乳清蛋白与低聚异麦芽糖美拉德产物包埋鼠李糖乳杆菌的研究

摘要

益生菌具有调整宿主微生态系统菌群、增强免疫力、降低血清胆固醇和降血压等生理功能，但益生菌活力容易在产品加工、储藏及通过消化道高酸、高盐等不利环境过程中降低，从而达不到应有的效果。微胶囊作为保护菌活力技术手段之一，已经被用来保护益生菌抵抗不良环境并实现在肠道释放的目的。目前应用混合壁材和涂层壁材包埋益生菌保护其活力研究较多，但都存在不足之处，如粒径过大、释放能力不强等。这些是益生菌微胶囊研究亟待解决的问题。本论文以乳清浓缩蛋白（WPC-80）和低聚异麦芽糖(IMO-900)为原料经湿热法发生美拉德反应，以凝胶强度为指标优化反应参数制作美拉德产物壁材(WIMRPs)包埋鼠李糖乳杆菌，同乳清蛋白壁材、乳清蛋白与低聚异麦芽糖混合壁材相比较，研究模拟胃肠道下微胶囊中鼠李糖乳杆菌活力变化、释放性以及不同干燥方式微胶囊储藏稳定性。以期为美拉德产物在微胶囊壁材中应用提供理论指导。
　　(1)研究加热温度、时间和原料配比对乳清蛋白与低聚异麦芽糖美拉德反应程度的影响，研究发现在设定条件内自由氨基含量最大下降为13.72％，与其他研究单糖、双糖及多糖反应程度相比较小。美拉德产物冷凝胶强度随美拉德反应程度先增加后减小，在体系起始pH值8.0，乳清蛋白浓度10％(w/w)调价下，通过响应面优化设计试验获得乳清蛋白与低聚异麦芽糖美拉产物冷凝胶强度最佳反应参数:原料配比m(IMO)∶m(WPC)为1∶4，加热时间为2.5h，加热温度为90℃。在此工艺下制得壁材溶液冷凝胶强度为最大267.46g/cm2。
　　(2)验证了美拉德产物壁材与鼠李糖乳杆菌有较好的生物相容性。乳清蛋白壁材组、乳清蛋白与低聚异麦芽糖混合壁材组和美拉德产物壁材组通过内源乳化法制作微胶囊半径分别为118、201、183μm，包埋率为85.13％、87.63％和88.88％。与其他两组比较，美拉德产物壁材组微胶囊在光学显微镜下外观为圆球形，表面光滑，且拥有较高的包埋率，粒径大小适宜即能提供足够的保护又不至于造成感官缺陷。
　　(3)乳清蛋白壁材组、乳清蛋白与低聚异麦芽糖混合壁材组和美拉德产物壁材组鼠李糖乳杆菌微胶囊在pH2.0模拟胃液条件下90min菌活力分别为6.48、7.27、7.49 Log CFU/g，在3％胆盐条件下90min菌活力为6.03、6.49、7.17 Log CFU/g。结果表明美拉德产物壁材和混合壁材在胃酸和胆盐条件下能更好的保护益生菌活力。经180min连续模拟胃肠道环境测定菌活力，美拉德产物组鼠李糖乳杆菌活力比混合组和乳清蛋白组高0.35和2.5个对数值。美拉德产物壁材微胶囊在模拟肠液中60min完全释放包埋的鼠李糖乳杆菌，符合肠溶性标准，具有良好的定点释放能力。
　　(4)研究干燥后微胶囊的微观结构，结果发现美拉德产物壁材组微观结构更光滑，无缝隙、破裂现象。乳清蛋白与低聚异麦芽糖混合壁材组和美拉德产物壁材组微胶囊经喷雾干燥菌活力下降3.26、3.15 Log CFU/g，4℃冷藏储藏30天后微胶囊菌活力分别为6.23、6.61 LogCFU/g，而冷冻干燥菌活力损失为1.62、1.51 Log CFU/g，4℃冷藏储藏30天两种壁材微胶囊菌活力分别为7.31、8.26 Log CFU/g。美拉德产物壁材微胶囊冷冻干燥后水活度较低，拥有较好的储藏稳定性。
　　研究结果表明，乳清蛋白与低聚异麦芽糖美拉德产物壁材在模拟胃肠道中较好的保护鼠李糖乳杆菌的活力，定点释放性较好，干燥后储藏30天菌活力达到预期要求。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 立题背景

1．2 益生茵概述

1．2．1 益生菌的定义

1．2．2 益生菌的益生作用

1．2．3 合生元的应用

1．3 益生菌微胶囊概述

1．3．1 益生菌微胶囊制作方法

1．3．2 益生菌微胶囊的释放性

1．3．3 益生菌微胶囊评价方法

1．3．4 益生菌微胶囊的应用

1．4 益生菌微胶囊壁材研究进展

1．4．1 单一壁材

1．4．2 混合壁材

1．4．3 涂层壁材

1．4．4 美拉德产物壁材

1．5 本课题的研究目的意义

1．6 主要研究内容

2 材料与方法

2．1 材料与设备

2．1．1 原料与菌种

2．1．2 试剂

2．1．3 仪器与设备

2．1．4 培养基及溶液的配置

2．2 试验方法

2．2．1 不同因素对乳清蛋白／低聚异麦芽糖美拉德反应程度影响测定

2．2．2 美拉德反应制备益生菌微胶囊壁材工艺优化

2．2．3 鼠李糖乳杆菌的活化及保存

2．2．4 壁材与鼠李糖乳杆菌生物相容性试验

2．2．5 内源乳化冷凝胶法制作鼠李糖乳杆菌微胶囊

2．2．6 鼠李糖乳杆菌微胶囊包埋率和形态测定

2．2．7 鼠李糖乳杆菌微胶囊耐酸、耐盐性测定

2．2．8 鼠李糖乳杆菌微胶囊在模拟胃肠道下释放时间测定

2．2．9 干燥鼠李糖乳杆菌微胶囊活性测定

2．2．10 干燥鼠李糖乳杆菌微胶囊微观结构测定

2．2．11 鼠李糖乳杆菌微胶囊储藏稳定性测定

2．2．12 统计分析

3 结果与分析

3．1 不同因素对乳清蛋白／低聚异麦芽糖美拉德反应程度的影响

3．1．1 原料配比对美拉德反应程度的影响

3．1．2 加热时间对美拉德反应程度的影响

3．1．3 加热温度对美拉德反应程度的影响

3．1．4 SDS-PAGE电泳

3．2 美拉德反应制备益生菌微胶囊壁材的工艺优化

3．2．1 优化美拉德产物壁材溶液反应条件单因素实验

3．2．2 BOX-Behnken优化美拉德产物冷凝胶强度

3．2．3 最佳冷凝胶强度工艺条件验证试验

3．3 壁材对鼠李糖乳杆菌微胶囊包埋率及形态的影响

3．3．1 鼠李糖乳杆菌生长曲线测定结果

3．3．2 微胶囊壁材生物相容性试验

3．3．3 鼠李糖乳杆菌微胶囊外观形态

3．3．4 鼠李糖乳杆菌微胶囊粒径

3．3．5 鼠李糖乳杆菌微胶囊的包埋率

3．4 鼠李糖乳杆菌微胶囊在模拟胃肠道条件下活力的研究

3．4．1 鼠李糖乳杆菌微胶囊的耐酸性

3．4．2 鼠李糖乳杆菌微胶囊的耐胆盐性

3．4．3 鼠李糖乳杆菌微胶囊的释放性

3．4．4 鼠李糖乳杆菌微胶囊在连续模拟胃肠道中的活力

3．5 干燥方式对鼠李糖乳杆菌微胶囊的活力及储藏稳定性影响

3．5．1 喷雾干燥法制备鼠李糖乳杆菌微胶囊电镜图

3．5．2 冷冻干燥法制备鼠李糖乳杆菌微胶囊电镜图

3．5．3 不同干燥方式鼠李糖乳杆菌微胶囊水分活度

3．5．4 干燥方法对鼠李糖乳杆菌微胶囊茵活力的影响

3．5．5 鼠李糖乳杆菌微胶囊储藏稳定性

4 讨论

4．1 不同因素对美拉德反应程度的影响研究

4．2 美拉德反应制备益生菌微胶囊壁材的工艺优化

4．3 壁材对鼠李糖乳杆菌微胶囊在模拟胃肠道活性的影响

4．4 干燥方式对鼠李糖乳杆菌微胶囊储藏活性影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文