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

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對具有保健功能的健康食品的需求量也越來越大，由此，在功能性食品、保健食品和營養(yǎng)滋補劑領域均占有一席之地的益生菌制劑也越來越受到人們的重視。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、提高機體免疫力、降低膽固醇等重要生理功效。實際上，大多數(shù)的益生菌在進入消化道后對低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性結(jié)構(gòu)中，能夠增強它們對外界不良環(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胃到達腸道發(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，不會嚴重影響被包埋菌體活性等優(yōu)點。 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，對其性質(zhì)進行檢測，考察微膠囊化對乳酸菌的保護作用，并對影響干態(tài)乳酸菌存活性的因素進行了探討。 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)實驗中的海藻酸鈉濃度；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，但對菌體的生長代謝沒有促進作用，作為生長組分和保護劑，海藻糖能夠增強菌體對干燥環(huán)境的抵抗能力，4℃儲存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89％；隨著儲存環(huán)境相對濕度的增加(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；隨著儲存時間的延長，微膠囊樣品中的活菌數(shù)量呈現(xiàn)下降趨勢，檸檬酸鈉處理樣品組活菌數(shù)的下降程度相對較??；隨著相對濕度從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和離子強度對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pH較低(2.4)時，微膠囊很快達到溶脹平衡，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乙酰化相結(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％；隨著相對濕度的增大，各樣品的吸濕率明顯增大；制備方法對乳酸菌微膠囊在模擬胃腸液中的溶脹

8、性沒有明顯影響；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)量高且對胃酸的耐受能力強，以其為后續(xù)試驗中制備乳酸菌-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。在儲存過程中，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)實驗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、度對微膠囊在不同pH、離子強度介質(zhì)中的溶脹性及對乳酸菌存活性的影響，得出殼聚糖的最佳指標為：分子量為120 kDa，濃度為1％(w/v)，脫乙酰度為91.26％。 通過殼聚糖在濃堿液中與氯乙酸反應，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；微膠囊膜通透性實驗表明，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性膜，羧甲基殼聚糖的分子量對膜通透性的影響沒有明顯的規(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及離子強度中的溶脹行為影響不明顯，且對乳酸菌存活性的影響沒有明顯的規(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)的生長曲線與游離菌體類似，均呈現(xiàn)“S”型；隨著相對濕度的升高(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驗中發(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，對乳酸菌有明顯的保護作用，大大提高了菌體對胃酸、膽鹽的耐受能力。 當益生元(菊粉和低聚果糖)的添加濃度為0.5，1.5，2.0％(w/v)時，菊粉對乳酸菌的增殖有促進作用，但影響不明顯。低聚果糖對乳酸菌的生長沒有促進作用。濃度為0.5％(w/v)的菊粉對乳酸菌在干燥過程中有明顯的保護作用，且能提

13、高菌體在儲存過程中的穩(wěn)定性；殼寡糖具有良好的微生態(tài)學效應，可作為微生態(tài)調(diào)節(jié)劑開發(fā)利用。實驗發(fā)現(xiàn)，殼寡糖作為生長組分，有利于改善干燥菌體的存活情況，在儲存第4周，殼寡糖添加組中乳酸菌的最低活菌數(shù)為5.6×107cfu/g。作為干燥保護劑，殼寡糖濃度為0.4％時的保護效果最好，在儲存第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，促進菌體的生長，增加菌液中還原糖的

14、產(chǎn)量，有利于提高菌體對滲透壓的耐受性； 另外，緩沖鹽對菌體在干燥過程中的保護效果因菌體的干燥溫度而異，當干燥溫度為25℃時，保護效果較好；當菌體的干燥溫度為25℃時，海藻糖(5％，w/v)和脫脂奶粉(10％，w/v)對菌體在復水過程中的保護效果較為明顯。隨著復水時間的延長，復水介質(zhì)(海藻糖和脫脂奶粉)的濃度對菌體活性的恢復影響不大。 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)對乳酸菌進行微膠囊化，有