基于海藻酸鈉的微膠囊構(gòu)建技術(shù)及其在干態(tài)乳酸菌中的應(yīng)用.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對(duì)具有保健功能的健康食品的需求量也越來(lái)越大，由此，在功能性食品、保健食品和營(yíng)養(yǎng)滋補(bǔ)劑領(lǐng)域均占有一席之地的益生菌制劑也越來(lái)越受到人們的重視。益生菌是活的微生物，攝入充足的量后，能夠?qū)λ拗鳟a(chǎn)生一種或多種特殊且經(jīng)論證的健康益處。乳酸菌作為益生菌的重要成員之一，具有改善腸道菌群結(jié)構(gòu)、消除致癌因子、提高機(jī)體免疫力、降低膽固醇等重要生理功效。實(shí)際上，大多數(shù)的益生菌在進(jìn)入消化道后對(duì)低pH的胃酸、膽汁酸等的抵抗能

2、力較弱，難以有足夠的活菌數(shù)量到達(dá)并定居于腸道發(fā)揮作用。微膠囊技術(shù)是提高益生菌活性的一種有效方法，將益生菌包埋于保護(hù)性結(jié)構(gòu)中，能夠增強(qiáng)它們對(duì)外界不良環(huán)境(干燥脫水、胃酸、膽汁、胰酶等)的抵抗能力，有利于使其順利通過(guò)胃到達(dá)腸道發(fā)揮益生作用。擠壓法是益生菌微膠囊化使用最廣泛的一種方法，具有制備條件溫和，不會(huì)嚴(yán)重影響被包埋菌體活性等優(yōu)點(diǎn)。 本文以海藻酸鈉、明膠、殼聚糖、羧甲基殼聚糖為壁材，稻麩纖維、微孔淀粉為載體，利用擠壓法制備出四類乳

3、酸菌微膠囊，對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，考察微膠囊化對(duì)乳酸菌的保護(hù)作用，并對(duì)影響干態(tài)乳酸菌存活性的因素進(jìn)行了探討。 以海藻酸鈉為壁材、稻麩纖維為載體，利用擠壓法成功的制備出乳酸菌-海藻酸鈉微膠囊。結(jié)果表明，海藻酸鈉的濃度(2％，3％，4％，5％，w/v)對(duì)干態(tài)乳酸菌的存活性及其在模擬胃腸液中(pH1.2，pH6.8)的釋放情況影響不明顯，以5％作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的海藻酸鈉濃度；4℃干燥的微膠囊樣品有利于菌體活性的保持(相比于25℃)；與裸菌相

4、比，微膠囊化及載體(稻麩纖維)的添加有利于提高干態(tài)乳酸菌的存活能力；海藻糖作為一種非還原性二糖，能夠被乳酸菌利用，但對(duì)菌體的生長(zhǎng)代謝沒(méi)有促進(jìn)作用，作為生長(zhǎng)組分和保護(hù)劑，海藻糖能夠增強(qiáng)菌體對(duì)干燥環(huán)境的抵抗能力，4℃儲(chǔ)存8周后樣品中乳酸菌的活菌數(shù)量為8.1×107cfu/g；乳酸菌的微膠囊化有利于提高菌體對(duì)胃酸的耐受性，在模擬胃液(pH1.2)中處理2 h后菌體的存活率可達(dá)89％；隨著儲(chǔ)存環(huán)境相對(duì)濕度的增加(由33％升高到97％)，微膠囊樣

5、品中乳酸菌的活菌數(shù)量減少。 以海藻酸鈉、明膠為壁材，利用擠壓法制備乳酸菌-海藻酸鈉/明膠微膠囊。微膠囊的粒徑大小為1.1±0.2mm。4℃儲(chǔ)存一周后，微膠囊樣品中干態(tài)乳酸菌的活菌數(shù)量最低為107cfu/g。檸檬酸鈉處理樣品組與非處理組的表面結(jié)構(gòu)相差較大，前者呈現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)，而后者則分布有許多皺褶；隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，微膠囊樣品中的活菌數(shù)量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，檸檬酸鈉處理樣品組活菌數(shù)的下降程度相對(duì)較??；隨著相對(duì)濕度從33％升高到97％，乳

6、酸菌微膠囊的吸濕率明顯增大；溶脹介質(zhì)中的pH和離子強(qiáng)度對(duì)不同乳酸菌微膠囊的溶脹性具有基本相同的影響規(guī)律。當(dāng)pH較低(2.4)時(shí)，微膠囊很快達(dá)到溶脹平衡，隨著pH的升高(大于5.2)，微球出現(xiàn)先溶脹后溶蝕的現(xiàn)象。隨著離子強(qiáng)度從0.01升高到1 mol/l，微膠囊的溶脹率降低；微膠囊中的乳酸菌能夠在模擬胃腸液中連續(xù)釋放，且乳酸菌在模擬腸液中的釋放速度和釋放量明顯大于在模擬胃液中。 用酸降解法制備不同分子量的殼聚糖(120 kDa，3

7、38 kDa，540 kDa和1360kDa)；將脫乙?；c乙?；嘟Y(jié)合，可以制備得到具有不同脫乙酰度的殼聚糖樣品(91.26％，83.34％和65.41％)；以海藻酸鈉及殼聚糖為壁材、微孔淀粉為載體，利用三種方法制備乳酸菌-海藻酸鈉/殼聚糖微膠囊。所有微膠囊均呈現(xiàn)圓形、無(wú)粘連的球狀結(jié)構(gòu)，粒徑為2.1±0.2 mm；所有微膠囊樣品的含水量均小于10％；隨著相對(duì)濕度的增大，各樣品的吸濕率明顯增大；制備方法對(duì)乳酸菌微膠囊在模擬胃腸液中的溶脹

8、性沒(méi)有明顯影響；由于外源交聯(lián)法制備的微膠囊樣品中乳酸菌的活菌數(shù)量高且對(duì)胃酸的耐受能力強(qiáng)，以其為后續(xù)試驗(yàn)中制備乳酸菌-海藻酸鈉/殼聚糖微膠囊的方法；隨著微孔淀粉添加量的增大(從0.2升高到0.4 g/ml)，乳酸菌的存活量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。在儲(chǔ)存過(guò)程中，添加量為0.3和0.4g/ml的樣品中乳酸菌的存活量相差不大，確定后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的微孔淀粉用量為0.3 g/ml；利用外源交聯(lián)法制備乳酸菌-海藻酸鈉/殼聚糖微膠囊，考察殼聚糖的分子量、濃度及脫乙酰

9、度對(duì)微膠囊在不同pH、離子強(qiáng)度介質(zhì)中的溶脹性及對(duì)乳酸菌存活性的影響，得出殼聚糖的最佳指標(biāo)為：分子量為120 kDa，濃度為1％(w/v)，脫乙酰度為91.26％。 通過(guò)殼聚糖在濃堿液中與氯乙酸反應(yīng)，制備得到不同分子量的羧甲基殼聚糖(172.7 kDa，490.2 kDa，720.9 kDa和1771.5 kDa)；所制備的羧甲基殼聚糖為淡黃色粉末，易溶于水，水溶液的透明度良好。以海藻酸鈉、殼聚糖及羧甲基殼聚糖為壁材、微孔淀粉為載

10、體，運(yùn)用擠壓法制備出乳酸菌-海藻酸鈉/殼聚糖/羧甲基殼聚糖微膠囊。所有微膠囊的圓整性良好，粒徑的大小為2.2±0.1 mm，羧甲基殼聚糖的引入使得微膠囊表面變得光滑、平整；所有微膠囊樣品的含水量均小于10％；隨著相對(duì)濕度的增大(從33％增加到97％)，微膠囊的吸濕率明顯增大；微膠囊膜通透性實(shí)驗(yàn)表明，乳酸菌-海藻酸鈉/殼聚糖/羧甲基殼聚糖微膠囊膜為一種選擇透過(guò)性膜，羧甲基殼聚糖的分子量對(duì)膜通透性的影響沒(méi)有明顯的規(guī)律性。隨著羧甲基殼聚糖濃度

11、的增大，膜的通透能力下降；羧甲基殼聚糖的分子量及濃度對(duì)乳酸菌-海藻酸鈉/殼聚糖/羧甲基殼聚糖微膠囊在不同pH及離子強(qiáng)度中的溶脹行為影響不明顯，且對(duì)乳酸菌存活性的影響沒(méi)有明顯的規(guī)律性；綜上所述，得出制備微膠囊的羧甲基殼聚糖的最佳條件為：分子量為721 kDa，濃度為1％，(w/v)；乳酸菌在海藻酸鈉/殼聚糖/羧甲基殼聚糖微膠囊內(nèi)的生長(zhǎng)曲線與游離菌體類似，均呈現(xiàn)“S”型；隨著相對(duì)濕度的升高(從33％升高到97％)，乳酸菌-海藻酸鈉/殼聚糖/

12、羧甲基殼聚糖微膠囊樣品中乳酸菌的活菌數(shù)量減少；在固定化乳酸菌的耐受性實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，以海藻酸鈉、殼聚糖及羧甲基殼聚糖為壁材制備的三層微膠囊，對(duì)乳酸菌有明顯的保護(hù)作用，大大提高了菌體對(duì)胃酸、膽鹽的耐受能力。 當(dāng)益生元(菊粉和低聚果糖)的添加濃度為0.5，1.5，2.0％(w/v)時(shí)，菊粉對(duì)乳酸菌的增殖有促進(jìn)作用，但影響不明顯。低聚果糖對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)沒(méi)有促進(jìn)作用。濃度為0.5％(w/v)的菊粉對(duì)乳酸菌在干燥過(guò)程中有明顯的保護(hù)作用，且能提

13、高菌體在儲(chǔ)存過(guò)程中的穩(wěn)定性；殼寡糖具有良好的微生態(tài)學(xué)效應(yīng)，可作為微生態(tài)調(diào)節(jié)劑開(kāi)發(fā)利用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，殼寡糖作為生長(zhǎng)組分，有利于改善干燥菌體的存活情況，在儲(chǔ)存第4周，殼寡糖添加組中乳酸菌的最低活菌數(shù)為5.6×107cfu/g。作為干燥保護(hù)劑，殼寡糖濃度為0.4％時(shí)的保護(hù)效果最好，在儲(chǔ)存第6周，菌體的活菌數(shù)量為3.6×108cfu/g；在培養(yǎng)基中加入醋酸鈉、檸檬酸鈉和磷酸氫二鈉等緩沖鹽，能夠調(diào)節(jié)培養(yǎng)液的酸堿度，促進(jìn)菌體的生長(zhǎng)，增加菌液中還原糖的

14、產(chǎn)量，有利于提高菌體對(duì)滲透壓的耐受性； 另外，緩沖鹽對(duì)菌體在干燥過(guò)程中的保護(hù)效果因菌體的干燥溫度而異，當(dāng)干燥溫度為25℃時(shí)，保護(hù)效果較好；當(dāng)菌體的干燥溫度為25℃時(shí)，海藻糖(5％，w/v)和脫脂奶粉(10％，w/v)對(duì)菌體在復(fù)水過(guò)程中的保護(hù)效果較為明顯。隨著復(fù)水時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)水介質(zhì)(海藻糖和脫脂奶粉)的濃度對(duì)菌體活性的恢復(fù)影響不大。 總之，利用生物大分子材料(海藻酸鈉、明膠、殼聚糖及羧甲基殼聚糖)對(duì)乳酸菌進(jìn)行微膠囊化，有