些活性有益成分进行复合后，再采用果胶进行包被的研究，然而这些活性成分在加工、储藏和胃肠消化过程中同样容易失活。因此，亟需提供一种可靠的益生菌运载体系以改善上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体及其制备方法与营养品，藻蓝蛋白及其自带的藻蓝素通过氢键等作用与单宁酸非共价结合，并通过静电相互作用等促进藻蓝蛋白-单宁酸对植物乳杆菌进行包合，得到的包合体系凝胶后，能够对藻蓝蛋白与益生菌等物质进行保护，不但能够减少益生菌在胃肠消化过程中的失活，同时还能够提高益生菌运载体在储藏时的储藏性能，延缓益生菌在储藏过程中活菌数下降，并且还能够减少包合体系在冷冻过程中冰晶的形成，进而降低冷冻干燥过程中植物乳杆菌的死亡率，且冻干样品在一定程度上可以抵御光、热、氧化和酸等对植物乳杆菌的破坏，对植物乳杆菌的保护具有优异的表现。

第一方面，本发明提供的一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体的制备方法，采用如下的技术方案，包括以下步骤：将溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液与益生菌剂混合制得混合菌液，对混合菌液进行凝胶处理，制得益生菌运载体。

本发明提供的一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体的制备方法的有益效果在于：预先将藻蓝蛋白与单宁酸混合，藻蓝蛋白中的藻蓝素通过氢键等作用与单宁酸形成非共价结合，再通过静电相互作用使得藻蓝蛋白-单宁酸体系对益生菌剂中的益生菌进行包合，所得的包合运载体系能够在减少益生菌在胃肠消化过程中的失活，并且提高运载体系的储藏性能，延缓益生菌在储藏过程中的失活，并且还能够减少运载体系在冷冻过程中冰晶的行程，进而降低运载体系在冷冻干燥过程中益生菌的死亡率，同时包合体系冻干后还能够一定程度上抵御光、热、氧化和酸等环境因素对益生菌的破坏，如此能够对益生菌起到更好的保护作用，进而提高植物乳杆菌的生物利用率，有利于运载体系将益生菌运载至肠道进行释放。

同时，单宁酸在运载体系中能够使得凝胶包合体系产生孔隙率更细的结构，并且促进凝胶的形成，从而提高运载体系的结构稳定性，进一步提高对益生菌的保护性能，并且单宁酸还具有抗氧化特性，能够调节氧化应激为益生菌的生长提供有利环境，并且单宁酸还具有益生元作用，进而能够在储藏过程中进一步延缓益生菌中的活菌数下降。

可选地，执行将溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液与益生菌剂混合制得混合菌液的步骤中包括：将混合溶液的pH值调节至5.0-5.2，与益生菌剂混合后采用2.0-2.5伏交流电处理18-20分钟，制得混合菌液。其有益效果在于，交流电处理后，能够使得益生菌剂表面显负电性，而混合溶液中的藻蓝蛋白-单宁酸体系呈酸性显正电性，因此有利于藻蓝蛋白-单宁酸体系对益生菌剂的包合；同时采用低电压进行处理，能够避免对益生菌活性的影响。

可选地，所述益生菌剂包括植物乳杆菌菌悬液与低酯果胶的混合物，其中所述益生菌剂中低酯果胶的质量分数为13-15％，所述植物乳杆菌的浓度为9×10¹⁰～10×10¹⁰cfu/mL。其有益效果在于，预先将植物乳杆菌使用低酯果胶进行负载，进而在交流电处理过程中，低酯果胶上能够显负电性，进而有利于与藻蓝蛋白-单宁酸进行静电结合，同时还能够在交流电处理过程中植物乳杆菌进行保护。

可选地，执行对混合菌液进行凝胶处理的步骤中包括：制备凝胶溶液；将凝胶溶液与混合菌液混合制得凝胶菌液；调节凝胶菌液至凝胶条件以完成凝胶。

可选地，执行将凝胶溶液与混合菌液混合制得凝胶菌液的步骤中包括：在凝胶溶液与混合菌液在制备后2min内完成混合。

可选地，执行制备凝胶溶液的步骤中包括：将碳酸钙加入低酯果胶溶液中后搅拌分散，制得凝胶溶液。

可选地，执行调节凝胶菌液至凝胶条件以完成凝胶的步骤中包括：调节混合菌液的pH至5.8-6.0后，以12-13℃/min的降温速率降温至2-3℃并静置，以完成凝胶。

可选地，所述益生菌运载体中单宁酸的质量分数为0.2-0.4％。

可选地，所述混合溶液中藻蓝蛋白与单宁酸的质量份数比为(5-7)：(2-4)。

第二方面，本发明还提供上述任一可选制备方法所制备的益生运载体。

第三方面，本发明还提供上述任一可选制备方法所制备的益生菌运载体在营养品上的应用。

附图说明

图1是本发明实施例中一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体的制备方法的流程框图；

图2是本发明实施例1与对比例1-2中所制备运载体凝胶经过体外消化实验前后内部的植物乳杆菌活菌数变化图；

图3是本发明实施例1与对比例1-2中所制备运载体凝胶在储藏过程中的内部植物乳杆菌的活菌数变化图；

图4是本发明实施例1与对比例1-2中所制备运载体凝胶的X射线衍射图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

参见图1，本发明实施例提供了一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体的制备方法，包括以下步骤：

S1、混合菌液制备：将溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液与益生菌剂混合制得混合菌液；

S2、凝胶成型：对混合菌液进行凝胶处理，制得益生菌运载体凝胶。

一些实施例中，执行步骤S1时，单宁酸和藻蓝蛋白的添加量，以使得益生菌运载体凝胶中单宁酸的质量分数为0.2-0.4％，藻蓝蛋白的含量为0.4-0.8％为必要。

一些实施例中，参见图1，执行步骤S1之前以下步骤：

S0、混合溶液制备：将藻蓝蛋白与单宁酸加入到饮用水中，搅拌至藻蓝蛋白与单宁酸完全溶解，即制得混合溶液。

一些实施例中，执行步骤S0时，也可以将藻蓝蛋白的水溶液与单宁酸的水溶液进行混合后，以制得混合溶液。实际上，也可以将藻蓝蛋白粉末加入到单宁酸的水溶液中，或者将单宁酸粉末加入到藻蓝蛋白的水溶液中，即藻蓝蛋白和单宁酸可以以任意形式进行混合，以制得溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液为必要。

一些实施例中，执行步骤S0时，混合溶液中溶解的藻蓝蛋白与单宁酸的质量份数比为(5-7)：(2-4)。

一些实施例中，执行步骤S0时，称取6kg藻蓝蛋白和3kg单宁酸，并将共计9kg的前述两者加入到400L饮用水中，搅拌至完全溶解，即制得混合溶液。

一些实施例中，执行步骤S1时包括：将混合溶液的pH值调节至5.0-5.2，与益生菌剂混合后采用2.0-2.5伏交流电处理18-20分钟后制得混合菌液。

一些进一步的实施例中，执行步骤S1时，益生菌剂包括植物乳杆菌悬液和低酯果胶的混合物，且益生菌剂中植物乳杆菌的浓度为9×10¹⁰～10×10¹⁰cfu/mL，低酯果胶在益生菌剂中的质量分数为13-15％。

一些实施例中，执行步骤S2时包括：

S21、制备凝胶溶液；

S22、将凝胶溶液与混合菌液混合制得凝胶菌液；

S23、调节凝胶菌液至凝胶条件以完成凝胶。

一些实施例中，在执行步骤S21时包括：将碳酸钙加入低酯果胶溶液中后搅拌分散，制得凝胶溶液。

一些进一步的实施例中，在执行步骤S21时包括：预先制备低酯果胶溶液后，在低酯果胶溶液中加入碳酸钙，并置于高速搅拌环境中搅拌分散，以制得凝胶溶液。

一些更进一步的实施例中，在执行步骤S21时包括：称取18kg低酯果胶加入至600L饮用水，搅拌至低酯果胶完全溶解后，加入1kg碳酸钙，并在6000rpm的转速下搅拌分散2min后，制得凝胶溶液。

一些实施例中，在执行步骤S22时包括：将凝胶溶液与混合菌液在制备后2min内就要完成混合。在一些其他实施例中，步骤S21可以与步骤S1同步进行。

一些实施例中，在执行步骤S22时，将凝胶溶液与混合菌液混合后，以60-80rpm的转速进行搅拌分散，以使得混合菌液与凝胶溶液充分混匀，同时减少对益生菌活性的影响。

一些实施例中，在执行步骤S23时包括：调节凝胶菌液的pH至5.8-6.0后，以12-13℃/min的降温速率降温至2-3℃并静置，以完成凝胶。

本发明还提供上述任一实施例中所制备的藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体。

本发明还提供上述任一实施例中所制备的藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体在营养品中的应用。

实施例1

本实施例1提供的一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体的制备方法，包括以下步骤：

S0、称取6kg藻蓝蛋白与3kg单宁酸溶解于400L饮用水中，制得溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液；

S1、将溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液的pH值调节至5.0-5.2，与10L益生菌剂(植物乳杆菌浓度9.6×10¹⁰cfu/mL，低酯果胶14wt.％)混合后，采用2.3V交流电处理20min后，制得混合菌液；

S2、称取18kg低酯果胶溶解于600L饮用水后，加入1kg碳酸钙，置于分散机中以6000rpm的转速进行均匀分散，制得凝胶溶液后，在2min内将凝胶溶液与混合菌液混合，并以60-80rpm的转速进行轻度搅拌分散，制得凝胶菌液；

S3、调节凝胶菌液的pH至5.8-6.0，并以12-13℃/min的降温速率降温至2-3℃静置，制得藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体凝胶(CPC-PE-TA凝胶)。

对比例

对比例1

本对比例1提供一种藻蓝蛋白-益生菌运载体的制备方法，包括以下步骤：

D1、称取6kg藻蓝蛋白溶解于400L饮用水中制得藻蓝蛋白溶液后，将藻蓝蛋白溶液与10L植物乳杆菌菌悬液(植物乳杆菌浓度9.6×10¹⁰cfu/mL)混合后，以60-80rpm的转速轻度搅拌分散，使得植物乳杆菌均匀分散在藻蓝蛋白溶液中，制得混合菌液；

D2、称取18kg低酯果胶溶解于600L饮用水后，加入1kg碳酸钙，置于分散机中以6000rpm的转速进行均匀分散，制得凝胶溶胶后，在2min内将凝胶溶液与混合菌液混合，并以60-80rpm的转速进行轻度搅拌分散，制得凝胶菌液；

D3、调节凝胶菌液的pH至5.8-6.0，并以12-13℃/min的降温速率降温至2-3℃静置，制得藻蓝蛋白-果胶益生菌运载体凝胶(CPC-PE凝胶)。

对比例2

本对比例2提供一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体的制备方法，与对比例1的不同之处在于，步骤D1中，称取6kg藻蓝蛋白与3kg单宁酸溶解于400L饮用水中，制得溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液，并将混合溶液与10L植物乳杆菌菌悬液(植物乳杆菌浓度9.6×10¹⁰cfu/mL)混合后，以60-80rpm的转速轻度搅拌分散，使得植物乳杆菌均匀分散在藻蓝蛋白溶液中，制得混合菌液。

性能检测

将实施例1与对比例1-2中制备的运载体凝胶进行下述性质的测定：

1、活菌数测定：将1g经过冷冻干燥后的运载体凝胶与9mL10％的柠檬酸钠二水合溶液混合(pH为8.2)后，均质2min，再使用梯度生理盐水稀释样品，接种至MRS琼脂培养基中，在37℃的恒温培养箱内培养48h，计算平板上的植物乳杆菌活菌数，如图2所示。

2、体外消化测定：

2.1、胃消化模拟：取0.1g冷冻干燥后的运载体凝胶与15mL胃液(3.2g/L的胃蛋白酶和8.5g/L的NaCl，pH＝2.0)混合后，将混合物放置在37℃的水浴环境中以100rpm的转速震荡2h以模拟胃消化过程，并测定胃消化后的凝胶珠内的植物乳杆菌活菌数，如图2所示。

2.2、肠消化模拟：将2.1中经胃消化后的混合物pH调至7.0，然后加入10mL模拟肠液(8.5g/LNaCl、45g/L胆盐和1g/L胰酶)，将混合物置于37℃的水浴环境中模拟肠道消化2h后，测定凝胶珠内的植物乳杆菌活菌数，如图2所示。

3、储藏稳定性：将运载体凝胶冻干后储藏于4℃的环境中，在40天内评估运载体凝胶内的益生菌稳定性，在0、10、20、30、40d取样测定益生菌的活菌数，如图3所示。

4、X射线衍射分析：采用X射线衍射仪分析运载体凝胶的结晶状态，扫描速度为4°/min，扫描角度(2θ)为5°-55°，如图4所示。

结果分析：

参见图2可知，经过冷冻干燥过程后，实施例1、对比例1-2中运载体凝胶内的植物乳杆菌活菌数依次约为8.99lgCFU/g、8.64lgCFU/g和8.88lgCFU/g；结合对比例2和对比例1可以看出，由于对比例2中加入单宁酸与藻蓝蛋白-果胶复合使用，能够提高凝胶的强度和持水力，在冷冻干燥过程中能够更好地保护植物乳杆菌；结合实施例1和对比例2可以看出，由于实施例1中对益生菌剂和混合溶液进行了交流电处理，有利于藻蓝蛋白-单宁酸对植物乳杆菌的包合，能够进一步提高对植物乳杆菌的保护作用。

参见图2可知，对冷冻干燥后的凝胶进行模拟胃消化后，实施例1、对比例1-2中的植物乳杆菌活菌数分别下降至8.62lgCFU/g、7.80lgCFU/g和8.39lgCFU/g；而再进行模拟肠消化后，活菌数分别下降至7.74lgCFU/g、6.87lgCFU/g和7.51lgCFU/g。由此可知，经过模拟胃、肠消化后，实施例1中的植物乳杆菌活菌数下降最少，这是由于经过交流电处理后，藻蓝蛋白-单宁酸体系能够对植物乳杆菌进行更好更全面的包合，对植物乳杆菌的保护性能相比于对比例1、对比例2而言有明显提升。

参见图2，并结合对比例1和对比例2可以看出，对比例2中加入单宁酸与藻蓝蛋白-果胶复合使用，同样能够对植物乳杆菌进行保护，相比于对比例1而言，单宁酸的加入同样具有对保护性能显著的促进，同时由于单宁酸上含有较多的羟基，具有较强抗氧化特性，因此可以通过调节氧化应激来为植物乳杆菌的生长提供有利的环境。

参见图3，将实施例1、对比例1-2中的运载体凝胶进行冷冻干燥后，在4℃的环境内贮藏40天后，实施例1、对比例1-2中的植物乳杆菌活菌数分别为8.63lgCFU/g、8.02lgCFU/g和8.45lgCFU/g；可以看出，在0-40天的储藏过程中，实施例1中的植物乳杆菌活菌数缓慢下降，这可能是由于藻蓝蛋白和单宁酸对植物乳杆菌的生长具有促进作用，并能够为其生长提供营养物质；而对比例1中的植物乳杆菌活菌数有明显下降，可能使用由于单一使用藻蓝蛋白，对植物乳杆菌的促进作用难以与植物乳杆菌的自然失活相抗衡；而对比例2中的植物乳杆菌虽然同样使用了藻蓝蛋白和单宁酸，但可能由于缺少交流电处理，导致藻蓝蛋白-单宁酸对植物乳杆菌的保护效果劣于实施例1，因此导致活菌数下降，但其下降速率明显低于对比例1。

一般而言，诸如单宁酸和藻蓝素这类小分子物质在XRD图谱中会有相应的分离且尖锐的信号峰，表现出高度的结晶结构，而参看图4可知，对比例1和对比例2中的运载体凝胶在30度左右出现小峰，而实施例1样品中代表小分子物质特有的尖峰消失，这说明实施例1中的小分子物质被完全包封，这有助于稳定运载体凝胶体系。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (5)

1.一种藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液与益生菌剂混合制得混合菌液，对混合菌液进行凝胶处理，制得益生菌运载体；所述益生菌剂包括植物乳杆菌菌悬液与低酯果胶的混合物，其中所述益生菌剂中低酯果胶的质量分数为13-15%，所述益生菌剂中植物乳杆菌的浓度为9×10¹⁰~10×10¹⁰cfu/mL；所述益生菌运载体中单宁酸的质量分数为0.2-0.4%，所述混合溶液中藻蓝蛋白与单宁酸的质量份数比为（5-7）：（2-4）；执行将溶解有藻蓝蛋白与单宁酸的混合溶液与益生菌剂混合制得混合菌液的步骤中包括：将混合溶液的pH值调节至5.0-5.2，与益生菌剂混合后采用2.0-2.5伏交流电处理18-20分钟，制得混合菌液；执行对混合菌液进行凝胶处理的步骤中包括：将碳酸钙加入低酯果胶溶液中后搅拌分散制得凝胶溶液；将凝胶溶液与混合菌液混合制得凝胶菌液；调节凝胶菌液至凝胶条件以完成凝胶。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，执行将凝胶溶液与混合菌液混合制得凝胶菌液的步骤中包括：

在凝胶溶液与混合菌液在制备后2min内完成混合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，执行调节凝胶菌液至凝胶条件以完成凝胶的步骤中包括：

调节凝胶菌液的pH至5.8-6.0后，以12-13℃/min的降温速率降温至2-3℃并静置，以完成凝胶。

4.一种如权利要求1至3任一项所述制备方法所制备的藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体。

5.一种如权利要求1至3任一项所述制备方法所制备的藻蓝蛋白-单宁酸-益生菌运载体在营养品上的应用。