壳聚糖∕黄原胶益生菌微胶囊制备及应用

摘要

益生菌因其具有许多重要且有益健康的功能而被人们当作是一种保健食品因子。然而，大多数的益生菌菌种容易受到外界环境的影响，并且很难抵抗人体内的胃肠道环境，从而导致活性保持困难。微胶囊技术的应用为上述问题提供了解决途径，壁材是微胶囊技术的重要部分，大多数的研究选用海藻酸盐作为壁材，但在有螯合剂存在的情况下，海藻酸盐存在包埋效果不稳定等缺陷。壳聚糖和黄原胶都是生物大分子物质，生物相容性好，本课题利用两者的聚电解质络合作用形成的共凝胶作为壁材，采用挤压法实现了益生菌的微胶囊化。
　　本课题通过单因素及响应面法研究了壳聚糖∕黄原胶嗜酸乳杆菌和双歧杆菌 BB01单层微胶囊的包埋工艺，并对单层包埋工艺进行了优化，在此基础上制备了黄原胶∕壳聚糖∕黄原胶双层益生菌微胶囊。研究了除氧剂及益生元对双歧杆菌 BB01微胶囊化的影响，对其影响因子进行了筛选优化。最后研究了单层、双层包埋的益生菌微胶囊的特性及其在酸奶、纯牛奶中的应用，获得以下结论：
　　1.单因素试验研究了不同包埋条件对嗜酸乳杆菌及双歧杆菌 BB01微胶囊化的影响。Plackett-Burman筛选试验表明：影响嗜酸乳杆菌微胶囊制备的主要因素为菌胶与壳聚糖溶液的体积比、壳聚糖浓度、黄原胶浓度；影响双歧杆菌 BB01微胶囊制备的主要因素为壳聚糖浓度、菌胶壳聚糖体积比和搅拌时间。利用 Box-Behnken试验及响应面分析得到：嗜酸乳杆菌微胶囊制备的最佳工艺条件为壳聚糖浓度0.68％、pH5.5，黄原胶浓度0.76%，菌悬液与黄原胶的体积比1:10，菌胶与壳聚糖的体积比为1:2.56，搅拌时间为32min，此条件下嗜酸乳杆菌微胶囊的包埋产率为86%，活菌数为1.31×1010CFU/g。双歧杆菌 BB01微胶囊制备的最佳工艺条件为壳聚糖浓度0.87%、pH4.24，黄原胶浓度0.5%，菌悬液与黄原胶的体积比1:3.8，搅拌时间47min，菌胶与壳聚糖体积比1:7.7，此条件下双歧杆菌BB01微胶囊包埋活菌数为1.25×1010CFU/g，包埋产率为90%。
　　2.单因素试验研究了不同益生元及除氧剂对双歧杆菌 BB01微胶囊的影响。Plackett-Burman筛选试验表明：除氧剂抗坏血酸、异抗坏血酸钠，益生元低聚木糖对双歧杆菌 BB01微胶囊影响最为显著。Box-Behnken试验及响应面分析得到抗坏血酸最佳添加量为3.1%，异抗坏血酸钠最佳添加量为2.4%，低聚木糖最佳添加量为4.95%。在此条件下，双歧杆菌BB01的包埋活菌数为1.33×1010CFU/g，包埋产率为91%。与未加任何除氧剂与益生元的双歧杆菌 BB01微胶囊相比，活菌数及包埋产率都有所提高。
　　3.在单层包埋的基础上，利用黄原胶对嗜酸乳杆菌及双歧杆菌 BB01进行双层包埋。获得的黄原胶∕壳聚糖∕黄原胶双层嗜酸乳杆菌及双歧杆菌BB01微胶囊的活菌数分别为1.32×1010CFU/g，1.02×1010CFU/g。
　　4.嗜酸乳杆菌及双歧杆菌 BB01微胶囊的特性研究表明：在耐酸、耐胆盐试验中，未包埋的游离嗜酸乳杆菌及双歧杆菌 BB01死亡快，2h后104未检出游离的活菌。而单层和双层包埋的嗜酸乳杆菌和双歧杆菌 BB01微胶囊的活菌数分别下降了四个和二个数量级。经包埋的益生菌的耐酸、耐胆盐性好于未包埋的，双层包埋的益生菌的耐受性比单层包埋的益生菌的耐受性好。在肠溶性试验中，单层和双层包埋的嗜酸乳杆菌及双歧杆菌BB01微胶囊均在40min时可得到大量的裂解释放。
　　5.双歧杆菌 BB01微胶囊应用研究表明，4℃及室温条件下，纯牛奶及酸奶中游离的、单层、双层包埋的活菌数都呈下降的趋势，4℃条件下的最佳储藏时间分别是7d、14d、21d，室温条件下最佳贮存时间分别是3d、7d、14d。在最佳储藏期纯牛奶及酸奶中双歧杆菌 BB01活菌数均大106cfu/mL。嗜酸乳杆菌微胶囊应用试验中，4℃及室温条件下，市售乳品饮料及酸奶中游离的、单层、双层包埋的活菌数都呈下降的趋势，4℃条件下，酸奶的最佳贮存时间分别为7d、14d、21d，室温条件下最佳贮存时间分别是3d、7d、14d。在最佳储藏期酸奶中嗜酸乳杆菌活菌数均大106cfu/mL。市售乳制品在4℃条件下贮存效果最佳。
　　本课题利用壳聚糖、黄原胶对益生菌进行包埋，很好的弥补了普通壁材的缺点，提高了微胶囊技术对益生菌的保护效果。

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中文摘要

英文摘要

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1前言

1.1益生菌

1.2益生菌的生理功能

1.3微胶囊技术

1.4国内外微胶囊材料的研究进展

1.5课题目的、意义及研究内容

2材料与方法

2.1材料与仪器

2.2技术路线及实验方法

3结果与讨论

3.1黄原胶/壳聚糖益生菌微胶囊制备条件的优化

3.2除氧剂和益生元对黄原胶/壳聚糖双歧杆菌BB01微胶囊的影响

3.3黄原胶/壳聚糖/黄原胶双层益生菌微胶囊的制备

3.4益生菌微胶囊特性分析

3.5益生菌微胶囊在食品中的贮存稳定性试验效果分析

4结论、创新点及展望

4.1结论

4.2创新点

4.3展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的成果目录

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