CN117678756A - 一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法 - Google Patents
一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及益生菌包埋技术领域技术领域，具体的涉及一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，包括以下步骤：S1、制备益生菌浓缩菌液；S2、制备多糖复合溶液；S3、将益生菌浓缩菌液与多糖复合溶液混合并搅拌均匀，得到菌胶液；S4、通过电喷雾的方式将菌胶液喷入氯化钙溶液中，静置固化；S5、过滤收集，得到所述多糖包埋益生菌微胶囊。通过上述技术方法，不仅能得到粒径分布均一的微胶囊，还能维持益生菌加工过程中的高活性，并且提高益生菌通过胃肠道消化的存活率。
Description
技术领域
本发明涉及益生菌包埋技术领域，更具体地涉及一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法。
背景技术
益生菌是一种功能性食品，常用于发酵食品和功能性保健食品。摄入益生菌可以改善宿主肠道微生物生长平衡，产生消除潜在有害细菌的抗菌物质，并增强人体的防御系统。只要摄入足量的益生菌，就能为宿主带来健康益处，根据世卫组织的建议，食品中的益生菌活性应该大于106CFU/g。然而，益生菌对外界环境十分敏感，在生产加工过程中以及食用后胃肠道消化期间常常受到温度、pH等不良条件的影响而丧失大部分活性。
封装技术在一定程度上可以保护益生菌抵抗外界不良环境。常用的封装技术包括挤压法，喷雾干燥法，冷冻干燥法，乳化法。挤压法制作微胶囊效率较低且均一性差，不适用于大规模生产。喷雾干燥法制作过程中菌体会暴露在高温环境中，会大大损害菌体活性。冷冻干燥可以提高产品的质量，但具有时间较长，能耗较高的缺点。乳化技术的局限性在于粒径分布不一，产量较低。
因此，提供一种高效的益生菌封装方法，不仅能得到粒径分布均一的微胶囊，还能维持益生菌加工过程中的高活性，并且提高益生菌通过胃肠道消化的存活率，是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的益生菌封装方法，粒径分布不一的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备益生菌浓缩菌液；
S2、制备多糖复合溶液；
S3、将益生菌浓缩菌液与多糖复合溶液混合并搅拌均匀，得到菌胶液；
S4、通过电喷雾的方式将菌胶液喷入氯化钙溶液中，静置固化；
S5、过滤收集，得到所述多糖包埋益生菌微胶囊。
作为进一步的技术方案，所述益生菌浓缩菌液的细胞浓度为108～109CFU/mL。
作为进一步的技术方案，所述益生菌浓缩菌液的制备方法包括以下步骤：将纯化后菌株添加至培养基中培养，将得到的菌悬液进行冷冻离心，洗涤后重新悬浮于无菌生理盐水中，使菌株的细胞浓度为108～109CFU/mL。
优选的，所述菌株为植物乳杆菌PS128，植物乳杆菌PS128为已公开菌株，在公开号为CN105002109A的专利文件中公开，本发明不涉及生物保藏。
优选的，所述制备益生菌浓缩菌液的制备方法包括以下步骤：将纯化后的植物乳杆菌PS128按2％的接种量添加至MRS肉汤培养基中，在37℃恒温培养箱中厌氧培养18～24h，将得到的菌悬液进行冷冻离心，用无菌生理盐水洗涤后重新悬浮于无菌生理盐水中，使植物乳杆菌PS128细胞浓度为108～109CFU/mL。
优选的，所述冷冻离心的参数为：温度4℃，转速4000～6000rpm，离心时间10～15min。
作为进一步的技术方案，所述多糖复合溶液由海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比3:1～1:3进行复配。
海藻酸钠是安全、无毒、生物相容性良好的天然多糖，它由β-D-甘露糖酸(M)和α-L-月桂酸(G)组成，在阳离子Ca2+存在的条件下，G单元上的Na+与Ca2+交换，在海藻酸盐分子之间形成交联，构成一个类似于“蛋盒”的网络结构，包埋封装益生菌的时候可以保护益生菌免受胃酸的伤害。单独的海藻酸钠形成的微胶囊内的生物聚合网络相对多孔，结构松散且不规则，稳定性较差，存在生物分子渗漏严重、机械强度低等缺陷。使用岩藻多糖制备的微胶囊表现为形状均一、结构稳定的圆球状。这是由于海藻酸钠和岩藻多糖的离子基团和羟基基团之间形成氢键合作体系以及疏水相互作用，可以形成水溶性共聚物络合物，分别起到支撑分子和填充物的作用，在Ca2+存在的条件下形成的微胶囊表现出更均匀的形态和更好的稳定性。
作为进一步的技术方案，所述多糖复合溶液由海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比1:1进行复配。
作为进一步的技术方案，所述海藻酸钠溶液的质量分数为2.0％，岩藻多糖溶液的质量分数为2.0％。
作为进一步的技术方案，所述步骤S3中，益生菌浓缩菌液与多糖复合溶液按体积比1:1混合并搅拌均匀。
作为进一步的技术方案，所述步骤S4中，氯化钙溶液的质量分数为1.0～3.0％，静置固化30min。
优选的，所述氯化钙溶液的质量分数为2.0％。
作为进一步的技术方案，所述步骤S4中电喷雾的参数为：工作电压12.0～16.0kV，注入流速0.025～0.100mL/min，距离8～16cm，注射器针头内径0.6mm。
优选的，所述步骤S4中电喷雾的参数为：工作电压14.0kV，注入流速0.050mL/min，距离12cm，注射器针头内径0.6mm。本发明中通过控制电喷雾的工作参数，此条件下益生菌微胶囊的粒径分布均一，外观基本呈现规则的球状。
作为进一步的技术方案，所述多糖包埋益生菌微胶囊物理外观呈球状或椭球状，直径为300～500μm。
本发明的技术方案有益效果在于：
1、本发明利用电流体动力学技术，采用电喷雾的方法将对环境条件敏感的益生菌有效封装，保持益生菌在加工过程中的高活性，并且保护益生菌抵抗胃肠道消化液的伤害，增强益生菌的肠道靶向递送和控制释放，改善肠道菌群平衡。
2、本发明能够实现益生菌的有效封装，封装效率高，得到的益生菌胶囊形态稳定，大小均一，有利于实现工业化大规模生产。
3、本发明所述制备方法对避免了对益生菌的高温损伤和机械损伤，能够维持益生菌在加工过程中的高活性。
4、本发明所制备的水凝胶基质微胶囊可以在模拟胃肠道消化条件下保护益生菌并起到一定的控制释放作用。
5、本发明所用配方无毒无害、成本低、具有生物降解性和生物相容性，可以形成微胶囊结构，保持产品的稳定性。
附图说明
以下，通过示例的方式示出本发明的示例性实施例的附图。
图1-16分别为实施例1-16得到的益生菌微胶囊显微镜照片。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备益生菌浓缩菌液：将纯化后的植物乳杆菌PS128按2％的接种量添加至MRS肉汤培养基中，在37℃恒温培养箱中厌氧培养24h，将得到的菌悬液进行冷冻离心，用无菌生理盐水洗涤后重新悬浮于无菌生理盐水中，使植物乳杆菌PS128细胞浓度为109CFU/mL；
S2、制备多糖复合溶液：分别制备质量分数为2.0％的海藻酸钠溶液和质量分数为2.0％的岩藻多糖溶液，将海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比1:1进行复配，均匀混合并搅拌均匀，得到多糖复合溶液；
S3、将得到的益生菌浓缩菌液与多糖复合溶液按体积比1:1混合并搅拌均匀，得到菌胶液；
S4、通过电喷雾的方式将菌胶液喷入到质量分数为2.0％氯化钙溶液中，静置固化30min；电喷雾参数为：工作电压14.0kV，注入流速0.050mL/min，距离12cm，注射器针头内径0.6mm；
S5、过滤收集，得到多糖包埋益生菌微胶囊。
实施例2
与实施例1的区别仅在于步骤S2中，将海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比3:1进行复配，其他与实施例1相同。
实施例3
与实施例1的区别仅在于步骤S2中，将海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比2:1进行复配，其他与实施例1相同。
实施例4
与实施例1的区别仅在于步骤S2中，将海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比1:2进行复配，其他与实施例1相同。
实施例5
与实施例1的区别仅在于步骤S2中，将海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比1:3进行复配，其他与实施例1相同。
实施例6
与实施例1的区别仅在于步骤S2中，使用单独的海藻酸钠溶液，其他与实施例1相同。
实施例7
与实施例1的区别仅在于步骤S2中，使用单独的岩藻多糖溶液，其他与实施例1相同。
实施例8
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，氯化钙溶液的质量分数为1.0％，其他与实施例1相同。
实施例9
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，氯化钙溶液的质量分数为3.0％，其他与实施例1相同。
本实施例得到的微胶囊如图9所示，呈椭圆形但大小相对不均一。
实施例10
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，注入流速为0.025mL/min，其他与实施例1相同。
实施例11
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，注入流速为0.075mL/min，其他与实施例1相同。
实施例12
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，注入流速为0.100mL/min，其他与实施例1相同。
实施例13
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，工作电压12.0kV，其他与实施例1相同。
实施例14
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，工作电压16.0kV，其他与实施例1相同。
实施例15
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，距离10cm，其他与实施例1相同。
实施例16
与实施例1的区别仅在于步骤S4中，距离14cm，其他与实施例1相同。
实施例1-16得到的益生菌微胶囊显微镜照片分别如图1-16所示，由图中可以发现，本发明的包埋方法得到的微胶囊物理外观呈球状或椭球状，直径为300～500μm，粒径分布相对均一。其中实施例1为最优是实施例，得到的微胶囊形状为规则的球状，且大小均一。实施例6中仅采用单一的海藻酸钠，得到的微胶囊边缘不清晰，且大小与其他实施例相比不均一。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备益生菌浓缩菌液；
S2、制备多糖复合溶液；
S3、将益生菌浓缩菌液与多糖复合溶液混合并搅拌均匀，得到菌胶液；
S4、通过电喷雾的方式将菌胶液喷入氯化钙溶液中，静置固化；
S5、过滤收集，得到所述多糖包埋益生菌微胶囊。
2.根据权利要求1所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述益生菌浓缩菌液的细胞浓度为108～109CFU/mL。
3.根据权利要求2所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述益生菌浓缩菌液的制备方包括以下步骤：将纯化后菌株添加至培养基中培养，将得到的菌悬液进行冷冻离心，洗涤后重新悬浮于无菌生理盐水中，使菌株的细胞浓度为108～109CFU/mL。
4.根据权利要求1所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述多糖复合溶液由海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比3:1～1:3进行复配。
5.根据权利要求4所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述多糖复合溶液由海藻酸钠溶液和岩藻多糖溶液按质量比1:1进行复配。
6.根据权利要求4所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液的质量分数为2.0％，岩藻多糖溶液的质量分数为2.0％。
7.根据权利要求1所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，益生菌浓缩菌液与多糖复合溶液按体积比1:1混合并搅拌均匀。
8.根据权利要求1所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，氯化钙溶液的质量分数为1.0～3.0％，静置固化30min。
9.根据权利要求1所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中电喷雾的参数为：工作电压12.0～16.0kV，注入流速0.025～0.100mL/min，距离8～16cm，注射器针头内径0.6mm。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法，其特征在于，所述多糖包埋益生菌微胶囊物理外观呈球状或椭球状，直径为300～500μm。
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| CN202311864400.2A CN117678756A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法 |
Publications (1)
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| CN117678756A true CN117678756A (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=90128336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311864400.2A Pending CN117678756A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种基于电喷雾技术的多糖包埋益生菌微胶囊的制备方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN117678756A (zh) |
-
2023
- 2023-12-29 CN CN202311864400.2A patent/CN117678756A/zh active Pending
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