酪丁酸梭菌微胶囊制备工艺及其体外性能评价研究

摘要

酪丁酸梭菌在动物机体内发挥多种有益功能，如抑制有害菌群生长，平衡动物肠道内菌群和增强肠道免疫功能等。但作为一种活菌制剂，其生理活性易受高温、胃酸以及抗生素等各种不利因素的影响，因此提高益生菌对外界环境的耐受性并使其能在特定肠断释放成为当前国内外的研究热点。近年来研究也证实，微囊化技术不仅可以提高益生菌对不利环境的抗性，还可以通过应用特定的壁材，提高对胃液和胆汁的耐受性，使其能在特定肠断释放并发挥生理作用。近年来微囊化技术在益生菌保护方面已有较多应用，如乳酸菌微胶囊、双歧杆菌微胶囊、枯草芽孢杆菌微胶囊等。因此本课题首先探究挤压法和喷雾干燥法对酪丁酸梭菌包埋率以及囊内活菌数的影响，确定其最佳的微胶囊生产工艺。然后以未包埋的酪丁酸梭菌为对照，对两种方法制备出的酪丁酸梭菌微胶囊进行体外评价实验，以确定不同方法制备的微胶囊体外性能。研究内容和结果如下:
　　1、以海藻酸钠和变性淀粉为壁材，氯化钙为固化剂，采用挤压法制备酪丁酸梭菌微胶囊。实验首先进行单因素实验考察海藻酸钠含量、变性淀粉含量、氯化钙浓度、固化时间以及菌胶比例等因素对酪丁酸梭菌微胶囊包埋率的影响。然后通过正交实验设计，以微胶囊的包埋率为测定指标，确定丁酸梭菌微囊化的最佳制备工艺条件为:变性淀粉浓度为5％，海藻酸钠浓度为3％，CaCl2浓度为3％，固化时间为30min，菌胶比为1∶1(V/V)，此条件下酪丁酸梭菌微胶囊的包埋率可达92.17％，活菌数达到(9.61±0.06)lgCFU/g。
　　2、以明胶、麦芽糊精和变性淀粉为壁材，采用喷雾干燥法制备酪丁酸梭菌微胶囊。实验首先进行单因素实验考察明胶含量、变性淀粉含量、麦芽糊精含量、进样流量以及进风温度等因素对微囊内酪丁酸梭菌活菌数的影响。然后通过响应面实验设计，以微胶囊的包埋率为测定指标，确定酪丁酸梭菌微囊化的最佳制备工艺条件为:明胶浓度为4％，变性淀粉浓度为5％，麦芽糊精浓度为5％，进样流量为350ml/h，进风温度为105℃，此条件下酪丁酸梭菌微胶囊的包埋率为81.56％，活菌数达到(9.32±0.26)lgCFU/g。
　　3、以未包埋的酪丁酸梭菌为对照，考察挤压法和喷雾干燥法制备的微胶囊的耐热、耐酸、耐胆盐和长期贮存性，以及在模拟胃液和模拟肠液中溶解性，以评价不同方法制备的微胶囊产品的体外性能。结果表明，挤压法制备的微胶囊（微胶囊1）在模拟胃液中处理2h基本不溶解，喷雾干燥制备的微胶囊（微胶囊2）在模拟胃液中处理2h有部分溶解，对胃酸的耐受性要弱于挤压法制备的微胶囊。两种方法制备的微胶囊在模拟肠液中都具有良好的溶解性，其中微胶囊1在肠液中的溶解速度要高于微胶囊2，但微胶囊2要先于微胶囊1崩解完全。微胶囊1和微胶囊2以及未包埋的酪丁酸梭菌在pH1.2的模拟胃液中2h的存活率分别为96.25％、95.67％和90.03％。在人工肠液中4h后的存活率分别为70.00％、65.00％和62.12％。未包埋的酪丁酸梭菌、微胶囊1和微胶囊2在0.3％的胆盐中3h的活菌数分别为（9.16±0.11）lgCFU/mL、（8.84±0.11）lgCFU/g和（9.01±0.13）lgCFU/g。在25℃下贮存60天，未包埋的酪丁酸梭菌、微胶囊1和微胶囊2的活菌数分别为(7.16±0.22)lgCFU/mL、(7.56±0.42)lgCFU/mL和(7.83±0.12)lgCFU/mL，酪丁酸梭菌的微囊化对其长期贮存性有一定的提高作用，且喷雾干燥法制备的微胶囊的长期贮存性要优于挤压法制备的微胶囊。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 文献综述

1．1 丁酸梭菌的研究进展

1．1．1 丁酸梭菌的概述

1．1．2 酪丁酸梭菌的简介及形态学特性

1．1．3 酪丁酸梭菌的理化特性

1．1．4 丁酸梭菌的生理功能

1．1．3 丁酸梭菌在饲料中应用存在的问题

1．2 微囊化技术在畜禽饲料中的研究进展

1．2．1 微囊化壁材及方法的选择

1．2．2 微胶囊的主要功能

1．2．3 微胶囊技术在饲料添加剂中的应用

1．3 本课题的研究思路与目的

第2章 挤压法制备酪丁酸梭菌微胶囊工艺研究

2．1 引言

2．2 实验材料与设备

2．3 制备工艺与方法

2．3．1 菌种活化

2．3．2 菌体生长曲线的确定

2．3．3 酪丁酸梭菌的菌液制备

2．3．5 微胶囊包埋率的计算方法

2．3．7 酪丁酸梭菌微囊化的单因素试验

2．3．8 酪丁酸梭菌微囊化的正交试验

2．4 结果与讨论

2．4．1 菌体生长曲线的确定

2．4．2 不同固化时间对酪丁酸梭菌包埋率微胶囊的影响

2．4．3 不同变性淀粉含量对酪丁酸梭菌微胶囊包埋率的影响

2．4．4 不同海藻酸钠含量对酪丁酸梭菌微胶囊包埋率的影响

2．4．5 不同CaCL2浓度对酪丁酸梭菌包埋率的影响

2．4．6 不同菌胶比对酪丁酸梭菌微胶囊包埋率的影响

2．4．7 正交法优化试验结果

2．4．8 正交法优化试验结果验证试验

2．4．9 挤压法最优制备工艺条件的确定

2．5 小结

第3章 喷雾干燥法制备酪丁酸梭菌微胶囊工艺研究

3．1 引言

3．2 实验材料

3．3 实验方法

3．3．4 喷雾干燥法制备酪丁酸梭菌微胶囊的工艺流程

3．3．5 酪丁酸梭菌微囊化的单因素试验

3．3．6 响应面优化试验

3．4 结果与讨论

3．4．1 不同壁材种类及浓度对酪丁酸梭菌微胶囊内活菌数的影响

3．4．2 不同进样流量对微胶囊内活菌数的影响

3．4．3 不同进风温度对微胶囊内活菌数的影响

3．4．4 响应面法优化试验结果

3．5 小结

第4章 酪丁酸梭菌微胶囊的体外性能研究

4．1 引言

4．2 实验材料

4．3 实验方法

4．3．1 酪丁酸梭菌微胶囊形态观察

4．3．2 酪丁酸梭菌微胶囊在模拟胃液和模拟肠液中的溶解性

4．3．3 酪丁酸梭菌微胶囊在模拟胃液和模拟肠液中的存活率

4．3．4 酪丁酸梭菌微胶囊对胆盐的耐受性

4．3．5 酪丁酸梭菌微胶囊对高温环境的耐受性

4．3．6 酪丁酸微胶囊对酸性环境的耐受性

4．3．7 酪丁酸梭菌微胶囊的长期贮存性

4．4 结果与讨论

4．4．1 酪丁酸梭菌微胶囊形态观察

4．4．2 酪丁酸梭菌微胶囊在模拟胃肠液中的溶解性研究

4．4．3 酪丁酸梭菌微胶囊在模拟胃肠液中的菌体存活率的研究

4．4．4 酪丁酸梭菌微胶囊的胆盐耐受性研究

4．4．5 酪丁酸梭菌微胶囊在不同温度下耐受性研究

4．4．6 酪丁酸梭菌微胶囊的耐酸性研究

4．4．7 酪丁酸梭菌微胶囊的长期贮存性研究

4．5 小结

第5章 结论与创新点

5．1 结论

5．2 创新点

参考文献