明胶/阿拉伯胶复凝聚微胶囊技术用于乳酸菌保护的研究

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随着社会物质水平的提高和对健康状况的不断追求,人们对乳酸菌制品的摄取已经从传统的单纯摄取乳酸菌素,逐渐过渡到直接获取活的乳酸菌。然而,这类乳酸菌制品要达到保健的效果,必须使产品中活菌数量至少应达到106~107cfu/g,能够耐受像胃液、胆汁等恶劣的环境,而且还要有足够的稳定期,才能有商业价值。因此,如何提高乳酸菌在加工和存储过程中菌的存活率成为人们近年来的研究重点。本课题研究了明胶和阿拉伯胶为壁材的复凝聚微胶囊技术和乳酸菌微胶囊包埋技术工艺;研究了添加复合抗冻保护剂的微胶囊对乳酸菌存活的保护作用;检测了冷冻干燥条件下乳酸菌在微胶囊中的存活率;检测了人工模拟胃液中微胶囊对乳酸菌存活的影响;检测了人工模拟肠液中乳酸菌在微胶囊中溶出情况;检测了低温(4℃)冷藏条件下微胶囊对乳酸菌存活率的影响。实验结果表明:本实验条件下乳酸菌的最适生长培养温度为37±1℃,培养温度低于20℃和高于50℃时生长均受到抑制,乳酸菌在培养36h开始进入静止期,静止期约为36h~54h。确定了复凝聚法制备乳酸菌微胶囊的最佳工艺,菌胶比例1:6,明胶/阿拉伯胶复合胶体浓度15%,凝聚pH值3.8,搅拌速度600rpm,反应时间15min,反应温度30℃,微胶囊对乳酸菌的包埋率为92.8%±1.16%,且制备得到微胶囊呈球形,粘连性低,粒径分布均匀,平均粒径为283±56 um,近成正态分布;冷冻干燥后微胶囊中乳酸菌成活率为2.65×108 cfu/g,加入脱脂乳粉单一冷冻保护剂,冷冻干燥后微胶囊中乳酸菌成活率最高为7.16×1010cfu/g,加入海藻糖单一冷冻保护剂,冷冻干燥后微胶囊中乳酸菌成活率最高为7.55×1010cfu/g,确定了最佳复合的冷冻干燥保护剂含量配比为脱脂乳粉60g/L和海藻糖20g/L,加入冷冻干燥保护剂后,微胶囊中乳酸菌存活率为96.8%,活菌数达到9.97×1010cfu/g,比未添加保护剂的对照组提高了近3个数量级,比单一保护剂的微胶囊冷冻干燥后最高乳酸菌活菌数还要高出1倍多。模拟人工胃液实验显示微胶囊化乳酸菌与原菌液相比能显著提高乳酸菌的存活率。微胶囊化乳酸菌在处理3小时后,其未添加保护剂微胶囊、未添加保护剂冻干微胶囊、添加保护剂微胶囊以及添加保护剂冻干微胶囊4个实验组菌存活率均在65%以上,而原菌液已检测不到活菌存在,添加冷冻干燥保护剂有助于进一步提高微胶囊化乳酸菌对胃酸的抵抗力,添加保护剂的微胶囊实验组同未添加保护剂的实验组相比,乳酸菌存活率提高了10%。模拟人工肠液实验显示,无论是添加冷冻干燥保护剂微胶囊实验组还是未添加保护剂的微胶囊实验组,40min后测定其吸光度基本稳定,且溶液中不含固体颗粒,这说明都能够较好的在人工肠液中崩解,从而达到益生的作用。原菌液在低温4℃存储60天后菌存活率只有9.3%,而微胶囊化实验组存活率均在80%以上,说明微胶囊化能显著提高乳酸菌在低温4℃下的存储活性。添加保护剂冷冻干燥后的微胶囊乳酸菌存活率60天后仍然高达96.1%,活菌数为9.58×1010cfu/g,比未添加保护剂实验组菌存活率高出10%多,说明添加保护剂能进一步提高微胶囊化乳酸菌在4℃存储活性。用一级不可逆反应公式推算出添加保护剂冻干微胶囊能在4℃保存174.5天其乳酸菌的存活率不低于90%。
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