嗜酸乳杆菌微胶囊化制备方法的研究

摘要

随着人们生活水平的不断提高，健康意识也逐渐增强。乳制品含有促进人类生长发育及维持健康水平的几乎一切的必须营养成分，被认为是迄今为止一种比较理想的完全食品。嗜酸乳杆菌是目前乳酸菌家族中极受重视并大力研究与开发的益生菌之一，被视为第三代酸乳发酵剂菌种。但研究表明，乳制品中的嗜酸乳杆菌数量很难达到国际乳品协会推荐益生菌产品的最小活菌限量106cfu/g，细菌活性下降很快且货架期较短。这给细菌的实际应用带来了很大的不便，特别是在细菌发酵工业中，随着发酵过程的进行，细菌新陈代谢的产物浓度升高，高浓度的代谢产物会抑制细菌的生长；同时发酵产物的分离操作复杂，还会因染菌而引起倒罐损失，限制了嗜酸乳杆菌大规模的应用。采用微胶囊化技术可以有效的解决上述问题。微生物微胶囊技术是以天然或合成的高分子材料作为囊壁，通过化学法、物理法或物理化学法将活性囊芯物质包裹起来，形成具有半透性或密封囊膜的微型胶囊技术。 本文采用两种方法：喷雾干燥法和高压静电法对嗜酸乳杆菌进行微胶囊化研究。喷雾干燥法旨在保持细菌在微胶囊内的活性，解决产品长期保存问题。而高压静电法则着重解决发酵工业中细菌的生长，发酵产物在线分离等问题。喷雾干燥法考察了工艺参数对微胶囊细菌存活率的影响，微胶囊产品的稳定性能；高压静电法考察微胶囊粒径以及膜强度，嗜酸乳杆菌在载磁海藻酸钙—壳聚糖微胶囊内的生长状况。 利用喷雾干燥法对嗜酸乳杆菌进行微胶囊化，首先通过单因素实验考察喷雾干燥进风温度、进料流量、壁材配比、抗热保护剂用量等因素对芯材细菌存活率的影响，得出适宜的操作范围；在此基础上，设计了正交实验，通过对正交实验结果的分析，得出最佳的实验条件：进风温度为140℃、进料速度为12.50ml/min阿拉伯胶与麦芽糊精比例为1:10、壁材浓度为15％时，嗜酸乳杆菌存活率最高为63％。 利用高压静电制备嗜酸乳杆菌微胶囊，通过改变操作条件，得到海藻酸钠浓度为1.5％，氯化钙浓度为2％，Fe3O4浓度为2g/L—3g/L，高压静电电压为10000-12000V时为最佳操作条件，制备的微胶囊球形度良好，粒径分布均匀达到微米级，壳聚糖浓度为3g/L，成膜时间为20分钟时微胶囊膜强度最佳。 嗜酸乳杆菌在载磁海藻酸钙—壳聚糖微胶囊内的生长状态良好，经过12h左右的培养，微胶囊呈“黑实”状态；嗜酸乳杆菌在磁性微胶囊内的生长曲线呈“S”形；对数生长期与稳定期明显；达到稳定期时的菌浓度与游离培养相比，相差很小，表明微胶囊对细菌的生长没有抑制作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1 文献综述

1.1嗜酸乳杆菌

1.1.1 嗜酸乳杆菌的健康促进特性和生理功能

1.1.2嗜酸乳杆菌的应用

1.1.3细菌的保存方法

1.2微胶囊技术

1.2.1微胶囊的概念

1.2.2微胶囊制备的主要材料

1.2.3微胶囊技术的研究现状

1.2.4微胶囊的作用

1.2.5微胶囊的制备方法

1.2.6生物微胶囊

1.2.7磁性微胶囊及其制备技术

1.3 喷雾干燥法制备微胶囊

1.3.1 喷雾干燥制备微胶囊的机理

1.3.2影响喷雾干燥微胶囊化的因素

1.4静电喷雾法制备微胶囊

1.4.1静电喷雾简介

1.4.2静电喷雾在国内外研究进展

1.4.3静电喷雾技术的应用前景以及研究方向

1.5本课题研究的目的及内容

2实验部分

2.1 实验仪器和材料

2.2实验装置与流程图

2.3 实验方案

2.4实验方法

2.4.1 嗜酸乳杆菌耐酸性的研究

2.4.2嗜酸乳杆菌的耐热实验

2.4.3嗜酸乳杆菌的培养

2.4.4细菌的计数方法

2.4.5壁材的选择

2.4.6微胶囊壁材与嗜酸乳杆菌生物相容性的研究

2.4.7喷雾干燥法制备嗜酸乳杆菌微胶囊

2.4.8细菌存活率

2.4.9微胶囊含水量

2.4.10单因素实验

2.4.11 正交实验

2.4.12微胶囊产品的外观

2.4.13 紫外分光光度计测定嗜酸乳杆菌浓度

2.4.14微胶囊产品的质量指标

2.4.15微胶囊中细菌的生长性能

3实验结果和讨论

3.1嗜酸乳杆菌的耐酸性研究

3.2嗜酸乳杆菌的耐热研究

3.3微胶囊壁材的选择

3.4壁材与嗜酸乳杆菌生物相容性

3.5单因素实验

3.5.1进风温度对嗜酸乳杆菌存活率的影响

3.5.2进料流量对嗜酸乳杆菌存活的影响

3.5.3壁材的配比及浓度对嗜酸乳杆菌存活率的影响

3.5.4抗热保护剂的用量对嗜酸乳杆菌存活率的影响

3.5.5单因素小结

3.6正交实验

3.7微胶囊产品的含水量与细菌存活率的关系

3.8微胶囊产品的外观

3.9微胶囊质量的指标

3.9.1微胶囊的包埋率

3.9.2微胶囊的稳定性

3.10微胶囊中嗜酸乳杆菌的生长规律

4高压电场制备嗜酸乳杆菌磁微球的研究

4.1 实验研究目的和内容

4.1.1微胶囊材料的选择

4.2磁性海藻酸钙-壳聚糖微胶囊的制备

4.2.1 Fe3O4包封率的测定

4.2.2微球形态观测

4.2.3磁球的磁特性和磁含量测定

4.2.4海藻酸钠浓度对磁球粒径的影响

4.2.5氯化钙浓度对磁球粒径的影响

4.2.6 Fe3O4含量对磁球粒径的影响

4.2.7 电压对磁球粒径的影响

4.3 磁性海藻酸钙-壳聚糖微胶囊制备及成膜条件对膜性能的影响

4.3.1 磁微球膜强度表征及其形态的考察

4.3.2 壳聚糖浓度对膜膨胀率的影响

4.3.3 成膜时间对微胶囊膨胀率的影响

4.4载磁微胶囊固定化嗜酸乳杆菌的生长特性

4.4.1实验方法

4.4.2载磁海藻酸钙-壳聚糖微球形态

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢